必威体育精装版数控机床的概述.ppt

1.5 数控机床的发展 1.5.1 数控机床的发展概况 发展阶段 数控系统的发展 世界产生的年代 中国产生年代 硬件 数控 第一代电子管数控系统 1952年 1958年 第二代晶体管数控系统 1961年 1964年 第三代集成电路数控系统 1965年 1972年 软件 数控 第四代小型计算机数控系统 1968年 1978年 第五代微处理器数控系统 1974年 1981年 第六代基于工控PC机的通用CNC系统 1990年 1992年 1.5.2 数控机床的发展方向 发展趋势 进入九十年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的必威体育精装版技术成就，使其朝着下述方向发展 运行高速化 加工高精化 功能复合化 控制智能化 体系开放化 驱动并联化 交互网络化 1.5.2 数控机床的发展方向 速度和精度是数控设备的两个重要指标，它们是数控技术永恒追求的目标。因为它直接关系到加工效率和产品质量。新一代数控设备在运行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。 运行高速化：使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化，并且具有高加（减）速率。 进给率高速化： 在分辨率为1?m时，Fmax=240m/min。在Fmax下可获得复杂型面的精确加工； 在程序段长度为1mm时，Fmax=30m/min，并且具有1.5g的加减速率； 1.5.2 数控机床的发展方向 主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。 主轴最高转速达200000r/min。 主轴转速的最高加（减）速为1.0g ，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。 换刀速度 0.9秒（刀到刀） 2.8秒（切削到切削） 工作台（托盘）交换速度 6.3秒。 1.5.2 数控机床的发展方向 HPC-1000AP Horizontal Machine center（带工作台交换托盘）  加工高精化：提高机械设备的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度；采用误差补偿技术。 提高CNC系统控制精度： 采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化， 采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上106 脉冲/转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.01?m/脉冲）； 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。 1.5.2 数控机床的发展方向 采用误差补偿技术： 采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术; 设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。三井精机的JidicH5D型超精密卧式加工中心的定位精度为±0.1?m。 1.5.2 数控机床的发展方向 功能复合化 复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。 镗铣钻复合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主轴立卧转换）； 车铣复合—车削中心（ATC，动力刀头）； 铣镗钻车复合—复合加工中心(ATC，可自动装卸车刀架)； 铣镗钻磨复合—复合加工中心（ATC，动力磨头）； 可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心； 1.5.2 数控机床的发展方向 控制智能化 随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面： 1.5.2 数控机床的发展方向 加工过程自适应控制技术 通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并根据这些状态实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及设备运行的安全性。 1.5.2 数控机床的发展方向 Mitsubishi Electric 公司的用于数控电火花成型机床的“Miracle Fuzzy” 基于模糊逻辑的自适应控制器，可自动控制和优化加工参数 日本牧野在电火花NC系统Makino_Mce20中，用专家系统代替人进行加工过程监控 以色列的外置式力自适应控制器 意大利Mandelli公司数控系统的可编程功率自适应控制功能 国内清华、华中工、华南工大的自适应控制技术的研究已取得成果 1.5.2 数控机床的发展方向 加工参数的智能优化与选择 将工艺专家或技工的经验、零件加工的一般与特殊规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参数，从而达到提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间的目的