20 세기 중반 수치 제어 기술이 등장한 이래, 디지털 제어 기계는 기계 제조업에 혁명적인 변화를 가져왔다. CNC 가공은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다: 가공이 유연하고, 가공 정확도가 높고, 생산성이 높으며, 운영자의 노동 강도를 줄이고, 노동 조건을 개선하고, 생산 관리의 현대화와 경제적 이익 향상에 도움이 됩니다. 디지털 제어 기계는 다양한 소량 배치 부품, 구조가 복잡하고 정확도가 높은 부품, 자주 수정해야 하는 부품, 너무 비싸서 폐기할 수 없는 핵심 부품, 정밀 복제가 필요한 부품, 생산 주기를 단축해야 하는 부품 및 100% 검사가 필요한 부품을 가공하는 데 적합한 기계 통합 제품입니다. 디지털 제어 공작 기계의 특성과 적용 범위는 그것을 국민 경제와 국방 발전의 중요한 장비로 만들었다.
2 1 세기에 접어들면서 중국 경제는 국제사회에 전면적으로 통합되어 왕성한 발전의 새로운 시대로 접어들었다. 기계 제조업은 기계 제조업 수요 수준 상승으로 인한 제조 장비 발전의 기회뿐만 아니라 중국이 세계무역기구에 가입한 후 치열한 국제시장 경쟁의 압력에 직면해 있다. CNC 공작 기계의 발전을 가속화하는 것은 공작 기계 제조 산업의 지속 가능한 발전을 해결하는 열쇠입니다. 제조업이 디지털 제어 기계에 대한 대량의 수요와 컴퓨터 기술 및 현대 설계 기술의 급속한 발전에 따라, 디지털 제어 기계의 응용 범위는 여전히 생산 가공의 요구를 충족시키기 위해 지속적으로 확대되고 발전하고 있다. CNC 공작 기계의 고속, 고정밀, 복합, 지능, 개방성, 네트워킹, 다축 및 녹색화 추세를 간략하게 분석하고 중국의 CNC 공작 기계 개발에 존재하는 몇 가지 문제를 제기합니다.
Cnc 공작 기계 개발 동향
1, 고속
자동차, 국방, 항공, 우주 등 산업의 급속한 발전과 알루미늄 합금 등 신소재 응용으로 디지털 제어 기계에 대한 고속 가공에 대한 요구가 높아지고 있다.
2. 스핀들 속도: 기계는 스핀들 (내장 스핀들 모터) 을 사용하며 최대 스핀들 속도는 20000r/min 에 이릅니다.
이송 속도: 해상도가 0.0 1μm 인 경우 최대 이송 속도는 240m/min 으로 복잡한 서피스를 정확하게 가공할 수 있습니다.
3. 연산 속도: 마이크로프로세서의 빠른 발전은 디지털 제어 시스템이 고속, 고정밀 방향 발전을 보장해 줍니다. 32 비트 및 64 비트 CPU 의 수치 제어 시스템이 개발되어 주파수가 수백 메가헤르츠 및 기가헤르츠로 증가했습니다. 연산 속도가 크게 향상되어 해상도가 0. 1μm 및 0.0 1μm 인 경우에도 이송 속도는 최대 24 ~ 240m/min； 까지 유지됩니다.
4. 칼교체속도: 현재 해외선진가공센터의 칼교체시간은 보통 1s 정도이며, 높은 것은 이미 0.5s 에 도달했고, 독일 케룡성은 칼창고를 바구니로 설계했고, 스핀들을 축으로, 공구는 원주순으로 배열되어 있으며, 칼교체시간은 0.9s 에 불과하다
5, 높은 정확도
디지털 제어 기계의 정밀도 요구 사항은 이제 정적 형상 정밀도에 국한되지 않으며, 작업셀의 동작 정밀도, 열 변형, 진동 모니터링 및 보정도 점점 더 중시되고 있습니다.
6. 디지털 제어 시스템의 제어 정확도 향상: 고속 보간 기술을 사용하여 작은 프로그램 세그먼트의 연속 이송, 수치 제어 장치 미세 조정, 고해상도 위치 감지 장치 사용, 위치 감지 정확도 향상 (일본은 내장 위치 탐지기의 AC 서보 모터 개발, 106 펄스/회전, 위치 감지 정확도 0.0/
7. 오차 보정 기술 사용: 역방향 클리어런스 보정, 피치 오차 보정 및 공구 오차 보정을 사용하여 장비의 열 변형 오차 및 공간 오차를 종합적으로 보정합니다. 종합 오차 보정 기술의 적용으로 가공 오차가 60 ~ 80% 감소할 수 있다는 연구결과가 나왔다.
