Kemajuan pesat teknologi sistem CNC telah menyediakan syarat untuk kemajuan teknologi alatan mesin CNC. Untuk memenuhi keperluan pasaran dan memenuhi keperluan teknologi pembuatan moden yang lebih tinggi untuk teknologi CNC, perkembangan semasa teknologi CNC dunia dan peralatannya dicerminkan terutamanya dalam ciri teknikal berikut:
1. Kelajuan tinggi
PerkembanganAlat mesin CNCke arah kelajuan tinggi bukan sahaja dapat meningkatkan kecekapan pemesinan dengan ketara dan mengurangkan kos pemesinan, tetapi juga meningkatkan kualiti pemesinan permukaan dan ketepatan bahagian. Teknologi pemesinan kelajuan ultra tinggi mempunyai kebolehgunaan yang luas untuk mencapai pengeluaran kos rendah dalam industri pembuatan.
Sejak tahun 1990-an, negara-negara di Eropah, Amerika Syarikat dan Jepun telah bersaing untuk membangun dan menggunakan peralatan mesin CNC berkelajuan tinggi generasi baharu, mempercepatkan pembangunan alatan mesin berkelajuan tinggi. Penemuan baharu telah dibuat dalam unit gelendong berkelajuan tinggi (gelendong elektrik, kelajuan 15000-100000 r/min), komponen gerakan suapan pecutan/penyahpecutan tinggi berkelajuan tinggi (kelajuan bergerak pantas 60-120m/min, memotong kelajuan suapan sehingga 60m/min), sistem capaian dan teknologi CNC berprestasi tinggi, dan sistem servo baharu. Dengan resolusi teknologi utama dalam satu siri bidang teknikal seperti mekanisme pemotongan berkelajuan ultra tinggi, bahan alat tahan lama tahan haus ultra keras dan alat pengisar kasar, gelendong elektrik berkelajuan tinggi berkuasa tinggi, komponen suapan dipacu motor linear pecutan / nyahpecutan tinggi, sistem kawalan prestasi tinggi (termasuk sistem pemantauan) dan peranti pelindung, asas teknikal bagi penjanaan mesin CNC yang baharu telah disediakan.
Pada masa ini, dalam pemesinan kelajuan ultra tinggi, kelajuan pemotongan memusing dan mengisar telah mencapai lebih 5000-8000m/min; Kelajuan gelendong melebihi 30000 rpm (sesetengahnya boleh mencapai sehingga 100000 r/min); Kelajuan pergerakan (kadar suapan) meja kerja: melebihi 100m/min (ada yang sehingga 200m/min) pada resolusi 1 mikrometer, dan melebihi 24m/min pada resolusi 0.1 mikrometer; Alat automatik menukar kelajuan dalam masa 1 saat; Kadar suapan untuk interpolasi garis kecil mencapai 12m/min.
2. berketepatan tinggi
PerkembanganAlat mesin CNCdaripada pemesinan ketepatan kepada pemesinan ultra ketepatan adalah hala tuju yang komited kepada kuasa industri di seluruh dunia. Ketepatannya berjulat dari paras mikrometer hingga paras submikron, malah hingga paras nanometer (<10nm), dan julat aplikasinya semakin meluas.
Pada masa ini, di bawah keperluan pemesinan berketepatan tinggi, ketepatan pemesinan alat mesin CNC biasa telah meningkat daripada ± 10 μ Meningkatkan m kepada ± 5 μ M; Ketepatan pemesinan pusat pemesinan ketepatan adalah antara ± 3 hingga 5 μ m. Meningkatkan kepada ± 1-1.5 μ m. Lebih tinggi lagi; Ketepatan pemesinan ultra ketepatan telah memasuki tahap nanometer (0.001 mikrometer), dan ketepatan putaran gelendong diperlukan untuk mencapai 0.01~0.05 mikrometer, dengan kebulatan pemesinan 0.1 mikrometer dan kekasaran permukaan pemesinan Ra=0.003 mikrometer. Alat mesin ini secara amnya menggunakan gelendong elektrik pemacu frekuensi berubah-ubah dikawal vektor (diintegrasikan dengan motor dan gelendong), dengan runout jejari gelendong kurang daripada 2 µ m, anjakan paksi kurang daripada 1 µ m, dan ketidakseimbangan aci mencapai tahap G0.4.
Pemacu suapan bagi alatan mesin pemesinan berkelajuan tinggi dan berketepatan tinggi terutamanya merangkumi dua jenis: "motor servo berputar dengan skru bola berkelajuan tinggi ketepatan" dan "motor terus linear". Di samping itu, alat mesin selari yang baru muncul juga mudah untuk mencapai suapan berkelajuan tinggi.
