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数控系统发展现状及发展趋势

发布时间:19-11-05 阅读:692

数控系统技巧的成长现状

1、国外数控系统技巧的成长现状

1952 年,美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统,创始了天下数控系统技巧成长的先河。20 世纪 80 年代中期,数控系统技巧进入高速成长阶段。1986 年,三 菱 ( MITSUBISHI) 推出了采纳Motorola 32 位 68020 CPU 的数控系统,掀起了 32 位数控系统的热潮。1987 年,发那科( FANUC) 公司32 位多 CPU 系统—FS-15 的问世,使系统内部各部分之间的数据互换速率较原本的 16 位数控系统显明前进。

90 年代以来,受谋略机技巧高速成长的影响,使用 PC 富厚的软硬件资本,数控系统朝着开放式体系布局偏向成长。该布局不仅使数控系统具备更好的通用性、适应性和扩展性,也是智能化、收集化成长的技巧根基。工业蓬勃国家接踵建立开放式数控系统的钻研计划,如欧洲的 OSACA 计划、日本的OSEC 计划等。此外,跟着数控系统机能的赓续提升,数控机床的高速化成效显明。德、美、日等各国争相开拓新一代的高速数控机床,加工中间的主轴转速、事情台移动速率、换刀光阴分手从 80年代的 3 000~4 000 r/min、10 m /min 和 5~10 s 前进到 90 年代的 15 000 ~ 50 000 r/min、80 ~ 120 m/min和1~3 s。

进入 21 世纪,数控系统技巧在节制精度上取得了冲破性进展。2010 年国际制造技巧( 机床) 博览会( IMTS 2010) 上,专业的数控系统制造商纷繁推出了前进节制精度的新举措。FANUC 展出的 Series30i /31i /32i /35i-MODEL B 数控系统推出了 AI 纳米轮廓 控 制、AI 纳米高精度节制、纳 米 平 滑 加 工、NURBS 插补等先辈功能,能够供给以纳米为单位的插补指令,大年夜大年夜前进了工件加工外面的平滑性和光洁度( 图 1) 。SIEMENS 展出的 SINUMERIK 828D数控系统所独占的 80 位浮点谋略精度,可充分包管插补中轮廓节制的正确性,从而得到更高的加工精度。此外,MITSUBISHI 公司的 M700V 系列数控系统也可实现纳米级插补。

图 1 纳米平滑加工技巧外面加工效果

颠末持久研发和立异,德、美、日等国已基础掌握了数控系统的领先技巧。今朝,在数控技巧钻研利用领域主要有两大年夜阵营: 一个因此发那科( FANUC) 、西 门 子( SIEMENS) 为代表的专业数控系统厂商; 另一个因此山崎马扎克( MAZAK) 、德玛吉( DMG) 为代表,自立开拓数控系统的大年夜型机床制 造 商。2015 年 FANUC 推 出 的 Series oiMODELF 数控系统,推进了与高级机型 30i 系列的“无缝化”接轨,具备满意自动化需求的工件装卸节制新功能和最新的前进运转率技巧,强化了轮回 时 间 缩短功能,并支持最新的 I/O 收集—I/OLink。MAZAK 提 出 的 全 新 制 造 理 念—SmoothTechnology,以基于 Smooth 技巧的第七代数控系统MAZATROL SmoothX 为枢纽,供给高品德、高机能的智能化产品和临盆治理办事。SmoothX 数控系统搭配先辈软硬件,在高进给速率下可进行多面高精度加工; 图解界面和触屏操作应用户体验更佳,纵然是繁杂的五轴加工法度榜样,经由过程简单的操作即可改动;内置的利用软件可以根据实际加人为料和加工要求快速地为操作者匹配设备参数。DMG 推 出 的CELOS 系统简化和加快了从构思到成品的进程,其利用法度榜样( CELOS APP) 应用户能够对机床数据、工艺流程以及条约订单等进行操作显示、数字化治理和文档化,犹如操作智妙手机一样简便直不雅( 图 2) 。CELOS 系统可以将车间与公司高层组织整合在一路,为持续数字化和无纸化临盆奠定根基,实现数控系统的收集化、智能化。

图 2 CELOS APP 的图解界面和触屏操作

2、 海内数控系统技巧的成长现状

我国对数控系统技巧的钻研始于 1958 年,颠末几十年的成长已形成具有必然技巧水温和临盆规模的财产体系,建立了华中数控、沈阳数控、航天数控、广州数控和北京精雕数控等一批国产数控系统财产基地。虽然国产高端数控系统与国皮毛比在功能、机能和靠得住性方面仍存在必然差距,但近年来在多轴联动节制、功能复合化、收集化、智能化和开放性等领域也取得了必然成就。

