现代数控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展。

1.高速化


高速化的目的是高速切削。受高生产率的驱使,高速化己是现代机床技术发展的重要方向之一,高速切削可通过高速运算技术、快速插补技术、超高速通信技本和高速主轴等技术来实现,机床高速化既表现在主轴转速上,也表现在工作台快速移动、进给速度提高,以及刀具交换、托盘交换时间缩短等各个方面高速切削可减小切削力、减小切削深度,有利于克服机床振动,传入零件中的热量大大少、排屑加快、热变形减小,不但可以提高零件的表面加工质量和精度,还可以大幅度提高加工效率,降低加工成本,另外,经高速加工的工件一般不需要精加工。因此,高速切削技术对制造业有着极大的吸引力,是实现高效、优质、低成本生产的重要途径

20世纪90年代以来,欧美各国及日本争相开发应用新一代高速数控机床。高速主轴单元(电主轴,转速为15000-1000mn)高速且高加减速度的进给运动部件、高性能数控和伺服系统及数控工具系统都出现了新的突破,随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具、大功率高速电主轴,高加减速直线电动机驱动进给部件及高性能控制系统和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决,为开发新一代高速数控机床提供了技术基础。

目前,在超高速加工中,车削和铣削的切削速度己达到5000-800mmin:主轴转速在3000min以上,有的高达1000mm:工作台进给速度在分辨率为lum时可达100mmin以上,有的达到200mmin,在分辨率为0.1um时可达24mmin以上;自动换刀速度在1s以内。

2.高精度化


高精度一直是数控机床技术发展追求的目标,它包括机床制造的几何精度和机床使用的加工精度控制两方面提高机床的加工精度,一般是通过减小数控系统误差、提高数控机床基础大件结构特性和热稳定性、采用补偿技术和辅助措施来达到的。

当前,普通级数控机床的加工精度达到5m:精密级加工中心达到士1-1.5um,甚至更高超精密加工精度进入纳米级,主轴回转精度要求达到001-005m,加工表面粗糙度Ra达0003um,这些机床一般采用矢量控制的变频驱动电主轴,进给驱动有伺服电动机加精密高速滚珠丝杠驱动和直线电动机直接驱动两种类型,目前使用滚珠丝杠驱动的机床最大快移速度9mmin,加速度为15g:使用直线电动机的高速高精加工机床最大快移速度已达208mmin,加速度可达2g,并且还能进一步提高。

3.功能复合化


数控机床功能复合化指通过增加机床的功能,减少加工过程中的定位、装夹、对刀、检测等的辅助时间,提高机床效率。事实证明,加工功能的复合化和一体化除了增加机床的加工范围外,还大大提高了机床的加工精度和加工效率,节省了占地面积,特别是缩短了零件的加工周期,降低了整体加工费用和机床维护费用。因此,复合功能的机床越来越受到青睐,呈快速发展趋势。

4.网络化


网络化主要指数控机床通过数控系统与外部的其他控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控机床应可实现多种通信协议,既满足单机需要,又能满足FMS、CMS对基层设备的要求,通过网络可实现远程监视加工、控制加工进程,还可进行远程监测和故障诊断使维修变得简单。

随着网络技术的成熟与发展,最近业界又提出了数字制造(c制造)的概念。它是企业现代化的标志之一,也是当今国际先进机床制造商标准配置的供货方式。越来越多的国内用户在购买进口机床时,要求具有远程通信服务等功能。

5.智能化


智能加工是一种基于神经网络控制、模糊控制、数字化网络技术和理论的加工,在加工过程中模拟人类专家的智能活动以解决加工过程中许多不确定性的、要由人工干预才能解决的问题,CAD/CAM软件日趋丰富和有“人性化”,虚拟设计与制造等高端技术也越来越多地为工程技术人员所追求,多媒体人机接口使用户操作简单,智能编程使编程更加直观且加工数据能自动生成:具有智能数据库和智能监控功能,采用专家系统以降低对操作者的要求等。

6.绿色化


21世纪必须把环保和节能放在重要位置,即要实现数控加工工艺的绿色化。目前主要体现在不用切削液上,因为切削液既污染环境和危害工人健康,又增加了能源消耗。干切削一般是在大气中进行的,但也包括在特殊气体中(氮气中、冷风中或采用干式静电冷却技术)不使用切削液进行切削。准干切削是使用极微量润滑的切削。对于面向多种加工方法组合的加工中心机床来说,主要采用准干切削,通常是让极其微量的切削液与压缩空气的混合物经由机床主轴与工具内的中空通道喷向切削区。

 



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