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2015年我国数控机床行业发展趋势分析
来源: 作者: 发布时间:2016-03-23 点击数:

 1.向高速度、高精度方向发展
  
  速度和精度是数控机床的两个重要指标,直接关系到产品的质量和档次、产品的生产周期和在市场上的竞争能力。
  
  在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密级加工中心则从3~5μm提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.001μm)。加工精度的提高不仅在于采用了滚珠丝杠副、静压导轨、直线滚动导轨、磁浮导轨等部件,提高了CNC系统的控制精度,应用了高分辨率位置检测装置,而且也在于使用了各种误差补偿技术,如丝杠螺距误差补偿、刀具误差补偿、热变形误差补偿、空间误差综合补偿等。
  
  在加工速度方面,高速加工源于20世纪90年代初,以电主轴和直线电机的应用为特征,使主轴转速大大提高,进给速度达60m/min以上,进给加速度和减速度达到1~2g以上,主轴转速达100000r/min以上。高速进给要求数控系统的运算速度快、采样周期短,还要求数控系统具有足够的超前路径加(减)速优化预处理能力(前瞻处理),有些系统可提前处理5000个程序段。为保证加工速度,高档数控系统可在每秒内进行2000~10000次进给速度的改变。
  
  2.向柔性化、功能集成化方向发展
  
  数控机床在提高单机柔性化的同时,朝单元柔性化和系统化方向发展,如出现了数控多轴加工中心、换刀换箱式加工中心等具有柔性的高效加工设备;出现了由多台数控机床组成底层加工设备的柔性制造单元(FlexibleManufacturingCell,FMC)、柔性制造系统(FlexibleManufacturingSystem,FMS)、柔性加工线(FlexibleManufacturingLine,FML)。
  
  在现代数控机床上,自动换刀装置、自动工作台交换装置等已成为基本装置。随着数控机床向柔性化方向的发展,功能集成化更多地体现在:工件自动装卸,工件自动定位,刀具自动对刀,工件自动测量与补偿,集钻、车、镗、铣、磨为一体的“万能加工”和集装卸、加工、测量为一体的“完整加工”等。

  3.向智能化方向发展
  
  随着人工智能在计算机领域不断渗透和发展,数控系统向智能化方向发展。在新一代的数控系统中,由于采用“进化计算”(EvolutionaryComputation)、“模糊系统”(FuzzySystem)和“神经网络”(NeuralNetwork)等控制机理,性能大大提高,具有加工过程的自适应控制、负载自动识别、工艺参数自生成、运动参数动态补偿、智能诊断、智能监控等功能。
  
  (1)引进自适应控制技术由于在实际加工过程中,影响加工精度因素较多,如工件余量不均匀、材料硬度不均匀、刀具磨损、工件变形、机床热变形等。这些因素事先难以预知,以致在实际加工中,很难用最佳参数进行切削。引进自适应控制技术的目的是使加工系统能根据切削条件的变化自动调节切削用量等参数,使加工过程保持最佳工作状态,从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度,同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。
  
  (2)故障自诊断、自修复功能在系统整个工作状态中,利用数控系统内装程序随时对数控系统本身以及与其相连的各种设备进行自诊断、自检查。一旦出现故障,立即采用停机等措施,并进行故障报警,提示发生故障的部位和原因等,并利用“冗余”技术,自动使故障模块脱机,接通备用模块。
  
  (3)刀具寿命自动检测和自动换刀功能利用红外、声发射、激光等检测手段,对刀具和工件进行检测。发现工件超差、刀具磨损和破损等,及时进行报警、自动补偿或更换刀具,确保产品质量。
  
  (4)模式识别技术应用图像识别和声控技术,使机床自己辨识图样,按照自然语言命令进行加工。
  
  (5)智能化交流伺服驱动技术目前已研究能自动识别负载并自动调整参数的智能化伺服系统,包括智能化主轴交流驱动装置和进给伺服驱动装置,使驱动系统获得最佳运行。
  
  4.向高可靠性方向发展
  
  数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标,它主要取决于数控系统各伺服驱动单元的可靠性。为提高可靠性,目前主要采取以下措施:
  
  (1)采用更高集成度的电路芯片,采用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路,以减少元器件的数量,提高可靠性。
  
  (2)通过硬件功能软件化,以适应各种控制功能的要求,同时通过硬件结构的模块化、标准化、通用化及系列化,提高硬件的生产批量和质量。
  
  (3)增强故障自诊断、自恢复和保护功能,对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断、报警。当发生加工超程、刀损、干扰、断电等各种意外时,自动进行相应的保护。