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海内数控机床手艺的五大方向和三大差异

  金沙js333娱乐 日期:2018-06-06     作者:数控刀具网    阅读:653    
中心提醒:盘绕质量、效力和工艺厘革的要求,我国机械制造工艺设备——重要是数控装备正在手艺层面发作了深入的转变。数控机床功用络续雄厚,接纳了工序、工艺集中化和复合化手艺;机床正在构造结构和新材料运用方面皆有了新发展

盘绕质量、效力和工艺厘革的要求,我国机械制造工艺设备——重要是数控装备正在手艺层面发作了深入的转变。数控机床功用络续雄厚,接纳了工序、工艺集中化和复合化手艺;机床正在构造结构和新材料运用方面皆有了新发展;数控技术正在开放化、智能化、网络化、高速高精化方面与得了新发展。其目标都是为了进步消费效力,进步精度,保证质量和实现效益最大化。

络续寻求下质量和高效率是机械制造业研讨的永久主题和目的,是增进其工艺设备生长的源动力。工艺要求和厘革是机械制造工艺设备技术发展立异和厘革的凭据和根蒂根基。

国产数控机床走过了50年生长的冗长进程,正在远10年来得到了较快生长,特别是得到了当局的正视,设立了严重手艺攻关专项,有效地增进了数控机床的生长。

现在,国产数控机床可供种类达1500多种,掩盖了数控金属切削机床、数控板材加工机床(数控冲压机床、数控激光加工机床、火焰切割机床等)、数控电加工机床、产业机器人、三坐标丈量机等,品种根基完全。2010年数控金属切削机床保有量约为150万台(个中入口凌驾40万台),仅金属切削机床的年产量便凌驾了16万台、2011年1——10月份累计到达21.8万台、整年可到达25万台阁下。国产品牌数控机床的数目和代价占国内市场50%以上。正在代表先辈技术水平的五轴联动和复合加工中央、数控系统和其他配套手艺产物方面也都取得了新希望。本文重要盘绕数控技术发展取差异睁开议论。

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寻求下生产率

为了寻求机械制造的下生产率,增进数控装备背加工复合化(工序复合和工艺复合)、高速化、智能化、网络化、工艺参数优化偏向生长。

1. 复合化

数控机床复合加工,主要指工序集中化、复合化和工艺复合化。

1.1工序集中化、复合化

自从20世纪70年月终,跟着三联动加工中央最先用于机械制造,最先进入机器加工工序集中化时期。20世纪80年月,我国克己的三联动加工中央也最先正在机械制造中获得运用,重要是用于箱体件和模具加工。正在一次装卡中就能够实现镗、铣、钻、攻丝等多道工序,进步了加工效力和精度。

2000——2011年是我国数控机床生长最快的期间。在此期间,自立开辟了五轴联动加工中央、车铣复合加工中央、车铣磨复合加工中央和磨削复合加工中央等。有的海内制造厂商曾经可以或许供应五轴联动和多轴联动复合加工中央等,但有一些是属于严重专项攻关产物,有待进一步商品化和产业化。

1.1.1五轴联动加工中央

国内生产五轴联动加工中央的厂家正在络续增添。如沈阳机床(000410)厂消费的GMC2590μ桥式五轴联动加工中央、VM22120μ立式五轴加工中央、VMC05656e门式五轴加工中央、HS664RT五轴高速加工中央;大连机床发生的VDM500五轴立式加工中央;北京电机院消费的XKR32G五轴联动加工中央和XKH800五轴联动叶片加工中央;济南二机床消费的XV2525×60下架式五轴联动加工中央等皆能实现一次安装完成零件的铣、镗、钻、铰、攻丝等多道工序。

开辟五轴联动加工中央有2个要害中心部件手艺难度较大,一个是双摆角全能加领班;一个是双轴回转台(见图2)。那2种部件海内厂商也已开辟出来,但有待进一步的完美和商品化。双摆角全能加领班用于大型机床,单摆轴回转台用于小型机床。现在那2种部件皆接纳曲驱力矩电机,并装有编码器,以进步静态机能和精度。

双摆角全能加领班手艺难度更大一些。海内某厂商开辟的一种直驱双摆角全能头的主要参数以下:

额度扭矩:A轴500——1000Nm(可选)、C轴660——2000Nm(可选);

