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機電設備發展概況

那我就說說數控機床吧

世界上第壹臺機床是1952年在美國誕生的,數控技術在西方國家飛速發展,近10年數控機床為適應加工技術發展,在以下幾個技術領域都有巨大進步。

1.高速化 由於高速加工技術普及,機床普遍提高各方面速度,車床主軸轉速由3000~4000 r/min提高到8000~10000 r/min,銑床和加工中心主軸轉速由4000~8000 r/min提高到12000 r/min、24000 r/min、40000 r/min以上,快速移動速度由過去的10~20 m/min提高到48 m/min、60 m/min、80 m/min、120 m/min在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度,其已由過去壹般機床的0.5G(重力加速度)提高到1.5~2G,最高可達15G,直線電機在機床上開始使用,主軸上大量采用內裝式主軸電機。

2.高精度化 數控機床的定位精度已由壹般的0.01~0.02 mm提高到0.008 mm左右,亞微米級機床達到0.0005 mm左右,納米級機床達到0.005~0.01μm,最小分辨率為1 nm(0.000001 mm)的數控系統和機床已有產品。 數控中兩軸以上插補技術大大提高,納米級插補使兩軸聯動出的圓弧都可以達到1 μ的圓度,插補前多程序段預讀,大大提高插補質量,並可進行自動拐角處理等。

3.復合加工、新結構機床大量出現 如5軸5面體復合加工機床,5軸5聯動加工各類異形零件。也派生出各新穎的機床結構,包括6軸虛擬軸機床,串並聯鉸鏈機床等。采用特殊機械結構,數控的特殊運算方式,特殊編程要求。

4.使用各種高效特殊功能的刀具使數控機床“如虎添翼”。如內冷鉆頭由於使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑,在鉆深孔時大大提高效率。加工鋼件切削速度能達1000 m/min,加工鋁件能達5000 m/min。

5.數控機床的開放性和聯網管理,已是使用數控機床的基本要求,它不僅是提高數控機床開動率、生產率的必要手段,而且是企業合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此,計算機集成制造、網絡制造、異地診斷、虛擬制造、異行工程等等各種新技術都在數控機床基礎上發展起來,這必然成為21世紀制造業發展的壹個主要潮流。

我國數控技術起步晚、基礎薄弱,雖然在最近的10年中有了快速的發展,但是還不能足以滿足工業生產的要求。

現在國內很多的大型企業所應用的核心數控設備大多是進口設備或不完全具備自主知識產權。由於國外對高科技制造設備的出口限制,國外的先進設備我們沒有渠道進口,能夠進口的機床的性能指標在西方國家已經是落後的產品,而且價格昂貴。

機械制造技術反映著壹個國家的軍事實力和經濟實力,是國富民強的基本保證。面對國外對技術的封鎖,國家已經投入了大量的資金研發、自主創新,努力提高我國機械制造水平。我國自主研制的數控機床已經取得了可喜的成績,但與發達國家相比,存在著大約15年(航空航天業數據)的技術差距,主要體現在:

1.精度普遍不夠。只有少數幾種產品達到歐洲標準定位精度。精度差距只是表面現象。其實質是基礎技術差距的反映。如普遍未進行有限元分析,未做動剛度試驗;大多未采用定位精度軟件補償技術、溫度變形補償技術、高速主軸系統的動平衡技術等。

2.基礎材料開發方面的差距,未普及高強度密烘鑄鐵,在歐美已有壹批先進產品采用聚合物混凝土,我國則還是空白。

3.高動、靜剛度主機結構和整機性能開發的差距,高速機床主機結構設計方向是增強剛性和減輕移動部件重量,如國際普遍采用龍門式、框式、o型整體結構,箱中箱式結構,l型床身,三軸移動移出機身,側掛箱式臥式加工中心等。我們則大多未開發。

4.應用技術差距。如國外已開始普及的遠程服務技術,我們尚待開發;交鑰匙工程--從機床選擇、工藝裝備(刀、夾、附、檢具)配置與提供到切削用量的確定,尚待開發;展出的高速機床,普遍不能做硬切削、幹切削表演,高速切削機理及切削數據庫的研究我國近乎空白;不能提供高速切削軟件包,等等。

5.關鍵配套件,特別是新興配套件差距較大。如電主軸、高速滾珠絲杠副、直線電機、高速高精全數字式數控系統、高精度高頻響的位置檢測系統等。

6.精通數控機床加工的人員短缺。

這些差距是我國數控技術的硬傷,嚴重影響著數控機床技術的發展。作為壹名機械專業的學生,深感自身的責任重大。面對未來,我們應該學應該做的更多。

數控技術正向著智能化數控系統趨勢發展,將集計算機信息網絡技術、自動控制技術和微電子技術為壹體,形成具有高精度、高效率和柔性自動化的數字控制系統。同時,數控功能的發展將使用戶界面圖形化、科學計算可視化、插補和補償方式多樣化並出現內裝高性能PLC、多媒體應用技術,這些都將使數控設備的界面更友好,人機交流更人性化。這些發展和變換將給制造業帶來高速、高精、高效和中央集中控制的群控加工革命。

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