數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
發(fā)布者:卓東機(jī)械 發(fā)布時(shí)間:2010/12/26 19:39:53
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展,,傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革,,世界符同制造業(yè)開始廣泛采用數(shù)控技術(shù),,以提高制造能力和水平,,提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。因而當(dāng)今在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中.?dāng)?shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù),,它集機(jī)械技術(shù),、微電了、計(jì)算機(jī),、自動(dòng)檢測(cè),、自動(dòng)控制、傳感器技術(shù)等高新技術(shù)于一體,,具有高精度、高效率,、高可靠特點(diǎn),,對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化,、智能化起著舉足輕重的作用,。
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,,而且隨著數(shù)控技術(shù)的小斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,,它對(duì)同計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車,、輕工:,、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用,岡為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì),。
從日前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看,,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:
1.性能發(fā)展方向
速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo),。由于采用了高速CPU芯片,、RISC蒼”,、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng),同時(shí)采取了改善數(shù)控沖床動(dòng)態(tài),、靜態(tài)特性等有效措施,,機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。在加工精度方面,,近10年來,,普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10 u m提高到511 m,精密級(jí)加工中心則從3~5p m,,提高到1~1. 5U m,,并.f1.超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0. 01 u m)。在可靠性方面,,國(guó)外數(shù)控裝置的NTBF值已達(dá)6000h以上,,伺服系統(tǒng)的MT BF值達(dá)到30000h以上,表現(xiàn)出非常高的可靠性,。為了實(shí)現(xiàn)高速,、高精加工,與之配套的功能部件如電主軸,、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展,,應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性,,數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),,功能覆蓋面大,可裁剪性強(qiáng),,便于滿足不同用戶的需求,;群控系統(tǒng)的柔性,同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求,,使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整,,從而更大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
以減少工序,、輔助時(shí)問為主要目的的復(fù)合加工正朝著多軸,、多系列控制功能方向發(fā)展。當(dāng)前由于電土軸的出現(xiàn),,使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合土軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,,其制造難度和成本大幅度降低,數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小,。岡此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床(含5面加工機(jī)床)的發(fā)展,。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后,通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施,,完成多工序,、多表血的復(fù)合加工。
21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有‘定智能化的系統(tǒng),,智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化,,如加工過程的自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動(dòng)生成:為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化,,如前饋控制,、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、白動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型,、白整定等,;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化,,如智能化的自動(dòng)編程,、智能化的人機(jī)界面等:還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容,、方便系統(tǒng)的診斷及維修等,。
2.功能發(fā)展方向
用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之問的對(duì)話接口。由于小同用戶對(duì)界面的要求不同,,因而開發(fā)用戶界面的工作量更大,,用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前In ternet,、虛擬現(xiàn)實(shí),、科學(xué)計(jì)算視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用J1界面更大地方便了非專業(yè)用戶的使用,,人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作,,便于藍(lán)圖編程和快速編程、二維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示,、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真,、不同力‘向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn),。
科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù),使信息交流不雨局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá),,而可以直接使用圖形,、圖像、動(dòng)畫等可視信息,。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域,,可視化技術(shù)可用于CA D/CAM,如自動(dòng)編程設(shè)計(jì),、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定,、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和夠示以及加工過程的可視化仿真演示等,。
多種插補(bǔ)方式如直絨插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ),、圓柱插補(bǔ),、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ),、極坐標(biāo)插補(bǔ),、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ),、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ)),、樣條插補(bǔ)(A、B,、C樣條),、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償,、垂直度補(bǔ)償,、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償,、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償,、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?BR> 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝商性能PLCPE制模塊,,可直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程,,具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用,、程序?qū)嵗�,,用戶可在�?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改,從而方便地建立自己的應(yīng)用程序,。
3.體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
采用高度集成化CPU,、RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA,、EPLD,、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片,可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度,。應(yīng)用FP DjY-板顯示技術(shù),,可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高,、重量輕,、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn),,可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示,,成為和CRTbL衡的新興顯示術(shù),是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流,。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互迮技術(shù),,將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度,、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格,,改進(jìn)性能,減小組件尺寸,,提高系統(tǒng)的可靠性,。
硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求,,將基本模塊,,如CPU、存儲(chǔ)器,、位煢伺服,、PLC、輸入輸出接口,、通訊等模塊,,做成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品,通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減,,構(gòu)成小同檔次的數(shù)控系統(tǒng),。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床裝備的網(wǎng)絡(luò)化將更大地滿足生產(chǎn)線,、制造系統(tǒng),、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求,也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造,、虛擬企業(yè),、傘球制造的基礎(chǔ)單元,因此數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展是必然的趨勢(shì),。
為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題,。目前許多國(guó)家對(duì)外放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究,數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路,。所謂開放式數(shù)拄系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的)I:發(fā)可以存統(tǒng)一的行平臺(tái)上,面向機(jī)床廠家和最終用通過改變,、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象(數(shù)控功能),,形成系列化,并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中,快速實(shí)現(xiàn)不同品種,、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng),,形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。日前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范,、通信規(guī)范,、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái),、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心,。