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辽宁我国数控机床技术的五大方向

不断追求高质量和高效率是机械制造业研究的永恒主题和目标,是促进其工艺装备发展的源动力。工艺要求和变革是机械制造工艺装备技术发展创新和变革的根据和基础。国产数控机床走过了50年发展的漫长历程,在近10年来得到了较快发展,特别是得到了政府的重视,设立了重大技术攻关专项,有效地促进了数控机床的发展。

目前,国产数控机床可供品种达1500多种,覆盖了数控金属切削机床、数控板材加工机床(数控冲压机床、数控激光加工机床、火焰切割机床等)、数控电加工机床、工业机器人三坐标测量机等,种类基本齐全。2010年数控金属切削机床保有量约为150万台(其中进口超过40万台),仅金属切削机床的年产量就超过了16万台、2011年1~10月份累计达到21.8万台、全年可达到25万台左右。国产品牌数控机床的数量和价值占国内市场50%以上。在代表先进技术水平的五轴联动和复合加工中心数控系统和其他配套技术产品方面也都取得了新进展。本文主要围绕数控技术发展与差距展开讨论。
      追求高生产率

为了追求机械制造的高生产率,促进数控设备向加工复合化(工序复合和工艺复合)、高速化、智能化、网络化、工艺参数优化方向发展。

1 复合化

数控机床复合加工,主要指工序集中化、复合化和工艺复合化。

2 高速化

为实现数控加工高速化,传动系统采用直驱技术,数控系统采用高速运算处理技术。

3 智能化

为追求数控机床加工效率和加工质量,数控系统不但有自动编程、前馈控制、模糊控制、自学习控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等智能化功能,并有故障诊断专家系统,使自诊断和故障监控功能更趋于完善。伺服驱动系统智能化,能自动感知负载变化,自动优化调整参数。

国产数控系统正在努力朝智能化方向发展,引入了一些智能化技术。数控系统都具有自诊断功能、状态实时显示和故障实时报警等智能化功能,并都在进一步丰富和完善智能化技术。

国外如西门子、发那科、三菱生产的数控系统融入的智能化技术更为丰富。国产数控系统与之相比还有不少差距。如西门子的SINUMERIK828DBASICM具有圆柱形零件加工智能坐标转换功能,具有SINUMERIKMDynamics工艺包,含有全部“精优曲面”功能,可以实现高效加工和获得加工更佳 表面质量。发那科的Oi-D和OiDMate具有有轮廓智能控制功能、30i/31i/32i/35i-MODELB系列数控系统是最新的人工智能纳米级系统,能灵活地支持镗铣加工中心、数控车床多轴联动复合加工机床等。智能化技术对于提高数控加工机床生产效率有极大的贡献率,必须重视。

4 开放化和网络化

数控装置的开放化可以更容易地实现智能化网络化制造,有效地促进生产效率的提高。

5 优化工艺参数提高效率

数控加工采用的工艺参数是否合理,对于提高生产效率和保证加工质量非常重要,必须逐步进行优化并建立工艺数据库。

优化工艺参数有2种方法。一种是通过实际试切来选择合理的工艺参数,费时、费力、费材料;另一种方法是应用力学动态优化仿真方法,比 种方法省时、省力、省材料,同样可以获得较合理的工艺参数。在生产实践中,还可以对这些参数进行合理的调整。

航空行业是数控机床的大用户,对优化工艺参数、建立工艺数据库,并应用到生产实践中有急切的需求。因此,由政府支持组织北京航空航天大学和中航工业北京航空制造工程研究所开展优化工艺参数技术攻关。以上单位开发了一整套工艺参数力学动态优化仿真、预测和数字化软硬件系统,建立了优化工艺参数数据库,形成了优化高速切削工艺参数手册,从根本上实现了工艺参数选择从试切到仿真的跨越,提高了加工效率和质量。这是一项意义重大而又深远的工作。

陕西飞机制造公司在近100项零件加工上应用了优化的工艺参数,平均加工效率提高了2倍以上;望江工业有限公司在火炮零件加工中采用优化工艺参数,效率提高了4倍以上;昌河飞机工业(集团)公司采用优化工艺参数加工铝合金零件,效率提高了2.8倍以上。

西门子828D数控系统具有动态工艺包(Dynmics),含有全新的“精优曲面”功能,可以实现高效加工并获得更佳 表面质量。

我国数控设备生产企业也应该提供这方面的技术和服务。采用工艺优化参数不但可以提高生产效率和提高加工质量,而且对节省材料、节能减排,实现绿色制造有着重要意义。

追求高精度高质量

追求数控机床加工工件的高精度和高质量。首先数控机床本身必须具有这样的性能。为此,数控机床在结构和布局上,在材料选用上必须考虑到提高刚性和承载能力,以保证实现高精度;同时数控系统、伺服驱动系统、传动系统和测量传感器等也必须具有高分辨率、高精度的性能,才能满足加工工件高精度、高质量的要求。


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