1. CNC 시스템 개발 동향
1952년 미국 매사추세츠공과대학(MIT)이 최초의 실험용 CNC 시스템을 개발한 지 46년 만이다. CNC 시스템은 원래의 튜브형에서 출발하여 다음과 같은 개발 단계를 거쳤습니다.
디스크리트 트랜지스터형 - 소규모 집적 회로형 - 대규모 집적 회로형 - 소형 컴퓨터형 - - 초대형 스케일 집적 회로-마이크로컴퓨터 유형 수치 제어 시스템. 1980년대의 전반적인 개발 추세는 다음과 같습니다. NC에서 CNC로 개발된 CNC 장치는 멀티 마이크로프로세서 시스템을 구성하기 위해 널리 사용되었습니다. 시스템 통합이 개선되고 볼륨이 줄어들었으며 절단이 용이하도록 모듈형 구조가 채택되었습니다. 확장 및 기능 업그레이드, 다양한 유형의 CNC 공작 기계의 요구 사항을 충족하기 위해 통신 및 디지털화 방향으로 CNC 장치가 개발됩니다. CNC 시스템의 신뢰성은 계속해서 향상되고 있습니다. 간단히 말해서, CNC 공작 기계 기술은 계속해서 발전하고 있으며 기능이 점점 더 완벽해지고 사용이 더욱 편리해지고 신뢰성이 점점 더 높아지고 성능 대비 가격 비율도 점점 더 높아지고 있습니다. . 1990년까지 전 세계 전문 CNC 시스템 제조업체는 연간 약 130,000개의 CNC 시스템을 생산했습니다. 외국 CNC 시스템 기술 개발의 전반적인 발전 추세는 다음과 같습니다.
1. 차세대 CNC 시스템은 개방형 아키텍처를 채택합니다.
1990년대 이후 컴퓨터 기술의 급속한 발전으로 인해 , CNC 공작 기계 기술이 더 빠르게 업데이트됩니다. 전 세계의 많은 CNC 시스템 제조업체는 PC의 풍부한 소프트웨어 및 하드웨어 리소스를 사용하여 개방형 아키텍처를 갖춘 차세대 CNC 시스템을 개발합니다. 개방형 아키텍처는 CNC 시스템을 더욱 다양하고 유연하며 적응력 있고 확장 가능하게 만들고 지능과 네트워킹 방향으로 크게 발전합니다. 최근에는 미국 국립과학제조센터(NCMS)가 공동으로 주도하는 '차세대 워크스테이션/공작기계 컨트롤러 아키텍처' NGC와 유럽연합의 '자동화 시스템' 등 이러한 시스템을 많은 나라에서 연구 개발해왔다. "오픈 아키텍처" OSACA, 일본 OSEC 계획 등 예를 들어 Cincinnati-Milacron은 1995년부터 머시닝 센터, CNC 밀링 머신, CNC 선반 및 기타 제품에 개방형 아키텍처 A2100 시스템을 채택해 왔습니다. 개방형 아키텍처는 멀티미디어 기술과 같은 범용 마이크로컴퓨터의 다양한 고급 기술을 사용하여 음성 활성화 자동 프로그래밍, 그래픽 스캐닝 자동 프로그래밍 등을 실현할 수 있습니다. CNC 시스템은 고집적화를 향해 계속 발전하고 있습니다. 각 칩에 더 많은 트랜지스터를 통합하여 시스템을 더 작고, 더 소형화할 수 있습니다. 신뢰성이 크게 향상되었습니다. 다중 CPU의 장점을 활용하여 자동 문제 해결을 실현하고 통신 기능을 강화하고 회선 수신 및 네트워킹 기능을 향상시킵니다. 개방형 아키텍처를 갖춘 차세대 CNC 시스템, 하드웨어, 소프트웨어 및 버스 사양은 모두 외부 세계에 공개되어 있으므로 사용 가능한 소프트웨어 및 하드웨어 리소스가 충분하므로 CNC 시스템 제조업체와 사용자가 시스템을 효과적으로 통합할 수 있습니다. 사용자의 2차 개발을 지원하고 큰 편의를 제공하며 다단계 및 다품종 CNC 시스템의 개발 및 광범위한 적용을 촉진합니다. 업그레이드 또는 맞춤화를 통해 다양한 수준의 CNC 시스템을 구성할 수 있으며 CNC 확장도 가능합니다. 다양한 유형의 CNC 공작 기계를 구성하는 시스템은 개발 및 생산주기를 크게 단축시킵니다. 이러한 종류의 CNC 시스템은 구조적 변경 없이 CPU 업그레이드만으로 업그레이드할 수 있습니다.
