Ang mabilis na pag-unlad ng teknolohiya ng CNC system ay nagbigay ng mga kondisyon para sa teknolohikal na pag-unlad ng CNC machine tools. Upang matugunan ang mga pangangailangan ng merkado at matugunan ang mas mataas na mga kinakailangan ng modernong teknolohiya ng pagmamanupaktura para sa teknolohiya ng CNC, ang kasalukuyang pag-unlad ng teknolohiya ng mundo ng CNC at ang mga kagamitan nito ay pangunahing makikita sa mga sumusunod na teknikal na katangian:
1. Mataas na bilis
Ang pag-unlad ngMga tool sa makina ng CNCpatungo sa high-speed na direksyon ay hindi lamang maaaring makabuluhang mapabuti ang kahusayan sa machining at bawasan ang mga gastos sa machining, ngunit mapabuti din ang kalidad ng surface machining at katumpakan ng mga bahagi. Ang ultra high speed machining technology ay may malawak na applicability para sa pagkamit ng murang produksyon sa industriya ng pagmamanupaktura.
Mula noong 1990s, ang mga bansa sa Europa, Estados Unidos, at Japan ay nakikipagkumpitensya upang bumuo at maglapat ng bagong henerasyon ng mga high-speed CNC machine tool, na nagpapabilis sa bilis ng high-speed na pag-develop ng mga machine tool. May mga bagong tagumpay na nagawa sa high-speed spindle unit (electric spindle, speed 15000-100000 r/min), high-speed at high acceleration/deceleration feed motion component (mabilis na gumagalaw na bilis 60-120m/min, cutting feed speed hanggang 60m/min), high-performance na mga CNC at servo system, at mga bagong sistema ng CNC at technological, reaching at technological system Gamit ang paglutas ng mga pangunahing teknolohiya sa isang serye ng mga teknikal na larangan tulad ng ultra high speed cutting mechanism, ultra hard wear-resistant long-life tool materials at abrasive grinding tools, high-power high-speed electric spindle, high acceleration/deceleration linear motor driven feed components, high-performance control system (kabilang ang mga monitoring system) at mga protective device, isang teknikal na pundasyon ng pagbuo ng makina na may mataas na bilis.
Sa kasalukuyan, sa ultra high speed machining, ang cutting speed ng pagliko at paggiling ay umabot na sa mahigit 5000-8000m/min; Ang bilis ng spindle ay higit sa 30000 rpm (ang ilan ay maaaring umabot ng hanggang 100000 r/min); Ang bilis ng paggalaw (rate ng feed) ng workbench: higit sa 100m/min (ang ilan ay hanggang 200m/min) sa resolution na 1 micrometer, at higit sa 24m/min sa isang resolution na 0.1 micrometer; Awtomatikong pagbabago ng bilis ng tool sa loob ng 1 segundo; Ang feed rate para sa maliit na line interpolation ay umabot sa 12m/min.
2. Mataas na katumpakan
Ang pag-unlad ngMga tool sa makina ng CNCmula sa precision machining hanggang sa ultra precision machining ay isang direksyon kung saan nakatuon ang mga kapangyarihang pang-industriya sa buong mundo. Ang katumpakan nito ay mula sa antas ng micrometer hanggang sa antas ng submicron, at maging sa antas ng nanometer (<10nm), at ang hanay ng aplikasyon nito ay lalong lumalaganap.
