¿Cuál es la tendencia de desarrollo de los sistemas CNC y la tecnología de máquinas herramienta CNC?

1. Tendencia de desarrollo de los sistemas CNC

Han pasado 46 años desde que el Instituto Tecnológico de Massachusetts en Estados Unidos desarrolló el primer sistema CNC experimental en 1952. El sistema CNC partió del tipo de tubo original y ha pasado por las siguientes etapas de desarrollo:

Tipo de transistor discreto - tipo de circuito integrado a pequeña escala - tipo de circuito integrado a gran escala - tipo de computadora pequeña - -Muy grande Sistema de control numérico tipo circuito integrado-microcomputadora a escala. En la década de 1980, la tendencia general de desarrollo fue: los dispositivos CNC se desarrollaron desde NC hasta CNC; las CPU de 32 bits se utilizaron ampliamente para formar sistemas de múltiples microprocesadores, se mejoró la integración del sistema, se redujo el volumen y se adoptaron estructuras modulares para facilitar el corte; expansión y actualización de funciones, para satisfacer las necesidades de diferentes tipos de máquinas herramienta CNC; los dispositivos de accionamiento se desarrollan en la dirección de la comunicación y la digitalización; los dispositivos CNC se desarrollan en la dirección de la inteligencia artificial; y la confiabilidad de los sistemas CNC continúa mejorando. En resumen, la tecnología de las máquinas herramienta CNC continúa desarrollándose, sus funciones son cada vez más perfectas, su uso es cada vez más cómodo, su confiabilidad es cada vez mayor y su relación rendimiento-precio también es cada vez mayor. . En 1990, los fabricantes profesionales de sistemas CNC de todo el mundo producían aproximadamente 130.000 sistemas CNC al año. La tendencia general de desarrollo de la tecnología de sistemas CNC extranjeros es:

1 La nueva generación de sistemas CNC adopta una arquitectura abierta

Desde la década de 1990, debido al rápido desarrollo de la tecnología informática. , La tecnología de máquina herramienta CNC se actualiza más rápido. Muchos fabricantes de sistemas CNC en el mundo utilizan los ricos recursos de software y hardware de las PC para desarrollar una nueva generación de sistemas CNC con arquitectura abierta. La arquitectura abierta hace que el sistema CNC sea más versátil, flexible, adaptable y escalable, y se desarrolla enormemente en la dirección de la inteligencia y la creación de redes. En los últimos años, muchos países han investigado y desarrollado sistemas de este tipo, como la "Arquitectura de controlador de máquinas herramienta/estación de trabajo de próxima generación" (NGC), dirigida conjuntamente por el Centro Nacional de Fabricación Científica (NCMS) de los Estados Unidos y el "Sistema de automatización" de la Unión Europea. "Arquitectura abierta" OSACA, plan OSEC de Japón, etc. Se han aplicado los resultados del desarrollo y la investigación. Por ejemplo, Cincinnati-Milacron ha adoptado el sistema de arquitectura abierta A2100 en sus centros de mecanizado, fresadoras CNC, tornos CNC y otros productos desde 1995. La arquitectura abierta puede utilizar una gran cantidad de tecnologías avanzadas de microcomputadoras de uso general, como la tecnología multimedia, para realizar programación automática activada por voz, programación automática de escaneo de gráficos, etc. Los sistemas CNC continúan desarrollándose hacia una alta integración. Se pueden integrar más transistores en cada chip, lo que hace que el sistema sea más pequeño, más miniaturizado y miniaturizado. La confiabilidad ha mejorado enormemente. Utilice las ventajas de múltiples CPU para realizar la resolución automática de problemas, mejorar las funciones de comunicación y mejorar las capacidades de entrada de línea y de red. La nueva generación de sistemas CNC con arquitectura abierta, su hardware, software y especificaciones de bus están abiertos al mundo exterior. Dado que hay suficientes recursos de software y hardware disponibles, no solo permite a los fabricantes y usuarios de sistemas CNC integrar el sistema de manera efectiva. admite y también brinda gran comodidad al desarrollo secundario de los usuarios, y promueve el desarrollo y la aplicación generalizada de sistemas CNC de múltiples niveles y variedades. Se pueden formar varios niveles de sistemas CNC mediante actualización o adaptación, y también se pueden expandir mediante CNC. Los sistemas que constituyen diferentes tipos de máquinas herramienta CNC acortan enormemente el ciclo de desarrollo y producción. Este tipo de sistema CNC se puede actualizar con la actualización de la CPU sin ningún cambio estructural.

