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我國(guó)數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 發(fā)布時(shí)間:2013-05-07

命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用,因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。

    當(dāng)前數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)。   

      1. 高速、高精密化   高速、精密是機(jī)床發(fā)展永恒的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展,機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快,對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場(chǎng)的需求,當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展,加工精度也在不斷地提高。另一方面,電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用,陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市,也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。   數(shù)控車床采用電主軸,取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié),大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和工作精度,徹底解決了主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶和帶輪等傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問題。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到10000r/min以上。   直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度高,加減速特性好,有優(yōu)越的響應(yīng)特性和跟隨精度。用直線電機(jī)作伺服驅(qū)動(dòng),省去了滾珠絲杠這一中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),消除了傳動(dòng)間隙(包括反向間隙),運(yùn)動(dòng)慣量小,系統(tǒng)剛性好,在高速下能精密定位,從而極大地提高了伺服精度。   直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副,由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動(dòng)摩擦,磨損小,發(fā)熱可忽略不計(jì),有非常好的熱穩(wěn)定性,提高了全程的定位精度和重復(fù)定位精度。   通過直線電機(jī)和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的應(yīng)用,可使機(jī)床的快速移動(dòng)速度由目前的10~20m/mim提高到60~80m/min,甚至高達(dá)120m/min。   

     2. 高可靠性   數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮其高性能、高精度和高效率,并獲得良好的效益,關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。   

    3. 數(shù)控車床設(shè)計(jì)CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化   隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展,CAD技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作,更重要的是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì),可以對(duì)整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用CAD,還可以大大提高工作效率,提高設(shè)計(jì)的一次成功率,從而縮短試制周期,降低設(shè)計(jì)成本,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 通過對(duì)機(jī)床部件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),不僅能減少重復(fù)性勞動(dòng),而且可以快速響應(yīng)市場(chǎng),縮短產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)周期。   

    4. 功能復(fù)合化   功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率,使用于非加工輔助時(shí)間減至最少。通過功能的復(fù)合化,可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率,實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、一機(jī)多能,即一臺(tái)數(shù)控車床既可以實(shí)現(xiàn)車削功能,也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工;或在以銑為主的機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)磨削加工。寶雞機(jī)床廠已經(jīng)研制成功的CX25Y數(shù)控車銑復(fù)合中心,該機(jī)床同時(shí)具有X、Z軸以及C軸和Y軸。通過C軸和Y軸,可以實(shí)現(xiàn)平面銑削和偏孔、槽的加工。該機(jī)床還配置有強(qiáng)動(dòng)力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu),通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機(jī)床工件一次裝夾即可完成全部加工,極大地提高了效率。   

    5. 智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化   21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。

       智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化,如加工過程的自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動(dòng)生成;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方面的智能化,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化,如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等;還有智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內(nèi)容,以方便系統(tǒng)的診斷及維修等。   網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近年來機(jī)床發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求,也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式,如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。   數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是:從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展,另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段,是各國(guó)制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì),是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提,以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo),注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓和完善。CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP及MTS等聯(lián)結(jié),向信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。

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