Sa kasalukuyan, sa ilalim ng pangangailangan ng high-precision machining, ang machining accuracy ng ordinaryong CNC machine tools ay tumaas mula ± 10 μ Taasan ang m hanggang ± 5 μ M; Ang katumpakan ng machining ng mga precision machining center ay mula ± 3 hanggang 5 μm. Taasan sa ± 1-1.5 μ m. Kahit na mas mataas; Ang ultra precision machining accuracy ay pumasok sa nanometer level (0.001 micrometers), at ang spindle rotation accuracy ay kinakailangan upang maabot ang 0.01~0.05 micrometers, na may machining roundness na 0.1 micrometers at machining surface roughness na Ra=0.003 micrometers. Ang mga machine tool na ito ay karaniwang gumagamit ng vector controlled variable frequency drive electric spindles (kasama sa motor at spindle), na may radial runout ng spindle na mas mababa sa 2 µm, axial displacement na mas mababa sa 1 µm, at shaft unbalance na umaabot sa G0.4 level.
Ang feed drive ng high-speed at high-precision machining machine tool ay pangunahing may kasamang dalawang uri: "rotary servo motor na may precision high-speed ball screw" at "linear motor direct drive". Bilang karagdagan, ang mga umuusbong na parallel machine tool ay madali ring makamit ang high-speed feed.
Dahil sa mature na teknolohiya nito at malawak na aplikasyon, ang mga ball screw ay hindi lamang nakakamit ng mataas na katumpakan (ISO3408 level 1), ngunit mayroon ding medyo mababang gastos sa pagkamit ng high-speed machining. Samakatuwid, ginagamit pa rin sila ng maraming high-speed machining machine hanggang ngayon. Ang kasalukuyang high-speed machining machine tool na hinimok ng ball screw ay may pinakamataas na bilis ng paggalaw na 90m/min at isang acceleration na 1.5g.
Ang ball screw ay nabibilang sa mechanical transmission, na hindi maiiwasang nagsasangkot ng elastic deformation, friction, at reverse clearance sa panahon ng proseso ng transmission, na nagreresulta sa motion hysteresis at iba pang mga hindi linear na error. Upang maalis ang epekto ng mga error na ito sa katumpakan ng machining, ang linear motor direct drive ay inilapat sa mga tool ng makina noong 1993. Dahil ito ay isang "zero transmission" na walang mga intermediate na link, hindi lamang ito ay may maliit na motion inertia, mataas na sistema ng stiffness, at mabilis na pagtugon, Maaari itong makamit ang mataas na bilis at acceleration, at ang haba ng stroke nito ay hindi pinaghihigpitan sa teorya. Ang katumpakan ng pagpoposisyon ay maaari ding umabot sa isang mataas na antas sa ilalim ng pagkilos ng high-precision position feedback system, na ginagawa itong mainam na paraan ng pagmamaneho para sa high-speed at high-precision na mga tool sa makina ng makina, lalo na ang mga medium at malalaking machine tool. Sa kasalukuyan, ang maximum na mabilis na bilis ng paggalaw ng high-speed at high-precision machining machine gamit ang linear motors ay umabot na sa 208 m/min, na may acceleration na 2g, at may puwang pa para sa pag-unlad.
3. Mataas na pagiging maaasahan
Sa pagbuo ng mga naka-network na aplikasyon ngMga tool sa makina ng CNC, ang mataas na pagiging maaasahan ng mga tool sa makina ng CNC ay naging isang layunin na hinahabol ng mga tagagawa ng CNC system at mga tagagawa ng CNC machine tool. Para sa isang unmanned factory na gumagana ng dalawang shift sa isang araw, kung kinakailangan na magtrabaho nang tuluy-tuloy at normal sa loob ng 16 na oras na may failure free rate na P (t)=99% o higit pa, ang average na oras sa pagitan ng mga pagkabigo (MTBF) ng CNC machine tool ay dapat na higit sa 3000 oras. Para lamang sa isang CNC machine tool, ang ratio ng failure rate sa pagitan ng host at ng CNC system ay 10:1 (ang pagiging maaasahan ng CNC ay isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa host). Sa puntong ito, ang MTBF ng CNC system ay dapat na higit sa 33333.3 na oras, at ang MTBF ng CNC device, spindle, at drive ay dapat na higit sa 100000 na oras.
