進(jìn)人21世紀,我國經(jīng)濟與接軌,閥門(mén)雙面機床進(jìn)人了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機床制造業(yè)既面臨著(zhù)機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機,也遭遇到加人世界貿易組織后激烈的市場(chǎng)競爭的壓力,加速推進(jìn)數控機床的發(fā)展是 解決機床制造業(yè)持續發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著(zhù)制造業(yè)對數控機床的大量需求以及計算機技術(shù)和現代設計技術(shù)的進(jìn)步,數控機床的應用范圍還在不斷擴大,并且不斷發(fā)展以更適應生產(chǎn)加工的需要。數控機床正向高速化、化、復合化、智能化、開(kāi)放化、網(wǎng)絡(luò )化、多軸化、綠色化等方面發(fā)展高速化。新一代數控機床為提高生產(chǎn)效率,向速方向發(fā)展,采用新型功能部件(如電主軸、直線(xiàn)電機、LM直線(xiàn)滾動(dòng)系統等)主軸轉速達15,000r/min以上。計算機技術(shù)及其軟件控制技術(shù)在機床產(chǎn)品技術(shù)中占的比重越來(lái)越大,計算機系統及其應用軟件的復雜化,帶來(lái)了機床系統及其硬件結構的簡(jiǎn)化,數控機床的智能化程度日趨提高化。一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm,就是 一臺機床,在0.005mm以下,就是 精度機床。的機床,要有較好的軸承、絲杠。隨著(zhù)電腦輔助制造((CAM)系統的發(fā)展,度已達到微米級功能復合化。工件一次裝夾,能進(jìn)行多種工序復合加工,可地提高生產(chǎn)效率和加工精度,是 機床一貫追求的。由于產(chǎn)品周期愈來(lái)愈短,對制造速度的要求也相應提高,三面車(chē)床也朝能發(fā)展。機床已逐漸發(fā)展成為系統化產(chǎn)品,用一臺電腦控制一條生產(chǎn)線(xiàn)的作業(yè)。產(chǎn)品對外觀(guān)曲線(xiàn)要求的提高,機床五軸加工、六軸加工已日益普及,機床加工的復合化已是 不可避免的發(fā)展趨勢控制智能化。
隨著(zhù)人工智能在計算機的滲透和發(fā)展,數控系統引人了自適應控制、模糊系統和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的控制機理,不但具有自動(dòng)編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習控制、自適應控制、工藝參數自動(dòng)生成、三維刀具補償、運動(dòng)參數動(dòng)態(tài)補償等功能,而且人機界面極為友好,并具有故障診斷專(zhuān)家系統,使自診斷和故障監控功能更趨完善。為日本Muzak公司較新推出的臥式加工中心,將信息技術(shù)與制造技術(shù)融為一體。在制造過(guò)程中,加工、檢測一體化是 實(shí)現制造、檢測和響應的途徑,已形成將測量、建模、加工、機器操作四者融合在一個(gè)系統中,實(shí)現信息共享,測量、建模、加工、操作一體化的4M智能系統體系開(kāi)放化。計算機技術(shù)的發(fā)展,推動(dòng)數控技術(shù)地更新?lián)Q代。
許多數控系統生產(chǎn)廠(chǎng)家利用豐富的軟硬件資源開(kāi)放式體系結構的新一代數控系統。開(kāi)放式體系結構使數控系統有的通用性、柔性、適應性、可擴展性,并可以較容易地實(shí)現智能化、網(wǎng)絡(luò )化。開(kāi)放式體系結構可以大量采用通用微機技術(shù),使編程、操作以及技術(shù)升級和更新變得簡(jiǎn)單。開(kāi)放式體系結構的新一代數控系統,其硬件、軟件和總線(xiàn)規范都是 對外開(kāi)放的,數控系統制造商和用戶(hù)可以根據這此開(kāi)放的資源進(jìn)行系統集成,同時(shí)它也為用戶(hù)根據實(shí)際需要靈活配置數控系統帶來(lái)方便,了數控系統多檔次、多品種的和廣泛應用,生產(chǎn)周期縮短。同時(shí),這種數控系統可隨CPU升級而升級,而結構可以保持不變驅動(dòng)并聯(lián)化。
