全球數(shù)控機床發(fā)展分析
世界先進制造技術(shù)不斷興起之碗,超高速切削畏帖、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用,柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟臭杰,對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。數(shù)控機床正朝著以下幾個方面發(fā)展谚中。
以車削為基礎(chǔ)的復(fù)合加工機床
這類機床在臥式車削中心和立式車削中心的基礎(chǔ)上集成了銑削渴杆、鉆削和攻絲、鏜削藏杖、磨削以及滾齒和插齒等工藝方法将塑,成為臥式或立式車銑復(fù)合加工機床。具有代表性的有奧地利WFLMillTunTechnologies公司的M65和M60-G蝌麸;日本 MAZAK公司的100Ⅲ点寥、200Ⅲ、300Ⅲ系列来吩,QTN100MS敢辩、250MSY、350M系列弟疆;德國IN鄄DEX公司的 TRAUBTNX65戚长;DMG公司的TWIN65等多種臥式車銑復(fù)合加工機床。
奧地利WFLMillTunTechnologies公司在展覽會展出的M65臥式車銑復(fù)合加工機床具有一定的代表性怠苔。該機床總體采用傳統(tǒng)臥式車床布局形式同廉,床身采用高剛性的60°斜式床身結(jié)構(gòu),導(dǎo)軌為特殊設(shè)計的大尺寸直線導(dǎo)軌具有高剛性和優(yōu)良的抗振性义黑。床身左端為車削主軸箱防蚓,具備C軸功能。右端為尾座裝置慷递。斜式床身上部是車儒剧、銑、鏜主軸裝置祸芙,可沿縱向(Z軸)停唐、橫向(X軸)、徑向(Y軸)進行直線運動和B軸的擺動回轉(zhuǎn)運動钱锉。此外时憾,B軸還可以2.5°為單位分度,具有進行旋風(fēng)車銑粗加工的能力凛茬。斜式床身的下部是一個在縱向和橫向均可機動控制的中心支架陕射,用于端面和鏜內(nèi)孔加工不能使用尾座裝置時支撐工件。而M60-G在此位置是一個雙刀盤式的車削回轉(zhuǎn)刀架掠恢,在縱(Z1)軸棺克、橫向(X1軸)均可參與聯(lián)動加工。因而該機床具備X线定、Y娜谊、Z确买、B和C多軸插補聯(lián)動功能,在無人干預(yù)的情況下纱皆,進行車削湾趾、鉆孔、銑削派草、磨削搀缠、槍鉆、內(nèi)外齒加工近迁、車銑艺普、圓弧銑削等加工任務(wù)。該機床在主軸箱后面配備一個多達120把刀位的無磨損鉴竭、免維護盤式刀庫取代傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)降稁炱缙纱娣砰L達 900mm、重達20kg的刀具搏存。換刀位置位于機床左端主軸箱主軸的上方测扼,為減少換刀時車銑主軸往返移動帶來的非生產(chǎn)性時間浪費,換刀位置在全縱向行程內(nèi)編程置于程序庫內(nèi)啡产。機床車銑主軸的下方配置的第二個刀具支撐附件采用獨特堅固的燕尾槽結(jié)構(gòu)纲秫,可以安裝深孔鉆刀桿、WFL系列鏜刀桿肢有、整體鉆頭某澡、內(nèi)型腔加工動力刀具和特殊型面鏜刀等遠大于標(biāo)準(zhǔn)刀具尺寸的大型刀具。在機床右端主軸上方設(shè)有換刀臺乳侮,可自動存取最多兩把,長度可達1550mm硼货、重達150kg的大型刀具诉德。深孔鏜刀桿和內(nèi)型腔加工動力刀具可裝載多種加工刀具,可直接由左端刀庫取刀钢怪,并且可由一獨立的機床滑門操作柱洽,無需中斷加工。對工件內(nèi)鲁修、外圓同時進行加工時本谜,可以達到極高的同軸度,同時又能保證鏜孔和銑削表面的位置精度偎窘。
以銑削為基礎(chǔ)的復(fù)合加工機床
這類機床在臥式加工中心和立式加工中心的基礎(chǔ)上集成了車削乌助、鉆削和攻絲、鏜削陌知、磨削以及滾齒和插齒等工藝方法成為臥式或立式銑車復(fù)合加工機床他托。如日本MAZAK公司的 INTEGREXe-800V/5掖肋、e-1550V10臥式銑車復(fù)合加工機床,在五軸臥式加工中心的工作臺增加回轉(zhuǎn)車削功能赏参,可以在一次裝卡下對圓型盤類零件實現(xiàn)車志笼、銑等工序的完全加工。INTE鄄GREXe-500HS立式銑車復(fù)合加工機床則在機床左右兩端各設(shè)一個帶卡盤的回轉(zhuǎn)主軸把篓,右端卡盤可在軸向伸縮纫溃,可對長軸類零件進行頂卡加工,也可在左右兩端同時進行對兩個短軸類零件的車韧掩、銑等工序的加工工作紊浩。
高速度、高精度化
速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標(biāo)终睦,它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量碘云。
