数控机床的发展趋势及国内发展现状

发布时间:2019-07-08  发布者:禹创重工机械
从20世纪中叶数控技术出现以来,数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点:加工柔性好,加工精度高,生产率高,减轻操作者劳动强度、劳动条件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床是一种高度机电一体化的产品,适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和建设发展的重要装备。
进入21世纪,我国经济与接轨,进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机,也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的市场竞争的压力,加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的进步,数控机床的应用范围还在不断扩大,并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势,并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。
数控机床的发展趋势
1高速化
随着汽车、、航空航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用,对数控机床加工的高速化要求越来越高。
(1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机),主轴较高转速达200000r/min;
(2)进给率:在分辨率为0.0lμm时,较大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的加工;
(3)运算速度:微处理器的发展为数控系统向高速、方向发展提供了,出CPU已发展到32位以及64位的数控系统,频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的提高,使得当分辨率为0.1μm,0.01μm时仍能获得高达24~240m/min的进给速度;
(4)换刀速度:目前加工中心的刀具交换时间普遍已在is左右,高的已达0.5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式,以主轴为轴心,刀具在圆周布置,其刀到刀的换刀时间仅0.9s。
2化
数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度,机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。
(1)提高CNC系统控制精度:采用高速插补技术,以微小程序段实现连续进给,使CNC控制单位精细化并采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精度(日本已装有106脉脚转的内藏位置检测器的交流伺服电机,其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲),位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法;
(2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术,对设各的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明,综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%一80%;
(3)采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度,并通过仿真预测机床的加工精度,以机床的定位精度和重复定位精度,使其性能长期稳定,能够在不同运行条件下完成多种加工任务,并零件的加工质量。
数控机床的机械结构主要由下列部分组成:
(1)机床的基础件,又称为机床大件,通常是指床身、底座、立柱、横梁、滑座和工作台等。
(2)主传动系统。
(3)进给运动传动系统。
(4)实现主轴回转、定位的装置。
(5)实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置,如液压、气动、润滑、冷却、排屑、防护等。
(6)刀架或自动换刀装置(ATC)。
(7)工作台交换装置(APC)。
(8)功能装置,如刀具破损监控、精度检查和监控装置。
(9)各种反馈装置和元件。
数控机床故障维修一般分机械故障维修和数控系统故障维修两部分。
1. 机械故障维修的特点
机械故障维修的显著特点是先简后精,即先简易维修后维修。
简易维修是由现场维修人员使用一般的检查工具或通过感觉器官的问、看、听、摸、嗅等对机床进行故障诊断。例如,可以使用较常用的万用表睑测电路的通断。简易诊断能测定放障部位,监测劣化趋势,选择有疑难问题的故障进行诊断。
是维修根据简易诊断中提出的疑难故障,由专职维修人员利用测试乎段进行的定量检测与分析,找出故障位置、原因和数据,以确定较合理的修理方法。
2 数控系统故障维修的特点
先机械后电气。即首先检查机械部分是否正常,行程开关是否灵活,气动、液压部分是否存在阻塞现象等等。然后再检查电气部分。
先外部后内部。即当数控机床发生故障后,维修人员应先采用问、看、听、摸等方法,由外向内逐一进行检查。
先简单后复杂。先简单后复杂,当出现多种故障相互交织掩盖、一时无从下手时,应先解决容易的问题,后解决难度较大的问题。常常在解决简单故障的过程中,难度大的问题也可能变得容易,或者在排除简单故障时受到启发,从而有了解决复杂故障的办法。
先一般后。在排除某一故障时,要先考虑较常见的可能原因,然后再分析很少发生的原因。
 
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