并聯(lián)運動(dòng)機床克服了傳統機床串聯(lián)機構移動(dòng)部件質(zhì)量大、系統剛度低、刀具只能沿固定導軌進(jìn)給、作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動(dòng)性不夠等固有缺陷,在機床主軸(一般為動(dòng)平臺)與機座(一般為靜平臺)之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構驅動(dòng),通過(guò)控制桿系中桿的長(cháng)度使桿系支撐的平臺獲得相應自由度的運動(dòng),可實(shí)現多坐標聯(lián)動(dòng)數控加工、裝配和測量多種功能,滿(mǎn)足復雜特種零件的加工,具有現代機器人的模塊化程度高、重量輕和等優(yōu)點(diǎn)并聯(lián)機床作為一種新型的加工設備,已成為當前機床技術(shù)的一個(gè)重要研究方向,受到了機床行業(yè)的高度重視,被認為是 “自發(fā)明數控技術(shù)以來(lái)在機床行業(yè)中較有意義的進(jìn)步”和“21世紀新一代數控加工設備”。
極端化(大型化和微型化)。、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數控機床的支撐。而超加工技術(shù)和微納米技術(shù)是 21世紀的戰略技術(shù),需發(fā)展能適應微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備,所以微型機床包括微切削加工(車(chē)、銑、磨)機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需求量正在逐漸增大信息交互網(wǎng)絡(luò )化。
對于面臨激烈競爭的企業(yè)來(lái)說(shuō),使數控機床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能,以信息流在車(chē)間各個(gè)部門(mén)間無(wú)阻是 非常重要的。既可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )資源共享,又能實(shí)現數控機床的遠程監視、控制、培訓、教學(xué)、管理,還可實(shí)現數控裝備的數字化服務(wù)(數控機床故障的遠程診斷、維護等)。例如,日本Muzak公司推出新一代的加工中心配備了一個(gè)稱(chēng)為信息塔的外部設備,包括計算機、手機、機外和機內攝像頭等,能夠實(shí)現語(yǔ)音、圖形、視像和文本的通信故障警報呈現、在線(xiàn)幫助排除故障等功能,是 單獨的、自主管理的制造單元新型功能部件。
為了提高數控機床各方面的性能,具有和性的新型功能部件的應用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括:高頻電主軸:高頻電主軸是 高頻電動(dòng)機與主軸部件的集成,具有體積小、轉速高、可無(wú)級調速等一系列優(yōu)點(diǎn),在各種新型數控機床中已經(jīng)獲得廣泛的應用;直線(xiàn)電動(dòng)機:近年來(lái),直線(xiàn)電動(dòng)機的應用日益廣泛,雖然其價(jià)格高于傳統的伺服系統,但由于負載變化擾動(dòng)、熱變形補償、隔磁和防護等關(guān)鍵技術(shù)的應用,機械傳動(dòng)結構簡(jiǎn)化,機床的動(dòng)態(tài)性能有了提高。如:西門(mén)子公司生產(chǎn)的三相交流永磁式同步直線(xiàn)電動(dòng)機已開(kāi)始廣泛應用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機床以及動(dòng)態(tài)性能和運動(dòng)精度要求高的機床等;德國公司的XHC臥式加工中心三向驅動(dòng)均采用兩個(gè)直線(xiàn)電動(dòng)機;電滾珠絲桿:電滾珠絲桿是 伺服電動(dòng)機與滾珠絲桿的集成,可以簡(jiǎn)化數控機床的結構,具有傳動(dòng)環(huán)節少、結構緊湊等一系列優(yōu)點(diǎn)性。數控機床與傳統機床相比,增加了數控系統和相應的監控裝置等,應用了大量的電氣、液壓和機電裝置,易于導致出現失效的概率增大;工業(yè)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和干擾對數控機床的性極為不利,而數控機床加工的零件型面較為復雜,加工周期長(cháng),要求平均無(wú)故障時(shí)間在2萬(wàn)小時(shí)以上為了數控機床有高的性,就要設計系統、嚴格制造和明確性目標以及通過(guò)維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節。數控系統平均無(wú)故障時(shí)間在7一10萬(wàn)小時(shí)以上,國產(chǎn)數控系統平均無(wú)故障時(shí)間僅為10000小時(shí)左右,整機平均無(wú)故障工作時(shí)間達500小時(shí)以上,而國內較高只有300小時(shí)。