多轴联动节制。多轴联动节制技巧是数控系统的核心和关键,也是制约我国数控系统成长的一大年夜瓶颈。近年来,在国家政策支持和多方不懈努力下获得了快速成长,徐徐形成了较为成熟的产品。华中数控、航天数控、北京机电院、北京精雕等已成功研发五轴联动的数控系统。2013 年,利用华中数控系统,武汉重型机床集团有限公司成功研制出CKX5680 七轴五联动车铣复合数控加工机床,用于大年夜型高端舰船推进器关键部件—大年夜型螺旋桨的高精、高效加工( 图 3) 。同年,北京精雕推出了 JD50数控系统,具备高精度多轴联动加工节制能力,满意微米级精度产品的多轴加工需求,配备 JD50 数控系统的 SmartCNC500E- DRTD 系列精雕机,可用于加工航空航天周详零部件叶轮( 图 4) 。

图 3 七轴五联动复合机床加工大年夜型螺旋桨

图 4 五轴联动精雕机加工叶轮

功能复合化。今朝,国际主流数控系统厂商大年夜多推出了集成 CAD/CAM 技巧的复合式数控系统。数控技巧与 CAD/CAM 技巧的无缝集成,有效前进了产品加工的效率和靠得住性,在加工技巧财产链里的职位地方愈加紧张。海内已开始在这方面进行探索和考试测验,北 京 精 雕 推 出 的 JD50 数 控 系 统,正 是 集CAD/CAM 技巧、数控技巧、丈量技巧为一体的复合式数控系统,具备在机丈量自适应补偿功能。该功能因此机床为载体,辅以响应的丈量对象( 打仗式测头) ,在工件加工历程中实时丈量,并根据丈量结果构建工件实际轮廓,将其与理论轮廓间的误差值自动补偿至加工路径。该功能有效办理了产品加工历程中因为来料变形、装夹变形、装夹偏位等身分影响导致后续加工质量不稳定的问题。图 5 所示为使用 JD50 数控系统此项功能,完成在鸡蛋外面的图案雕刻。

图 5 在机丈量自适应补偿技巧完成的蛋壳外面雕刻

收集化与智能化。跟着谋略机及人工智能技巧的成长,国产数控系统的收集化、智能化程度赓续前进。沈阳数控于 2012 年推出了具有收集智能功能的 i5 ( industry,information,internet,intelligent,integrate) 数控系统[13]。该系统满意了用户的个性化需求,用户可经由过程移动电话或电脑远程对 i5 智能机床( 图 7) 下达各项指令,使工业效率提升了 20%,实现了“指尖上的工厂”。i5 数控系统供给的富厚接口使数据在设备和异地工厂之间实现双向交互,为用户供给了不合层次和规模的利用[14]。2014 年第八届中国数控机床博览会( CCMT 2014) 上,华中数控环抱新一代云数控的主题,推出了设置设置设备摆设摆设机械人临盆单元的新一代云数控系统和面向不合行业的数控系统办理规划。

新一代云数控系统以华中 8 型高端数控系统[15]( 图 6) 为根基,结合收集化、信息化的技巧平台,供给“云管家、云掩护、云智能”3 大年夜功能,完成设备从临盆到掩护保养及改造优化的全生命周期治理,打造面向临盆制造企业、机床厂商、数控厂商的数字化办事平台。

图 6 华中数控 HNC-808M 数控系统

图 7 搭载 i5 数控系统的 T5. 2 智能卧式车床

开放性。只管今朝海内市场上传统的封闭式数控系统依旧利用广泛,但开放式数控系统已是大年夜势所趋。数控系统的开放性为大年夜型临盆活动的自动化、信息化创造了有利前提,也是“工业 4. 0”期间对数控系统提出的新要求。北京精雕的 JD50 数控系统采纳开放式体系架构,支持 PLC、宏法度榜样以及外部功能调用等系统扩展功能。PLC 系统硬件平台供给多种总线接口,可机动实现与种种外部设备的连接,为大年夜型加工企业的自动化改造供给了软、硬件支持。此外,JD50 数控系统供给包括加工文件操作、机床信息获取、机床状态监控、机床远程节制在内的4 大年夜类收集接口,可以轻松接入客户工厂的信息化治理系统。别的该数控系统还支持半导体设备通讯标准接口 SECS,支持包括 HSMS、SECS-Ⅱ和 GEM在内的三层标准协议,能快速接入高度自动化的半导系统体例造厂的谋略机集成制造治理系统( computerintegrated manufacturing system,CIMS) 。

