未来的发展方向
目前,世界先进制造技术不断兴起,超高速切削、超精密加工等技术的应用,
柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟,对数控加工技术提出了更
高的要求。当今数控机床正在朝着以下几个方向发展:
1.高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标,它直接关系
到加工效率和产品质量。目前,数控系统采用位数、频率更高的处理器,以提高系
统的基本运算速度。同时,采用超大规模的集成电路和多微处理器结构,以提高系
统的数据处理能力,即提高插补运算的速度和精度,并采用直线电动机直接驱动机
床工作台的直线伺服进给方式,其高速度和动态响应特性相当优越。采用前馈控制
技术,使追踪滞后误差大大减小,从而改善拐角切削的加工精度。
为适应超高速加工的要求,数控机床采用主轴电动机与机床主轴合二为一的结
构形式,实现了变频电动机与机床主轴一体化,主轴电机的轴承采用磁浮轴承、液
体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式。目前,陶瓷刀具和金刚石涂层刀具已开始得
到应用。
2.多功能化。配有自动换刀机构(刀库容量可达 100 把以上)的各类加工中
心,能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等
多种工序加工,现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削,即同时对一个零件的
不同部位进行不同方式的切削加工。数控系统由于采用了多 CPU 结构和分级中断
控制方式,即可在一台机床上同时进行零件加工和程序编制,实现所谓的“前台加工,
后台编辑”。为了适应柔性制造系统和计算机集成系统的要求,数控系统具有远距离
串行接口,甚至可以联网,实现数控机床之间的数据通信,也可以直接对多台数控
机床进行控制。
3.智能化。现代数控机床将引进自适应控制技术,根据切削条件的变化,自
动调节工作参数,使加工过程中能保持最佳工作状态,从而得到较高的加工精度和
较小的表面粗糙度,同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。具有自诊断、
自修复功能,在整个工作状态中,系统随时对 CNC 系统本身以及与其相连的各种
设备进行自诊断、检查。一旦出现故障时,立即采用停机等措施,并进行故障报警,
提示发生故障的部位、原因等。还可以自动使故障模块脱机,而接通备用模块,以
确保无人化工作环境的要求。为实现更高的故障诊断要求,其发展趋势是采用人工
智能专家诊断系统。
4.数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展,目前 CAD/CAM 图形交
互式自动编程已得到较多的应用,是数控技术发展的新趋势。它是利用 CAD 绘制
的零件加工图样,再经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理,从而自动生
成 NC 零件加工程序,以实现 CAD 与 CAM 的集成。随着 CIMS 技术的发展,当前
又出现了 CAD/CAPP/CAM 集成的全自动编程方式,它与 CAD/CAM 系统编程
的最大区别是其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与,直接从系统内的 CAPP
数据库获得。
5.可靠性最大化。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控系
统将采用更高集成度的电路芯片,利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路,
以减少元器件的数量,来提高可靠性。通过硬件功能软件化,以适应各种控制功能
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