數(shù)控畢業(yè)論文:數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力,關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此,世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我國,數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視,近年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域,以PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)" />
業(yè)論文:數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文
數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力,關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此,世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。
在我國,數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視,近年來取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域,以PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng),已經(jīng)走在了世界前列。但是,我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題,特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀(jì)到來時,如何有效解決這些問題,使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路,從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列,使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位,將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。
為完成此任務(wù),首先必須確立符合中國國情的發(fā)展道路。為此,本文從總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線兩個層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機(jī)等幾個具體方面探討了新世紀(jì)的發(fā)展途徑。
1總體戰(zhàn)略
制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略,對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。通過對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析和對我國數(shù)控領(lǐng)域存在問題的研究,我們認(rèn)為以科技創(chuàng)新為先導(dǎo),以商品化為主干,以管理和營銷為重點,以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾,堅持可持續(xù)發(fā)展道路將是一種符合我國國情的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。
1.1以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)
中國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展,從無到有,從引進(jìn)消化到擁有自己獨立的自主版權(quán),取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。但回顧這幾十年的發(fā)展,可以看到我們在數(shù)控領(lǐng)域的進(jìn)步主要還是按國外一些模式,按部就班地發(fā)展,真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在發(fā)展初期的起步階段,是無可非議的。但到了世界數(shù)控強(qiáng)手如林的今天和知識經(jīng)濟(jì)即將登上舞臺的新世紀(jì),這一常規(guī)途徑就很難行通了。例如,在國外模擬伺服快過時時,我們開始搞模擬伺服,還沒等我們占穩(wěn)市場,技術(shù)上就已經(jīng)落后了;在國外將脈沖驅(qū)動的數(shù)字式伺服打入我國市場時,我們就跟著搞這類所謂的數(shù)字伺服,但至今沒形成大的市場規(guī)模;近來國外將數(shù)字式伺服發(fā)展到用網(wǎng)絡(luò)(通過光纜等)與數(shù)控裝置連接時,我們又跟著發(fā)展此類系統(tǒng),前途仍不樂觀。這種老是跟在別人后面走,按國外已有控制和驅(qū)動模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng),在技術(shù)上難免要滯后,再加上國外公司在我國境內(nèi)設(shè)立研究所和生產(chǎn)廠,實行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售,使我們的產(chǎn)品在性能價格比上已越來越無多大優(yōu)勢,因此要進(jìn)一步擴(kuò)大市場占有率,難度自然就很大了。
為改變這種現(xiàn)狀,我們必須深刻理解和認(rèn)真落實“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷,大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新,努力研究具有中國特色的實用的先進(jìn)數(shù)控技術(shù),逐步建立自己獨立的、先進(jìn)的技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品,從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣,才不會被國外牽著鼻子,永遠(yuǎn)受別人的制約,才有可能用先進(jìn)、實用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國內(nèi)市場,打開國際市場,使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)走在世界的前列。
1.2在商品化上狠下工夫
近幾年我國數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快,但真正在市場上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言,國產(chǎn)貨仍未真正被廣大機(jī)床廠所接受,因此出現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機(jī)床改造的例子較多,而裝備新機(jī)床的卻很少,機(jī)床廠出產(chǎn)的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床大多數(shù)用的都是國外的系統(tǒng)。這當(dāng)然不是說舊機(jī)床的數(shù)控化改造不重要,而是說明從商品的角度看,我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當(dāng)大的差距。
影響數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床商品化的主要因素除技術(shù)性能和功能外,更重要的就是可靠性、穩(wěn)定性和實用性。以往,一些數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)部門,所追求的往往是一些體現(xiàn)技術(shù)水平的指標(biāo)(如多少通道、多少軸聯(lián)動、每分鐘多少米的進(jìn)給速度等等),而對影響實用性的一些指標(biāo)和一些小問題卻不太重視,在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現(xiàn)某些產(chǎn)品鑒定時的水平都很高,甚至也獲各種大獎。但這些高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現(xiàn)不盡人意,最后喪失了信譽(yù),打不開市場。這說明,高指標(biāo)、高性能的樣機(jī)型的產(chǎn)品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當(dāng)大的距離的,將一個高指標(biāo)、高性能的產(chǎn)品變?yōu)橐粋€有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。
另一方面,數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床不像家電類產(chǎn)品那樣易于大批量生產(chǎn),應(yīng)用環(huán)境也不那么簡單。數(shù)控產(chǎn)品是在生產(chǎn)環(huán)境中使用,面臨的是五花八門的工藝問題。如果開發(fā)部門對這些問題掌握得不透,就難以將產(chǎn)品設(shè)計得很完善。而且數(shù)控產(chǎn)品的某些問題在開發(fā)、試用,甚至鑒定時都難以發(fā)現(xiàn)。這就造成,同樣型號的數(shù)控機(jī)床在有的用戶那兒運(yùn)行得很好,而在別的用戶那兒卻表現(xiàn)欠佳。或者同樣型號的數(shù)控機(jī)床用于加工某些零件工作得很好,但用于加工其他零件時卻不盡人意。出現(xiàn)這種情況,有時是用戶操作人員的水平問題,但有時就是數(shù)控產(chǎn)品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題,國外一些公司設(shè)立了專門機(jī)構(gòu)來測試考驗自己的產(chǎn)品,如為考驗新開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng),廠家自己設(shè)計和從生產(chǎn)實際中收集了大量零件程序,讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行各種各樣的程序,一旦發(fā)現(xiàn)問題,即立即反饋給開發(fā)部門予以解決。經(jīng)過這樣的測試考驗過程后,數(shù)控系統(tǒng)的潛在問題就大為減少。以往,我們的產(chǎn)品就很少進(jìn)行這樣嚴(yán)格的全面的自我測試考驗。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。這樣,即使一個小問題也將嚴(yán)重影響國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品的聲譽(yù)。
