數(shù)控磨床數(shù)控技術(shù)的展望
數(shù)控磨床超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用,以及柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟,對(duì)數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。
(1)高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo),在高速度下實(shí)現(xiàn)高精度,直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)控系統(tǒng)正朝著高位數(shù)、高頻率的處理器的方向發(fā)展,光纖通信技術(shù)的大量運(yùn)用,可提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度。數(shù)控磨床同時(shí),采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu),以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力,即提高插補(bǔ)運(yùn)算的速度和精度。為適應(yīng)超高速加工的要求,數(shù)控機(jī)床采用主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式(電主軸),實(shí)現(xiàn)了變頻電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸一體化,主軸電動(dòng)機(jī)的軸承采用磁浮軸承、液體動(dòng)靜承或陶瓷滾動(dòng)軸承等形式。目前,陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開(kāi)始得到應(yīng)用。
(2)多功能化。配有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)(刀庫(kù)容量可達(dá)100把以上)的各類(lèi)加工中心,能在同一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車(chē)削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等多種工序加工,從而實(shí)現(xiàn)zui大的柔性加工?,F(xiàn)代數(shù)控磨床還采用了多主軸、多面體切削,即同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的不同部位進(jìn)行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU結(jié)構(gòu)和分級(jí)中斷控制方式,即可在一臺(tái)機(jī)床上同時(shí)進(jìn)行零件加工和程序編制,實(shí)現(xiàn)所謂的“前臺(tái)加工,后臺(tái)編輯”。為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的要求,數(shù)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離串行接口,甚至可以聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信,也可以直接對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。
(3)智能化?,F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床將引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù),根據(jù)切削條件的變化,自動(dòng)調(diào)節(jié)工作參數(shù),使加工過(guò)程能保持*工作狀態(tài),從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度,同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。數(shù)控磨床具有自診斷、自修復(fù)功能,在整個(gè)工作狀態(tài)中,系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)CNC數(shù)控系統(tǒng)本身,以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障,立即采用停機(jī)等措施,并進(jìn)行故障報(bào)警,提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動(dòng)使故障模塊脫機(jī),并接通備用模塊,以確保無(wú)人化工作環(huán)境的要求。為實(shí)現(xiàn)更高的故障診斷要求,其發(fā)展趨勢(shì)是采用人工智能專(zhuān)家診斷系統(tǒng)。
(4)數(shù)控編程自動(dòng)化。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,目前CAD/CAM圖形交互式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用,是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣,再經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和后置處理,從而自動(dòng)生成NC零件加工程序,以實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的集成。數(shù)控磨床隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前又出現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM集成的全自動(dòng)編程方式,它與CAD/CAM系統(tǒng)編程的zui大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工給出,而直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫(kù)獲得。
(5)可靠性zui大化。數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶(hù)zui關(guān)心的主要指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片,利用大規(guī)?;虺笠?guī)模的及混合式集成電路,以減少元器件的數(shù)量,提高可靠性。通過(guò)硬件功能軟件化,以適應(yīng)各種控制功能的要求,同時(shí)采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化,使得既提高硬件生產(chǎn)批量,又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)診斷、在線(xiàn)診斷、離線(xiàn)診斷等多種診斷程序,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。利用報(bào)警提示,及時(shí)排除故障;利用容錯(cuò)技術(shù),數(shù)控磨床對(duì)重要部件采用“冗余”設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù):利用各種測(cè)試、監(jiān)控技術(shù),當(dāng)發(fā)生超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時(shí),自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。
(6)控制系統(tǒng)小型化。數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機(jī)、電裝置結(jié)合為一體。剛W主要采用超人規(guī)模集成元件、多層印制電路板.采用三維安裝方法,使電子元器件得以高密度安裝,較大規(guī)模縮小系統(tǒng)的占用空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統(tǒng)的陰極射線(xiàn)管,發(fā)熱量大大減少,體積減小了三分之二,使數(shù)控操作系統(tǒng)進(jìn)——步小型化、高度集成模塊化的發(fā)展方向提供了現(xiàn)實(shí)可能。這樣可以方便地將它安裝在機(jī)床設(shè)備上,更便于對(duì)數(shù)控機(jī)床的操作使用,并且大大降低了故障率,為數(shù)控磨床的長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。