2. 차세대 CNC 시스템의 제어 성능이 크게 향상되었습니다.
CNC 시스템은 지능형 제어 성능을 향해 발전하고 있습니다. 컴퓨터 분야에 인공 지능이 침투하고 발전함에 따라 CNC 시스템에는 자동 프로그래밍, 피드포워드 제어, 퍼지 제어, 학습 제어, 적응 제어, 프로세스 기능뿐만 아니라 적응 제어, 퍼지 시스템 및 신경망의 제어 메커니즘이 도입되었습니다. 매개변수 자동 생성, 3차원 공구 보상, 모션 매개변수의 동적 보상과 같은 기능을 갖추고 있습니다. 인간-기계 인터페이스는 매우 친숙하며 자가 진단 및 오류 모니터링 기능을 더욱 향상시키기 위한 오류 진단 전문가 시스템을 갖추고 있습니다. . 서보 시스템의 지능형 스핀들 AC 드라이브 및 지능형 피드 서보 장치는 자동으로 부하를 식별하고 매개변수를 자동으로 최적화 및 조정할 수 있습니다. 리니어 모터 구동 시스템이 실용화되었습니다.
요컨대, 차세대 CNC 시스템의 기술 수준이 크게 향상되어 고정밀, 고속, 고유연성 방향으로 CNC 공작 기계 성능의 발전을 촉진하고 지속적으로 개선하고 있습니다. 유연한 자동화 처리 기술 수준.
2. CNC 공작기계의 발전 추세
시장의 요구와 과학 기술 발전에 부응하고 현대 제조 기술의 더 높은 요구 사항을 충족시키기 위해 CNC 기술은 현재 세계의 CNC 기술입니다. 장비의 개발 추세는 주로 다음과 같은 측면에 반영됩니다.
1. 고속, 고효율, 고정밀 및 고신뢰성
가공 효율성을 높이려면 먼저 절단 및 가공을 개선해야 합니다. 속도를 높이려면 가공 품질을 보장하기 위해 가공 시간도 단축해야 하며 공작 기계 구성 요소의 이동 궤적의 정확성을 향상해야 하며 신뢰성이 가장 중요합니다. 위의 목표에 대한 기본 보장. 이러한 이유로 고성능 CNC 장치가 보장되어야 합니다.
(1) 고속 및 고효율
고속화를 향한 공작기계의 발전은 현대 공구재료의 성능을 최대한 발휘할 수 있으며, 가공 효율성을 높이고 가공 비용을 절감할 뿐만 아니라 부품의 표면 가공 품질과 정확성을 향상시킬 수 있습니다. 초고속 가공 기술은 제조 산업에 폭넓게 적용되어 효율적이고 고품질이며 저비용 생산을 실현합니다.