因此,我們應(yīng)充分重視上述問題,在商品化上切實狠下工夫,將其作為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的主干來抓,貫穿于技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)等的全過程中,從而將我們已有的技術(shù)水平較高的數(shù)控產(chǎn)品變成真正有市場的好商品。
1.3將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點
經(jīng)過20來年市場風(fēng)雨的沖擊,國人已越來越認(rèn)識到,技術(shù)固然重要,但在市場經(jīng)濟(jì)的環(huán)境下,要在激烈的全球競爭中獲勝,管理和營銷就顯得更為重要。例如,我國臺灣生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床不但占領(lǐng)了大陸市場的相當(dāng)大的份額,而且還打進(jìn)了美國市場。是臺灣數(shù)控機(jī)床的技術(shù)和質(zhì)量超過美國了嗎?顯然不是。那他們靠的是什么?重要的一條就是在企業(yè)管理和產(chǎn)品營銷上下了工夫。而我們長期以來把主要精力放在開發(fā)技術(shù)和提高水平上,忽視了經(jīng)營管理、市場開拓、產(chǎn)品營銷等方面的工作,結(jié)果在新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)出來以后,在產(chǎn)品質(zhì)量提高以后,企業(yè)仍然處于產(chǎn)品銷售不暢的困境〔1〕。國內(nèi)外的經(jīng)驗說明,數(shù)控產(chǎn)品的競爭力不僅取決于技術(shù),更取決于經(jīng)營管理能力和營銷能力。
因此,從現(xiàn)在起我們應(yīng)將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點,真正擺脫計劃經(jīng)濟(jì)時代所遺留下來的思維方式和工作習(xí)慣的束縛,建立適應(yīng)市場的高效、靈敏的運(yùn)行機(jī)制和有效的激勵機(jī)制。通過這種機(jī)制,一方面切實加強(qiáng)企業(yè)管理,激發(fā)企業(yè)負(fù)責(zé)人和廣大職工的負(fù)責(zé)精神、創(chuàng)造精神和獻(xiàn)身精神,努力提高產(chǎn)品的競爭能力;另一方面充分調(diào)動企業(yè)內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外一切積極因素,大力加強(qiáng)市場開拓力度,奮力打通營銷渠道。可以堅信,有過硬競爭力的產(chǎn)品,再加上北京開關(guān)廠那樣的“找、掙、鉆、搶”精神,我們就一定能在市場競爭中取得勝利。
1.4大力加強(qiáng)技術(shù)支持和服務(wù)
數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床作為典型的高技術(shù)產(chǎn)品,對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)是相當(dāng)重要的。以前國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品喪失信譽(yù)的原因,除可靠性問題外,另一大問題就是缺乏有力的技術(shù)支持和服務(wù)。用戶花了很多錢買的數(shù)控機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng),一旦出現(xiàn)問題卻叫天天不應(yīng),叫地地不靈,以后誰還敢買我們的產(chǎn)品。因此,應(yīng)將對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)當(dāng)成重要的日常工作來抓,使我們在市場上向縱深挺進(jìn)時,有一個強(qiáng)大后方。因此,為了取得數(shù)控產(chǎn)品市場競爭的全面勝利,必須建立以技術(shù)支持和服務(wù)為核心的強(qiáng)大后方。當(dāng)然,為贏得主動,后方也須主動出擊。目前,利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段(如網(wǎng)絡(luò)和多媒體),將為建立新一代立體化的技術(shù)支持和服務(wù)體系開辟新的途徑。
1.5堅持可持續(xù)發(fā)展道路
可持續(xù)發(fā)展是下一世紀(jì)企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略,我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)要有大的發(fā)展也必須堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路。綠色是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑,其主要思想是清潔和節(jié)約。為此應(yīng)大力加強(qiáng)綠色數(shù)控產(chǎn)品的開發(fā),加速促進(jìn)數(shù)控產(chǎn)品、數(shù)控產(chǎn)業(yè)以及整個制造業(yè)的綠色化,主要戰(zhàn)略措施應(yīng)考慮以下幾方面:①有效減少產(chǎn)品制造及使用過程中的環(huán)境污染。如減少數(shù)控機(jī)床的鑄件結(jié)構(gòu),消除鑄造對環(huán)境的污染;將數(shù)控機(jī)床主軸的潤滑以油氣潤滑、噴油潤滑等取代油霧潤滑,減少對生產(chǎn)環(huán)境的污染;在精密數(shù)控機(jī)床及其運(yùn)行環(huán)境的溫度控制中取消氟利昂制冷的恒溫技術(shù);以電傳動代替機(jī)械傳動,減少噪聲污染。②大幅度降低資源消耗和能源消耗。如以軟件代替硬件,從而減少硬件制造的資源和能源消耗及污染,并減少產(chǎn)品壽命結(jié)束后硬件裝置的拆卸回收問題;以永磁驅(qū)動代替感應(yīng)驅(qū)動,提高效率和功率因數(shù),節(jié)約能源;以電傳動代替機(jī)械傳動,提高效率,減少能源消耗。③加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床。這既符合運(yùn)用信息技術(shù)和自動化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和裝備現(xiàn)代化這一產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)得以實現(xiàn),又可取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。我國擁有普通機(jī)床數(shù)百萬臺,加強(qiáng)用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機(jī)床將成為下世紀(jì)我國數(shù)控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。④大力發(fā)展綠色數(shù)控機(jī)床。綠色數(shù)控機(jī)床應(yīng)是材料消耗少、能耗低、無污染,壽命長且便于拆卸回收的新型機(jī)床。例如,以并聯(lián)結(jié)構(gòu)代替串聯(lián)結(jié)構(gòu)就是開發(fā)綠色數(shù)控機(jī)床的一條途徑,這是因為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床消耗的金屬材料僅為常規(guī)串聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床的幾分之一,其加工量也比常規(guī)機(jī)床大幅度減少,特別是消除了大型結(jié)構(gòu)件的鑄造,這將顯著降低機(jī)床制造過程中的能源消耗和對環(huán)境的污染。此外,并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床有利于采用電傳動,效率高,可有效降低使用中的能源消耗。
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了ISO14000環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn),全球環(huán)境問題“法律化”的趨勢正在進(jìn)一步發(fā)展,可持續(xù)發(fā)展將成為企業(yè)通向國際市場的通行證〔2〕。因此,我們的數(shù)控產(chǎn)品要在下一世紀(jì)走向國際市場,我們的企業(yè)就必須“從我做起,從現(xiàn)在做起”。
2技術(shù)途徑
2.1發(fā)展具有中國特色的新一代PC數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心,因此通過科技創(chuàng)新首先發(fā)展具有中國特色的新型數(shù)控系統(tǒng),將是推動數(shù)控產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的有效技術(shù)途徑。
實踐證明,10年來我們所走的PC數(shù)控道路是完全正確的。PC機(jī)(包括工業(yè)PC)產(chǎn)量大、價格便宜,技術(shù)進(jìn)步和性能提高很快,且可靠性高(工業(yè)PC主機(jī)的MTBF已達(dá)30年〔3〕)。因此,以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺不但可以大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比,而且還可充分利用通用微機(jī)已有軟硬件資源和分享計算機(jī)領(lǐng)域的最新成果,如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。此外,以通用微機(jī)作為數(shù)控平臺還可獲得快速的技術(shù)進(jìn)步,當(dāng)PC機(jī)升級換代時,數(shù)控系統(tǒng)也可相應(yīng)升級換代,從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢,在競爭中立于不敗之地。