2. El rendimiento del control de la nueva generación de sistemas CNC ha mejorado enormemente

Los sistemas CNC se están desarrollando hacia un rendimiento de control inteligente. Con la penetración y el desarrollo de la inteligencia artificial en el campo de la informática, los sistemas CNC han introducido los mecanismos de control de control adaptativo, sistemas difusos y redes neuronales. No solo tienen programación automática, control anticipativo, control difuso, control de aprendizaje, control adaptativo y proceso. parámetros Tiene funciones como generación automática, compensación de herramienta tridimensional y compensación dinámica de parámetros de movimiento. La interfaz hombre-máquina es extremadamente amigable y tiene un sistema experto en diagnóstico de fallas para mejorar aún más las funciones de autodiagnóstico y monitoreo de fallas. . El accionamiento de CA del husillo inteligente del servosistema y el servodispositivo de alimentación inteligente pueden identificar automáticamente la carga y optimizar y ajustar los parámetros automáticamente. Los sistemas de accionamiento de motores lineales se han puesto en práctica.

En resumen, el nivel técnico de la nueva generación de sistemas CNC ha mejorado enormemente, promoviendo el desarrollo del rendimiento de las máquinas herramienta CNC en la dirección de alta precisión, alta velocidad y alta flexibilidad, y mejorando continuamente. el nivel de tecnología de procesamiento automatizado flexible.

2. Tendencia de desarrollo de las máquinas herramienta CNC

Con el fin de satisfacer las necesidades del mercado y el desarrollo de la ciencia y la tecnología, y satisfacer los mayores requisitos de la tecnología de fabricación moderna para Tecnología CNC, actualmente la tecnología CNC del mundo. La tendencia de desarrollo de sus equipos se refleja principalmente en los siguientes aspectos:

1 Alta velocidad, alta eficiencia, alta precisión y alta confiabilidad

. Para mejorar la eficiencia del procesamiento, primero debemos mejorar el corte y el procesamiento. Para aumentar la velocidad, también se debe acortar el tiempo de procesamiento para garantizar la calidad del procesamiento, se debe mejorar la precisión de la trayectoria del movimiento de los componentes de la máquina herramienta y la confiabilidad es la; Garantía básica para los objetivos anteriores. Por este motivo es necesario garantizar dispositivos CNC de alto rendimiento.

(1) Alta velocidad y alta eficiencia

El desarrollo de máquinas herramienta hacia la alta velocidad puede aprovechar al máximo el rendimiento de los materiales de herramientas modernos, que no solo pueden mejorar en gran medida mejorar la eficiencia del procesamiento y reducir los costos de procesamiento, pero también puede mejorar la calidad del procesamiento de la superficie y la precisión de las piezas. La tecnología de procesamiento de velocidad ultraalta tiene una amplia aplicabilidad en la industria manufacturera para lograr una producción eficiente, de alta calidad y de bajo costo.