신세대 CNC 공작기계(머시닝센터 포함)의 생산성은 고속을 통한 절삭시간을 대폭 단축해야만 생산성을 더욱 높일 수 있다. 초고속 가공, 특히 초고속 밀링은 차세대 고속 CNC 공작 기계, 특히 고속 머시닝 센터의 개발 및 적용과 밀접한 관련이 있습니다. 1990년대 이후 유럽, 미국, 일본 등 국가에서는 고속 공작기계 개발에 박차를 가하기 위해 차세대 고속 CNC 공작기계 개발과 적용에 박차를 가하고 있다. 고속 스핀들 유닛(전기 스핀들, 속도 15000-100000r/min), 고속 및 고가감속 이송 부품(급 이송 속도 60~120m/min, 절삭 이송 속도 최대 60m/min), 고속 성능 CNC 서보 시스템과 CNC 공구 시스템에 새로운 혁신이 있어 새로운 기술 수준에 도달했습니다. 초고속 절삭 메커니즘, 초경질 내마모성 및 장수명 공구 소재 및 연마 공구, 고출력 고속 전자 스핀들, 고가속/감속 리니어 모터 구동 피드 부품 및 고성능 제어 시스템(모니터링 시스템 포함) 및 보호 장치 일련의 기술 분야의 핵심 기술을 해결하려면 차세대 고속 CNC 공작 기계를 개발하고 적용할 수 있는 기회를 포착해야 합니다.
빠르고 정확한 디지털 전송 기술을 활용하여 고성능 공작기계 실행 부품의 고정밀, 고응답 실시간 처리를 수행합니다. 새로운 절삭 공구의 사용으로 인해 터닝 및 밀링이 5,000m ~ 8000m/min 이상에 도달했습니다. 스핀들 회전 속도는 30,000rpm 이상(일부는 100,000rpm만큼 높음)입니다. (이송 속도), 분해능이 1일 때 미크론, 100m/min(약 200m/min) 이상에서 분해능이 0.1미크론일 때 자동 공구 교환 속도는 1초 이내입니다. 12m/min에 도달합니다. 고효율, 대량 생산 및 전자 구동 기술의 급속한 발전의 요구와 고속 리니어 모터의 대중화 및 적용에 따라 수많은 고속, 효율적, 고응답 CNC 공작 기계가 출시되었습니다. 자동차, 농업 기계 및 기타 산업의 요구를 충족시키기 위해 개발되었습니다. 또한 신제품 교체주기가 빨라지면서 금형, 항공, 군수 등 산업의 가공부품이 복잡해질 뿐만 아니라 다양해졌습니다.
(2) 고정밀
정밀 가공에서 초정밀 가공(초정밀 가공)으로의 발전은 세계 산업 강국의 발전 방향이다. 정밀도 범위는 미크론 수준에서 서브미크론 수준, 심지어 나노미터 수준까지입니다(현재 가공의 고정밀도에 대한 요구 사항은 다음과 같습니다. 일반 가공 정확도는 2배인 5미크론, 정밀 가공 정확도는 2배 증가했습니다. 초정밀 가공 정확도 나노미터 수준(0.001 미크론)에 들어가면 스핀들 회전 정확도는 0.01~0.05 미크론에 도달해야 하며 가공 진원도는 0.1 미크론, 가공 표면 거칠기 Ra=0.003 미크론 등입니다.
정밀도는 첨단 기술과 신기술 개발에 적응하기 위해 필요하며 일반 전자 기계 제품의 성능, 품질 및 신뢰성을 향상시키고 조립 중 작업량을 줄여 조립 효율성을 향상시키는 것입니다.
첨단 기술의 발전과 기계 및 전기 제품의 성능 및 품질 요구 사항이 향상됨에 따라 공작 기계 사용자는 공작 기계 가공 정확도에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 사용자의 요구를 충족시키기 위해 지난 10년 동안 일반 CNC 공작 기계의 가공 정확도는 ±10μm에서 ±5μm로 향상되었으며 정밀 머시닝 센터의 가공 정확도는 ±3~5μm에서 ±5μm로 향상되었습니다. ±1~1.5μm.