定位精度:±2“、±2.5”、±3“、±5”(可选);

绝对编码器分辨率:26位、29位(可选);

摆角局限:A轴±110°、C轴±360°。

我国借出无形成双摆角全能头系列化商品,而国际上像德国CYTEC公司能够供给系列化商品。

1.1.2车铣复合加工中央

车铣复合加工中央既有正在数控基础上开辟出来的,也有正在立式加工中央基础上开辟出来的。如南京数控机床有限公司消费的CK1840S型车铣复合加工中央是正在数控车床基础上开辟出来的。该机床具有单主轴、双刀架、单C轴和W轴,共7轴,分为二组三联动齐闭环控制。个中C轴分辨率到达0.001°。该机床对回转体零件一次装卡可完成车削、分度偏幸钻削、定位铣削等多道工序,即1台车铣复合加工中央能完成2台数控车床的加工工序,提高效率1倍,且果能削减二次安装偏差而进步了精度。安阳鑫衰机床股份有限公司消费的CX110立式车铣复合加工中央,是正在立式加工中央基础上增添车削装配开辟出来的。该机床具有车、镗、铣、钻、铰、攻丝等功用,可实现五轴联动的五里加工。另外大连机床开辟的VHT800五轴联动车铣复合加工中央、CHD25五轴联动车铣复合加工中央;武汉重型机床集团公司开辟的WHGS7000车铣复合加工中央等,也都能实现零件一次装卡,完成庞大构造和庞大型里零件的多道工序加工。

1.1.3车铣磨复合加工中央

宁波海天精工(601882)机械有限公司开辟的HTM-V120L数控立式车铣磨复合加工中央,工件一次装卡可完成车、铣、磨多道工序,借可停止重切削高精度加工,合适用于大型轴承加工。

1.1.4车铣磨齿轮加工复合中央

有的车削中央正在回转刀架上安装了第二主轴和砂轮轴。正在第二主轴上也可安装齿轮刀具加工轴齿轮和蜗轮,以至能够实现五轴联动,用指型加工弧齿轮和锥齿轮等。

1.1.5磨削复合加工中央

上海机床厂有限公司开辟的H405-BE型数控复合磨床,接纳西门子数控系统离别掌握砂轮架和工作台进给,头架主轴扭转和砂轮架扭转,具有中圆磨削和砂轮架主动分度等功用。一次装卡可完成表里圆和端面主动轮回磨削。

1.2工艺复合

工艺复合加工正在海内还不多见。沈阳机床集团SCHIESS公司开辟的VTM3501立式车铣磨及激光淬火复合加工中央。可实现车、镗、钻、攻丝、铣、磨及激光淬火等加工。该机床把冷加工工艺和热加工工艺复合在一起,大幅进步了消费效力。

占有闭材料显现,1台五轴联动加工中央或多工序复合加工中央比三联动加工中央能进步消费效力1倍以上。多轴联动和复合加工不只能进步消费效力,并且削减了二次安装偏差,进步了精度和质量。海内曾经能够消费五轴联动加工中央和多轴联动复合加工中央,但有些属严重攻关产物借有待进一步商品化和产业化。

2. 高速化

为实现数控加工高速化,传动系统接纳曲驱手艺,数控系统接纳高速运算处置惩罚手艺。

2.1曲驱手艺

为了进步消费效力,数控机床传动部件逐渐接纳曲驱手艺。主轴采用电主轴曲驱,进给接纳直线机电驱动,回转工作台接纳力矩电机曲驱,五轴联动的摆角全能头接纳力矩电机曲驱等。

早在2000年之前,我国便最先了曲驱手艺的研讨取开辟。现在山东博特精工股份有限公司和洛轴研科技(002046)股份有限公司皆能消费和供给电主轴系列产品,北京首科凯奇电气技术有限公司也开辟了直线机电。用户对以上产物机能和技术指标回响反映优越,但取外洋先辈程度比拟另有差异。