Oleh kerana teknologi matang dan aplikasinya yang luas, skru bola bukan sahaja mencapai ketepatan tinggi (ISO3408 tahap 1), tetapi juga mempunyai kos yang agak rendah untuk mencapai pemesinan berkelajuan tinggi. Oleh itu, ia masih digunakan oleh banyak mesin pemesinan berkelajuan tinggi sehingga hari ini. Alat mesin pemesinan berkelajuan tinggi semasa yang digerakkan oleh skru bola mempunyai kelajuan pergerakan maksimum 90m/min dan pecutan 1.5g.
Skru bola tergolong dalam penghantaran mekanikal, yang pasti melibatkan ubah bentuk keanjalan, geseran, dan kelegaan terbalik semasa proses penghantaran, mengakibatkan histeresis gerakan dan ralat tak linear yang lain. Untuk menghapuskan kesan ralat ini pada ketepatan pemesinan, pemacu terus motor linear telah digunakan pada alatan mesin pada tahun 1993. Memandangkan ia adalah "transmisi sifar" tanpa pautan perantaraan, ia bukan sahaja mempunyai inersia gerakan kecil, kekakuan sistem yang tinggi, dan tindak balas yang cepat, Ia boleh mencapai kelajuan tinggi dan pecutan, dan panjang lejangnya secara teorinya tidak terhad. Ketepatan kedudukan juga boleh mencapai tahap tinggi di bawah tindakan sistem maklum balas kedudukan berketepatan tinggi, menjadikannya kaedah pemanduan yang ideal untuk alatan mesin pemesinan berkelajuan tinggi dan berketepatan tinggi, terutamanya alatan mesin sederhana dan besar. Pada masa ini, kelajuan bergerak pantas maksimum bagi mesin pemesinan berkelajuan tinggi dan berketepatan tinggi menggunakan motor linear telah mencapai 208 m/min, dengan pecutan 2g, dan masih terdapat ruang untuk pembangunan.
3. Kebolehpercayaan yang tinggi
Dengan pembangunan aplikasi rangkaian bagiAlat mesin CNC, kebolehpercayaan tinggi alat mesin CNC telah menjadi matlamat yang dikejar oleh pengeluar sistem CNC dan pengeluar alat mesin CNC. Untuk kilang tanpa pemandu yang bekerja dua syif sehari, jika ia dikehendaki bekerja secara berterusan dan biasa dalam masa 16 jam dengan kadar bebas kegagalan P (t)=99% atau lebih, masa purata antara kegagalan (MTBF) alat mesin CNC mestilah lebih daripada 3000 jam. Untuk hanya satu alat mesin CNC, nisbah kadar kegagalan antara hos dan sistem CNC ialah 10:1 (kebolehpercayaan CNC adalah satu susunan magnitud lebih tinggi daripada hos). Pada ketika ini, MTBF sistem CNC mestilah lebih besar daripada 33333.3 jam, dan MTBF peranti CNC, gelendong, dan pemacu mestilah lebih besar daripada 100000 jam.
Nilai MTBF peranti CNC asing semasa telah mencapai lebih 6000 jam, dan peranti pemanduan telah mencapai lebih 30000 jam. Namun, dapat dilihat masih terdapat jurang daripada sasaran yang ideal.
4. Pengkompaunan
Dalam proses pemprosesan bahagian, sejumlah besar masa yang tidak berguna digunakan dalam pengendalian bahan kerja, pemuatan dan pemunggahan, pemasangan dan pelarasan, penukaran alat, dan kelajuan gelendong naik dan turun. Untuk meminimumkan masa yang tidak berguna ini sebanyak mungkin, orang ramai berharap dapat menyepadukan fungsi pemprosesan yang berbeza pada alat mesin yang sama. Oleh itu, alat mesin fungsi kompaun telah menjadi model yang berkembang pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Konsep pemesinan komposit alat mesin dalam bidang pembuatan fleksibel merujuk kepada keupayaan alat mesin untuk melakukan pemesinan pelbagai proses secara automatik bagi jenis kaedah proses yang sama atau berbeza mengikut program pemesinan CNC selepas mengapit bahan kerja dalam satu masa, untuk menyelesaikan pelbagai proses pemesinan seperti memusing, mengisar, menggerudi, membosankan, mengisar, mengetuk, menyusun semula bahagian, dan mengembang. Bagi bahagian prismatik, pusat pemesinan adalah alat mesin paling tipikal yang melakukan pemprosesan komposit berbilang proses menggunakan kaedah proses yang sama. Telah terbukti bahawa pemesinan komposit alat mesin boleh meningkatkan ketepatan dan kecekapan pemesinan, menjimatkan ruang, dan terutamanya memendekkan kitaran pemesinan bahagian.
