數控磨床數控技術的展望
數控磨床超高速切削、超精密加工等技術的應用,以及柔性制造系統的迅速發展和計算機集成系統的不斷成熟,對數控加工技術提出了更高的要求。當今數控機床正在朝著以下幾個方向發展。
(1)高速度、高精度化。速度和精度是數控機床的兩個重要指標,在高速度下實現高精度,直接關系到加工效率和產品質量。數控系統正朝著高位數、高頻率的處理器的方向發展,光纖通信技術的大量運用,可提高系統的基本運算速度。數控磨床同時,采用超大規模的集成電路和多微處理器結構,以提高系統的數據處理能力,即提高插補運算的速度和精度。為適應超高速加工的要求,數控機床采用主軸電動機與機床主軸合二為一的結構形式(電主軸),實現了變頻電動機與機床主軸一體化,主軸電動機的軸承采用磁浮軸承、液體動靜承或陶瓷滾動軸承等形式。目前,陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應用。
(2)多功能化。配有自動換刀機構(刀庫容量可達100把以上)的各類加工中心,能在同一臺機床上同時實現銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋等多種工序加工,從而實現zui大的柔性加工?,F代數控磨床還采用了多主軸、多面體切削,即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數控系統由于采用了多CPU結構和分級中斷控制方式,即可在一臺機床上同時進行零件加工和程序編制,實現所謂的“前臺加工,后臺編輯”。為了適應柔性制造系統和計算機集成系統的要求,數控系統具有遠距離串行接口,甚至可以聯網,實現數控機床之間的數據通信,也可以直接對多臺數控機床進行控制。
(3)智能化?,F代數控機床將引進自適應控制技術,根據切削條件的變化,自動調節工作參數,使加工過程能保持*工作狀態,從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度,同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。數控磨床具有自診斷、自修復功能,在整個工作狀態中,系統隨時對CNC數控系統本身,以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現故障,立即采用停機等措施,并進行故障報警,提示發生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊脫機,并接通備用模塊,以確保無人化工作環境的要求。為實現更高的故障診斷要求,其發展趨勢是采用人工智能專家診斷系統。
(4)數控編程自動化。隨著計算機應用技術的發展,目前CAD/CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應用,是數控技術發展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣,再經計算機內的刀具軌跡數據進行計算和后置處理,從而自動生成NC零件加工程序,以實現CAD與CAM的集成。數控磨床隨著CIMS技術的發展,當前又出現了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式,它與CAD/CAM系統編程的zui大區別是其編程所需的加工工藝參數不必由人工給出,而直接從系統內的CAPP數據庫獲得。
(5)可靠性zui大化。數控機床的可靠性一直是用戶zui關心的主要指標。數控系統將采用更高集成度的電路芯片,利用大規?;虺笠幠5募盎旌鲜郊呻娐?,以減少元器件的數量,提高可靠性。通過硬件功能軟件化,以適應各種控制功能的要求,同時采用硬件結構機床本體的模塊化、標準化和通用化及系列化,使得既提高硬件生產批量,又便于組織生產和質量把關。還通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序,實現對系統內硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示,及時排除故障;利用容錯技術,數控磨床對重要部件采用“冗余”設計,以實現故障自恢復:利用各種測試、監控技術,當發生超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時,自動進行相應的保護。
(6)控制系統小型化。數控系統小型化便于將機、電裝置結合為一體。剛W主要采用超人規模集成元件、多層印制電路板.采用三維安裝方法,使電子元器件得以高密度安裝,較大規??s小系統的占用空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統的陰極射線管,發熱量大大減少,體積減小了三分之二,使數控操作系統進——步小型化、高度集成模塊化的發展方向提供了現實可能。這樣可以方便地將它安裝在機床設備上,更便于對數控機床的操作使用,并且大大降低了故障率,為數控磨床的長時間、高強度的運行打下了堅實的基礎。