《数控机床及其使用和维修 教学课件 ppt 作者 郑晓峰第1章 1-4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床及其使用和维修 教学课件 ppt 作者 郑晓峰第1章 1-4（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.4 数控机床技术的发展趋势,信息化的车铣加工中心,1.4 数控机床技术的发展趋势,1.4 数控机床技术的发展趋势 (1)高精度化 (2)高速化 (3)高自动化 (4)高可靠性 (5)多功能化 (6)数控编程自动化 (7)智能化,1.4 数控机床技术的发展趋势,运行高速化、加工高精化 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。,第一章 数控机床概述,1.4 数控机床技术的发展趋势,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
2、。 进给率高速化： 在分辨率为1m时，Fmax=240m/min。在Fmax下可获得复杂型面的精确加工； 在程序段长度为1mm时，Fmax=30m/min，并且具有1.5g的加减速率；,第一章 数控机床概述,1.4 数控机床技术的发展趋势,主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。 主轴最高转速达200000r/min。 主轴转速的最高加（减）速为1.0g ，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。 换刀速度 0.9秒（刀到刀） 2.8秒（切削到切削） 工作台（托盘）交换速度 6.3秒。,第一章 数控机床概述,1.4 数控机床技术的发展趋势,加工高精化
3、：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0.01m/脉冲）； 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。,第一章 数控机床概述,1.4 数控机床技术的发展趋势,采用误差补偿技术： 采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术; 设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少6080
4、。三井精机的JidicH5D型超精密卧式加工中心的定位精度为0.1m。,由于计算机技术的不断进步，促进了数控技术水平的提高，数控装置、进给伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置的性能也随之提高，使得现代的数控设备在新的技术水平下，可同时具备运行高速化、加工高精化的性能。,1.4 数控机床技术的发展趋势,第一章 数控机床概述,1.4 数控机床技术的发展趋势,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
5、中心（ATC，动力磨头）； 可更换主轴箱的数控机床组合加工中心；,1.4 数控机床技术的发展趋势,控制智能化 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，具体体现在以下几个方面：,第一章 数控机床概述,1.4 数控机床技术的发展趋势,加工过程自适应控制技术 通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并根据这些状态实时修调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以
6、及设备运行的安全性。,1.4 数控机床技术的发展趋势,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。,1.4 数控机床技术的发展趋势,加工参数的智能优化与选择 将工艺专家或技工的经验、零件加工的一般与特殊规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参
7、数，从而达到提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间的目的。采用经过优化的加工参数编制的加工程序，可使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态。,1.4 数控机床技术的发展趋势,目前已开发出带自学习功能的神经网络电火花加工专家系统。 日本大隈公司的7000系列数控系统带有人工智能式自动编程功能。 国内清华在加工参数的智能优化与选择及CAPP方面的研究也取得了一些成果。但有待进行实用化开发。,第一章 数控机床概述,1.4 数控机床技术的发展趋势,智能故障诊断与自修复技术 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（AI、ES、ANN等），实现故障快速准确定位的技术。 智能故障自修
8、复技术：指能根据诊断确定故障原因和部位，以自动排除故障或指导故障的排除技术。智能自修复技术集故障自诊断、故障自排除、自恢复、自调节于一体，并贯穿于加工过程的整个生命周期。 智能故障诊断技术在有些日本、美国公司生产的数控系统中已有应用，基本上都是应用专家系统实现的。 智能化自修复技术还在研究之中。,1.4 数控机床技术的发展趋势,智能化交流伺服驱动装置 目前已开始研究能自动识别负载，并自动调整参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得最佳运行。,1.4 数控机床技术的发展趋势,
9、智能4M数控系统 在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，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。,1.4 数控机床技术的发展趋势,体系开放化 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。 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( Diversificatio
10、n)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；,1.4 数控机床技术的发展趋势,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，只需少量的重新设计和调整，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与可靠性将不断改善并处于长生命周期； 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；,1.4 数控机床技术的发展趋势,向用户特殊要求开放：更新产品、扩充能力、提供可供选择的硬
11、软件产品的各种组合以满足特殊应用要求，给用户提供一个方法，从低级控制器开始，逐步提高，直到达到所要求的性能为止。另外用户自身的技术诀窍能方便地融入，创造出自己的名牌产品； 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。,1.4 数控机床技术的发展趋势,开放式数控装置的概念结构,1.4 数控机床技术的发展趋势,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 欧共体：OSA
12、CA（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,1.4 数控机床技术的发展趋势,驱动并联化 并联加工中心（又称6条腿数控机床、虚轴机床）是数控机床在结构上取得的重大突破。,并联加工中心视频,1.4 数控机床技术的发展趋势,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）。,作 业,请在下列的专题中选择一项，查阅相关资料并写出读书报告： 数控系统发展趋势； 进给伺服系统和驱动电机发展趋势； 主轴驱动系统和主轴电机发展趋势； 数控机床的发展趋势； 要求： 阅读2000年以后的文献资料，并在上交时附上相应的参考文献或网址。 阅读报告的字数不得少于3500汉字。,主编：,撰稿教师：（以姓氏为序）,制作：,责任编辑：,电子编辑：,谢谢观看！,