La productividad de la nueva generación de máquinas herramienta CNC (incluidos los centros de mecanizado) sólo puede mejorarse aún más acortando significativamente el tiempo de corte gracias a la alta velocidad. El mecanizado de velocidad ultraalta, especialmente el fresado de velocidad ultraalta, está estrechamente relacionado con el desarrollo y la aplicación de una nueva generación de máquinas herramienta CNC de alta velocidad, especialmente centros de mecanizado de alta velocidad. Desde la década de 1990, países de Europa, Estados Unidos y Japón se han apresurado a desarrollar y aplicar una nueva generación de máquinas herramienta CNC de alta velocidad para acelerar el desarrollo de máquinas herramienta de alta velocidad. Unidad de husillo de alta velocidad (husillo eléctrico, velocidad 15000-100000r/min), piezas móviles de alimentación de alta velocidad y alta aceleración/desaceleración (velocidad de desplazamiento rápido 60~120m/min, velocidad de alimentación de corte de hasta 60m/min), alta velocidad CNC de rendimiento Se han producido nuevos avances en los servosistemas y sistemas de herramientas CNC, alcanzando nuevos niveles técnicos. Con mecanismos de corte de ultra alta velocidad, materiales de herramientas y herramientas abrasivas súper duras, resistentes al desgaste y de larga duración, husillos eléctricos de alta velocidad y alta potencia, componentes de alimentación impulsados ​​por motor lineal de alta aceleración/desaceleración y alto rendimiento. sistemas de control (incluidos sistemas de monitoreo) y dispositivos de protección Para resolver tecnologías clave en una serie de campos técnicos, debemos aprovechar la oportunidad para desarrollar y aplicar una nueva generación de máquinas herramienta CNC de alta velocidad.

Confiar en la tecnología de transmisión digital rápida y precisa para realizar procesamiento en tiempo real de alta precisión y alta respuesta de componentes de ejecución de máquinas herramienta de alto rendimiento. Debido al uso de nuevas herramientas de corte, la velocidad de corte de. el torneado y el fresado han alcanzado 5000 m ~ 8000 m/min o más; la velocidad de rotación del husillo es superior a 30 000 rpm (algunas hasta 100 000 rpm la velocidad de movimiento del banco de trabajo: (velocidad de avance), cuando la resolución es 1); micras, a 100 m/min (algunos hasta 200 m/min) o más, cuando la resolución es de 0,1 micras, es superior a 24 m/min; la velocidad de cambio automático de herramienta está dentro de 1 segundo; alcanza los 12 m/min. De acuerdo con las necesidades de alta eficiencia, producción en masa y el rápido desarrollo de la tecnología de accionamiento electrónico, así como la popularización y aplicación de motores lineales de alta velocidad, se han desarrollado una serie de máquinas herramienta CNC de alta velocidad, eficientes y de alta respuesta. desarrollado para satisfacer las necesidades de la industria automotriz, maquinaria agrícola y otras industrias. También debido al ciclo acelerado de reemplazo de nuevos productos, el procesamiento de piezas de moldes, aviación, militar y otras industrias no sólo es complejo sino que también ha aumentado en variedad.

(2) Alta precisión

El desarrollo del mecanizado de precisión al mecanizado de ultraprecisión (mecanizado de ultra alta precisión) es la dirección de desarrollo de las potencias industriales del mundo. Su precisión varía desde el nivel micrométrico hasta el nivel submicrónico e incluso el nivel nanométrico (actualmente, los requisitos para una alta precisión en el mecanizado son los siguientes: la precisión del mecanizado ordinario se ha duplicado a 5 micrones; la precisión del mecanizado de precisión ha aumentado en dos órdenes de magnitud, y precisión de mecanizado de ultraprecisión Al ingresar al nivel nanométrico (0,001 micras), se requiere que la precisión de rotación del husillo alcance 0,01~0,05 micras, la redondez del procesamiento es 0,1 micras, la rugosidad de la superficie de procesamiento Ra=0,003 micras, etc.

La precisión es adaptarse al desarrollo de nuevas y altas tecnologías. La necesidad también es mejorar el rendimiento, la calidad y la confiabilidad de los productos electromecánicos ordinarios, reducir la carga de trabajo durante el ensamblaje y así mejorar la eficiencia del ensamblaje.

Con el desarrollo de la alta tecnología y la mejora de los requisitos de rendimiento y calidad de los productos mecánicos y eléctricos, los usuarios de máquinas herramienta tienen requisitos cada vez más altos en cuanto a la precisión del procesamiento de las máquinas herramienta. Para satisfacer las necesidades de los usuarios, en los últimos 10 años, la precisión de procesamiento de las máquinas herramienta CNC ordinarias se ha incrementado de ±10μm a ±5μm, y la precisión de procesamiento de los centros de mecanizado de precisión se ha incrementado de ±3~5μm a ±1~1,5 µm.

