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| 數(shù)控系統(tǒng)的絢彩未來 |
| 發(fā)布時間：2009/6/2 11:20:00 來源：鑫泰科技 發(fā)布者：manni123 |
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數(shù)控系統(tǒng)從其問世以來，發(fā)展至今已經(jīng)走過了半個多世紀的歷程。在數(shù)控系統(tǒng)的演變過程中經(jīng)歷了最早的NC系統(tǒng)，后來引進了DNC的概念，DNC的概念也經(jīng)歷了從“群控”到“分布式控制”的變化，其內(nèi)涵也發(fā)生了變化。上世紀70年代初，通用小型計算機已經(jīng)出現(xiàn)并批量生產(chǎn)，其運算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，于是小型計算機被用做數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控(CNC)階段。由于PC機的快速發(fā)展，也促使了以PC為基礎(chǔ)的開放式結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的誕生。
中國作為全球最大的數(shù)控機床消費市場，對數(shù)控系統(tǒng)的需求潛力巨大。國內(nèi)、國外眾多的數(shù)控系統(tǒng)品牌均活躍在中國機床市場，被不同的行業(yè)和用戶所選用。如何看待數(shù)控系統(tǒng)未來的發(fā)展方向？如何正確認識不同品牌的數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢？近日，本刊記者與北京機床研究所的盛伯浩教授圍繞數(shù)控系統(tǒng)進行了廣泛的交流。
向開放式體系結(jié)構(gòu)，基于PC的第六代方向發(fā)展
基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點。開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)，其硬件、軟件和總線規(guī)范都是對外開放的，數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶可以根據(jù)這些開放的資源進行系統(tǒng)集成，同時它也為用戶根據(jù)實際需要靈活配置數(shù)控系統(tǒng)帶來了極大方便，促進了數(shù)控系統(tǒng)多檔次、多品種的開發(fā)和廣泛應(yīng)用，開發(fā)生產(chǎn)周期大大縮短。同時，這種數(shù)控系統(tǒng)可隨CPU升級而升級，而結(jié)構(gòu)可以保持不變。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)，遠程通訊、遠程診斷和維修將更加普遍。
向智能化方向發(fā)展
應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中的一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工，引入故障診斷專家系統(tǒng)，智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置，可以通過自動識別負載，自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行。
智能化是21世紀制造技術(shù)發(fā)展的一個大方向。隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)引入了自適應(yīng)控制、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學(xué)習(xí)控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)裙δ�，而且人機界面極為友好，并具有故障診斷專家系統(tǒng)使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。伺服系統(tǒng)智能化的主軸交流驅(qū)動和智能化進給伺服裝置，能自動識別負載并自動優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。
向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展
數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，主要指數(shù)控系統(tǒng)與外部的其他控制系統(tǒng)或上位計算機進行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控系統(tǒng)一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，制造業(yè)又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，又稱“e-制造”，是機械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標志之一，也是國際先進機床制造商提供標準配置的供貨方式。隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進口數(shù)控機床時要求具有遠程通訊服務(wù)等功能。
數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化進一步促進了柔性自動化制造技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展。柔性自動化技術(shù)以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標，同時注重加強單元技術(shù)的開拓、完善，數(shù)控機床及其構(gòu)成的柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS連接，向信息集成方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。
向高可靠性方向發(fā)展
隨著數(shù)控機床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的日趨廣泛，數(shù)控系統(tǒng)的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商追求的目標。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內(nèi)連續(xù)正常工作，無故障率在P(t)＝99%以上，則數(shù)控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。對某一臺數(shù)控機床而言，如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1(數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級)，此時數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于10萬小時。如果對整條生產(chǎn)線而言，可靠性要求還要更高。
當前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅(qū)動裝置達30000小時以上。
向復(fù)合化方向發(fā)展
在零件加工過程中有大量的時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降上，為了盡可能降低這些非加工時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復(fù)合功能的機床成為近年來發(fā)展很快的機種。
柔性制造范疇的機床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照數(shù)控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。復(fù)合化的要求促使數(shù)控系統(tǒng)功能的整合。目前，高端的數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)商都能提供高性能的復(fù)合機床數(shù)控系統(tǒng)。
向多軸聯(lián)動化方向發(fā)展
由于在加工自由曲面時，3軸聯(lián)動控制的機床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削，進而對工件的加工質(zhì)量造成破壞性影響，而5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率。因此，數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)商不遺余力地開發(fā)5軸、6軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的成熟和日益普及，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)被廣泛使用。
我國數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展
華中數(shù)控、廣州數(shù)控、藍天數(shù)控、廣泰數(shù)控、凱恩帝數(shù)控、大連光洋數(shù)控是國內(nèi)生產(chǎn)、研發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的主要品牌，其產(chǎn)品的發(fā)展和改進，推動了我國機床行業(yè)的進步。
我國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品中90%以上是中低端產(chǎn)品，低檔數(shù)控系統(tǒng)通常用機動的分級變頻控制進行變速，屬于開環(huán)控制，加工精度較低。中檔數(shù)控系統(tǒng)通常采用半閉環(huán)伺服電機，控制各軸的運動分辨率達到1μm。高檔數(shù)控系統(tǒng)是指高速、精密、多軸、復(fù)合，如5軸聯(lián)動，運動中有很多補償功能，分辨率優(yōu)于0.1μm，全閉環(huán)控制，可以完成復(fù)雜型面的精密加工。中高檔產(chǎn)品是我國數(shù)控系統(tǒng)重點研發(fā)的方向。
國外主要數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品
FANUC數(shù)控系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣的數(shù)控產(chǎn)品，其0系列數(shù)控系統(tǒng)是FANUC普及型數(shù)控產(chǎn)品，體積小、價格相對低，在數(shù)字化、精密化、高速化等方面性能優(yōu)良，可實現(xiàn)4軸聯(lián)動控制，其下有0i系統(tǒng)等。
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