目前,PC數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有2種主要形式:(1)專用數(shù)控加PC前端的復(fù)合式結(jié)構(gòu);(2)通用PC加位控卡的遞階式結(jié)構(gòu)。另外還有一種正在發(fā)展的數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)。其方案是將由DSP等組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)控裝置連接起來,組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然性能很好,但由于開發(fā)和生產(chǎn)成本太高,近期難以被國內(nèi)廣大用戶所接受。我們認(rèn)為,上述結(jié)構(gòu)并不是符合中國國情的最好方案,適合中國國情的應(yīng)是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結(jié)構(gòu),因為這種結(jié)構(gòu)的硬件規(guī)模最小,不但有利于降低系統(tǒng)成本,而且更重要的是可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。
幾十年的經(jīng)驗表明,可靠性好壞是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能否發(fā)展的關(guān)鍵。雖然影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多,但過大的硬件規(guī)模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。以往,國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在總體設(shè)計時由于種種原因的限制,不得不選用技術(shù)指標(biāo)不太高的普通CPU,這樣,為完成數(shù)控的復(fù)雜功能往往需要由多個CPU來組成系統(tǒng),有時還需另加一些專用或通用硬件電路來實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的一些高實時性功能(如細(xì)插補(bǔ)、位置伺服控制等),從而造成系統(tǒng)硬件規(guī)模龐大。對于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品,在國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件下,很難從硬件制造的角度保證系統(tǒng)的可靠性,因而使得國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的表現(xiàn)不佳,對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的形象和聲譽(yù)造成嚴(yán)重影響,使得不少用戶現(xiàn)在還心有余悸。
因此,我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時,應(yīng)優(yōu)先選用新型高性能CPU(如高主頻的PentiumII、PentiumIII等)作為系統(tǒng)的運(yùn)算和控制核心,并盡量用軟件來實現(xiàn)數(shù)控的所有功能。這樣,可大幅度減小系統(tǒng)硬件的規(guī)模。此外,還應(yīng)在軟件設(shè)計、電源設(shè)計、接插件設(shè)計與選用、接地與屏蔽設(shè)計和施工等方面采用強(qiáng)抗擾高可靠性設(shè)計與制造技術(shù),從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。
由于一個新型高性能CPU可以代替數(shù)十個普通CPU(如80286、80386等),因此,在基于高性能CPU的PC平臺上不僅可以完成數(shù)控系統(tǒng)的基本功能(如信息處理、刀補(bǔ)計算、插補(bǔ)計算、加減速控制等)和開關(guān)量控制功能(內(nèi)裝PLC),而且還可以完成伺服控制功能。這樣,以前由DSP完成的數(shù)字化伺服控制功能(如位置控制、速度控制、矢量變換控制等)均可由PC中的CPU完成,從而實現(xiàn)內(nèi)裝式伺服控制,這不僅有效縮小了數(shù)控部分的硬件規(guī)模,而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬件規(guī)模。
這種具有內(nèi)裝PLC和內(nèi)裝伺服控制的全軟件化集成式數(shù)控系統(tǒng),其硬件規(guī)模將達(dá)到最小化,整個數(shù)控系統(tǒng)除一個PC平臺外,剩下的只有驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動的功率接口和反饋接口。這既有效提高了系統(tǒng)可靠性,又消除了信息傳遞瓶頸,提高了系統(tǒng)性能,同時還可顯著降低系統(tǒng)成本,使系統(tǒng)(包括電機(jī))售價將可降至現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的一半左右。顯然,這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強(qiáng)的競爭力,有望為開創(chuàng)中國數(shù)控的新局面作出貢獻(xiàn)。
此外,集成化PC數(shù)控系統(tǒng)還有一大優(yōu)點,就是容易實現(xiàn)開放式結(jié)構(gòu)。這是因為,這種系統(tǒng)的硬件本身已經(jīng)是完全開放的,構(gòu)成開放式數(shù)控系統(tǒng)的工作完全在軟件上,只要制定好標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議,從信息處理、軌跡插補(bǔ)、加減速控制、開關(guān)量控制到伺服控制都可以實現(xiàn)開放,從而可大大方便用戶的使用。
2.2推進(jìn)數(shù)控功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)
解決數(shù)控系統(tǒng)問題后,如何實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計與制造便是我國機(jī)床制造企業(yè)快速響應(yīng)市場需求,在競爭中獲勝的另一關(guān)鍵。要實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的模塊化設(shè)計制造,必須解決數(shù)控機(jī)床功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。目前我國在這方面離實際需求還有相當(dāng)大的差距。因此,在今后的若干年內(nèi),我們必須大力促進(jìn)數(shù)控機(jī)床功能部件的開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)。其要點如下:
(1)新型永磁電主軸單元電主軸已成為國際市場上最熱門的數(shù)控機(jī)床功能部件。但目前這類產(chǎn)品幾乎都為感應(yīng)異步型,存在以下突出問題:①轉(zhuǎn)子上存在繞組,有大電流流過,因此轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴(yán)重,直接影響主軸精度;②低速出力小且轉(zhuǎn)矩脈動大,難以滿足寬范圍切削要求;③效率和功率因素低,不僅電機(jī)體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多;④控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。
因此,利用我國稀土永磁材料的優(yōu)勢,開發(fā)新型大功率、高效率、寬調(diào)速范圍永磁同步型交流電主軸單元,將可有效解決現(xiàn)有電主軸存在的問題,形成具有中國特色的新一代電主軸產(chǎn)品。由于永磁電主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都較感應(yīng)異步型電主軸簡單,因此易于進(jìn)行專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。當(dāng)然,這還要攻克主軸支承(陶瓷軸承、流體動靜壓軸承、磁懸浮軸承)技術(shù)、高精度高速動平衡技術(shù)、高速驅(qū)動、檢測與控制技術(shù)、高可靠性安全保證技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。
(2)廉價的高性能伺服系統(tǒng)目前,一套進(jìn)給交流伺服系統(tǒng)(驅(qū)動器+電機(jī))的價格一般都在萬元以上,主軸伺服系統(tǒng)的價格高達(dá)數(shù)萬元,已成為降低國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床成本的一大障礙。因此,應(yīng)配合新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,大力開發(fā)廉價的高性能內(nèi)裝式伺服系統(tǒng)。由于內(nèi)裝式伺服的硬件部分只有電機(jī)和功率接口,充分利用我國的永磁資源優(yōu)勢,通過專業(yè)化生產(chǎn)可以把電機(jī)的造價降下來,而采用智能化的IPM模塊作為功率接口也很便宜,因此將內(nèi)裝式進(jìn)給伺服的價格控制在數(shù)千元以內(nèi),將內(nèi)裝式主軸伺服的價格控制在2萬元以內(nèi),將是完全可能的。
(3)直線交流伺服系統(tǒng)直線交流伺服系統(tǒng)是下一世紀(jì)數(shù)控機(jī)床不可缺少的功能部件,目前我國還沒有成熟產(chǎn)品,因此應(yīng)加強(qiáng)研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用。考慮到常規(guī)機(jī)床的防磁問題較難解決,而并聯(lián)機(jī)床的防磁相對容易,因此可為常規(guī)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)感應(yīng)異步型直線電機(jī),為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床開發(fā)永磁同步型直線電機(jī),從而揚(yáng)長避短,構(gòu)成符合實際應(yīng)用要求的新型高速高精度進(jìn)給系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,可進(jìn)一步開發(fā)將驅(qū)動與支承合二為一的磁懸浮工作臺。
