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 數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢分析  - 加工中心

精工機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢分析 近20年來,，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)制造技術(shù)的興起和不斷成熟,，對精工技術(shù)提出了更高的要求,。那么精工機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢如何呢？以下是2015年我國精工機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢分析： 向高速度,、高精度方向發(fā)展 速度和精度是精工機(jī)床的兩個重要指標(biāo),，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次、產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和在市場上的競爭能力,。 在加工精度方面,，近10年來，普通級精工機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm,，精密級加工中心則從3~5μm提高到1~1.5μm,，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級（0.001μm）。加工精度的提高不僅在于采用了滾珠絲杠副,、靜壓導(dǎo)軌,、直線滾動導(dǎo)軌、磁浮導(dǎo)軌等部件,，提高了CNC系統(tǒng)的控制精度,，應(yīng)用了高分辨率位置檢測裝置,，而且也在于使用了各種誤差補(bǔ)償技術(shù)，如絲杠螺距誤差補(bǔ)償,、刀具誤差補(bǔ)償,、熱變形誤差補(bǔ)償、空間誤差綜合補(bǔ)償?shù)取? 在加工速度方面,，高速加工源于20世紀(jì)90年代初,，以電主軸和直線電機(jī)的應(yīng)用為特征,，使主軸轉(zhuǎn)速大大提高,，進(jìn)給速度達(dá)60m／min以上，進(jìn)給加速度和減速度達(dá)到1~2g以上,，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)100000r/min以上,。高速進(jìn)給要求精工系統(tǒng)的運算速度快、采樣周期短,，還要求精工系統(tǒng)具有足夠的超前路徑加（減）速優(yōu)化預(yù)處理能力（前瞻處理）,，有些系統(tǒng)可提前處理5000個程序段。為保證加工速度,，高檔精工系統(tǒng)可在每秒內(nèi)進(jìn)行2000~10000次進(jìn)給速度的改變,。 向柔性化、功能集成化方向發(fā)展 精工機(jī)床在提高單機(jī)柔性化的同時,，朝單元柔性化和系統(tǒng)化方向發(fā)展,，如出現(xiàn)了精工多軸加工中心、換刀換箱式加工中心等具有柔性的高效加工設(shè)備,；出現(xiàn)了由多臺精工機(jī)床組成底層加工設(shè)備的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell,，F(xiàn)MC）、柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem,，F(xiàn)MS）,、柔性加工線（FlexibleManufacturingLine，F(xiàn)ML）,。 在現(xiàn)代精工機(jī)床上,，自動換刀裝置、自動工作臺交換裝置等已成為基本裝置,。隨著精工機(jī)床向柔性化方向的發(fā)展,，功能集成化更多地體現(xiàn)在：工件自動裝卸，工件自動定位,，刀具自動對刀,，工件自動測量與補(bǔ)償，集鉆,、車,、鏜,、銑、磨為一體的“萬能加工”和集裝卸,、加工,、測量為一體的“完整加工”等。 向智能化方向發(fā)展 隨著人工智能在計算機(jī)領(lǐng)域不斷滲透和發(fā)展,，精工系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展,。在新一代的精工系統(tǒng)中，由于采用“進(jìn)化計算”（EvolutionaryComputation）,、“模糊系統(tǒng)”（FuzzySystem）和“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”（NeuralNetwork）等控制機(jī)理,，性能大大提高，具有加工過程的自適應(yīng)控制,、負(fù)載自動識別,、工藝參數(shù)自生成、運動參數(shù)動態(tài)補(bǔ)償,、智能診斷,、智能監(jiān)控等功能。 引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)由于在實際加工過程中,，影響加工精度因素較多,，如工件余量不均勻、材料硬度不均勻,、刀具磨損,、工件變形、機(jī)床熱變形等,。這些因素事先難以預(yù)知,，以致在實際加工中，很難用******參數(shù)進(jìn)行切削,。引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)的目的是使加工系統(tǒng)能根據(jù)切削條件的變化自動調(diào)節(jié)切削用量等參數(shù),，使加工過程保持******工作狀態(tài)，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(shè)備的生產(chǎn)效率,。 故障自診斷、自修復(fù)功能在系統(tǒng)整個工作狀態(tài)中,，利用精工系統(tǒng)內(nèi)裝程序隨時對精工系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷,、自檢查。