Ang halaga ng MTBF ng kasalukuyang mga dayuhang CNC device ay umabot na sa mahigit 6000 oras, at ang driving device ay umabot sa mahigit 30000 na oras. Gayunpaman, makikita na mayroon pa ring puwang mula sa ideal na target.
4. Pagsasama-sama
Sa proseso ng pagpoproseso ng mga bahagi, malaking halaga ng walang kwentang oras ang nauubos sa paghawak, paglo-load at pag-unload ng workpiece, pag-install at pagsasaayos, pagbabago ng tool, at bilis ng spindle pataas at pababa. Upang mabawasan ang mga walang kwentang oras na ito hangga't maaari, umaasa ang mga tao na isama ang iba't ibang mga function sa pagpoproseso sa parehong machine tool. Samakatuwid, ang mga tool ng makina ng compound function ay naging isang mabilis na umuunlad na modelo sa mga nakaraang taon.
Ang konsepto ng machine tool composite machining sa larangan ng flexible manufacturing ay tumutukoy sa kakayahan ng isang machine tool na awtomatikong magsagawa ng multi process machining ng pareho o iba't ibang uri ng mga pamamaraan ng proseso ayon sa isang CNC machining program pagkatapos i-clamp ang workpiece nang sabay-sabay, upang makumpleto ang iba't ibang proseso ng machining tulad ng pagliko, paggiling, pagbabarena, pagbubutas, paggiling, pag-tap, pag-ream ng isang kumplikadong bahagi, at pagpapalawak. Tulad ng para sa mga prismatic na bahagi, ang mga machining center ay ang pinakakaraniwang mga tool sa makina na nagsasagawa ng multi-process composite processing gamit ang parehong paraan ng proseso. Napatunayan na ang machine tool composite machining ay maaaring mapabuti ang katumpakan at kahusayan ng machining, makatipid ng espasyo, at lalo na paikliin ang machining cycle ng mga bahagi.
5. Polyaxialization
Sa pagpapasikat ng 5-axis linkage CNC system at programming software, ang 5-axis linkage controlled machining centers at CNC milling machine (vertical machining centers) ay naging kasalukuyang development hotspot. Dahil sa pagiging simple ng 5-axis linkage control sa CNC programming para sa ball end milling cutter kapag machining free surface, at ang kakayahang mapanatili ang isang makatwirang bilis ng pagputol para sa ball end milling cutter sa panahon ng proseso ng paggiling ng mga 3D surface, Bilang resulta, ang pagkamagaspang ng machining surface ay makabuluhang napabuti at ang machining efficiency ay lubos na napabuti. Gayunpaman, sa 3-axis linkage controlled machine tool, imposibleng maiwasan ang dulo ng ball end milling cutter na may bilis ng pagputol na malapit sa zero mula sa pagsali sa pagputol. Samakatuwid, ang 5-axis linkage machine tool ay naging pokus ng aktibong pag-unlad at kumpetisyon sa mga pangunahing tagagawa ng machine tool dahil sa kanilang hindi mapapalitang mga pakinabang sa pagganap.
Kamakailan, ang mga dayuhang bansa ay nagsasaliksik pa rin ng 6-axis linkage control gamit ang hindi umiikot na mga cutting tool sa mga machining center. Bagama't ang kanilang hugis sa machining ay hindi pinaghihigpitan at ang lalim ng pagputol ay maaaring maging napakanipis, ang kahusayan sa machining ay masyadong mababa at mahirap maging praktikal.