(4)零傳動數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭是多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件,傳統(tǒng)的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉(zhuǎn)臺與擺頭不僅制造難度大、成本高,而且難以達(dá)到高速加工所需的速度和精度,因而必須另辟蹊徑開發(fā)新型零傳動(無機(jī)械傳動鏈)數(shù)控轉(zhuǎn)臺和擺頭,以促進(jìn)我國高速高精度多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。
(5)高速高精度檢測裝置高速高精度是下世紀(jì)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主題,這不但需要高性能的控制和驅(qū)動,同時還需要高品質(zhì)的檢測環(huán)節(jié),因此應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步開發(fā)0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器,此類技術(shù)國外對我國是封鎖的。
2.3加速數(shù)控機(jī)床的全國產(chǎn)化,打好市場翻身仗
數(shù)控產(chǎn)業(yè)化的最終成功將體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的全國產(chǎn)化和市場占有率上。在上述總體戰(zhàn)略指導(dǎo)下,采取抓兩頭(低價位數(shù)控機(jī)床和高速高效數(shù)控機(jī)床)、帶中間(普通數(shù)控機(jī)床)、促重型(重型關(guān)鍵裝備)的方針,將是在國內(nèi)市場上快速收復(fù)失地,在國際市場上穩(wěn)步進(jìn)軍,最終打贏國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場翻身仗的一種有效戰(zhàn)術(shù)和策略。關(guān)于普通數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已有許多文章作了專門論述,因此下面僅就低價位數(shù)控機(jī)床、高速高效數(shù)控機(jī)床和重型數(shù)控機(jī)床的發(fā)展問題作一討論。
(1)大力發(fā)展低價位數(shù)控機(jī)床低價位機(jī)床是功能滿足用戶要求(無功能浪費(fèi))、技術(shù)指標(biāo)適中、可靠性好、價格便宜的普及型數(shù)控機(jī)床。這類機(jī)床已成為國際市場上數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢之一,也是國內(nèi)眾多用戶渴求的產(chǎn)品,其市場前景相當(dāng)廣闊。然而,如果采用國外數(shù)控系統(tǒng)(包括伺服)按照傳統(tǒng)思路來發(fā)展低價位機(jī)床,是很難將價格降至廣大用戶所能接受的水平的。因此,采用本文提出的新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)來發(fā)展高性能的低價位數(shù)控機(jī)床,將是一條最有希望成功的道路。只要有一定批量,由此構(gòu)成的全國產(chǎn)普及型數(shù)控車床的售價完全可以控制在10萬元以內(nèi),三坐標(biāo)數(shù)控銑床可控制在15萬元左右,加工中心可控制在20萬元左右。此價位的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床將是具有較強(qiáng)競爭力的。
(2)加速開發(fā)高速高效數(shù)控機(jī)床高速高效是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的另一大潮流。發(fā)展高速高效數(shù)控機(jī)床的技術(shù)途徑可有以下幾條:①通過提高切削速度和進(jìn)給速度,從而達(dá)到成倍提高生產(chǎn)效率,有效提高零件的表面加工質(zhì)量和加工精度并解決常規(guī)加工難以解決的某些特殊材料(如鋁鈦合金、模具鋼、淬硬鋼)和特殊形狀零件(如復(fù)雜薄壁零件)的高效加工問題。②通過工藝復(fù)合,減少工件的安裝次數(shù),有效縮短搬運(yùn)和裝夾時間。例如,將五面五軸加工中心與立車復(fù)合構(gòu)成萬能加工中心,可實現(xiàn)一次裝卡完成零件的大部分(或全部)加工。③采用高速高精度圓周銑加工孔和以螺旋軌跡插補(bǔ)實現(xiàn)不鉆底孔的直接攻絲等新加工方法,大幅度減少換刀次數(shù),提高加工效率。④為數(shù)控機(jī)床開發(fā)智能尋位加工功能,消除對精密夾具和人工找正的依賴,有效縮短單件小批加工的準(zhǔn)備時間。
在我國現(xiàn)實條件下如果沿用傳統(tǒng)思路是難以實現(xiàn)上述途徑的,因此,必須立足國情,結(jié)合實際勇于創(chuàng)新,大膽探索新的道路。考慮到常規(guī)數(shù)控機(jī)床在總體結(jié)構(gòu)上基本上采用工件和刀具沿各自導(dǎo)軌共同運(yùn)動的方案,一方面由于機(jī)床傳動環(huán)節(jié)剛性不足和導(dǎo)軌中的摩擦阻力較大,使運(yùn)動部件難以獲得高的進(jìn)給速度;另一方面由于工件、夾具和工作臺的總質(zhì)量比較大,使之難以獲得高的加速度。此外,傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)是一種串聯(lián)開鏈結(jié)構(gòu),組成環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并且由于存在懸臂部件和環(huán)節(jié)間的聯(lián)接間隙,不容易獲得高的總體剛度,因此難以適應(yīng)高速高效加工的特殊要求。為此,開發(fā)國產(chǎn)高速高效數(shù)控機(jī)床時,可采用工件固定,以直線電機(jī)組成并聯(lián)短鏈直接驅(qū)動主軸和刀具運(yùn)動、將高速高精度傳動與高剛度支撐合二為一的適合于高速高效加工中心的新型結(jié)構(gòu)。采用該結(jié)構(gòu)的高速高效數(shù)控機(jī)床不但速度高、剛度高,如果在傳動與控制上處理得當(dāng),可以達(dá)到比常規(guī)機(jī)床更高的加工精度和加工質(zhì)量,而且具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高,制造成本低,易于經(jīng)濟(jì)化批量生產(chǎn)等顯著優(yōu)點。因此,沿此思路發(fā)展高速高效數(shù)控機(jī)床將是一條符合國情、易于取得成功的道路。
(3)突破重型數(shù)控機(jī)床的設(shè)計制造技術(shù)重型數(shù)控機(jī)床(特別是多坐標(biāo)重型數(shù)控機(jī)床)是國民經(jīng)濟(jì)和國防生產(chǎn)中的重大關(guān)鍵設(shè)備,屬于戰(zhàn)略物資,真正先進(jìn)的重型數(shù)控機(jī)床國外是不可能賣給我們的,因此,在我國下世紀(jì)數(shù)控產(chǎn)品的發(fā)展中必須依靠自己的力量進(jìn)行解決。發(fā)展重型數(shù)控機(jī)床必須有過硬的基礎(chǔ),我們在數(shù)控機(jī)床國產(chǎn)化的進(jìn)程中應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗,加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)研究,充分發(fā)揮我國產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的優(yōu)勢,各部門通力合作、共同努力,爭取在下世紀(jì)初取得突破性進(jìn)展。
目前,在發(fā)展重型數(shù)控機(jī)床中除需加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究外,還應(yīng)加強(qiáng)其關(guān)鍵技術(shù)研究。例如,重型機(jī)床的控制就是需要加以特殊解決的關(guān)鍵問題。因重型機(jī)床加工的工件特別昂貴不允許報廢,為了確保機(jī)床工作可靠,在數(shù)控系統(tǒng)中可采用雙(或多)CPU冗余工作方案,以確保運(yùn)算和控制的絕對正確,并在出現(xiàn)故障時自動診斷、自動修復(fù)或自動替補(bǔ),確保加工不出問題。此外,在電源上可采取雙蓄電池供電的全隔離供電方案,即一組電池在給系統(tǒng)供電時,可對另一組電池進(jìn)行充電,電網(wǎng)與控制系統(tǒng)是完全隔離的。這就徹底消除了重型車間中電網(wǎng)電壓波動厲害、干擾嚴(yán)重對數(shù)控系統(tǒng)造成的影響,從而有效保證系統(tǒng)的可靠性。又如,重型數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動也是一大關(guān)鍵問題。當(dāng)行程長度超過5m,普通滾珠絲桿就難以勝任大負(fù)荷的傳動,因此目前一般采用預(yù)加負(fù)載的雙齒輪-齒條機(jī)構(gòu)、靜壓蝸桿-蝸母條機(jī)構(gòu)、四足(或雙足)爬行進(jìn)給機(jī)構(gòu)等來實現(xiàn)長行程傳動。但這些方案存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度和加速度低、動態(tài)性能差、難以達(dá)到高精度、維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜等問題。為此可發(fā)展陣列式高效直線電機(jī)直接驅(qū)動技術(shù)和空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)驅(qū)動技術(shù),以新的途徑來解決重型數(shù)控機(jī)床的高速、高精度驅(qū)動問題。除此之外,機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、長行程精密檢測、重力變形補(bǔ)償、切削力變形補(bǔ)償、熱變形補(bǔ)償?shù)纫彩侵匦蛿?shù)控機(jī)床中必須解決的關(guān)鍵問題,必須予以充分重視。
3結(jié)語