5. Poliaksialisasi
Dengan popularisasi sistem CNC pautan 5 paksi dan perisian pengaturcaraan, pusat pemesinan terkawal pautan 5 paksi dan mesin pengilangan CNC (pusat pemesinan menegak) telah menjadi hotspot pembangunan semasa. Disebabkan oleh kesederhanaan kawalan pautan 5 paksi dalam pengaturcaraan CNC untuk pemotong pengilangan hujung bebola apabila pemesinan permukaan bebas, dan keupayaan untuk mengekalkan kelajuan pemotongan yang munasabah untuk pemotong pengilangan hujung bebola semasa proses pengilangan permukaan 3D, Akibatnya, kekasaran permukaan pemesinan bertambah baik dengan ketara dan kecekapan pemesinan bertambah baik. Walau bagaimanapun, dalam alatan mesin terkawal pautan 3 paksi, adalah mustahil untuk mengelakkan penghujung pemotong pengilangan hujung bola dengan kelajuan pemotongan yang hampir kepada sifar daripada mengambil bahagian dalam pemotongan. Oleh itu, alatan mesin pautan 5 paksi telah menjadi tumpuan pembangunan aktif dan persaingan di kalangan pengeluar alat mesin utama kerana kelebihan prestasinya yang tidak boleh ditukar ganti.
Baru-baru ini, negara asing masih meneliti kawalan pautan 6 paksi menggunakan alat pemotong tidak berputar di pusat pemesinan. Walaupun bentuk pemesinan mereka tidak terhad dan kedalaman pemotongan boleh menjadi sangat nipis, kecekapan pemesinan terlalu rendah dan sukar untuk praktikal.
6. Kepintaran
Perisikan adalah hala tuju utama untuk pembangunan teknologi pembuatan pada abad ke-21. Pemesinan pintar ialah sejenis pemesinan berdasarkan kawalan rangkaian saraf, kawalan kabur, teknologi rangkaian digital dan teori. Ia bertujuan untuk mensimulasikan aktiviti pintar pakar manusia semasa proses pemesinan, untuk menyelesaikan banyak masalah tidak pasti yang memerlukan campur tangan manual. Kandungan kecerdasan merangkumi pelbagai aspek dalam sistem CNC:
Untuk mengejar kecekapan dan kualiti pemprosesan pintar, seperti kawalan penyesuaian dan penjanaan automatik parameter proses;
Untuk meningkatkan prestasi pemanduan dan memudahkan sambungan pintar, seperti kawalan suapan hadapan, pengiraan penyesuaian parameter motor, pengenalpastian automatik beban, pemilihan model automatik, penalaan sendiri, dsb;
Pengaturcaraan yang dipermudahkan dan operasi pintar, seperti pengaturcaraan automatik pintar, antara muka mesin manusia pintar, dll;
Diagnosis dan pemantauan pintar memudahkan diagnosis dan penyelenggaraan sistem.
Terdapat banyak sistem pemotongan dan pemesinan pintar di bawah penyelidikan di dunia, antaranya penyelesaian pemesinan pintar Persatuan Penyelidikan Peranti CNC Pintar Jepun untuk penggerudian adalah representatif.
7. Rangkaian
Kawalan rangkaian alat mesin terutamanya merujuk kepada sambungan rangkaian dan kawalan rangkaian antara alat mesin dan sistem kawalan luaran lain atau komputer atas melalui sistem CNC yang dilengkapi. Alat mesin CNC biasanya mula-mula menghadap tapak pengeluaran dan LAN dalaman perusahaan, dan kemudian menyambung ke luar perusahaan melalui Internet, yang dipanggil teknologi Internet/Intranet.