(3) 높은 신뢰성
제어 시스템의 신뢰성이 제어되는 장비의 신뢰성보다 10배 이상 높다는 것을 의미하지만, 신뢰성이 높을수록 성능-가격 비율 제약이 적용되는 상품이기 때문에 여전히 중간 정도의 신뢰성을 갖습니다. 하루 2교대로 일하는 무인 공장의 경우, 16시간 이내에 연속적으로 작업해야 하고 무고장률 P(t) = 99 이상인 경우 CNC 공작 기계의 평균 무고장 작동 시간 MTBF는 다음과 같아야 합니다. 3,000시간 이상이어야 합니다. MTBF는 3000시간 이상입니다. 다양한 수의 CNC 공작 기계로 구성된 무인 화학 공장의 경우 하나의 CNC 공작 기계의 경우 호스트 컴퓨터와 CNC 시스템의 고장률 비율이 10이면 그 차이가 훨씬 큽니다. 1 (CNC 신뢰성은 호스트보다 훨씬 높습니다). 이때 CNC 시스템의 MTBF는 33333.3시간보다 커야 하며, CNC 장치, 스핀들, 드라이브의 MTBF는 100,000시간보다 커야 합니다.
현재 외국 CNC 장치의 MTBF 값은 6,000시간 이상에 도달했으며 구동 장치는 30,000시간 이상에 도달했습니다.
2. 모듈성, 지능성, 유연성 및 통합
(1) 모듈성, 전문화 및 개인화
모듈형 공작 기계 구조, CNC 기능의 전문화, 공작기계의 성능-가격 비율이 크게 향상되었으며 최적화가 가속화되었습니다. CNC 공작 기계의 다양한 품종과 소규모 배치의 특성에 적응하기 위해 공작 기계 구조를 모듈화하고 CNC 기능을 전문화합니다. 공작 기계의 성능 대비 가격 비율이 크게 향상되고 최적화가 가속화됩니다. 개인화는 최근 몇 년 동안 특히 두드러진 개발 추세입니다.
(2) 지능
지능의 내용에는 CNC 시스템의 모든 측면이 포함됩니다.
--가공 효율성 및 가공 향상을 추구하기 위해 품질 적응형 제어, 프로세스 매개변수 자동 생성과 같은 지능
--드라이브 성능을 개선하고 사용 및 연결을 용이하게 하기 위해 피드포워드 제어, 모터 매개변수의 적응형 계산, 자동 생성과 같은 지능 부하 식별 자동 모델 선택, 자체 조정 등;
--지능형 자동 프로그래밍, 지능형 인간-기계 인터페이스 등과 같은 프로그래밍 및 운영 지능을 단순화합니다.
--시스템 진단 및 유지 관리를 용이하게 하는 지능형 진단 및 지능형 모니터링에 대한 내용입니다.
(3) 유연성 및 통합
유연한 자동화 시스템으로의 CNC 공작 기계의 개발 추세는 다음과 같습니다. 포인트(CNC 독립형 기계, 머시닝 센터 및 CNC 복합 가공 공작 기계) ), 라인(FMC, FMS, FTL, FML)은 페이스(섹션 워크샵의 독립 제조 아일랜드, FA)와 바디(CIMS, 분산 네트워크 통합 제조 시스템) 방향으로 발전하고 있습니다. 응용성과 경제성에 중점을 두는 방향입니다. 유연한 자동화 기술은 제조 산업이 역동적인 시장 수요에 적응하고 제품을 신속하게 업데이트하는 주요 수단이며 다양한 국가의 제조 산업 발전의 주류 추세이며 첨단 제조 분야의 기본 기술입니다. 쉬운 네트워킹 및 통합을 목표로 시스템의 신뢰성과 실용성을 향상시키는 데 중점을 두고 있으며, 고정밀, 고속 방향으로 CNC 독립형 기계의 개발 및 개선에 중점을 두고 있습니다. 높은 유연성과 CNC 공작기계의 유연한 제조 시스템은 CAD, CAM, CAPP, MTS와 쉽게 연결될 수 있으며 정보 통합 방향으로 발전합니다. 네트워크 시스템은 개방성, 통합성 및 지능성 방향으로 발전합니다. .