制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略,確立與國際接軌的發(fā)展道路,對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。本文在對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析,對我國數(shù)控領(lǐng)域存在的問題進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展途徑進(jìn)行了探討,提出了以科技創(chuàng)新為先導(dǎo),以商品化為主干,以管理和營銷為重點,以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾,堅持可持續(xù)發(fā)展道路的總體發(fā)展戰(zhàn)略。在此基礎(chǔ)上,研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機(jī)床整機(jī)等的具體技術(shù)途徑。
我們衷心希望,我國科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作,把握好知識經(jīng)濟(jì)給我們帶來的難得機(jī)遇,迎接競爭全球化帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),為在21世紀(jì)使我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列,使我國經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭而共同努力奮斗!
畢業(yè)論文
一,我國數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展史
1.我國從1958年起,由一批科研院所,高等學(xué)校和少數(shù)機(jī)床廠起步進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開發(fā)。由于受到當(dāng)時國產(chǎn)電子元器件水平低,部門經(jīng)濟(jì)等的制約,未能取得較大的發(fā)展。
2.在改革開放后,我國數(shù)控技術(shù)才逐步取得實質(zhì)性的發(fā)展。經(jīng)過“六五"(81----85年)的引進(jìn)國外技術(shù),“七五”(86------90年)的消化吸收和“八五”(91~一-95年)國家組織的科技攻關(guān),才使得我國的數(shù)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍,當(dāng)時通過國家攻關(guān)驗收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華I型,華中數(shù)控公司的華中I型和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍(lán)天I型,以及其他通過“國家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督測試中心”測試合格的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)如南京四開公司的產(chǎn)品。
3.我國數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展的階段,許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說,技術(shù)水平不高,質(zhì)量不佳,所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟(jì)由計劃性經(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整,經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期,那時生產(chǎn)能力降到50%,庫存超過4個月。從1995年“九五”以后國家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動機(jī)床市場,加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批,投資重點支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān),對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用,尤其是在1999年以后,國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金,使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。
三,數(shù)控車的工藝與工裝削
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數(shù)控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似,但由于數(shù)控車床是一次裝夾,連續(xù)自動加工完成所有車削工序,因而應(yīng)注意以下幾個方面。
1.合理選擇切削用量
對于高效率的金屬切削加工來說,被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。
切削條件的三要素:切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高,刀尖溫度會上升,會產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%,刀具壽命會減少1/2。
進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進(jìn)給量大,切削溫度上升,后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削速度和進(jìn)給量大,但在微小切深切削時,被切削材料產(chǎn)生硬化層,同樣會影響刀具的壽命。
用戶要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。
最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。
然而,在實際作業(yè)中,刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時,需要根據(jù)實際情況進(jìn)行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說,可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。
2.合理選擇刀具
1)粗車時,要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具,以便滿足粗車時大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。
2)精車時,要選精度高、耐用度好的刀具,以保證加工精度的要求。
3)為減少換刀時間和方便對刀,應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。
3.合理選擇夾具
1)盡量選用通用夾具裝夾工件,避免采用專用夾具;
2)零件定位基準(zhǔn)重合,以減少定位誤差。
4.確定加工路線
加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中,刀具相對零件的運(yùn)動軌跡和方向。
1)應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求;
2)應(yīng)盡量縮短加工路線,減少刀具空行程時間。
5.加工路線與加工余量的聯(lián)系
目前,在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下,一般應(yīng)把毛坯上過多的余量,特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時,則需注意程序的靈活安排。
6.夾具安裝要點
目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現(xiàn)的,如圖1。液壓卡盤夾緊要點如下:首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽,卸下拉管,并從主軸后端抽出,再用搬手卸下卡盤固定螺釘,即可卸下卡盤。
四,進(jìn)行有效合理的車削加工
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有效節(jié)省加工時間
Index公司的G200車削中心集成化加工單元具有模塊化、大功率雙主軸、四軸聯(lián)動的功能,從而使加工時間進(jìn)一步縮短。與其他借助于工作軸進(jìn)行裝夾的概念相反,該產(chǎn)品運(yùn)用集成智能加工單元可以使工件自動裝夾到位并進(jìn)行加工。換言之,自動裝夾時,不會影響另一主軸的加工,這一特點可以縮短大約10%的加工時間。
此外,四軸加工非常迅速,可以同時有兩把刀具進(jìn)行加工。當(dāng)機(jī)床是成對投入使用的時候,效率的提高更為明顯。也就是說,常規(guī)車削和硬車可以并行設(shè)置兩臺機(jī)床。
常規(guī)車削和硬車之間的不同點僅僅在于刀架和集中恒溫冷卻液系統(tǒng)。但與常規(guī)加工不同的是:常規(guī)加工可用兩個刀架和一個尾架進(jìn)行加工;而硬車時只能使用一個刀架。在兩種類型的機(jī)床上都可進(jìn)行干式硬加工,只是工藝方案的制造者需要精心設(shè)計平衡的節(jié)拍時間,而Index機(jī)床提供的模塊結(jié)構(gòu)使其具有更強(qiáng)的靈活性。
以高精度提高生產(chǎn)率
隨著生產(chǎn)效率的不斷提高,用戶對于精度也提出了很高的要求。采用G200車削中心進(jìn)行加工時,冷啟動后最多需要加工4個工件,就可以達(dá)到±6mm的公差。加工過程中,精度通常保持在2mm。所以Index公司提供給客戶的是高精度、高效率的完整方案,而提供這種高精度的方案,需要精心選擇主軸、軸承等功能部件。
G200車削中心在德國寶馬Landshut公司汽車制造廠的應(yīng)用中取得了良好的效果。該廠不僅生產(chǎn)發(fā)動機(jī),而且還生產(chǎn)由輕金屬鑄造而成的零部件、車內(nèi)塑料裝飾件和轉(zhuǎn)向軸。質(zhì)量監(jiān)督人員認(rèn)為,其加工精度非常精確:連續(xù)公差帶為±15mm,軸承座公差為±6.5mm。
