수치 제어 기술 및 장비의 발전 추세 분석
이 글은 수치 제어 기술의 발전 추세를 소개하고, 우리나라 수치 제어 기술 및 그 산업 발전에 대한 기본적인 예측을 하였으며, 전략과 발전 두 방면에서 우리나라 수치 제어 기술과 산업화 발전을 전망했다.
수치 제어 기술은 디지털 정보로 기계 운동과 작업 과정을 제어하는 기술이며, 수치 제어 장비는 디지털 기술로 대표되는 신기술로 전통 제조 산업과 신흥 제조업의 침투에 의해 형성된 메카트로닉스 제품, 즉 디지털 장비라고 합니다. 기술 범위는 여러 분야를 포괄합니다. (1) 기계 제조 기술 (2) 정보 처리, 처리, 전송 기술; (3) 자동 제어 기술; (4) 서보 드라이브 기술; (5) 센서 기술; (6) 소프트웨어 기술 등.
첫째, 수치 제어 기술의 발전 추세
수치 제어 기술의 응용은 전통적인 제조업에 혁명적인 변화를 가져왔을 뿐만 아니라 제조업을 공업화의 상징으로 만들었을 뿐만 아니라, 수치 제어 기술의 지속적인 발전과 응용 분야가 확대됨에 따라 국가 민생에 대한 몇 가지 중요한 업종 (IT, 자동차, 자동차 현재 세계 수치 제어 기술 및 장비 발전 추세를 보면 주요 연구 핫스팟에는 다음과 같은 측면이 있습니다.
1. 고속, 고정밀 기술 및 장비의 새로운 추세
효율성, 품질은 첨단 제조 기술의 주체입니다. 고속, 고정밀 가공 기술은 효율성을 크게 향상시키고, 제품의 품질과 등급을 향상시키고, 생산주기를 단축하고, 시장 경쟁력을 향상시킬 수 있습니다. 이를 위해 일본 선단기술연구회는 이를 5 대 현대제조기술 중 하나로 꼽았고, 국제생산공학회 (CIRP) 는 이를 21 세기의 중심 연구 방향 중 하나로 확정했다.
승용차공업 분야에서 연간 30 만대의 생산 박자는 40 초/대이며 다품종 가공은 승용차 장비가 반드시 해결해야 할 중점 문제 중 하나이다. 항공 및 항공 우주 산업 분야에서 가공된 부품은 대부분 얇은 벽과 얇은 리브로 강성이 좋지 않고, 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이며, 높은 절삭 속도와 절삭력이 작은 경우에만 이러한 리브, 벽을 가공할 수 있습니다. 최근 대형 전체 알루미늄 가공물' 텅 빈' 방법으로 날개, 기체 등 대형 부품을 여러 부품 대신 여러 개의 리벳, 나사 및 기타 연결 방식을 조립하여 구성요소의 강도, 강성 및 신뢰성을 높였습니다. 이것들은 모두 가공 장비에 고속, 고정, 고유연성의 요구를 제기했다.
EMO2001 전시회에서 고속 머시닝 센터 이송 속도는 80m/min 이상, 공운행 속도는 약 100m/min 에 이릅니다. 현재 우리나라의 상하이 제너럴모터스 회사를 포함한 세계 많은 자동차 공장은 이미 고속 가공센터로 구성된 생산 라인 부분을 조합 공작기 대신 채택하고 있다. 미국 CINCINNATI 의 HyperMach 공작 기계 이송 속도는 최대 60m/min, 고속 100m/min, 가속도는 2g, 스핀들 속도는 이미 60000r/min 에 달한다. 얇은 벽 항공기 부품을 가공하는 데 30min 만 사용하는 반면, 동일한 부품은 일반 고속 밀링 머신에서 가공하는 데 3h, 일반 밀링 머신에서는 8H 가 필요합니다. 독일 DMG 의 이중 스핀들 선반의 스핀들 속도와 가속도는 각각 12*! 000r/mm 및 1g 입니다.
가공 정밀도의 경우 최근 10 년 동안 일반 수치 제어 기계의 가공 정밀도는 10μm 에서 5μm 로, 정밀 머시닝 센터는 3 ~ 5 μ m 에서 1 ~ 1.5 μ m 로, 초정밀 가공 정밀도는 나노 미터 (0.01μm) 로 증가하기 시작했습니다
신뢰성 측면에서 외국 수치 제어 장치의 MTBF 값은 6,000H 이상이며 서보 시스템의 MTBF 값은 30000h 이상에 달하여 매우 높은 신뢰성을 보여 줍니다.