(3) Alta confiabilidad

Significa que la confiabilidad del sistema de control es más de un orden de magnitud mayor que la confiabilidad del equipo controlado, pero no significa que cuanto mayor sea la confiabilidad, mejor seguirá siendo moderadamente confiable, ya que es un producto básico sujeto a restricciones en la relación rendimiento-precio. Para una fábrica sin personal que trabaja dos turnos al día, si se requiere trabajar continuamente dentro de 16 horas y la tasa sin fallas P (t) = 99 o superior, el tiempo medio de funcionamiento sin problemas MTBF de la máquina herramienta CNC debe ser superior a 3.000 horas. MTBF es superior a 3000 horas para fábricas químicas no tripuladas compuestas por diferentes números de máquinas herramienta CNC, la diferencia es mucho mayor para una máquina herramienta CNC, si la relación entre la tasa de fallas de la computadora host y el sistema CNC es 10. 1 (CNC La confiabilidad es un orden de magnitud mayor que la del host). En este momento, el MTBF del sistema CNC debe ser superior a 33333,3 horas, y el MTBF del dispositivo CNC, el husillo y el variador debe ser superior a 100.000 horas.

En la actualidad, el valor MTBF de los dispositivos CNC extranjeros ha alcanzado más de 6.000 horas y el dispositivo de accionamiento ha alcanzado más de 30.000 horas.

2. Modularidad, inteligencia, flexibilidad e integración

(1) Modularidad, especialización y personalización

Estructura modular de máquina herramienta, con la especialización de funciones CNC, Se ha mejorado significativamente la relación rendimiento-precio de las máquinas herramienta y se ha acelerado la optimización. Para adaptarse a las características de múltiples variedades y pequeños lotes de máquinas herramienta CNC, la estructura de la máquina herramienta se modulariza y las funciones CNC se especializan. La relación rendimiento-precio de la máquina herramienta se mejora significativamente y se acelera la optimización. La personalización es una tendencia de desarrollo particularmente evidente en los últimos años.

(2) Inteligencia

El contenido de la inteligencia incluye todos los aspectos del sistema CNC:

--Para perseguir la mejora de la eficiencia del procesamiento y el procesamiento. Inteligencia de calidad, como control adaptativo, generación automática de parámetros de proceso;

--Para mejorar el rendimiento del variador y facilitar el uso y la conexión, inteligencia, como control anticipativo, cálculo adaptativo de parámetros del motor y control automático identificación de carga Selección automática de modelo, autoajuste, etc.;

--Simplifica la programación y la inteligencia operativa, como programación automática inteligente, interfaz inteligente hombre-máquina, etc.;

--Contenidos sobre diagnóstico inteligente y monitorización inteligente para facilitar el diagnóstico y mantenimiento del sistema.

(3) Flexibilidad e integración

La tendencia de desarrollo de las máquinas herramienta CNC hacia sistemas de automatización flexibles es: desde el punto (máquina CNC independiente, centro de mecanizado y máquina herramienta de procesamiento compuesto CNC ), la línea (FMC, FMS, FTL, FML) se está desarrollando en la dirección de la cara (isla de fabricación independiente, FA en la sección taller) y la carrocería (CIMS, sistema de fabricación integrado de red distribuida, por otro lado, se está desarrollando en). la dirección de centrarse en la aplicación y la economía. La tecnología de automatización flexible es el principal medio para que la industria manufacturera se adapte a las demandas dinámicas del mercado y actualice rápidamente los productos. Es la tendencia principal en el desarrollo de las industrias manufactureras en varios países y es la tecnología básica en el campo de la fabricación avanzada. La atención se centra en mejorar la confiabilidad y la practicidad del sistema, con el objetivo de facilitar la conexión en red y la integración; centrándose en fortalecer el desarrollo y la mejora de la tecnología unitaria y el desarrollo de máquinas independientes CNC en la dirección de alta precisión y alta velocidad; y alta flexibilidad de las máquinas herramienta CNC y su El sistema de fabricación flexible se puede conectar fácilmente con CAD, CAM, CAPP y MTS, y se desarrolla en la dirección de la integración de la información en la dirección de la apertura, la integración y la inteligencia; .