6. Katalinuhan
Ang katalinuhan ay isang pangunahing direksyon para sa pagbuo ng teknolohiya ng pagmamanupaktura sa ika-21 siglo. Ang intelligent machining ay isang uri ng machining batay sa neural network control, fuzzy control, digital network technology, at theory. Nilalayon nitong gayahin ang mga matatalinong aktibidad ng mga dalubhasa ng tao sa panahon ng proseso ng machining, upang malutas ang maraming hindi tiyak na problema na nangangailangan ng manu-manong interbensyon. Kasama sa nilalaman ng katalinuhan ang iba't ibang aspeto sa mga sistema ng CNC:
Upang ituloy ang matalinong pagpoproseso ng kahusayan at kalidad, tulad ng adaptive control at awtomatikong pagbuo ng mga parameter ng proseso;
Upang mapabuti ang pagganap ng pagmamaneho at mapadali ang intelligent na koneksyon, tulad ng feedforward control, adaptive na pagkalkula ng mga parameter ng motor, awtomatikong pagkilala ng mga load, awtomatikong pagpili ng mga modelo, self tuning, atbp;
Pinasimple na programming at intelligent na operasyon, tulad ng intelligent na awtomatikong programming, intelligent na interface ng tao-machine, atbp;
Ang matalinong pagsusuri at pagsubaybay ay nagpapadali sa pagsusuri at pagpapanatili ng system.
Mayroong maraming mga intelligent cutting at machining system sa ilalim ng pananaliksik sa mundo, kung saan ang mga intelligent machining solution ng Japan Intelligent CNC Device Research Association para sa pagbabarena ay kinatawan.
7. Networking
Ang naka-network na kontrol ng mga tool sa makina ay pangunahing tumutukoy sa koneksyon sa network at kontrol sa network sa pagitan ng tool ng makina at iba pang mga panlabas na sistema ng kontrol o mga upper computer sa pamamagitan ng kagamitang CNC system. Ang mga tool sa makina ng CNC sa pangkalahatan ay unang humaharap sa production site at panloob na LAN ng enterprise, at pagkatapos ay kumonekta sa labas ng enterprise sa pamamagitan ng Internet, na tinatawag na Internet/Intranet na teknolohiya.
Sa kapanahunan at pag-unlad ng teknolohiya ng network, kamakailan ay iminungkahi ng industriya ang konsepto ng digital manufacturing. Ang digital na pagmamanupaktura, na kilala rin bilang "e-manufacturing", ay isa sa mga simbolo ng modernisasyon sa mga mekanikal na negosyo sa pagmamanupaktura at ang karaniwang paraan ng supply para sa mga internasyonal na advanced na machine tool na mga tagagawa ngayon. Sa malawakang paggamit ng teknolohiya ng impormasyon, parami nang parami ang mga domestic user na nangangailangan ng mga remote na serbisyo sa komunikasyon at iba pang mga function kapag nag-i-import ng mga CNC machine tool. Sa batayan ng malawakang pag-aampon ng CAD/CAM, ang mga mekanikal na negosyo sa pagmamanupaktura ay lalong gumagamit ng CNC machining equipment. Ang CNC application software ay nagiging mas mayaman at user-friendly. Ang virtual na disenyo, virtual na pagmamanupaktura at iba pang mga teknolohiya ay lalong hinahabol ng mga tauhan ng engineering at teknikal. Ang pagpapalit ng kumplikadong hardware ng software intelligence ay nagiging isang mahalagang trend sa pagbuo ng mga kontemporaryong machine tool. Sa ilalim ng layunin ng digital na pagmamanupaktura, ang isang bilang ng mga advanced na software sa pamamahala ng enterprise tulad ng ERP ay lumitaw sa pamamagitan ng proseso ng reengineering at pagbabago ng teknolohiya ng impormasyon, na lumilikha ng mas mataas na mga benepisyo sa ekonomiya para sa mga negosyo.
