數(shù)控裝備發(fā)展

1、數(shù)控裝備發(fā)展裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程 度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基木 的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣 生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生 產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今優(yōu)秀制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各 國(guó)制造業(yè)廣博采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的 適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列 為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取巨大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且 在“高精尖數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方

2、面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力 發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的優(yōu)秀制造技術(shù)己成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、 提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的嚴(yán)重途徑。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備 是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電 一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：機(jī)械制造技 術(shù)；信息處理、加工、傳輸技術(shù)；自動(dòng)控制技術(shù)；伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；傳感器技 術(shù)；軟件技術(shù)等。1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，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，他對(duì)國(guó)計(jì)民生 的一些嚴(yán)重行

3、業(yè)的發(fā)展起著越來(lái)越嚴(yán)重的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字 化己是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看， 其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面14。1. 2高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)效率、質(zhì)量是優(yōu)秀制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效 率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日木先 端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)將其確定為 21世紀(jì)的中心研究方向之在轎車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是 轎車(chē)裝備必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件 多為薄壁和薄筋，剛度很差，材

4、料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力 很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏 空的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的釧釘、螺釘 和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工 裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從EM02001展會(huì)情況來(lái)看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min,甚至更 高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車(chē)廠，包括我國(guó)的上海 通用汽車(chē)公司，己經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美 國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min,快速

5、為 100m/min,加速度達(dá)2g,主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/mino加匸一薄壁飛機(jī)零件，只 用30min,而同樣的零件在大凡高速銃床加工需3h,在普通銃床加工需8h；德 國(guó)DMG公司的雙主軸車(chē)床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和lgo在加工精度方面，近10年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度己由lOym提高 到5pm,精細(xì)級(jí)加工中心則從35|irn,提高到2pm,并且超精細(xì)加匸精度 己開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)。在可靠性方而，國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值己達(dá)6000h以上，伺服系統(tǒng)的 MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得

6、到 了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲而零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削， 不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。大凡認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可 以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銃刀進(jìn)行高速銃 削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng) 數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn) 化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)

7、了復(fù) 合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床的發(fā)展。在EM02001展會(huì)上，新日木工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn) 4個(gè)垂直平而的加工和任意角度的加工，使得5而加工和5軸加工可在同一臺(tái)機(jī) 床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜而和倒錐孔的加工。德國(guó)DMG公司展出DMUVoution 系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動(dòng)加工，可由CNC系統(tǒng)控制 或CAD/CAM直接或間接控制。智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)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)方而：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的 自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；

8、為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接便當(dāng)?shù)闹悄芑?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) 界而等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、便當(dāng)系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問(wèn)題。 目前許多國(guó)家對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國(guó)的NGC、歐共體的OSACA、 H木的OSEC,中國(guó)的ONC等。數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化己經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。 所謂開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床 廠家和最終用戶，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象，形成系列化，并可便當(dāng)?shù)?/p>

9、 將用戶的分外應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)例外品種、例外檔 次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的 體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系 統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際出名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(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) 3 / 4現(xiàn)新的制造模式如靈敏制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些出 名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在 EM02001展中，H本山崎馬扎克機(jī)床公司展出"ITp

10、bzr等，反映了數(shù)控機(jī)床加 工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)規(guī)范如前所述，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美 國(guó)、歐共體和日木等國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系 統(tǒng)規(guī)范的研究和制定，世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué) 計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來(lái)臨。我國(guó)在2000 年也開(kāi)始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信 息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G, M代碼描述如何加工，其本質(zhì)特征 是而向加工過(guò)程，顯然，他已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。 為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO24649、加工程序編制 時(shí)間和