當(dāng)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)
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當(dāng)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展具有下述特點(diǎn):
1.廣泛地應(yīng)用微機(jī)資源
近年來被稱為個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)的微型計(jì)算機(jī)發(fā)展很快,大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高速發(fā)速铛邦,使得PC的硬件結(jié)構(gòu)做得很小笔横。主CPU的運(yùn)行速度越來越高装芬。IPC386的主頻是33MHz筒溃,IPC486嚣惭、586的主頻可達(dá)50~120MHz挖滤,新近Intel奔騰處理器(Pentium)浪南,主頻已達(dá)450MHz晚缩。存儲(chǔ)器容量也很大尾膊,體積很小,由于是大批量生產(chǎn)荞彼,使成本下降冈敛,可靠性提高。
在軟件方面鸣皂,操作系統(tǒng)的發(fā)展抓谴,特別是Windows的應(yīng)用,使得PC的操作更為簡便直觀维瑰。CAD/CAM的軟件大量地由小型機(jī)押恢、工作站向PC移植,三維圖顯示及工藝數(shù)據(jù)庫在PC上建立茶窍。再加上PC的開放性穿侵,吸引大量技術(shù)人員投入了軟件的開發(fā),使得PC的軟件資源極為豐富蜀契。
因此夹恨,更好地利用PC的軟、硬件資源敏卦,就成為各國數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠發(fā)展CNC系統(tǒng)十分重要的一種方法闰芒。1992~1993年枚林,首先是在美國及歐洲的一些小型的數(shù)控設(shè)備廠推出,例如美國的ANILAN公司推出的1100墓运、1200郭菜、1400系列,意大利FIDIA公司的10/20/30系列鞍歌,都采用了PC作為基板來開發(fā)自己的數(shù)控系統(tǒng)】彼牛現(xiàn)在連日本FANUC、三菱公司褂删,德國的SIEMENS公司這些以生產(chǎn)專用CNC設(shè)備著稱的公司飞醉,也都把采用PC資源,作為其發(fā)展的一個(gè)重要方向屯阀。他們都強(qiáng)調(diào)自己系統(tǒng)的“開放”缅帘。日本FANUC公司把采用PC的CNC系統(tǒng)稱之為開放型CNC系統(tǒng),有150难衰、160钦无、180及210等系列,并正發(fā)展一種將FANUC智能終端(一種與IBM PC兼容的平板式計(jì)算機(jī))通過高速光纜與CNC裝置連接的模式盖袭。我國中國珠峰數(shù)控公司“八五”攻關(guān)成果“中華Ⅰ型(CME988)”也采用PC作為主控板失暂,使該系統(tǒng)能充分利用PC的資源,跟隨PC的發(fā)展而升級(jí)鳄虱。
2.小型化以滿足機(jī)電一體化的要求
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展弟塞,大規(guī)模集成電路的集成度越來越高,體積越來越小醇蝴。數(shù)控設(shè)備廠采用超大規(guī)模集成電路并采用表面安裝工藝(SMT)宣肚,實(shí)現(xiàn)了三維立體裝配,將整個(gè)CNC裝置做得很小推吼,以適應(yīng)機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的要求好阎。
日本三菱電機(jī)株式會(huì)社,最近推出的普及型CNC MELDAS 50系列及實(shí)用型CNC MELDAS 520A系列贮殊,這兩個(gè)系列都采用了32位RISC微處理器环胸,實(shí)現(xiàn)超小型化的CNC裝置,較原來的M310及L3夫咏、L3A进裹,體積大為減小(H168mm×W76mm×D135mm)勿见,安裝面積減小了一半锥萧,功能還有所提高。采用了超薄型顯示器(9.5in的EL及10.4in的彩色LCD)资村。這個(gè)系統(tǒng)的微小線段加工能力提升至64m/min寄旋,最大快速進(jìn)給速度為240m/min仍桌,其同步攻螺紋精度較M310提高了3倍,主軸定位時(shí)間縮短了30%导而。
德國SIEMENS公司最新推出的SINUMERIK 840D主控組件選用386DX或486DX忱叭,具有1~4個(gè)通道,可實(shí)現(xiàn)直線及圓弧插補(bǔ)今艺、螺旋線插補(bǔ)韵丑、5軸螺旋線插補(bǔ)及樣條插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)等虚缎,共可控制32個(gè)軸撵彻,并有多種校正及補(bǔ)償功能,體積僅為50mm×316mm×207mm遥巴。