目前,數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)否抛、頻率更高的處理器拦腌,以提高系統(tǒng)的基本運算速度。同時言酪,采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)岭限,以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力,即提高插補運算的速度和精度败饵。并采用直線電機直接驅(qū)動機床工作臺的直線伺服進給方式酣器,其高速度和動態(tài)響應(yīng)特性相當(dāng)優(yōu)越。采用前饋控制技術(shù)熊过,使追蹤滯后誤差大大減小吝重,從而改善拐角切削的加工精度。
為適應(yīng)超高速加工的要求胖真,數(shù)控機床采用主軸電機與機床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式沦匿,實現(xiàn)了變頻電機與機床主軸一體化,主軸電機的軸承采用磁浮軸承振峻、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式臼疫。目前陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應(yīng)用。
多功能化配有自動換刀機構(gòu)(刀庫容量可達100把以上)的各類加工中心配有自動換刀機構(gòu)的各類加工中心可實現(xiàn)在同一臺機床上同時進行銑削扣孟、鏜削烫堤、鉆削、車削凤价、鉸削鸽斟、擴孔、攻螺紋等多道工序料仗,現(xiàn)代數(shù)控機床可采用多主軸湾盗、多面體切削伏蚊,即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多 CPU(計算機中心處理裝置)結(jié)構(gòu)和分級中斷控制方式格粪,即可在同一臺機床上同時進行加工和程序編制躏吊,實現(xiàn)所謂的“前臺加工,后臺編輯”帐萎。為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)和計算機集成系統(tǒng)的要求比伏,數(shù)控系統(tǒng)具有遠距離串行接口,甚至可以聯(lián)網(wǎng)辐逝,實現(xiàn)數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信吸畸,也可直接對多臺數(shù)控機床進行控制。
引進自適應(yīng)控制技術(shù)
智能化現(xiàn)代數(shù)控機床將引進自適應(yīng)控制技術(shù)黄惭,根據(jù)切削條件的變化翁脓,自動調(diào)節(jié)工作參數(shù),使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)祟俯,從而得到較高的加工精度和較好的表面粗糙度漫北,同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。具有自診斷五妹、自修復(fù)功能市贡,在整個工作狀態(tài)中,系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進行自診斷辞皇、檢查切果。一旦出現(xiàn)故障,立即采用停機等措施符焊,并進行故障報警淘太,提示發(fā)生故障的部位、原因等规丽。還可自動使故障模塊脫機琴儿,而接通備用模塊,以確保無人化工作環(huán)境的要求嘁捷。為實現(xiàn)更高的故障診斷要求,其發(fā)展趨勢是采用人工智能專家診斷系統(tǒng)显熏。
數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片雄嚣,利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路喘蟆,以減少元器件的數(shù)量來提高可靠性缓升。通過硬件功能軟件化,以適應(yīng)各種控制功能的要求蕴轨,同時采用硬件結(jié)構(gòu)機床本體的模塊化港谊、標(biāo)準(zhǔn)化骇吭、通用化及系列化,使得既提高硬件生產(chǎn)批量歧寺、又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)咱取。還可通過自動運行啟動診斷、在線診斷阅秀、離線診斷等多種診斷程序姆歹,實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進行故障診斷和報警京拣。利用報警提示虽浆,及時排除故障;利用容錯技術(shù)帜猩,對重要部件采用“冗余”設(shè)計休惰,以實現(xiàn)故障自恢復(fù);利用各種測試朦阶、監(jiān)控技術(shù)杜凌,當(dāng)生產(chǎn)超程、刀具損壞民氏、干擾浊丑、斷電等各種意外發(fā)生時,自動進行相應(yīng)的保護久规。
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