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数控机床的发展趋势
zhengfeifei 发表于 2010/4/16 17:10:46 797 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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数控机床总的发展趋势是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、复合化、智能化和开放式结构。主要发展动向是研制开发软、硬件都具有开发式结构的智能化全功能通用数控装置。
(1) 高速化与高精度化
高速化首先要求计算机系统读入加工指令数据后，能高速处理并计算出伺服系统的移动量，并要求伺服系统能高速做出反应。为使在极短的空程内达到高速度和在高行程速度情况下保持高定位精度，必须具有高加（减）速度和高精度的位置检测系统和伺服系统。另外，必须使主轴转速、进给率、刀具交换、托盘交换等各种关键部分实现高速化，并需重新考虑设备的全部特征。
提高数控设备的加工精度，一般通过减少数控系统的控制误差和采用补偿技术来实现。
(2) 复合化
复合化包括工序复合化和功能复合化。工件在一台设备上一次装夹后，通过自动换刀等各种措施，来完成多种工序和表面的加工。在一台数控设备上能完成多工序切削加工的加工中心，可替代多机床的加工能力，减少半成品库存量，又能保证和提高形位精度，从而打破了传统的工序界限和分开加工的工序规程。
(3) 智能化
随着人工智能技术的不断发展，并为适应制造业生产高度柔性化、自动化的需要，数控设备中引用了以下几种技术：自适应控制技术、专家系统、故障自诊断功能、智能化交流伺服驱动装置。
(4) 高柔性化
柔性指数控设备适应加工对象变化的能力。今天的数控机床对加工对象的变化有很强的适应能力，并在提高单机柔性化的同时，朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。
(5) 小型化
蓬勃发展的机电一体化技术对CNC装置提出了小型化的要求，以便将机、电装置糅合为一体。
(6) 开放式体系结构
新一代的数控系统体系结构向开放式系统方向发展。很多数控系统开发厂家瞄准通用个人计算机所具有的开发性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，开发出基于PC的CNC。
二. 先进制造技术简介
加工中心、网络控制技术、信息技术的发展，为单机数控向计算机控制的多机控制系统发展创造了必要的条件。已经出现的计算机直接数控系统(DNC)、柔性制造系统(FMS)及计算机集成制造系统(CIMS)，就是以数控机床为基础的自动化生产系统。
1．计算机直接数控系统(DNC)
计算机直接数控系统：用一台中央计算机直接控制和管理一群数控设备进行零件加工或装配的系统，因此，也称它为计算机群控系统。在DNC系统中，各台数控机床都各自有独立的数控系统，并与中央计算机组成计算机网络，实现分级控制管理。中央计算机不仅用于编制零件的程序以控制数控机床的加工过程，而且能控制工件与刀具的输送，同时还具有生产管理、工况监控及刀具寿命管理等能力，形成了一条由计算机控制的数控机床自动生产线。
2．柔性制造单元(FMC)和柔性制造系统(FMS)
FMC：由加工中心(MC)与工件自动交换装置(AWC)组成，同时，数控系统还增加了自动检测与工况自动监控等功能，如工件尺寸测量补偿、刀具损坏和寿命监控等。柔性制造单元既可作为组成柔性制造系统的基础，也可用作独立的自动化加工设备。
FMS是在DNC基础上发展起来的一种高度自动化加工生产线，由数控机床、物料和工具自动搬运设备、产品零件自动传输设备、自动检测和试验设备等组成。这些设备及控制分别组成了加工系统、物流系统和中央管理系统。
柔性制造系统是当前机械制造技术发展的方向，能解决机械加工中高度自动化和高度柔性化的矛盾，使两者有机地结合于一体。
3．计算机集成制造系统(CIMS)
CIMS：其核心是一个公用的数据库，对信息资源进行存储与管理，并与各个计算机系统进行通信。在此基础上，需要有三个计算机系统，一是进行产品设计与工艺设计的计算机辅助设计与计算机辅助制造系统，即CAD/CAM；二是计算机辅助生产计划与计算机生产控制系统，即CAP／CAC，此系统对加工过程进行计划、调度与控制，FMS是这个系统的主体：三是计算机工厂自动系统，它可以实现产品的自动装配与测试，材料的自动运输与处理等。在上述三个计算机系统外围，还需要利用计算机进行市场预测，编制产品发展规划，分析财政状况和进行生产管理与人员管理。虽然CIMS涉及的领域相当广泛，但数控机床仍然是CIMS不可缺少的基本工作单元。