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数控加工技术4数控加工技术发展趋势简介
欧盟:OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)计划
日本:OSEC(Open System Environment for Controller)计划 华中I型——基于IPC的CNC开放体系结构 航天I型CNC系统——基于PC的多机CNC开放体系结构
中国产生年代 1958年 1964年 1972年 1978年 1981年 1992年
数控系统的稳定性数控机床基本性能相关伺服驱动设备的性能及稳定性电子元器件制造的稳定性
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势
运行高速化 加工高精化 功能复合化 控制智能化 体系开放化 驱动并联化 交互网络化
可减少产品品种,便于批量生产、提高可靠性和降低成本,增强市场供应能力和竞争能力。
定义(IEEE):具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作 的系统。
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (五)体系的开放化
国内外开放式数控系统的研究进展
美国:NGC(The Next Generation Work-station/Machine Controller)和 OMAC(Open Modular Architecture Controller)计划
NC构件库
数控功能 应用程序
软件 配置 单元
应用程序接口
实时多任务操作系统RTM
硬件 配置 单元
数控系统 基本硬件
DOS(WINDOWS)
标准计算机硬件
定义(IEEE):具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作 的系统。
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (五)体系的开放化
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (四)控制的智能化
2)加工参数的智能优化与选择
日本大隈公司的OSP-P300A数控系统带有人工智能功能
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (四)控制的智能化
3)智能故障诊断复技术
智能故障诊断技术:根据已有的故障信息,应用现代智能方法,实现故障快速准确定 位的技术。
定义(IEEE):具有在不同的工作平台上均能实现系统功能、且可以与其他的系统应用进行互操作 的系统。
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (六)驱动并联化
并联结构机床是现代机器人与 传统加工技术相结合的产物;
由于它没有传统机床所必需的 床身、立柱、导轨等制约机床 性能提高的结构,
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (五)体系的开放化
开放式数控系统特点:
系统构件(软件和硬件)具有标 准化(Standardization)与多样化 ( Diversification)和互换性 (Interchangeability)的特征
允许通过对构件的增减来构造系 统,实现系统“积木式”的集成。 构造应该是可移植的和透明的;
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (四)控制的智能化
5)智能4M数控系统
在制造过程中,将测量 (Measurement)、建模(Modelling)、 加工(Manufacturing)、机器操作 (Manipulator)四者(即4M)融合在 一个系统中,实现信息共享,促进测 量、建模、加工、装夹、操作一体化 的4M智能系统。
2.数控技术的发展趋势
(三)功能复合化
复合化是指在一台设备能实现多种工艺手段加工的方法。 镗铣钻复合—加工中心(ATC)、五面加工中心(ATC,主轴立卧转换); 车铣复合—车削中心(ATC,动力刀头); 铣镗钻车复合—复合加工中心(ATC,可自动装卸车刀架); 铣镗钻磨复合—复合加工中心(ATC,动力磨头); 可更换主轴箱的数控机床—组合加工中心;
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势
(一)运行高速化
使进给率、主轴转速、刀具交换速度、托盘交换速度实现高速化,并且具有高加(减)速率。
进给率高速化: 在分辨率为1m时,在Fmax=240m/min下可进行复杂型面精确加工; 在程序段长度为1mm时,Fmax=30m/min,并且具有1.5g的加减速率;
以色列的外置式力自适应控制器 意大利Mandelli公司数控系统的可编程功率自适应控制功能。 国内清华和华中科技大学的自适应控制技术的研究已取得成果。正在进行商品化开发。 所谓最佳状态指标,可以是最大生产率、最低加工成本、最佳表面质量等。
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
3. 数控技术在先进制造技术中的应用 (三)直接数字控制 (Direct NC, DNC )
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
3. 数控技术在先进制造技术中的应用 (一)数控加工中心机床(Machining Center,MC)