3.改善人機(jī)接口千康,方便用戶使用
為了使操作者能很容易地掌握數(shù)控機(jī)床的操作享幽,數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠努力地改善人機(jī)接口铲掐,簡化編程,盡量采用對(duì)話方式值桩,使用戶使用方便摆霉,如西班牙FAGOR公司生產(chǎn)的FAGOR 8050系列,采用交互式編輯程序指導(dǎo)系統(tǒng)奔坟,簡化程序的編輯携栋,用簡要的表格編輯程序,利用藍(lán)圖建立程序偎旱。其8050TC型數(shù)控系統(tǒng)船庐,被稱為高檔傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)(FAGOR800系列CNC系統(tǒng)),其操作面板使用了符號(hào)鍵地捂,用戶可以根據(jù)所需加工零件羽捻,選擇加工程序,輸入圖形數(shù)據(jù)后滤重,即可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)加工酣疏。如果面板上的各種自動(dòng)操作都沒有被選上,則該CNC系統(tǒng)只顯示坐標(biāo)軸的位置值和主軸轉(zhuǎn)速鲫庆,操作者可以用搖柄或電子手輪對(duì)機(jī)床的各個(gè)軸進(jìn)行手動(dòng)操作诬曙,使用極為方便。
4.提高數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的成套性
數(shù)控系統(tǒng)包括CNC裝置掏榜、主軸及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置霹孙,以及主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和與其相關(guān)的檢測反饋元件络兜。一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)性能的好壞是與上述各個(gè)環(huán)節(jié)的性能密切相關(guān)的辐赞。為了滿足機(jī)床用戶廠的需要皆疹,數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠都非常重視數(shù)控產(chǎn)品的成套性,使系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能很好地匹配占拍,使用戶獲得最好的使用效果略就。
例如,日本FANUC公司開發(fā)了經(jīng)濟(jì)型的O-TD晃酒、O-MD CNC裝置表牢,與之相適應(yīng)也開發(fā)了經(jīng)濟(jì)型的αC系列的效流伺服電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)。日本大隈(OKUMA)公司贝次,是一個(gè)傳統(tǒng)的機(jī)床廠崔兴,現(xiàn)在也開發(fā)、生產(chǎn)并銷售數(shù)控系統(tǒng)蛔翅,作為一個(gè)機(jī)床廠生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)敲茄,所以更重視機(jī)電一體化及產(chǎn)品成套性。該公司生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在軟件上更結(jié)合機(jī)械加工的工藝要求山析,硬件上還自行開發(fā)了絕對(duì)位置編碼器堰燎、無刷伺服電動(dòng)機(jī)、交流主軸電動(dòng)機(jī)羽嘉、光柵尺等元件引舱,同時(shí)還提供機(jī)床控制面板及控制柜、自動(dòng)編程裝置反腺,為用戶提供交鑰匙工程猬蕉。
5.研究開發(fā)智能型數(shù)控系統(tǒng)
所謂智能型的數(shù)控系統(tǒng),早在80年代初期已經(jīng)開始研究聊浊。當(dāng)時(shí)FANUC公司推出的FS15系列薄好,就稱之為AI(人工智能)CNC系統(tǒng),主要是在故障診斷方面采用了專家系統(tǒng)斩缘。系統(tǒng)利用所謂的推理軟件唁底,根據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的知識(shí)庫的經(jīng)驗(yàn),分析及查找故障原因嚣咕。最近FANUC公司又在開展被稱為面向21世紀(jì)的課題—IMS(Intelligent Manufacturing Systems)溜信,將無縫地(Seamless)把世界范圍熟練工人的技術(shù)竅門(Know how)組合進(jìn)行生產(chǎn)系統(tǒng)中去。
隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展绷咳,要求制造過程更快幸双、更容易,以適應(yīng)生產(chǎn)需要位仁,一種被稱為智能閉環(huán)加工(Intelligent Closed-Loop Processes ICLP)技術(shù)被采用柑贞。這種技術(shù)是利用傳感器獲得適時(shí)的信息,以增強(qiáng)制造者取得最佳產(chǎn)品的能力。
6.根據(jù)市場需要钧嘶,開發(fā)適銷對(duì)路的數(shù)控產(chǎn)品
高新技術(shù)是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向棠众,另一方面開發(fā)適銷對(duì)路的數(shù)控產(chǎn)品也是適應(yīng)市場發(fā)展的需要。我國是發(fā)展中國家有决,經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)在我國有著廣闊的市場闸拿。因此,開發(fā)性能優(yōu)良书幕、價(jià)錢便宜的數(shù)控系統(tǒng)新荤,滿足我國市場需要是很有意義的。目前台汇,我國的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床每年需要量約為8000~10000臺(tái)苛骨。雖然有幾十個(gè)廠家在生產(chǎn),價(jià)格也很便宜苟呐,但是多年來技術(shù)發(fā)展不快痒芝,性能及可靠性方面還存在一些問題,不能滿足市場的需求付箩。
德國SIEMENS公司在我國建立的合資企業(yè)—西門子數(shù)控(南京)有限公司肛精,在1997年推出了SINUMERIK 802S。這種系統(tǒng)除采用G代碼編程外姓拂,還有圖形循環(huán)支持功能夕涧,通過軟件鍵來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。采用15.24cm(6in)彩色液晶顯示寒肋,并采用兩臺(tái)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元,驅(qū)動(dòng)力矩為3.5~12N.m肆洽,價(jià)格在3萬元左右易麻。這是西門子公司為占領(lǐng)中國市場所做的努力。
7.開發(fā)新的數(shù)控產(chǎn)品
隨著機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展社咒,對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能要求越來越高秽祷,迫切地需要開發(fā)一些新的機(jī)電一體化數(shù)控產(chǎn)品來適應(yīng)及滿足這些要求。
例如位俩,鋁合金材料的大量采用矗寂,要求進(jìn)行高速切削,以實(shí)現(xiàn)高的精度及低的表面粗糙度的要求勇蝙,數(shù)控車床及加工中心主軸轉(zhuǎn)速要求提高到10000~20000r/min沫勿,這對(duì)采用傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)是很難實(shí)現(xiàn)的。因此味混,將電動(dòng)機(jī)的電樞直接與機(jī)床的主軸做成一體的“電動(dòng)主軸”产雹,就成為生產(chǎn)中急需的產(chǎn)品。目前,日本的FANUC公司蔓挖、NSK公司夕土,瑞士的IBAG公司,意大利的GANFIOR公司都在開發(fā)生產(chǎn)這種新產(chǎn)品瘟判。
同樣怨绣,為了實(shí)現(xiàn)高速移動(dòng),要求開發(fā)“直線電動(dòng)機(jī)”拷获,用以直接帶動(dòng)工作臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)梨熙。日本FANUC公司生產(chǎn)的直線電動(dòng)機(jī),移動(dòng)速度可以達(dá)到100m/min刀诬。日本的THK公司锯忱,德國的INDRAMAT公司、SIEMENS公司都在開發(fā)及生產(chǎn)這類產(chǎn)品健吃。
綜上所述闰妓,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展是與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)發(fā)展同步的陕绢,同時(shí)也是根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需要而發(fā)展的」現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成熟,發(fā)展將更深更廣更快闯揪。未來的CNC系統(tǒng)將會(huì)使機(jī)械更好用橄看,更便宜。
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