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)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,他對(duì)國計(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,因?yàn)檫@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)。從目前世界上數(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。
從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng),到現(xiàn)在已走過了半個(gè)世紀(jì)歷程。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展,當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大,與此同時(shí)加工技術(shù)以及一些其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步提出了新的要求。
機(jī)床的高速化,隨著汽車、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)用,高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。高速加工具有縮短加工時(shí)間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn),在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機(jī)床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng),以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設(shè)備本身,而是機(jī)床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術(shù),以及人員素質(zhì)的集成。高速化的最終目的是高效化,機(jī)床僅是實(shí)現(xiàn)高效的關(guān)鍵之一,絕非全部,生產(chǎn)效率和效益在“刀尖”上。
機(jī)床的精密化,按照加工精度,機(jī)床可分為普通機(jī)床、精密機(jī)床和超精機(jī)床,加工精度大約每8年提高一倍。數(shù)控機(jī)床的定位精度即將告別微米時(shí)代而進(jìn)入亞微米時(shí)代,超精密數(shù)控機(jī)床正在向納米進(jìn)軍。在未來10年,精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新一代機(jī)床。機(jī)床的精密化不僅是汽車、電子、醫(yī)療器械等工業(yè)的迫切需求,還直接關(guān)系到航空航天、導(dǎo)彈衛(wèi)星、新型武器等國防工業(yè)的現(xiàn)代化。
從工序復(fù)合到完整加工,70年代出現(xiàn)的加工中心開多工序集成之先河,現(xiàn)已發(fā)展到完整加工,即在一臺(tái)機(jī)床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成,一次裝卡就把一個(gè)零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數(shù),提高了加工精度,易于保證過程的高可靠性和實(shí)現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。此外,完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時(shí)間,減少了機(jī)床臺(tái)數(shù),簡化了物料流,提高了生產(chǎn)設(shè)備的柔性,生產(chǎn)總占地面積小,使投資更加有效。
機(jī)床的信息化,機(jī)床信息化的典型案例是mazak410h,該機(jī)床配備有信息塔,實(shí)現(xiàn)了工作地的自主管理。信息塔具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),下載工作指令和加工程序。工件試切時(shí),可在屏幕上觀察加工過程。信息塔實(shí)時(shí)反映機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度,并可以通過手機(jī)查詢。信息塔同時(shí)進(jìn)行工作地?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和刀具壽命管理,以及故障報(bào)警顯示、在線幫助排除。機(jī)床操作權(quán)限需經(jīng)指紋確認(rèn)。
機(jī)床的智能化,測(cè)量、監(jiān)控和補(bǔ)償 機(jī)床智能化包括在線測(cè)量、監(jiān)控和補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)及其閉環(huán)控制就是簡單的應(yīng)用案例。為了進(jìn)一步提高加工精度,機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)精度和刀頭點(diǎn)的空間位置,可以通過球桿儀和激光測(cè)量后,輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補(bǔ)償。未來的數(shù)控機(jī)床將會(huì)配備各種微型傳感器,以監(jiān)控切削力、振動(dòng)、熱變形等所產(chǎn)生的誤差,并自動(dòng)加以補(bǔ)償或調(diào)整機(jī)床工作狀態(tài),以提高機(jī)床的工作精度和穩(wěn)定性。
機(jī)床的微型化,隨著納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)的迅速進(jìn)展,開發(fā)加工微型零件的機(jī)床已經(jīng)提到日程上來了。微型機(jī)床同時(shí)具有高速和精密的特點(diǎn),最小的微型機(jī)床可以放在掌心之中,一個(gè)微型工廠可以放在手提箱中。操作者通過手柄和監(jiān)視屏幕控制整個(gè)工廠的運(yùn)作。