现在,外洋先辈的电主轴单位转速可达15000——100000r/min,一样平常的用到40000——50000r/min的较多。接纳直线机电曲驱的进给部件既要求速度下,还要求有高的加减速功用。快速挪动速度可达60——200m/min,加速度达2g——10g;事情进给可高达60m/min以上,加速度达1g——2g。接纳传统的滚珠丝杠传动的进给部件的进给速度为20——30m/min,加速度为0.1g——0.3g;一般情况下,进给速度为30m/min阁下。曲驱比用滚珠丝杠驱动的进给速度进步了1倍以上,从而削减了辅佐工夫,进步了消费效力。直线机电驱动手艺有着辽阔的运用远景,但借需进一步降低成本和处理发烧题目。

现在,我国一些厂家开辟的数控机床已接纳了曲驱手艺。如济南二机床开辟的XHV2525×60下架式五轴联动高速镗铣加工中央,x、y轴接纳了直线机电驱动。北京电机院开辟的XKR32G五轴联动加工中央工作台的2个回转轴接纳力矩电机曲驱,XKH800五轴联动叶片加工中央的主轴采用电主轴曲驱等。海内数控机床接纳曲驱手艺借处于初级阶段,借不广泛,正在机能方面借存在肯定差异。而德国DMG公司每一年消费的数控机床中有1500多台接纳了曲驱手艺。德国巨浪公司消费的FZ12KS五轴加工中央,主轴转速达40000r/min,换刀工夫低于0.6s,进给加速度达1g——2g,快速进给速度可达90m/min,工件交流工夫为2s。

2.2数控系统高速运算处置惩罚手艺

高速曲驱进给要求数控系统运算速度快,采样周期短,具有充足的超前途径加(加)速优化顺序段预处理才能。较先辈的数控系统可预处理几千和几万个顺序段。正在多轴联动掌握时可凭据预处理缓冲区的G代码停止加减速优化处置惩罚。为包管加工速度,第六代数控系统每秒可停止2000——10000次进给速度改动。

3. 智能化

为寻求数控机床加工效力和加工质量,数控系统不只有主动编程、前馈掌握、恍惚掌握、自学习掌握、工艺参数主动天生、三维刀具赔偿、活动参数静态赔偿等智能化功用,并有故障诊断专家系统,使自诊断和毛病监控功用更趋于完美。伺服驱动体系智能化,能主动感知负载转变,主动优化调解参数。

国产数控系统正在勤奋朝智能化偏向生长,引入了一些智能化手艺。好比华中的“中华8型”和凯恩帝K1000TIV型等,数控系统皆具有自诊断功用、状况及时显现和毛病及时报警等智能化功用,并皆正在进一步丰富和完美智能化手艺。

外洋如西门子、发那科、消费的数控系统融入的智能化手艺更加雄厚。国产数控系统与之比拟另有很多差异。如西门子的SINUMERIK828DBASICM具有圆柱形零件加工智能坐标转换功用,具有SINUMERIKMDynamics工艺包,含有悉数“粗优曲面”功用,能够实现高效加工和得到加工最好外面质量。发那科的Oi-D和OiDMate具有有表面智能掌握功用、30i/31i/32i/35i-MODELB系列数控系统是最新的人工智能纳米级体系,能天真地支持镗铣加工中央、数控车床多轴联动复合加工机床等。智能化手艺关于进步数控加工机床消费效力有极大的孝敬率,必需正视。

4. 开放化和网络化

数控装配的开放化能够更轻易天实现智能化网络化制造,有效地增进消费效力的进步。

4.1开放化

开放式数控装配是指硬件、软件和总线对用户是开放的。开放式数控装配最主要的长处是具有更好的通用性、灵活性、适应性和可扩展性,能够知足用户二次开发的要求。

4.1.1NC和CNC观点及开放化

现在,数控装配重要有NC和CNC2种。由硬件逻辑电路构成的数控装配被称为NC装配;由计算机硬件和软件配合构成的数控装配被称为CNC数控装配。硬件是软件运转的物理根蒂根基,软件是全部CNC运转和功用实现的魂魄。NC正逐渐被CNC所庖代。

CNC数控装配硬件除具有CPU、EPROM、RAM中,另有位置控制器、手动输入(MDA)接口、显现(CRT)接口和PLC接口等,因而CNC数控装配是一公用计算机。

CNC软件分为管理软件和掌握软件2种。管理软件用于管理零件顺序的输入输出、刀具位置体系参数、零件顺序显现、机床状况故障诊断及报警等。掌握软件由译码、插补、运算、刀具赔偿、速度掌握、位置掌握等软件构成。

