國內數控機牀技術的五大方向

國產數控機牀走過了50年發展的漫長曆程，在近10年來得到了較快發展，特別是得到了政府的重視，設立了重大技術攻關專項，有效地促進了數控機牀的發展。下面小編為大家整理了關於國內數控機牀技術的五大方向的相關介紹，大家可以參考一下。

目前，國產數控機牀可供品種達1500多種，2010年數控金屬切削機牀保有量約為150萬台(其中進口超過40萬台)，僅金屬切削機牀的年產量就超過了16萬台、2011年1~10月份累計達到21.8萬台、全年可達到25萬台左右。國產品牌數控機牀的數量和價值佔國內市場50%以上。在代表先進技術水平的五軸聯動和複合加工中心、數控系統和其他配套技術產品方面也都取得了新進展。本文主要圍繞數控技術發展與差距展開討論。

　　追求高生產率

為了追求機械製造的高生產率，促進數控設備向加工複合化(工序複合和工藝複合)、高速化、智能化、網絡化、工藝參數優化方向發展。

　　1複合化

數控機牀複合加工，主要指工序集中化、複合化和工藝複合化。

　　1.1工序集中化、複合化

自從20世紀70年代末，隨着三聯動加工中心開始用於機械製造，開始進入機械加工工序集中化時代。20世紀80年代，我國自制的三聯動加工中心也開始在機械製造中得到應用，主要是用於箱體件和模具加工。在一次裝卡中就可以實現鏜、銑、鑽、攻絲等多道工序，提高了加工效率和精度。

　　1.2工藝複合

工藝複合加工在國內還不多見。瀋陽機牀集團SCHIESS公司開發的VTM3501立式車銑磨及激光淬火複合加工中心。可實現車、鏜、鑽、攻絲、銑、磨及激光淬火等加工。該機牀把冷加工工藝和熱加工工藝複合在一起，大幅提高了生產效率。

　　2高速化

為實現數控加工高速化，傳動系統採用直驅技術，數控系統採用高速運算處理技術。

　　2.1直驅技術

為了提高生產效率，數控機牀傳動部件逐步採用直驅技術。主軸採用電主軸直驅，進給採用直線電機驅動，迴轉工作台採用力矩電機直驅，五軸聯動的擺角萬能頭採用力矩電機直驅等。

　　2.2數控系統高速運算處理技術

高速直驅進給要求數控系統運算速度快，採樣週期短，具有足夠的超前路徑加(減)速優化程序段預處理能力。較先進的.數控系統可預處理幾千和幾萬個程序段。在多軸聯動控制時可根據預處理緩衝區的G代碼進行加減速優化處理。為保證加工速度，第六代數控系統每秒可進行2000~10000次進給速度改變。

　　3智能化

為追求數控機牀加工效率和加工質量，數控系統不但有自動編程、前饋控制、模糊控制、自學習控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等智能化功能，並有故障診斷專家系統，使自診斷和故障監控功能更趨於完善。伺服驅動系統智能化，能自動感知負載變化，自動優化調整參數。

國產數控系統正在努力朝智能化方向發展，引入了一些智能化技術。比如華中的“中華8型”和凱恩帝K1000TIV型等，數控系統都具有自診斷功能、狀態實時顯示和故障實時報警等智能化功能，並都在進一步豐富和完善智能化技術。

　　4開放化和網絡化

數控裝置的開放化可以更容易地實現智能化網絡化製造，有效地促進生產效率的提高。

　　4.1開放化

開放式數控裝置是指硬件、軟件和總線對用户是開放的。開放式數控裝置最主要的優點是具有更好的通用性、靈活性、適應性和可擴展性，可以滿足用户二次開發的要求。

　　4.2網絡化

網絡化有利於信息共享和提高生產效率。有資料介紹在多品種小批量生產中，1台數控機牀用於切削的時間只佔機動時間的25%~35%，聯成網絡後，可以提高到60%~65%。

　　5優化工藝參數提高效率

數控加工採用的工藝參數是否合理，對於提高生產效率和保證加工質量非常重要，必須逐步進行優化並建立工藝數據庫。

我國數控設備生產企業也應該提供這方面的技術和服務。採用工藝優化參數不但可以提高生產效率和提高加工質量，而且對節省材料、節能減排，實現綠色製造有着重要意義。

　　追求高精度高質量

追求數控機牀加工工件的高精度和高質量。首先數控機牀本身必須具有這樣的性能。為此，數控機牀在結構和佈局上，在材料選用上必須考慮到提高剛性和承載能力，以保證實現高精度;同時數控系統、伺服驅動系統、傳動系統和測量傳感器等也必須具有高分辨率、高精度的性能，才能滿足加工工件高精度、高質量的要求。

　　1結構佈局

為了實現功能和提高剛性，數控車牀、車削中心、立式加工中心、卧式加工中心、龍門加工中心、車銑複合加工中心等在結構佈局方面發生了深刻變化。

　　2採用新材料提高剛性

用於數控機牀的優質新材料的開發與應用，有利於提高數控機牀整體剛性和精度，非常重要。

此外，還有資料顯示，蜂窩狀材料、水泥材料、天然花崗巖石材等也有用於數控設備的情況。重視新型材料的開發與應用，必然使機牀結構設計和性能發生變革。

　　3高精度插補數控系統

高位數CPU(64位)在數控裝置上的應用，高速納米級插補運算、高分辨率伺服等功能為提高數控機牀精度做出重要貢獻。

在數控機牀上應用的CPU，從20世紀80年代的16位發展到現在的64位，其頻率也從原來的5MHZ、10MHZ提高到上千MHZ。CPU的發展進一步提高了運算速度和分辨率(0.1μm、0.01μm)。國產數控系統開始採用64位CPU，可實現微米級精度插補，但與國外先進數控系統相比還有距離。