此外,加工的萬向節(jié)使用了Index公司全自動智能加工單元。首批的兩臺車削中心用來進(jìn)行工件打號之前的預(yù)加工,加工后進(jìn)行在線測量,然后通過傳送帶送出進(jìn)行滾齒、清洗和淬火處理。最后一道工序中,采用了第二個Index加工系統(tǒng)。由兩臺G200車削中心對轉(zhuǎn)向節(jié)的軸承座進(jìn)行硬車。在機(jī)床內(nèi)完成在線測量,然后送至卸料單元。集成的加工單元完全融合到車間的布局之中,符合人類工程學(xué)要求,占地面積大大減少,并且只需兩名員工看管制造單元即可。
五,數(shù)控車削加工中妙用G00及保證尺寸精度的技巧
數(shù)控車削加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè),如何高效、合理、按質(zhì)按量完成工件的加工,每個從事該行業(yè)的工程技術(shù)人員或多或少都有自己的經(jīng)驗。筆者從事數(shù)控教學(xué)、培訓(xùn)及加工工作多年,積累了一定的經(jīng)驗與技巧,現(xiàn)以廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的GSK980T系列機(jī)床為例,介紹幾例數(shù)控車削加工技巧。
一、程序首句妙用G00的技巧
目前我們所接觸到的教科書及數(shù)控車削方面的技術(shù)書籍,程序首句均為建立工件坐標(biāo)系,即以G50XαZβ作為程序首句。根據(jù)該指令,可設(shè)定一個坐標(biāo)系,使刀具的某一點在此坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為(XαZβ)(本文工件坐標(biāo)系原點均設(shè)定在工件右端面)。采用這種方法編寫程序,對刀后,必須將刀移動到G50設(shè)定的既定位置方能進(jìn)行加工,找準(zhǔn)該位置的過程如下。
1.對刀后,裝夾好工件毛坯;
2.主軸正轉(zhuǎn),手輪基準(zhǔn)刀平工件右端面A;
3.Z軸不動,沿X軸釋放刀具至C點,輸入G50Z0,電腦記憶該點;
4.程序錄入方式,輸入G01W-8F50,將工件車削出一臺階;
5.X軸不動,沿Z軸釋放刀具至C點,停車測量車削出的工件臺階直徑γ,輸入G50Xγ,電腦記憶該點;
6.程序錄入方式下,輸入G00XαZβ,刀具運(yùn)行至編程指定的程序原點,再輸入G50XαZβ,電腦記憶該程序原點。
上述步驟中,步驟6即刀具定位在XαZβ處至關(guān)重要,否則,工件坐標(biāo)系就會被修改,無法正常加工工件。有過加工經(jīng)驗的人都知道,上述將刀具定位到XαZβ處的過程繁瑣,一旦出現(xiàn)意外,X或Z軸無伺服,跟蹤出錯,斷電等情況發(fā)生,系統(tǒng)只能重啟,重啟后系統(tǒng)失去對G50設(shè)定的工件坐標(biāo)值的記憶,“復(fù)位、回零運(yùn)行”不再起作用,需重新將刀具運(yùn)行至XαZβ位置并重設(shè)G50。如果是批量生產(chǎn),加工完一件后,回G50起點繼續(xù)加工下一件,在操作過程中稍有失誤,就可能修改工件坐標(biāo)系。鑒于上述程序首句使用G50建立工件坐標(biāo)系的種種弊端,筆者想辦法將工件坐標(biāo)系固定在機(jī)床上,將程序首句G50XαZβ改為G00XαZβ后,問題迎刃而解。其操作過程只需采用上述找G50過程的前五步,即完成步驟1、2、3、4、5后,將刀具運(yùn)行至安全位置,調(diào)出程序,按自動運(yùn)行即可。即使發(fā)生斷電等意外情況,重啟系統(tǒng)后,在編輯方式下將光標(biāo)移至能安全加工又不影響工件加工進(jìn)程的程序段,按自動運(yùn)行方式繼續(xù)加工即可。上述程序首句用G00代替G50的實質(zhì)是將工件坐標(biāo)系固定在機(jī)床上,不再囿于G50XαZβ程序原點的限制,不改變工件坐標(biāo)系,操作簡單,可靠性強(qiáng),收到了意想不到的效果。中國金屬加工在線
二、控制尺寸精度的技巧
1.修改刀補(bǔ)值保證尺寸精度
由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差,不能滿足加工要求時,可通過修改刀補(bǔ)使工件達(dá)到要求尺寸,保證徑向尺寸方法如下:
a.絕對坐標(biāo)輸入法
根據(jù)“大減小,小加大”的原則,在刀補(bǔ)001~004處修改。如用2號切斷刀切槽時工件尺寸大了0.1mm,而002處刀補(bǔ)顯示是X3.8,則可輸入X3.7,減少2號刀補(bǔ)。
b.相對坐標(biāo)法
如上例,002刀補(bǔ)處輸入U-0.1,亦可收到同樣的效果。
同理,對于軸向尺寸的控制亦如此類推。如用1號外圓刀加工某處軸段,尺寸長了0.1mm,可在001刀補(bǔ)處輸入W0.1。
2.半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度
對于大部分?jǐn)?shù)控車床來說,使用較長時間后,由于絲桿間隙的影響,加工出的工件尺寸經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這時,我們可在粗加工之后,進(jìn)行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后,可在001刀補(bǔ)處輸入U0.3,調(diào)用G70精車一次,停車測量后,再在001刀補(bǔ)處輸入U-0.3,再次調(diào)用G70精車一次。經(jīng)過此番半精車,消除了絲桿間隙的影響,保證了尺寸精度的穩(wěn)定。
3.程序編制保證尺寸精度
a.絕對編程保證尺寸精度
編程有絕對編程和相對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線上,各線段的終點位置以該線段起點為坐標(biāo)原點而確定的坐標(biāo)系。也就是說,相對編程的坐標(biāo)原點經(jīng)常在變換,連續(xù)位移時必然產(chǎn)生累積誤差,絕對編程是在加工的全過程中,均有相對統(tǒng)一的基準(zhǔn)點,即坐標(biāo)原點,故累積誤差較相對編程小。數(shù)控車削工件時,工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高,故在編寫程序時,徑向尺寸最好采用絕對編程,考慮到加工及編寫程序的方便,軸向尺寸常采用相對編程,但對于重要的軸向尺寸,最好采用絕對編程。
b.數(shù)值換算保證尺寸精度
很多情況下,圖樣上的尺寸基準(zhǔn)與編程所需的尺寸基準(zhǔn)不一致,故應(yīng)先將圖樣上的基準(zhǔn)尺寸換算為編程坐標(biāo)系中的尺寸。如圖2b中,除尺寸13.06mm外,其余均屬直接按圖2a標(biāo)注尺寸經(jīng)換算后而得到的編程尺寸。其中,φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三個尺寸為分別取兩極限尺寸平均值后得到的編程尺寸。
4.修改程序和刀補(bǔ)控制尺寸
數(shù)控加工中,我們經(jīng)常碰到這樣一種現(xiàn)象:程序自動運(yùn)行后,停車測量,發(fā)現(xiàn)工件尺寸達(dá)不到要求,尺寸變化無規(guī)律。如用1號外圓刀加工圖3所示工件,經(jīng)粗加工和半精加工后停車測量,各軸段徑向尺寸如下:φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。對此,筆者采用修改程序和刀補(bǔ)的方法進(jìn)行補(bǔ)救,方法如下:
a.修改程序
原程序中的X30不變,X23改為X23.03,X16改為X16.04,這樣一來,各軸段均有超出名義尺寸的統(tǒng)一公差0.06mm;
b.改刀補(bǔ)
在1號刀刀補(bǔ)001處輸入U-0.06。
經(jīng)過上述程序和刀補(bǔ)雙管齊下的修改后,再調(diào)用精車程序,工件尺寸一般都能得到有效的保證。
數(shù)控車削加工是基于數(shù)控程序的自動化加工方式,實際加工中,操作者只有具備較強(qiáng)的程序指令運(yùn)用能力和豐富的實踐技能,方能編制出高質(zhì)量的加工程序,加工出高質(zhì)量的工件。
六,數(shù)控機(jī)床故障排除方法及其注意事項
由于經(jīng)常參加維修任務(wù),有些維修經(jīng)驗,現(xiàn)結(jié)合有關(guān)理論方面的闡述,在以下列出,希望拋磚引玉。
一、故障排除方法
(1)初始化復(fù)位法:一般情況下,由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警,可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障,若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電,拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除,清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄,若初始化后故障仍無法排除,則進(jìn)行硬件診斷。
(2)參數(shù)更改,程序更正法:系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù),參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機(jī),對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查,改正所有錯誤,以確保其正常運(yùn)行。
(3)調(diào)節(jié),最佳化調(diào)整法:調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計的調(diào)節(jié),修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中,其系統(tǒng)顯示器畫面混亂,經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠,其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑,原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大,而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小,經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。
最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機(jī)械系統(tǒng)實現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法,其辦法很簡單,用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器,分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間,來使伺服系統(tǒng)達(dá)到即有較高的動態(tài)響應(yīng)特性,而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下,根據(jù)經(jīng)驗,即調(diào)節(jié)使電機(jī)起振,然后向反向慢慢調(diào)節(jié),直到消除震蕩即可。