一旦出現(xiàn)故障,，立即采用停機(jī)等措施,，并進(jìn)行故障報警，提示發(fā)生故障的部位和原因等，并利用“冗余”技術(shù),，自動使故障模塊脫機(jī),，接通備用模塊。 刀具壽命自動檢測和自動換刀功能利用紅外,、聲發(fā)射,、激光等檢測手段，對刀具和工件進(jìn)行檢測,。發(fā)現(xiàn)工件超差,、刀具磨損和破損等，及時進(jìn)行報警,、自動補(bǔ)償或更換刀具,，確保產(chǎn)品質(zhì)量。 模式識別技術(shù)應(yīng)用圖像識別和聲控技術(shù),，使機(jī)床自己辨識圖樣,，按照自然語言命令進(jìn)行加工。 智能化交流伺服驅(qū)動技術(shù)目前已研究能自動識別負(fù)載并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng),，包括智能化主軸交流驅(qū)動裝置和進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得******運行,。 向高可靠性方向發(fā)展 精工機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo),，它主要取決于精工系統(tǒng)各伺服驅(qū)動單元的可靠性。為提高可靠性,，目前主要采取以下措施： 采用更高集成度的電路芯片,，采用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路,，以減少元器件的數(shù)量,，提高可靠性。 通過硬件功能軟件化,，以適應(yīng)各種控制功能的要求,，同時通過硬件結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化,、通用化及系列化,，提高硬件的生產(chǎn)批量和質(zhì)量。 增強(qiáng)故障自診斷,、自恢復(fù)和保護(hù)功能,，對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷,、報警,。當(dāng)發(fā)生加工超程、刀損、干擾,、斷電等各種意外時,，自動進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。 向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 精工機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足柔性生產(chǎn)線,、柔性制造系統(tǒng),、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式,，如敏捷制造（AgileManufacturing,，AM）、虛擬企業(yè)（VirtualEnterprise,，VE）,、全球制造（GlobalManufacturing，GM）的基礎(chǔ)單元,。目前先進(jìn)的精工系統(tǒng)為用戶提供了強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)能力,，除了具有RS232C接口外，還帶有遠(yuǎn)程緩沖功能的DNC接口,，可以實現(xiàn)多臺精工機(jī)床間的數(shù)據(jù)通信和直接對多臺精工機(jī)床進(jìn)行控制,。有的已配備與工業(yè)局域網(wǎng)通信的功能以及網(wǎng)絡(luò)接口，促進(jìn)了系統(tǒng)集成化和信息綜合化,，使遠(yuǎn)程在線編程,、遠(yuǎn)程仿真、遠(yuǎn)程操作,、遠(yuǎn)程監(jiān)控及遠(yuǎn)程故障診斷成為可能,。 向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展 精工標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。精工技術(shù)誕生后的50多年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn),，即采用G,、M代碼對加工過程進(jìn)行描述，顯然,，這種面向過程的描述方法已越來越不能滿足現(xiàn)代精工技術(shù)高速發(fā)展的需要,。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC）,，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制,，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程,，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化,。 向驅(qū)動并聯(lián)化方向發(fā)展 并聯(lián)機(jī)床（又稱虛擬軸機(jī)床）是20世紀(jì)最具革命性的機(jī)床運動結(jié)構(gòu)的突破，引起了普遍關(guān)注,。并聯(lián)機(jī)床由基座,、平臺,、多根可伸縮桿件組成，每根桿件的兩端通過球面支承分別將運動平臺與基座相連,，并由伺服電機(jī)和滾珠絲杠按精工指令實現(xiàn)伸縮運動,，使運動平臺帶動主軸部件或工作臺部件作任意軌跡的運動。并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單但數(shù)學(xué)復(fù)雜,，整個平臺的運動牽涉到相當(dāng)龐大的數(shù)學(xué)運算,，因此并聯(lián)機(jī)床是一種知識密集型機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)床與傳統(tǒng)串聯(lián)式機(jī)床相比具有高剛度,、高承載能力,、高速度、高精度,、重量輕,、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低,、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點,，在許多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用。