行业动态
高档数控装备的发展趋势
发布人: 中科德润 发布来源: 《中国机械工程》期刊 发布日期: 2013-7-17 点击数:412

当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。各工业发达国家还将数控装备列为国家的战略物资,不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业,而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。目前,我国已经将高档数控装备与基础制造技术列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006~2020年)》所确定的十六个重大专项。

现今高档数控装备的技术呈现了以下几种发展趋势:

 

总线式、全数字、多轴多通道的通用型数控系统成为发展热点

控制对象的复杂多变、生产的柔性化趋势,需要数控系统具有较好的柔性结构功能重构与配置功能,基于此,采用现场总线将拥有独立的控制和运算能力的功能单元,以一种全新的优化方式和拓扑结构融入到数控系统的功能框架中,实现多层次的软硬件可扩展,这已经成为高档数控系统的必然选择。

FANUC开发的新一代复合、高速、高精、高效、多轴联动、多通道的数控系统———FANUC30i系统具有10通道,8根主轴,可控进给轴数达32根,可联动控制进给轴数达24根,能同时运行10个独立的数控加工程序,具有轴同步、混合、叠加控制等功能。基于此系统,FANUC公司推出了4个搬运机器人、一套天车输送线、外加两部六腿切削加工机器人的整合加工系统。整个系统动作协调、有序,衔接顺畅,体现了典型的多通道数控系统的特征。

图5 全数字总线开放式数控系统

 

可靠性是国内数控装备产业存亡和发展的要害

我国是世界上数控装备消费的大国,数控装备尤其是高档数控装备的进口量一直居高不下。究其原因,产品的可靠性是影响市场占有率的关键因素[6]。国产数控装备与国外产品相比,在数控装备可靠性上存在明显差距,国外数控装备平均无故障工作时间都在5000h以上,而国产数控装备仅在800h左右。国产数控装备故障率较高是用户反映最强烈的问题之一。

近些年来,虽然我国数控装备行业的许多企业与有关高校合作,实施可靠性技术,国产数控装备的可靠性水平在稳步提高,但与发达国家同类产品相比仍然差距明显。我国众多行业的数控装备用户,不选购国产数控装备的主要原因就是产品的可靠性不能满足用户要求。数控装备市场的激烈竞争主要是产品可靠性的竞争,能否占领市场是影响我国数控装备产业存亡和发展的要害。目前,国家“高档数控装备与基础制造装备”科技重大专项正在实施当中,并对数控装备(数控装备、数控系统和功能部件)的可靠性技术研究以及产品可靠性的提升和考核给予了高度关注,要求所研制的成果和样机实现产品化,即得到应用验证,并在可靠性方面得到提升和考核。

 

高速高精度高效率是主流发展趋势

为了实现高速、高精加工,与之配套的功能部件如电主轴、直线电机等得到了快速的发展,应用领域进一步扩大。高频电主轴、直线电机、电滚珠丝杆、转矩电机、高速切削刀具等越来越多地应用在高档数控装备中。

图1 高频电主轴

图2 直线电机

图3 电滚珠丝杠

图4 转矩电机

 

新一代的数控标准有待进一步发展

传统的数控加工程序大多遵循ISO6983(G/M代码)标准。该标准至今仍然是绝大多数数控系统遵循的基本程序输入的数据标准。ISO6983标准约定了加工运动轨迹的基本定义(G代码),以及辅助加工过程的指令(M代码),但不包含加工过程的其他信息(毛坯的集合信息、材料信息、刀具信息及工序信息等)。这些信息表述的欠缺在一定程度上制约了制造过程的信息集成和自动化管理。

针对上述问题,欧共体于1997年提出了OP-TIMAL计划,将STEP(standard for the ex-change of product model date,ISO 10303)标准延伸到自动化制造的底层设备,开发了一种STEP-NC的数据模型,作为铣削加工编程的数据接口。该接口遵从STEP标准,具有面向对象的特征。STEP-NC将产品模型数据转换标准STEP扩展到CNC领域,重新制订了CAD/CAM与CNC之间的接口,它要求CNC系统直接使用符合STEP标准的CAD三维数据模型(包括工件几何数据、参数配置和制造特征),工艺信息和刀具信息直接产生加工程序[10],图8所示为其信息模型。STEP-NC作为数控技术中编程技术和数据交换的重要技术,正成为制造自动化领域的研究热点之一。

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