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高端精密製造的CNC數控加工技術

作者:成都性宝福导航首页科技發展有限公司 瀏覽: 發表時間:2020-11-09 20:14:09

  數控機床是現代製造業的主流設備,精密加工的必備裝備,是體現現代機床技術水平、現代機械製造業工藝水平的重要標誌,是關係國計民生、國防***建設的戰略物資。因此世界上各工業發達***均采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業。

  

  CNC數控加工:

  

  CNC是英文Computer Numberical Control的縮寫,意思是“計算機數據控製”,簡單地說就是“數控加工”,在珠江三角洲地區,人們稱為“電腦鑼”。

  

  數控加工是當今機械製造中的先進加工技術,是一種具有高效率、高精度與高柔性特點的自動化加工方法。它是將要加工工件的數控程序輸入給機床,機床在這些數據的控製下自動加工出符合人們意願的工件,以製造出美妙的產品。

  

  數控機床的發展趨勢

  

  1. 高速化

  

  隨著汽車、國防、航空、航天等工業的高速發展以及鋁合金等新材料的應用,對數控機床加工的高速化要求越來越高。

  

  a.主軸轉速:機床采用電主軸(內裝式主軸電機),主軸***轉速達200000r/min;

  

  b. 進給率:在分辨率為0.01µm時,***進給率達到240m/min且可獲得複雜型的精確加工;

  

  c. 運算速度:微處理器的迅速發展為數控係統向高速、高精度方向發展提供了保障,開發出CPU已發展到32位以及64位的數控係統,頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由於運算速度的極大提高,使得當分辨率為0.1µm、0.01µm時仍能獲得高達24~240m/min的進給速度;

  

  d. 換刀速度:目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在1s左右,高的已達0.5s。德國Chiron公司將刀庫設計成籃子樣式,以主軸為軸心,刀具在圓周布置,其刀到刀的換刀時間僅0.9s。

  

  2. 高精度化

  

  數控機床精度的要求現在已經不局限於靜態的幾何精度,機床的運動精度、熱變形以及對振動的監測和補償越來越獲得重視。

  

  a. 提高CNC係統控製精度:采用高速插補技術,以微小程序段實現連續進給,使CNC控製單位精細化,並采用高分辨率位置檢測裝置,提 高位置檢測精度,位置伺服係統采用前饋控製與 非線性控製等方法;

  

  b. 采用誤差補償技術:采用反向間隙補償、絲杆螺距誤差補償和刀具誤差補償等技術,對設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。

  

  c. 采用網格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度: 通過仿真預測機床的加工精度,以保證機床的定位精度和重複定位精度,使其性能長期穩定,能夠在不同運行條件下完成多種加工任務,並保證零件的加工質量。

  

  3. 功能複合化

  

  複合機床的含義是指在一台機床上實現或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據其結構特點可分為工藝複合型和工序複合型兩類。 加工中心能夠完成 車削、銑削、鑽削、滾齒、磨削、激光熱處理等多種工序,可完成複雜零件的全部加工。隨著現代機械加工要求的不斷提高,大量的多軸聯動數控機床越來越受到各 大企業的歡迎。

  

  4. 控製智能化

  

  隨著人工智能技術的發展,為了滿足製造業生產柔性化、製造自動化的發展需求,數控機床的智能化程度在不斷提高。具體體現在以下幾個方麵:

  

  a.  加工過程自適應控製技術;

  

  b. 加工參數的智能優化與選擇;

  

  c. 智能故障自診斷與自修複技術;

  

  d. 智能故障回放和故障仿真技術;

  

  e. 智能化交流伺服驅動裝置;

  

  f. 智能4M數控係統:在製造過程中, 將測量 、建模、加工、機器操作四者(即4M)融合在一個係統中 。

  

  5. 體係開放化

  

  a. 向未來技術開放:由於軟硬件接口都遵循公認的標準協議,可采納、吸收和兼容新一代通用軟硬件。

  

  b. 向用戶特殊要求開放:更新產品、擴充功能、提供硬軟件產品的各種組合以滿足特殊應用要求;

  

  c. 數控標準的建立:標準化的編程語言,既方便用戶 使用,又降低了和操作效率直接有關的勞動消耗。

  

  6. 驅動並聯化

  

  可實現多坐標聯動數控加工、裝配和測量多種功能,更能滿足複雜特種零件的加工,並聯機床被認為是“自發明數控技術以來在機床行業中最有意義的進步”和“21世紀新一代數控加工設備”。

  

  7.  極端化(大型化和微型化)

  

  國防、航空、航天事業的發展和能源等基礎產業裝備的大型化需要大型且性能良好的數控機床的支撐。而超精密加工技術和微納米技術是21世紀的戰略技 術,需發展能適應微小型尺寸和微納米加工精度的新型製造工藝和裝備。

  

  8.  信息交互網絡化

  

  既可以實現網絡資源共享,又能實現數控機床的遠程監視、控製、遠程診斷、維護。

  

  9. 加工過程綠色化

  

  近年來不用或少用冷卻液、實現幹切削、半幹切削節能環保的機床不斷出現, 綠色製造的大趨勢使各種節能環保機床加速發展。

  

  10. 多媒體技術的應用

  

  多媒體技術集計算機、聲像和通信技術於一體,使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。可以做到信息處理綜合化、智能化,應用於實時監控 係統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等,因此有著重大的應用價值。

  

  目前,數控機床的發展日新月異,高速化、高精度化、複合化、智能化、開放化、並聯驅動化、網絡化、極端化、綠色化已成為數控機床發展的趨勢和方向。


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