当代开放式数控装配重要是正在PC机平台上开辟的CNC数控装配。我国“华中8型”数控装配接纳了基于多处理器的开放式软硬件体系结构和自立立异的总线技术。硬件跨平台,软件能够置换,具有软硬件多层次开放功用。北京凯恩帝的K1000TIV数控装配接纳开放式PLC,供应调试软件支撑用户二次开发。广州数控的GSK25i数控装配也接纳了开放式PLC,支撑PLC梯形图在线编纂、诊断及旌旗灯号跟踪功用。

4.1.2尺度取范例

可否实现数控装配的开放化取竖立技术标准和范例亲切相干。数控技术降生50多年来,信息交流都是基于ISO6983尺度,即接纳G、M代码形貌怎样加工。明显,该尺度愈来愈不克不及知足当代数控技术高速生长的要求。

欧美和日本等国度正在20世纪90年月便最先研讨制订了开放式数控装配的体系结构范例(OMAC、OSACA、OSEC),开辟了开放式数控装配并作为发展战略。我国于2000年也最先研讨并制订了开放式数控装配范例框架,但借很不完美。

4.2网络化

网络化有利于信息同享和进步消费效力。有材料引见正在多种类小批量消费中,1台数控机床用于切削的工夫只占灵活工夫的25%——35%,联成网络后,能够进步到60%——65%。

数控的网络化手艺,重要是指数控体系取内部的其他控制系统或上位机停止网络衔接和网络掌握。数控系统起首面向企业内部局域网,然后再经因特网背企业内部传输。那就是所谓的Internet/Intranet。网络可使企业取企业之间停止跨区域协同设想、协同制造、信息同享、近程监控、近程诊断和效劳等。网络能为制造供应完好的消费数据信息,能够经由过程网络将加工顺序传给远方的机床停止加工,也可近程诊断并发出指令调解。网络使各地疏散数控机床联络在一起,相互和谐,同一优化调解,使产物加工不局限于一个工场内而实现社会化消费。

我国的机械制造企业信息化集成的生长也对照快,实现了车间级和企业级信息网络集成。数控的网络化发展前景辽阔,但真正实现跨企业、跨区域的信息化网路另有很少的路要走。

5. 优化工艺参数提高效率

数控加工接纳的工艺参数是不是公道,关于进步消费效力和包管加工质量非常重要,必需逐渐停止优化并竖立工艺数据库。

优化工艺参数有2种要领。一种是经由过程现实试切来挑选公道的工艺参数,费时、辛苦、费质料;另一种要领是应用力学静态优化仿真要领,比第一种要领省时、省力、省质料,一样可以获得较公道的工艺参数。正在消费理论中,借能够对这些参数停止公道的调解。

航空行业是数控机床的大用户,对优化工艺参数、竖立工艺数据库,并应用到消费理论中有孔殷的需求。因而,由当局支撑构造北京航空航天大学和中航产业北京航空制造工程研究所展开优化工艺参数手艺攻关。以上单元开辟了一整套工艺参数力学静态优化仿真、展望和数字化软硬件体系,竖立了优化工艺参数数据库,构成了优化高速切削工艺参数手册,从根本上实现了工艺参数挑选从试切到仿真的逾越,进步了加工效力和质量。那是一项意义严重而又深远的事情。

陕西飞机制造公司正在远100项零件加工上运用了优化的工艺参数,均匀加工效力进步了2倍以上;望江工业有限公司正在火炮零件加工中接纳优化工艺参数,效力进步了4倍以上;昌河飞机产业(集团)公司接纳优化工艺参数加工铝合金零件,效力进步了2.8倍以上。

西门子828D数控系统具有静态工艺包(Dynmics),含有全新的“粗优曲面”功用,能够实现高效加工并得到最好外面质量。

我国数控装备消费企业也应当供应那方面的手艺和效劳。接纳工艺优化参数不只能够进步消费效力和进步加工质量,并且对节约质料、节能加排,实现绿色制造有着重要意义。

寻求高精度下质量

寻求数控机床加工工件的高精度和下质量。起首数控机床自己必需具有如许的机能。为此,数控机床正在构造和结构上,正在质料选用上必需考虑到进步刚性和承载才能,以包管实现高精度;同时数控系统、伺服驱动体系、传动系统和丈量传感器等也必需具有高分辨率、高精度的机能,才气知足加工工件高精度、下质量的要求。