(4)備件替換法:用好的備件替換診斷出壞的線路板,并做相應(yīng)的初始化啟動,使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn),然后將壞板修理或返修,這是目前最常用的排故辦法。
(5)改善電源質(zhì)量法:目前一般采用穩(wěn)壓電源,來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法,通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。
(6)維修信息跟蹤法:一些大的制造公司根據(jù)實際工作中由于設(shè)計缺陷造成的偶然故障,不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù),可正確徹底地排除故障。
二、維修中應(yīng)注意的事項
(1)從整機(jī)上取出某塊線路板時,應(yīng)注意記錄其相對應(yīng)的位置,連接的電纜號,對于固定安裝的線路板,還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應(yīng)放在專門的盒內(nèi),以免丟失,裝配后,盒內(nèi)的東西應(yīng)全部用上,否則裝配不完整。
(2)電烙鐵應(yīng)放在順手的前方,遠(yuǎn)離維修線路板。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚赃m應(yīng)集成電路的焊接,并避免焊接時碰傷別的元器件。
(3)測量線路間的阻值時,應(yīng)斷電源,測阻值時應(yīng)紅黑表筆互換測量兩次,以阻值大的為參考值。
(4)線路板上大多刷有阻焊膜,因此測量時應(yīng)找到相應(yīng)的焊點作為測試點,不要鏟除焊膜,有的板子全部刷有絕緣層,則只有在焊點處用刀片刮開絕緣層。
(5)不應(yīng)隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗,習(xí)慣斷線檢查,但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板,印刷線路細(xì)而密,一旦切斷不易焊接,且切線時易切斷相鄰的線,再則有的點,在切斷某一根線時,并不能使其和線路脫離,需要同時切斷幾根線才行。
(6)不應(yīng)隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺那一個元件壞了,就立即拆換,這樣誤判率較高,拆下的元件人為損壞率也較高。
(7)拆卸元件時應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩,切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長時間加熱及重復(fù)拆卸,以免損壞焊盤。
(8)更換新的器件,其引腳應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚恚附又胁粦?yīng)使用酸性焊油。
(9)記錄線路上的開關(guān),跳線位置,不應(yīng)隨意改變。進(jìn)行兩極以上的對照檢查時,或互換元器件時注意標(biāo)記各板上的元件,以免錯亂,致使好板亦不能工作。
(10)查清線路板的電源配置及種類,根據(jù)檢查的需要,可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓,有的線路板直接接入高壓,或板內(nèi)有高壓發(fā)生器,需適當(dāng)絕緣,操作時應(yīng)特別注意。
最后,我覺得:維修不可墨守陳規(guī),生搬理論的東西,一定要結(jié)合當(dāng)時當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況,開闊思路,逐步分析,逐個排除,直至找到真正的故障原因。
綜上所述,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展是與現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)發(fā)展同步的,同時也是根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需要而發(fā)展的。現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成熟,發(fā)展將更深更廣更快。未來的CNC系統(tǒng)將會使機(jī)械更好用,更便宜。
參考資料:參考資料:1.張耀宗.機(jī)械加工實用手冊編寫組.機(jī)械工業(yè)出版社,1997
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數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng),到現(xiàn)在已走過了半個世紀(jì)歷程。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展,當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大,與此同時加工技術(shù)以及一些其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步提出了新的要求。趨勢之一:數(shù)控系統(tǒng)向開放式體系結(jié)構(gòu)發(fā)展20世紀(jì)90年代以來,由于計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,推動數(shù)控技術(shù)更快的更新?lián)Q代。世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用PC機(jī)豐富的軟、硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性,并可以較容易的實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。近幾年許多國家紛紛研究開發(fā)這種系統(tǒng),如美國科學(xué)制造中心(NCMS)與空軍共同領(lǐng)導(dǎo)的“下一代工作站/機(jī)床控制器體系結(jié)構(gòu)”NGC,歐共體的“自動化系統(tǒng)中開放式體系結(jié)構(gòu)”O(jiān)SACA,日本的OSEC計劃等。開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)技術(shù),使編程、操作以及技術(shù)升級和更新變得更加簡單快捷。開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng),其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的,數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這些開放的資源進(jìn)行的系統(tǒng)集成,同時它也為用戶根據(jù)實際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來極大方便,促進(jìn)了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用,開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。同時,這種數(shù)控系統(tǒng)可隨CPU升級而升級,而結(jié)構(gòu)可以保持不變。趨勢之二:數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控方向發(fā)展現(xiàn)在,實際用于工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)控系統(tǒng)主要有以下四種類型,分別代表了數(shù)控技術(shù)的不同發(fā)展階段,對不同類型的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),數(shù)控系統(tǒng)不但從封閉體系結(jié)構(gòu)向開放體系結(jié)構(gòu)發(fā)展,而且正在從硬數(shù)控向軟數(shù)控方向發(fā)展的趨勢。傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng),如FANUC0系統(tǒng)、MITSUBISHIM50系統(tǒng)、SINUMERIK810M/T/G系統(tǒng)等。這是一種專用的封閉體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。目前,這類系統(tǒng)還是占領(lǐng)了制造業(yè)的大部分市場。但由于開放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展,傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn),已逐漸減小。“PC嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng),如FANUC18i、16i系統(tǒng)、SINUMERIK840D系統(tǒng)、Num1060系統(tǒng)、AB9/360等數(shù)控系統(tǒng)。這是一些數(shù)控系統(tǒng)制造商將多年來積累的數(shù)控軟件技術(shù)和當(dāng)今計算機(jī)豐富的軟件資源相結(jié)合開發(fā)的產(chǎn)品。它具有一定的開放性,但由于它的NC部分仍然是傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng),用戶無法介入數(shù)控系統(tǒng)的核心。這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大,價格昂貴。“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)它由開放體系結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制卡和PC機(jī)共同構(gòu)成。這種運(yùn)動控制卡通常選用高速DSP作為CPU,具有很強(qiáng)的運(yùn)動控制和PLC控制能力。它本身就是一個數(shù)控系統(tǒng),可以單獨使用。