數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

第8章新型數(shù)控系統(tǒng)介紹數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第1頁內(nèi)容提要8.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢8.2高速高精加工機(jī)床8.3開放式數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第2頁一、高精度、高速度1、足夠高進(jìn)給加速度

2、高精度插補(bǔ)3、前饋控制

4、連續(xù)輪廓前瞻控制5、必須配置高分辨率檢測光柵二、開放式體系三、智能化四、網(wǎng)絡(luò)化五、高可靠性六、多軸聯(lián)動(dòng)化8.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第3頁8.2高速高精加工機(jī)床高速、高效率加工是金屬切削行業(yè)發(fā)展方向。高速切削加工技術(shù)是指采取超硬材料刀具,經(jīng)過極大地提升切削速度和進(jìn)給速度來提升材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量當(dāng)代加工技術(shù)。高速切削加工是實(shí)現(xiàn)高效率制造關(guān)鍵技術(shù),是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)一個(gè)主要發(fā)展方向，它在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造等行業(yè)中取得了越來越廣泛應(yīng)用，并已取得了重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，高速高精數(shù)控機(jī)床正日益普及，成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展主流數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第4頁1931年德國CarlSalomon博士首先提出高速切削加工理論：在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度伴隨切削速度增大而提升。對于不一樣工件材料，存在一個(gè)切削速度范圍，在這個(gè)范圍中因?yàn)榍邢鳒囟冗^高，刀具材料無法承受而不能進(jìn)行加工，故該速度區(qū)域被稱為“死區(qū)”。當(dāng)切削速度超出“死區(qū)”以后,伴隨切削速度增大切削力會下降，切削溫度也會降低。不一樣工件材料其切削速度范圍不一樣，當(dāng)前,普通認(rèn)為,超高速切削各種材料切速范圍為:鋁合金已超出1600m/min,鑄鐵為1500m/min,超耐熱鎳合金達(dá)300m/min,鈦合金達(dá)150～1000m/min,纖維增強(qiáng)塑料為～9000m/min。高速切削加工(High-SpeedMachining或HSM)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第5頁切削效率高。

伴隨刀具切削速度大幅提升,工件進(jìn)給速度亦對應(yīng)提升5～10倍。(2)加工精度高,表面粗糙度低。

高速切削時(shí),機(jī)床激振頻率相當(dāng)高,遠(yuǎn)離了工藝系統(tǒng)低階固有頻率,因而工作平穩(wěn),振動(dòng)小。(3)切削力小,變形小。(4）確保零件使用性能高速切削加工技術(shù)優(yōu)點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第6頁高速切削不只是切削速度提升，是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)工程，它發(fā)展包括到機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具、工藝和材料等很多領(lǐng)域技術(shù)配合和技術(shù)創(chuàng)新。HSC技術(shù)影響原因數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第7頁1、高速電主軸2、高速進(jìn)給系統(tǒng)當(dāng)前高定位精度高速進(jìn)給系統(tǒng)最正確處理方案：直線驅(qū)動(dòng)加絕對式光柵尺。高速切削機(jī)床主要技術(shù)直線電機(jī)與工作臺合為一體，電機(jī)輸出推力直接作用在工作臺上，省掉了傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)中絲桿，從而簡化了傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減小了傳動(dòng)系統(tǒng)誤差。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第8頁直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)性能好。因?yàn)橄到y(tǒng)采取直線電機(jī)直接驅(qū)開工作臺，機(jī)床實(shí)現(xiàn)“零傳動(dòng)”，故使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大大提升，反應(yīng)異常靈敏快捷。

速度和加速度高。最大進(jìn)給速度可達(dá)80～180m/min，加速度可高達(dá)2～10g。定位精度高。直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)慣用光柵尺作為位置測量元件，采取閉環(huán)控制，因而定位精度可高達(dá)0.1～0.01mm。非接觸、無摩擦、無磨損。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第9頁3、機(jī)床本體良好剛性數(shù)控機(jī)床是一個(gè)經(jīng)典機(jī)電一體化產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床品質(zhì)如加工精度和動(dòng)態(tài)特征，不是僅僅取決于采取什么檔次數(shù)控系統(tǒng)，更取決于高質(zhì)量機(jī)械部件和優(yōu)化裝配工藝，取決于機(jī)電親密配合，機(jī)床本體剛性直接影響數(shù)控機(jī)床動(dòng)態(tài)特征，優(yōu)良機(jī)械系統(tǒng)是一臺高品質(zhì)數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)。4、高速切削刀具技術(shù)刀具技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速切削主要確保。正確選擇刀具材料和設(shè)計(jì)刀具系統(tǒng)對于提升加工質(zhì)量、延長刀具壽命和降低加工成本都起著主要作用。

5、高速切削工藝技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第10頁8.3開放式數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)開放性1、邏輯控制開放性2、人機(jī)界面開放性3、數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)核開放性數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第11頁二、開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)式數(shù)控裝置概念結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第12頁開放式數(shù)控系統(tǒng)含有以下基本特征：

（1）模塊化。

（2）可交換性。

（3）可裁剪性。

（4）可擴(kuò)展性。

（5）接口標(biāo)準(zhǔn)化。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第13頁伴隨電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)等發(fā)展，當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)正朝高速度化、高精度化、智能化、體系開放化、網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性化等方向發(fā)展。高速高精加工機(jī)床是當(dāng)前及最近未來最具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值發(fā)展方向，它包括了電主軸、直線驅(qū)動(dòng)、高精檢測、高剛性機(jī)床本體等多項(xiàng)技術(shù)，高速/高精/多軸加工機(jī)床代表了一個(gè)國家制造業(yè)水平?！伴_放”是數(shù)控和各種控制