① 构造结构

为了实现功用和进步刚性,数控车床、车削中央、立式加工中央、卧式加工中央、龙门加工中央、车铣复合加工中央等正在构造结构方面发作了深入转变。

比方,海内有些厂家消费的立式加工中央和卧式加工中央,横向坐标接纳立柱挪动,如许削减了一层工作台(传统构造是双层十字工作台),进步了工作台的刚性和承载才能;龙门加工中央从工作台不动、单立柱挪动生长成桥式构造,即工作台流动,2个立柱做成流动式墙体,正在墙体上面装有导轨,横梁正在导轨上做纵向活动。这类构造削减了活动部件的质量和活动惯性,有利于准定位,削减了占地面积。

沈阳机床消费的GMC2590μ桥式五轴加工中央、济南二机床消费的XHV2525×60下架式五轴联动高速镗铣加工中央、台湾亚太菁英(股分)公司消费的跨轨式高速龙门加工中央,皆接纳了桥架式龙门框架结构。该构造结构公道、刚性好、承载能力强、受力匀称、热均衡性好、精度稳固、占地面积小。典范构造结构情势如图3所示。

② 接纳新材料进步刚性

用于数控机床的优良新材料的开辟取运用,有利于进步数控机床整体刚性和精度,非常重要。

比方,宁波海天精工机械有限公司正在消费的HTM-V120L数控立式车铣磨加工中心上接纳了90%花岗岩身分聚合浇铸的床身。据该厂引见,该质料制成的床身比一样平常铸铁床身抗震强度增添10倍。

又如,大连科德公司正在消费的TG-45型六轴(或五轴)联动磨床的底座接纳了人造石材。

据称以上2家企业运用了这两种新材料,果其具有吸震性好、稳定性好、耐磨等特性,为进步和连结机床精度供应了包管。

另外,另有材料显现,蜂窝状质料、水泥质料、自然花岗岩石材等也有效于数控装备的状况。正视新型材料的开辟取运用,一定使机床结构设计和机能发作厘革。

③ 高精度插补数控系统

高位数CPU(64位)正在数控装配上的运用,高速纳米级插补运算、高分辨率伺服等功用为进步数控机床精度做出重要贡献。

正在数控机床上运用的CPU,从20世纪80年月的16位发展到如今的64位,其频次也从本来的5MHZ、10MHZ进步到上千MHZ。CPU的生长进一步进步了运算速度和分辨率(0.1μm、0.01μm)。国产数控系统最先接纳64位CPU,可实现微米级精度插补,但取外洋先辈数控系统比拟另有间隔。

比方,发那科30i/31i/32i/35iB系列数控系统、三菱M700V数控系统、西门子的828D数控系统为都是纳米级插补或纳米级运算精度。

实现纳米级精度插补,伺服驱动体系掌握分辨率和相应才能黑白常要害的。为此,正在驱动单位当中伺服电机轴上安装高精度传感器(16×106线/转),正在闭环体系中接纳高分辨率(1μm)的光栅尺,可使小型数控机床的活动部件定位精度到达2——3μm。一般情况下,国产小型数控机床借达不到如许的程度。

结束语

只要构成数控装备的种种部件(包孕软硬件)手艺皆卓着,整体综合机能才气卓着,才气实现加工的下生产率、高精度、下质量。并且,每一个部件皆有包管消费效力和质量的功用,只是孝敬率差别罢了。本文只引见了数控技术发展的几个主要方面,不敷周全。

要稀奇夸大的是,以后要稀奇正视新工艺的研讨取立异,从而增进数控产物的立异;要稀奇正视数控加工工艺参数的优化和竖立数据库的事情,以进步消费效力和加工质量。要稀奇正视新材料的研讨取运用,以进步数控机床机能;要稀奇正视数控技术的智能化网络化手艺的开辟取运用,其远景辽阔。

以上夸大的4个稀奇,当局应大力支持,数控装备消费企业和机械制造企业应稀奇正视,要不懈天勤奋事情,使我国数控机床技术发展从追随变成领跑。

 
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