它開放的函數(shù)庫供用戶在WINDOWS平臺下自行開發(fā)構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種開放結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制卡被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)自動化控制各個領(lǐng)域。如美國DeltaTau公司用PMAC多軸運(yùn)動控制卡構(gòu)造的PMAC-NC數(shù)控系統(tǒng)、日本MAZAK公司用三菱電機(jī)的MELDASMAGIC64構(gòu)造的MAZATROL640CNC等。SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)這是一種最新開放體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。它提供給用戶最大的選擇和靈活性,它的CNC軟件全部裝在計算機(jī)中,而硬件部分僅是計算機(jī)與伺服驅(qū)動和外部I/O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。就像計算機(jī)中可以安裝各種品牌的聲卡和相應(yīng)的驅(qū)動程序一樣。用戶可以在WINDOWSNT平臺上,利用開放的CNC內(nèi)核,開發(fā)所需的各種功能,構(gòu)成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng),與前幾種數(shù)控系統(tǒng)相比,SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)具有最高的性能價格比,因而最有生命力。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件,正在成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。其典型產(chǎn)品有美國MDSI公司的OpenCNC、德國PowerAutomation公司的PA8000NT等。趨勢之三:數(shù)控系統(tǒng)控制性能向智能化方向發(fā)展智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個大方向。隨著人工智能在計算機(jī)領(lǐng)域的滲透和發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應(yīng)控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機(jī)理,不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補(bǔ)償、運(yùn)動參數(shù)動態(tài)補(bǔ)償?shù)裙δ埽胰藱C(jī)界面極為友好,并具有故障診斷專家系統(tǒng)使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。伺服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動和智能化進(jìn)給伺服裝置,能自動識別負(fù)載并自動優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多,其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性。趨勢之四:數(shù)控系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化,主要指數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控系統(tǒng)一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng),然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部,這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展,最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造,又稱“e-制造”,是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一,也是國際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。隨著信息化技術(shù)的大量采用,越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)一步促進(jìn)了柔性自動化制造技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)從點(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。柔性自動化技術(shù)以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo),同時注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善,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、MTS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。趨勢之五:數(shù)控系統(tǒng)向高可靠性方向發(fā)展隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的日趨廣泛,數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商追求的目標(biāo)。對于每天工作兩班的無人工廠而言,如果要求在16小時內(nèi)連續(xù)正常工作,無故障率在P(t)=99%以上,則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對某一臺數(shù)控機(jī)床而言,如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個數(shù)量級)。此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時,而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于10萬小時。如果對整條生產(chǎn)線而言,可靠性要求還要更高。當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時以上,驅(qū)動裝置達(dá)30000小時以上,但是,可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。趨勢之六:數(shù)控系統(tǒng)向復(fù)合化方向發(fā)展在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上,為了盡可能降低這些無用時間,人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上,因此,復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后,機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序,自動進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工,以完成一個復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。普通的數(shù)控系統(tǒng)軟件針對不同類型的機(jī)床使用不同的軟件版本,比如Siemens的810M系統(tǒng)和802D系統(tǒng)就有車床版本和銑床版本之分。復(fù)合化的要求促使數(shù)控系統(tǒng)功能的整合。目前,主流的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)商都能提供高性能的復(fù)合機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。趨勢之七:數(shù)控系統(tǒng)向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展由于在加工自由曲面時,3軸聯(lián)動控制的機(jī)床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削,進(jìn)而對工件的加工質(zhì)量造成破壞性影響,而5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單,并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速,從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率,因此,各大系統(tǒng)開發(fā)商不遺余力地開發(fā)5軸、6軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng),隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的成熟和日益普及,5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個開發(fā)熱點。最近,國外主要的系統(tǒng)開發(fā)商在6軸聯(lián)動控制系統(tǒng)的研究上已經(jīng)取得和很大進(jìn)展,在6軸聯(lián)動加工中心上可以使用非旋轉(zhuǎn)刀具加工任意形狀的三維曲面,且切深可以很薄,但加工效率太低一時尚難實用化。電子技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊控制技術(shù)的發(fā)展使新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高,促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,也促進(jìn)了現(xiàn)代制造技術(shù)的快速發(fā)展。數(shù)控機(jī)床性能在高速度、高精度、高可靠性和復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、柔性化、綠色化方面取得了長足的進(jìn)步。現(xiàn)代制造業(yè)正在迎來一場新的技術(shù)革命。
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