美:本世纪初,曾为MC第一消费大国,拥有量超6万台,年产量5000台; 日:MC第一生产大国,年產15000台,产值30亿美元。 德:MC第一技术大国,年产虽2500台,但产值10亿。 中国:MC第一消费大国和第一进口国,国内加工中心市场占有率达到61%。
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (四)控制的智能化
1)加工过程自适应控制技术
Mitsubishi Electric 公司的用于数控电火花成型机床的“Miracle Fuzzy” 基于模 糊逻辑的自适应控制器,可自动控制和优化加工参数
日本牧野在电火花NC系统Makino_Mce20中,用专家系统代替人进行加工过程监控 以色列的外置式力自适应控制器 意大利Mandelli公司数控系统的可编程功率自适应控制功能 国内清华、华中、华南工大的自适应控制技术的研究已取得成果
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
3. 数控技术在先进制造技术中的应用 (二)自适应控制 (Adaptive Control, AC )
将代表加工状态的参数进行测量并及时对主轴转速,进给速度等参数进行修正,使切削过程达到 并维持最佳状态,这称为NC机床的自适应控制
Mitsubishi Electric 公司的用于数控电火花成型机床的“Miracle Fuzzy” 基于模糊逻辑的自 适应控制器,可自动控制和优化加工参数;
第八章 先进加工技术
第八章 先进加工技术
8.1 数控加工技术 8.1.1 数控加工技术概论 8.1.2 数控机床 8.1.3 数控编程概论 8.1.4 数控加工技术发展趋势简介
8.2 智能制造、大数据、物联网
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介 主要内容
1 数控机床的发展概况
2 数控技术的发展趋势 3 数控技术在先进制造技术中的应用
2.数控技术的发展趋势 (七)交互网络化
支持网络通讯协议,既满足单机需要,又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数 控系统,该系统是形成“全球制造”的基础单元。
网络资源共享。 数控机床的远程(网络)监视、控制。 数控机床的远程(网络)培训与教学(网络数控) 数控装备的数字化服务(数控机床故障的远程(网络)诊断、远程维护、电子商务等)。
开放体系结构CNC的优点
向未来技术开放:由于软硬件接口都遵循公认的标准协议,新一代的通用软硬件资源就可 能被现有系统所采纳、吸收和兼容,这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能;
标准化的人机界面:标准化的编程语言,方便用户使用,降低了和操作效率直接有关的劳 动消耗;
向用户特殊要求开放:提供可供选择的硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求,从低 级控制器开始,逐步提高,直到达到所要求的性能为止,用户技术诀窍能方便地融入;
进入上世纪九十年代以来,随着国际上计算机技术突飞猛进的发展,数控技术不断采用计算机、控制理 论等领域的最新技术成就,使其朝着上述方向发展
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势
速度和精度是数控设备的两个重要指标,它们是数控技术永恒追求的目标。因为它直接关系到加工效率 和产品质量。新一代数控设备在运行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。
智能故障诊断技术在日本、美国及中国公司生产的数控系统中已有应用,大多都是应 用专家系统实现的。
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8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (四)控制的智能化
3)智能故诊断复技术
智能故障诊断技术:根据已有的故障信息,应用现代智能方法,实现故障快速准确定 位的技术。
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
1.数控机床的发展概况
发展阶段 硬件数控 软件数控
数控系统的发展 第一代电子管数控系统 第二代晶体管数控系统 第三代集成电路数控系统 第四代小型计算机数控系统 第五代微处理器数控系统 第六代基于工控PC机的通用CNC系统
世界产生的年代 1952年 1961年 1965年 1968年 1974年 1990年
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势 (四)控制的智能化
加工过程自适应控制技术 加工参数的智能优化与选择 智能故障诊断与自修复技术 智能化交流伺服驱动装置 智能4M数控系统
随着人工智能技术的不断发展,并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求,数控技术智能 化程度不断提高,具体体现在以上几个方面。
8.1.4 数控技工技术发展趋势简介
2.数控技术的发展趋势
(二)加工高精化
提高机械设备的制造和装配精度;提高数控系统的控制精度;采用误差补偿技术。 提高CNC系统控制精度:
采用高速插补技术,以微小程序段实现连续进给,使CNC控制单位精细化, 采用高分辨率位置检测装置,提高位置检测精度(日本交流伺服电机已有装上106 脉冲/转的 内藏位置检测器,其位置检测精度能达到0.01 m/脉冲); 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。