數控技術在機械制造中的發展
一、國內外數控技術在機械制造應用的發展
當前數控技術在國內外廣泛應用,在汽車制造、工程機械、農業器具、航天等機械制造領域當中隨處可見。另外,數控化技術的應用方面還有很多,包括畜牧業、化學、生物學、物理學等多方面。
1.1國外機械制造數控技術發展
世界第一臺數控銑床在美國誕生,距今已經有60年,數控技術與機械制造已經融為了一體,數控技術所控制的數控車床,通過車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工等形式,制造出來種類多樣的機械產品。每年世界上新增的數控機床數量約為10~20萬臺,裝置的功能和質量也不斷提高。夕陽產業的制造業,在數控機床的誕生下,又才一次煥發了活力。以德國為代表的高水平數控技術,將機械與數控的融合發揮到了機制,德國也出現了以汽車為領先行業的機械制造業,其所制造的機器在全世界范圍內享有盛譽。
1.2國內機械制造數控技術的發展
我國數控技術是起步于20世紀中期,經過多年的發展,目前較具規模的有廣州數控等。我國現在數控機床生產廠家有100多家,生產數控產品多種多樣,有幾千種以上。目前我國占據的市場的產品主要集中在經濟型上,而中高檔產品市場的比例仍然非常小,與國外的先進產品相比,在穩定性和精度等方面均存在較大的差距。目前我國是全世界擁有機床最多的國家,但我們機床的數控化率在2%以下,這與發達國家一般能達到20%以上有較大的差距。
二、數控技術的發展方向
科學技術的發展,數控技術向著高速度、高精度化、多功能化和智能化發展。計算機技術三維技術發揮為數控技術的進步提供了強大支撐,同時數控機床的系統設備更新與更換,也讓數控技術演繹的更加完美。
2.1高速度、高精度化
國際生產工程學會(CIRP)將高速度、高精度化確定為21世紀的中心研究方向之一。三維曲面加工是數控加工技術的一大突破,通過64位CPU實現CAD/CAM,簡化操作指令,簡明操作界面,人性化的UI界面,讓加工指令的輸入更加輕便,同時計算機技術的提高,對加工精度提高發揮了重要作用。另外,“零傳動”直線伺服已經被廣泛應用,直線電動機的劣勢在現在數控優化下成為了其優勢所在。該伺服系統對速度和位置的控制軟件,將圖像和實際加工對應起來,高分辨率的位置檢測裝置,對工件狀態信息的收集和處理效果明顯。高速CPU和顯卡,加上內置微處理器,讓工件圖片信息的分辨率大大提高,對隨時發出操作指令有重要作用。
2.2多功能化
當前機械制造行業當中數控機床,往往能夠達到一機多能的效果,合理進行加工動作執行,配備較多的冗余,保證設備的較高的利用率。例如,自動換刀是當前全自動數控機床上運用最為廣泛的系統,自動換到系統配備了銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋,甚至磨削的道具,保證這些工序能夠迅速切換。將機床的前后臺分割開來,通過高速計算CPU對機床運轉過程進行全面控制。實現機床前臺工作后臺編輯的指令的要求,指令編輯后能夠立即進行動作調整,這又有賴于高速DNC接口,保證信號傳遞的高效率,甚至可以連接多個機床對同一大型工件進行立體加工。
2.3智能化
數控技術的另一個發展趨勢是加工過程的智能化。自適應控制(AC,AdaptiveControl)是最近在國際上流行的道具控制系統,該系統能夠根據進給、切削用量等參數,自動調整道具的夾緊狀態和受力狀態,以保證加工過程中的道具效率切削效率最高,達到加工精度和光滑度的要求。另外,數控機床的故障自診和自我修復功能,采用了CNC系統,該系統在數控機床啟動的同時,也隨機啟動,對數控機床工作當中的參數進行監控,當數控機床參數便利預定波動范圍之外,將自動修正,還會對硬件設備狀態進行監控,提醒機械操作人員相應的保養工作,例如刀面磨損和刀具溫度過高等都會有相應的指示燈。
三、結束語
隨著生產方式的改變,數控機床慢慢的成為機械制造方面的主要設備。數控機床的精度、功能和加工能力是用來衡量數控機床水平的主要標志。加快數控技術在機械制造業的應用,對提高我國機械制造生產力具有重要作用。
作者:馮建江 單位:麗水學院工學院
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