用,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,它直接關
系到加工效率和產品質量。目前,數控系統采用位數、頻率更高的處理器,以提
高系統的基本運算速度。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,並采用直線電動機直
接驅動機床工作臺的直線伺服進給方式,其高速度和動態響應特性相當優越。采
用前饋控制技術,使追蹤滯後誤差大大減小,從而改善拐角切削的加工精度。
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壹的
結構形式,實現了變頻電動機與機床主軸壹體化,主軸電機的軸承采用磁浮軸
承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前,陶瓷刀具和金剛石塗層刀具
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,能在同壹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,現代數控機床還采用了多主軸、多面體切削,即同時對壹
個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數控系統由於采用了多CPU結構
和分級中斷控制方式,即可在壹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,後臺編輯”。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。現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,使加工過程中能保持最佳工作狀態,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。具有
自診斷、自修復功能,在整個工作狀態中,系統隨時對CNC系統本身以及與其
相連的各種設備進行自診斷、檢查。壹旦出現故障時,立即采用停機等措施,並
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,而
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CA
D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後置處理,從
而自動生成NC零件加工程序,以實現CAD與CAM的集成。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系統編程的最大區別是其編程所需的加工工藝參數不必由人工
參與,直接從系統內的CAPP數據庫獲得。
5.可靠性最大化。數控機床的可靠性壹直是用戶最關心的主要指標。數控
系統將采用更高集成度的電路芯片,利用大規模或超大規模的專用及混合式集成
電路,以減少元器件的數量,來提高可靠性。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,又便於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,
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,
當生產超程、刀損、幹擾、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。數控系統小型化便於將機、電裝置結合為壹體。目前
主要采用超大規模集成元件、多層印刷電路板,采用三維安裝方法,使電子元器
件得以高密度安裝,較大規模縮小系統的占有空間。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,將使數控操作系統進壹步小型化。這樣可以方便
地將它安裝在機床設備上,更便於對數控機床的操作使用。(完)