8. Kakayahang umangkop
Ang trend ng CNC machine tools patungo sa flexible automation system ay ang pagbuo mula sa punto (CNC single machine, machining center, at CNC composite machining machine), linya (FMC, FMS, FTL, FML) hanggang surface (independent manufacturing island, FA), at body (CIMS, distributed network integrated manufacturing system), at sa kabilang banda, para tumuon sa aplikasyon at ekonomiya. Ang nababaluktot na teknolohiya ng automation ay ang pangunahing paraan para sa industriya ng pagmamanupaktura upang umangkop sa mga dynamic na pangangailangan sa merkado at mabilis na mag-update ng mga produkto. Ito ang pangunahing kalakaran ng pag-unlad ng pagmamanupaktura sa iba't ibang bansa at ang pangunahing teknolohiya sa advanced na larangan ng pagmamanupaktura. Ang pokus nito ay sa pagpapabuti ng pagiging maaasahan at pagiging praktikal ng system, na may layunin ng madaling networking at pagsasama; Bigyang-diin ang pagpapaunlad at pagpapabuti ng teknolohiya ng yunit; Ang CNC single machine ay umuunlad patungo sa mataas na katumpakan, mataas na bilis, at mataas na kakayahang umangkop; Ang mga tool sa makina ng CNC at ang kanilang nababaluktot na mga sistema ng pagmamanupaktura ay madaling maiugnay sa CAD, CAM, CAPP, MTS, at bumuo tungo sa pagsasama-sama ng impormasyon; Ang pagbuo ng mga sistema ng network tungo sa pagiging bukas, pagsasama, at katalinuhan.
9. Greenization
Ang mga metal cutting machine tool ng ika-21 siglo ay dapat na unahin ang proteksyon sa kapaligiran at pagtitipid ng enerhiya, iyon ay, upang makamit ang pagtatanim ng mga proseso ng pagputol. Sa kasalukuyan, ang green processing technology na ito ay pangunahing nakatuon sa hindi paggamit ng cutting fluid, higit sa lahat dahil ang cutting fluid ay hindi lamang nagpaparumi sa kapaligiran at naglalagay ng panganib sa kalusugan ng manggagawa, ngunit pinapataas din ang pagkonsumo ng mapagkukunan at enerhiya. Ang dry cutting ay karaniwang isinasagawa sa isang atmospheric na kapaligiran, ngunit kabilang din dito ang pagputol sa mga espesyal na gas atmosphere (nitrogen, malamig na hangin, o paggamit ng dry electrostatic cooling technology) nang hindi gumagamit ng cutting fluid. Gayunpaman, para sa ilang mga pamamaraan ng machining at kumbinasyon ng workpiece, ang dry cutting nang walang paggamit ng cutting fluid ay kasalukuyang mahirap ilapat sa pagsasanay, kaya ang quasi dry cutting na may minimal na lubrication (MQL) ay lumitaw. Sa kasalukuyan, 10-15% ng malakihang mekanikal na pagpoproseso sa Europa ay gumagamit ng dry at quasi dry cutting. Para sa mga kagamitan sa makina gaya ng mga sentro ng machining na idinisenyo para sa maraming pamamaraan ng machining/kombinasyon ng workpiece, ang quasi dry cutting ay pangunahing ginagamit, kadalasan sa pamamagitan ng pag-spray ng pinaghalong napakaliit na halaga ng cutting oil at compressed air sa cutting area sa pamamagitan ng hollow channel sa loob ng machine spindle at tool. Sa iba't ibang uri ng metal cutting machine, ang gear hobbing machine ay ang pinakakaraniwang ginagamit para sa dry cutting.
Sa madaling salita, ang pag-unlad at pag-unlad ng teknolohiya ng CNC machine tool ay nagbigay ng mga kanais-nais na kondisyon para sa pag-unlad ng modernong industriya ng pagmamanupaktura, na nagtataguyod ng pag-unlad ng pagmamanupaktura tungo sa isang mas makatao na direksyon. Mahuhulaan na sa pag-unlad ng teknolohiya ng CNC machine tool at ng malawakang paggamit ng CNC machine tools, ang industriya ng pagmamanupaktura ay maghahatid sa isang malalim na rebolusyon na maaaring yumanig sa tradisyonal na modelo ng pagmamanupaktura.