远程监控及故障诊断。近年来在国家“863”计划的资助下,海内许多大年夜学和企业都开展了面向数控设备的远程监测和故障诊断办理规划钻研。西北工业大年夜学与企业相助钻研建立了基于 Internet 的数控机床远程监测和故障诊断系统,为数控机床厂家创造了一个远程售后办事体系的收集情况,节省了临盆厂家的售后办事用度,前进了维修和办事的效率。广州数控提出的数控设备收集化办理规划,可对车间临盆状况进行实时监控和远程诊断,今朝已实现了基于 TCP /IP 的远程诊断与掩护,低落了售后办事资源,也为故障常识库和加工常识库的建立奠定了根基。

数控系统的成长趋势

趋势之一:数控系统向开放式体系布局成长

20世纪90年代以来,因为谋略机技巧的飞速成长,推动数控技巧更快的更新换代。天下上许多半控系统临盆厂家使用PC机富厚的软、硬件资本开拓开放式体系布局的新一代数控系统。开放式体系布局使数控系统有更好的通用性,柔性,适应性,可扩展性,并可以较轻易的实现智能化,收集化。近几年许多国家纷繁钻研开拓这种系统,如美国科学制造中间(NCMS)与空军合营引导的“下一代事情站/机床节制器体系布局”NGC,欧共体的“自动化系统中开放式体系布局”OSACA,日本的OSEC计划等。开放式体系布局可以大年夜量采纳通用微机技巧,使编程、操作以及技巧进级和更新变得简单快捷。开放式体系布局的新一代数控系统,其硬件,软件总线规范都是对外开放的,数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资本进行的系统集成,同时它也为用户根据实际必要机动设置设置设备摆设摆设数控系统带来极大年夜的方便,匆匆进了数控系统多档次,多品种的开拓和广泛利用,开拓临盆周期大年夜大年夜缩短。同时,这种数控系统可随CPU的进级而进级,而布局可以维持不变。

趋势之二:数控系统偏向软数控偏向成长

现在,实际用于工业现场的数控系统主要有一下四种类型,分手代表了数控技巧的不合成长阶段,对不合的数控系统进行阐发后发明,数控系统不只从封闭式体系布局向开放式体系布局成长,而且正在从硬数控向软数控偏向成长的趋势,传统的数控系统,如FANUC 0 系统,MITSUBISHI M50系统,SINUMERIK 810/M/T/G 系统等。这是一种专用的封闭体系布局的数控系统。今朝,这种系统照样盘踞了制造业的大年夜部分市场。

数控机床是数字节制机床的简称,亦称NC机床,是为了满意单件、小批、多品种自动化临盆的必要而研制的一种机动的、通用的能够适应产品频繁变更的柔性自动化机床,具有适应性强、加工精度高、加工质量稳定和临盆效率高的优点。它综合利用了电子谋略机、自动节制、伺服驱动、周详丈量和新型机器布局等多方面的技巧成果。跟着机床数控技巧的迅速成长,数控机床在机器制造业中的职位地方越来越紧张。

第一台数控机床是适应航空工业制造繁杂零件的必要而孕育发生的。1948年,美国帕森斯公司在研制加工直升机叶片轮廓用反省样板的加工机床时,提出了数控机床的初始设想。1949年,帕森斯公司正式吸收委托,与麻省理工学院伺服机构试验室相助,开始从事数控机床的研制事情。颠末三年光阴的钻研,于1952年试制成功天下上第一台数控机床样机,这是一台直线插补三坐标立式铣床,其数控系统整个采纳电子管,也称第一代数控系统。颠末三年的改进和自动法度榜样体例的钻研,于1955年进入实用阶段,不停到20世纪50年代末,因为晶体管的利用,数控系统前进了靠得住性且价格开始下降,一些夷易近用工业开始成长数控机床,此中多半是钻床、冲床等点位节制的机床。数控技巧不仅在机床上获得实际利用,而且慢慢推广到焊接机、火焰切割机等,使数控技巧赓续地扩展利用范围。

我国的数控机床是从1958年开始研制的,经历了40多年的成长过程,今朝数控技巧已在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、电加工等领域周全展开,数控加工中间也接踵研制成功。



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