< P > 고속, 고정밀 가공을 위해 스핀들, 선형 모터와 같은 기능 구성 요소가 빠르게 발전하여 응용 분야가 더욱 확대되었습니다.
2. 5 축 연동 가공과 복합 가공기의 빠른 발전
는 5 축 연계를 사용하여 3d 서피스 부품 가공을 수행하고 커터의 최적 형상 형태로 절삭할 수 있어 마무리가 높을 뿐만 아니라 효율성도 크게 향상됩니다. 일반적으로 5 축 연동 기계 1 대의 효율은 3 축 연계 기계 2 대, 특히 입방질화 붕소와 같은 초경 재료 밀링 커터를 사용한 고속 밀링 경화 강철 부품의 경우 5 축 연계 가공이 3 축 연계 가공보다 더 높은 효과를 발휘할 수 있다고 생각합니다. 그러나 과거에는 5 축 연계 수치 제어 시스템, 호스트 구조가 복잡하기 때문에 3 축 연계 수치 제어 기계보다 몇 배 높은 가격에 프로그래밍 기술이 어려워 5 축 연계 기계의 발전을 제한했습니다.
현재 스핀들 출현으로 인해 5 축 연동 가공을 위한 복합 스핀들 헤드 구조가 크게 단순화되어 제조난도와 비용이 크게 절감되고 수치 제어 시스템의 가격 격차가 좁혀지고 있습니다. 따라서 복합 스핀들 헤드 유형 5 축 연동 기계 및 복합 가공 기계 (5 면 가공 기계 포함) 의 개발이 촉진되었습니다.
EMO2001 전시회에서 새로운 일본 기계의 5 면 가공 기계는 4 개의 수직 평면 가공 및 임의 각도 가공을 가능하게 하는 복합 스핀들 헤드를 사용하여 5 면 가공 및 5 축 가공을 동일한 작업셀에서 수행할 수 있습니다. 경사진 면과 테이퍼 구멍 가공도 가능합니다. 독일 DMG 는 DMUVoution 시리즈 머시닝 센터를 전시해 한 번에 5 면 가공과 5 축 연동 가공을 할 수 있으며 CNC 시스템 제어 또는 CAD/CAM 직접 또는 간접적으로 제어할 수 있습니다.
3. 지능적이고 개방적이며 네트워킹은 현대 수치 제어 시스템 개발의 주요 트렌드가 될 것입니다
21 세기의 수치 제어 장비는 지능형 시스템이 될 것입니다. 지능형 내용은 수치 제어 시스템의 모든 측면에 포함됩니다 드라이브 성능을 향상시키고 사전 공급 제어, 모터 매개변수의 어댑티브 연산, 자동 부하 인식 자동 선택 모델, 자체 조정 등과 같은 연결 사용 편의성을 높이기 위해 프로그래밍을 단순화하고, 지능형 자동 프로그래밍, 지능형 인간-기계 인터페이스 등과 같은 운영 지능을 단순화합니다. 지능형 진단, 지능형 모니터링 내용, 시스템 진단 및 유지 보수 용이 등이 있습니다.
기존의 수치 제어 시스템 폐쇄성 및 수치 제어 애플리케이션 소프트웨어의 산업화 생산 문제를 해결하기 위해. 현재 많은 국가들이 개방형 수치 제어 시스템을 연구하고 있습니다. 미국의 NGC (the next generation work-station/machine control), 유럽 * * * 체의 OS ACA (open system architecture for control) 일본의 osec (open system environment for controller), 중국의 ONC(Open Numerical Control System) 등이 있습니다. 수치 제어 시스템의 개방화는 이미 수치 제어 시스템의 미래의 길이 되었다. 개방형 디지털 제어 시스템이란 디지털 제어 시스템의 개발이 통합 운영 플랫폼에서 기계 공장가와 최종 사용자를 대상으로 구조 개체 (수치 제어 기능) 를 변경, 추가 또는 잘라서 시리즈화할 수 있다는 것입니다. 사용자의 특수 어플리케이션과 기술 노하우를 제어 시스템에 쉽게 통합할 수 있습니다. 다양한 품종, 다양한 등급의 개방형 디지털 제어 시스템을 신속하게 실현하여 뚜렷한 개성을 지닌 명품 제품을 형성하다. 현재 개방형 수치 제어 시스템의 아키텍처 사양, 통신 사양, 구성 사양, 운영 플랫폼, 수치 제어 시스템 기능 라이브러리 및 수치 제어 시스템 기능 소프트웨어 개발 도구 등이 현재 연구의 핵심입니다.