Dengan kematangan dan perkembangan teknologi rangkaian, industri baru-baru ini mencadangkan konsep pembuatan digital. Pengilangan digital, juga dikenali sebagai "e-pengilangan", adalah salah satu simbol pemodenan dalam perusahaan pembuatan mekanikal dan kaedah bekalan standard untuk pengeluar alat mesin termaju antarabangsa hari ini. Dengan penggunaan teknologi maklumat yang meluas, semakin ramai pengguna domestik memerlukan perkhidmatan komunikasi jauh dan fungsi lain apabila mengimport alatan mesin CNC. Berdasarkan penggunaan meluas CAD/CAM, perusahaan pembuatan mekanikal semakin menggunakan peralatan pemesinan CNC. Perisian aplikasi CNC menjadi semakin kaya dan mesra pengguna. Reka bentuk maya, pembuatan maya dan teknologi lain semakin diusahakan oleh kakitangan kejuruteraan dan teknikal. Menggantikan perkakasan yang kompleks dengan perisikan perisian menjadi trend penting dalam pembangunan alatan mesin kontemporari. Di bawah matlamat pembuatan digital, beberapa perisian pengurusan perusahaan termaju seperti ERP telah muncul melalui proses kejuruteraan semula dan transformasi teknologi maklumat, mewujudkan faedah ekonomi yang lebih tinggi untuk perusahaan.
8. Fleksibiliti
Aliran alat mesin CNC ke arah sistem automasi yang fleksibel adalah untuk membangunkan dari titik (mesin tunggal CNC, pusat pemesinan, dan mesin pemesinan komposit CNC), garisan (FMC, FMS, FTL, FML) ke permukaan (pulau pembuatan bebas, FA), dan badan (CIMS, sistem pembuatan bersepadu rangkaian teragih), dan sebaliknya, untuk memberi tumpuan kepada aplikasi dan ekonomi. Teknologi automasi fleksibel adalah cara utama bagi industri pembuatan untuk menyesuaikan diri dengan permintaan pasaran yang dinamik dan mengemas kini produk dengan pantas. Ia adalah aliran arus perdana pembangunan pembuatan di pelbagai negara dan teknologi asas dalam bidang pembuatan termaju. Fokusnya adalah untuk meningkatkan kebolehpercayaan dan kepraktisan sistem, dengan matlamat rangkaian dan penyepaduan yang mudah; Menekankan pembangunan dan penambahbaikan teknologi unit; Mesin tunggal CNC berkembang ke arah ketepatan tinggi, kelajuan tinggi, dan fleksibiliti tinggi; Alat mesin CNC dan sistem pembuatannya yang fleksibel boleh dihubungkan dengan mudah dengan CAD, CAM, CAPP, MTS, dan berkembang ke arah penyepaduan maklumat; Pembangunan sistem rangkaian ke arah keterbukaan, integrasi, dan kecerdasan.
9. Penghijauan
Alat mesin pemotong logam abad ke-21 mesti mengutamakan perlindungan alam sekitar dan pemuliharaan tenaga, iaitu, untuk mencapai penghijauan proses pemotongan. Pada masa ini, teknologi pemprosesan hijau ini terutamanya memberi tumpuan kepada tidak menggunakan cecair pemotong, terutamanya kerana cecair pemotongan bukan sahaja mencemarkan alam sekitar dan membahayakan kesihatan pekerja, tetapi juga meningkatkan penggunaan sumber dan tenaga. Pemotongan kering secara amnya dijalankan dalam suasana atmosfera, tetapi ia juga termasuk pemotongan dalam atmosfera gas khas (nitrogen, udara sejuk, atau menggunakan teknologi penyejukan elektrostatik kering) tanpa menggunakan cecair pemotong. Walau bagaimanapun, untuk kaedah pemesinan dan gabungan bahan kerja tertentu, pemotongan kering tanpa menggunakan cecair pemotongan pada masa ini sukar untuk digunakan dalam amalan, jadi pemotongan separa kering dengan pelinciran minimum (MQL) telah muncul. Pada masa ini, 10-15% pemprosesan mekanikal berskala besar di Eropah menggunakan pemotongan kering dan separa kering. Untuk alatan mesin seperti pusat pemesinan yang direka untuk pelbagai kaedah pemesinan/gabungan bahan kerja, pemotongan seakan kering digunakan terutamanya, biasanya dengan menyemburkan campuran sejumlah kecil minyak pemotongan dan udara termampat ke dalam kawasan pemotongan melalui saluran berongga di dalam gelendong mesin dan alat. Di antara pelbagai jenis mesin pemotong logam, mesin hobbing gear adalah yang paling biasa digunakan untuk pemotongan kering.
Ringkasnya, kemajuan dan pembangunan teknologi alat mesin CNC telah menyediakan keadaan yang menggalakkan untuk pembangunan industri pembuatan moden, menggalakkan pembangunan pembuatan ke arah yang lebih berperikemanusiaan. Ia boleh diramalkan bahawa dengan pembangunan teknologi alat mesin CNC dan aplikasi meluas alatan mesin CNC, industri pembuatan akan membawa revolusi yang mendalam yang boleh menggoncang model pembuatan tradisional.