現代數控機床的六大特點,現代數控機床主要的六大特點:高速高精度、高可靠性、多功能小型化、智能化、網絡化、開放性。泊頭巨人重工機械有限公司是一家專業生產、立車、數控立車、數控龍門銑床、龍門加工中心、數控落地鏜銑床的生產廠家。
1.高速高精度
速度和精度是數控機床的兩個重要技術指標,關系到加工生產率和產品質量。單純提高速度必會降低精度,現代數控機床必須在保持或提高精度的同時提高速度,這就對數控機床的機械結構和數控系統提出更高的要求。日前高性能的數控系統和伺服系統,其位移分辨率和進給速度已可達到lum(100~240m/min)、0. lum( 24m/min)、0. Olum(400~800mm/min).
高速度主要取決于數控系統在讀人加工指令數據后的數據處理速度,采用高位數和高速CPU是提高數控系統速度的手段。日前數控系統已普遍采用32位CPU,并向64位CPU發展,頻率已提高到20~33MHz。有的系統采用多微處理器結構,減輕主CPU的負擔,提高控制速度,采用專用捕補器芯片以硬件插補方式提高插補速度。
采用數字式交流伺服系統及直線電動機直接驅動機床工作臺的“零傳動”直線伺服進給方式,提高了進給速度和動態響應特性。應用內裝式電動機主軸(簡稱電主軸),主軸電機和主軸連成一個整體,使主軸駙動不必經過變速齒輪,主軸轉速可提高到40000~50000r/min。采用高分辨率的位置檢測裝置和多種補償功能,可提高系統控制精度和補償機械系統的誤差。配置高速、強功能、具有專用CPU的內裝式可編程控制器(PLC),利用PLC的高速處理功能,使CNC和PLC之間有機結合起來,滿足數控機床運行中的各種實時控制要求。
2.高可靠性
數控機床因其自動化特性而長時間在無人操作狀態下運行,所以其可靠性是用戶最關心的主要指標。提高可靠性,降低故障率,是數控技術的發展和研究方向之一。
采用大規模和超大規模集成電路、專用芯片及混合式集成電路,提高線路集成度,減少元器件數量,精簡外部連線,降低功耗,可提高系統工作穩定性和可靠性。
數控機床硬件結構采用模塊化、標準化和通用化,設計生產過程由質量保證體系監控,嚴格篩選元器件,全面考核系統可靠性,保證產品質量。
數控機床由于硬件、軟件及操作等原因,出現故障在所難免,增強故障自診斷、自恢復和保護功能,對提高數控機床可靠性至關重要。通過自動運行啟動診斷、在線診斷和離線診斷等多種自診斷程序,實現對系統軟硬件及外部設備進行故障診斷和報警,自動顯示故障部位和類型,以便及時排除。利用容錯技術,對重要部件采用“冗余”設計,以實現故障自恢復。采用刀具破損榆測、行程范圍保護和斷電保護等功能,保證系統穩定可靠工作。由于采取了各種有效的可靠性措施,現代數控系統的平均時間MTBF(Mean Time Between Failures)可達到10000~36000h。
3.多功能小型化
數控加T中心(Machining Center-MC)配有一機多能的數控系統和自動換刀系統(機械手和刀具庫,刀具庫可容納16~100把刀具),工件裝夾后,數控系統能控制機床自動更換刀具,連續對工件各個加工面進行多工序加工,這樣多種工序甚至不同工藝加工過程集中到一臺設備上完成,可避免工件多次裝夾所造成的定位誤差,確保零件的形位公差要求,減少設備臺數,減少裝夾輔助時間,節省占地面積。此外,多主軸、多面體加工及多軸聯動數控機床在提高數控加工工效方面起了很大的作用,如五面體加工中心等,數控機床的控制軸數已多達15軸,同時聯動的軸數已達6軸。
4.智能化
計算機軟件技術的飛速發展使數控系統可充分利用軟件技術,與人工智能技術相結合,使系統智能化。
在數控機床中引入自適應控制技術( Adaptive Control-AC),其目的是面對加工過程中客觀存在的各式各樣的不確定性,例如毛坯余量不勻、材料硬度不一致、刀具磨損、工件和機床變形等,提供了一個適應反饋環。它不是測量直接控制變量(位置和速度),而是測量過程變量,即對系統最終切削性能有影響的工作狀態和系統參量變化的信息,如零件與刀具問隙、材料特性變化、刀具變形等,這些數據經自適應控制器的處理,用來調整系統的參數
或改變加工特性,使系統始終保持所要求的工作能力。因此,一個自適應控制系統可以“適應”外界條件和系統參量的極度變化,使系統發揮工作效能。
在數控機床中采用故障自診斷、自恢復技術,利用故障診斷程序進行在線診斷、離線診斷,甚至通過通信手段進行遠程診斷。日前人工智能專家診斷系統也已應用到數控系統中,這種以知識庫為基礎的軟件系統,通過人機控制器的交互作用,按一定的推理機制診斷出故障原因及排除方法。
數控系統與CAD/CAPP/CAM系統集成,利用CAD繪制零件圖,從CAPP數據庫中自動獲取加工工藝參數,再經過刀具軌跡數據計算和后置處理自動生成數控加工程序,提高了編程效率,降低了對編程人員技術水平的要求。
引入模式識別技術,應用圖像識別和聲控技術,使機器自己辨認圖樣,按照自然語音命令進行加工。
5.網絡化
為了適應柔性制造單元( FMC)、柔性制造系統(FMS)以及進一步聯網組成計算機集成制造系統( CIMS)的要求,數控機床要具有聯網能力。現在數控機床都具有RS- 232C和RS- 422高速遠距離串行接口,可以按照要求與上一級計算機進行多種數據交換。不同廠家不同類型數控機床,可以采用MAP 工業控制網絡,從工廠自動化上層(設計信息、生產計劃信息)到下層(控制信息、生產管理信息)通過信息交流,建立能夠有效利用系統全部信息資源的計算機網絡。
6.開放性
開放式數控的模塊化。可重構、可擴允的特點可以解決過去封閉式系統的諸多問題,開放式數控系統具有標準的硬件平臺和開放操作系統,可以兼容第三方軟件,生產商和用戶均可以通過開發專用模塊實現特別功能,良好的通信和接口協議可以連接各功能模塊和系統,實現系統聯網。