네트워크 수치 제어 장비는 최근 2 년간 국제적으로 유명한 공작 기계 박람회의 새로운 하이라이트입니다. 디지털 제어 장비의 네트워킹은 생산 라인, 제조 시스템, 제조 기업의 정보 통합 요구를 크게 충족시킬 것이며 민첩한 제조, 가상 기업, 글로벌 제조와 같은 새로운 제조 모델을 실현하는 기본 단위입니다.
국내외 유명 디지털 제어 기계와 디지털 제어 시스템 제조업체들은 최근 2 년 동안 관련 신개념과 원형을 선보였다. 이를테면 EMO2001 전시회에서 일본 야마자키 마자크 (Mazak) 가 전시한' 사이버프로듀싱 센터 (CPC)' 와 같은 새로운 개념과 원형을 선보였다. 일본 오쿠마 (Okuma) 기계회사는' IT plaza' (정보기술광장, IT 광장) 를 전시했다. 독일 지멘스 (Siemens) 가 전시한 OME (Open Manufacturing Environment) 등은 디지털 제어 기계 가공이 네트워크화 방향으로 발전하는 추세를 반영하고 있다.
4. 신기술 표준, 사양 수립
(1) 수치 제어 시스템 설계 및 개발 사양 정보
앞서 언급했듯이 개방형 수치 제어 시스템은 더 나은 공통성, 유연성 및 유연성을 제공합니다 오픈 아키텍처 수치 제어 시스템 사양 (OMAC, OSACA, OSEC) 의 연구와 개발을 통해 세계 3 대 경제가 단기간에 거의 동일한 과학 계획과 규범을 제정하여 수치 제어 기술의 새로운 변화의 시기를 예고하고 있습니다. 우리나라는 2000 년에도 중국의 ONC 수치 제어 시스템의 규범 틀을 연구하고 제정하기 시작했다.
(2) 수치 제어 표준 정보
수치 제어 표준은 제조 정보화 발전의 추세입니다. 디지털 제어 기술이 탄생한 후 50 년 동안의 정보 교환은 ISO6983 표준에 기반을 두고 있습니다. 즉, G, M 코드를 사용하여 어떻게 (how) 가공을 설명하는지, 그 본질적 특징은 가공과정을 지향한다는 것입니다. 분명히 그는 현대 수치 제어 기술의 급속한 발전에 대한 요구를 점점 더 만족시키지 못하고 있습니다. 이를 위해 국제적으로 새로운 CNC 시스템 표준인 ISO14649 (STEP-NC) 를 연구하고 개발하고 있습니다. 이는 특정 시스템에 의존하지 않는 중립 메커니즘을 제공하여 제품 수명 주기 동안 통합 데이터 모델을 설명함으로써 전체 제조 프로세스 및 산업 분야 제품 정보를 표준화할 수 있도록 하기 위한 것입니다.
STEP-NC 의 출현은 수치 제어 기술 분야의 혁명일 수 있으며, 수치 제어 기술의 발전과 전체 제조업에 큰 영향을 미칠 것입니다. 먼저, STEP-NC 는 NC 가공 프로그램이 단일 컴퓨터에 집중되는 새로운 제조 개념을 제시합니다. 새로운 표준에 따라 NC 프로그램은 인터넷에 분산될 수 있는데, 이것이 바로 디지털 제어 기술이 개방되고 네트워크화되는 방향이다. 둘째, STEP-NC 수치 제어 시스템은 가공 도면 (약 75%), 가공 프로그램 준비 시간 (약 35%) 및 가공 시간 (약 50%) 을 크게 줄일 수 있습니다.
현재 유럽과 미국은 STEP-NC 의 연구를 중요하게 생각하고 있으며 유럽은 STEP-NC 의 IMS 프로그램 (1999.1.1 ~ 2001.12.31) 을 시작했습니다. 이 프로그램에는 유럽과 일본의 20 개 CAD/CAM/CAPP/CNC 사용자, 공급업체 및 학술 기관이 참여하고 있습니다. 미국의 STEP Tools 는 전 세계 제조 데이터 교환 소프트웨어의 개발자로, CNC 공작 기계 가공 정보 교환으로 사용되는 수퍼모델 (Super Model) 을 개발했으며, 그 목표는 모든 가공 프로세스를 일관된 사양으로 설명하는 것입니다. 현재 이 새로운 데이터 교환 형식은 SIEMENS, FIDIA 및 유럽 OSACA-NC 수치 제어 시스템이 장착된 원형 원형에서 검증되었습니다.