메쉬 디코더를 사용하여 머시닝 센터의 궤적 정확도를 검사하고 향상시킵니다. 시뮬레이션을 통해 작업셀의 가공 정밀도를 예측하고, 작업셀의 위치 지정 및 반복 위치 지정 정밀도를 보장하며, 성능을 장기간 안정화하고, 다양한 작업 조건에서 다양한 가공 작업을 완료하고, 부품의 가공 품질을 보장합니다.
1, 복합 기능
복합 작업셀의 의미는 가공물에서 완제품에 이르는 다양한 요소 가공을 하나의 작업셀에서 구현하거나 완료하는 것을 의미합니다. 그 구조적 특징에 따라 공예 화합물과 공예 화합물의 두 종류로 나눌 수 있다. 보어, 밀링, 드릴 복합 머시닝 센터, 터닝 및 밀링 복합 머시닝 센터, 밀링, 보링, 드릴 복합 머시닝 센터 등과 같은 복합 작업셀을 가공합니다. 면 다축 연계 가공 복합 기계, 이축 선반가공 중심 등과 같은 복합 작업셀을 가공합니다. 복합 기계를 사용하여 가공하면 가공소재 로딩, 공구 교체 및 조정의 보조 시간이 줄어들고 중간 프로세스의 오차가 줄어들며 부품의 가공 정확도가 향상되고 제품 제조 주기가 단축되며 생산효율과 제조업체의 시장 대응 능력이 향상되며 기존의 공정 분산 생산 방식에 비해 상당한 이점이 있습니다.
가공 과정의 복합화는 또한 모듈화와 다축 작업셀의 발전을 가져왔다. 독일 Index 의 최신 선반가공 센터는 자동차, 밀링, 드릴, 롤, 연삭, 레이저 열처리 등 다양한 공정을 수행할 수 있는 모듈식 구조로 복잡한 부품의 모든 가공을 완료합니다. 현대 가공 요구 사항이 지속적으로 향상됨에 따라, 대량의 다축 디지털 제어 기계가 각 대기업의 환영을 받고 있다.
2005 년 중국 국제공작기계 전람회 (CIMT2005) 에서 국내외 업체들은 각종 다축 가공기 (쌍축, 쌍칼, 9 축 제어 등) 를 전시했다. ) 및 4-5 축 연계를 가능하게 하는 5 축 고속 갠트리 머시닝 센터 및 5 축 고속 밀링 센터
2. 지능형 제어
인공지능 기술이 발달하면서 제조 유연성 및 제조 자동화의 발전 요구를 충족시키기 위해 디지털 제어 기계의 지능화 수준도 높아지고 있다. 구체적으로 다음과 같은 측면에 반영됩니다.
가공 공정 가변 제어 기술: 가공 중 스핀들 및 이송 모터의 절삭력, 전력, 전류 및 전압을 모니터링하고 기존 또는 현대 알고리즘을 사용하여 공구의 응력, 마모 및 손상 상태, 기계 가공의 안정성 상태를 식별하고 이러한 상태에 따라 가공 매개변수 (스핀들 속도 및 이송 속도) 및 가공 명령을 실시간으로 조정하여 장비를 최적 작동 상태로 설정함으로써 가공 정확도를 높이고 가공을 줄입니다
가공 매개 변수의 지능형 최적화 및 선택: 공정 전문가 또는 기술자의 경험을 바탕으로 부품 가공의 일반 및 특수 규칙에 따라 현대 지능형 방법을 사용하여 전문가 시스템 또는 모델을 기반으로 하는 "가공 매개 변수 지능형 최적화 및 선택기" 를 구축하고 최적화된 가공 매개 변수를 사용하여 프로그래밍 효율성과 가공 기술 수준을 향상시키고 생산 준비 시간을 단축합니다.
지능형 고장 자체 진단 자체 수리 기술: 기존 장애 정보를 기반으로 현대 지능형 접근 방식을 적용하여 빠르고 정확한 장애 위치를 확보할 수 있습니다.
지능형 오류 재생 및 오류 시뮬레이션 기술: 시스템의 다양한 정보를 완벽하게 기록하고, 디지털 제어 기계의 다양한 오류 및 사고를 재생 및 시뮬레이션하여 오류의 원인을 파악하고, 문제 해결 방법을 찾고, 생산 경험을 쌓을 수 있습니다.
지능형 AC 서보 드라이브: 부하를 자동으로 식별하고 지능형 스핀들 AC 드라이브 및 지능형 이송 서보를 포함한 매개변수를 조정할 수 있는 지능형 서보 시스템입니다. 이 드라이브는 모터와 부하의 관성 모멘트를 자동으로 인식하고 제어 시스템의 매개변수를 자동으로 최적화하여 구동 시스템이 최적의 작동을 할 수 있도록 합니다.
지능형 4M 수치 제어 시스템: 제조 과정에서 기계 검사 통합은 빠른 제조, 빠른 감지, 빠른 응답을 실현하는 효과적인 방법입니다. 측정, 모델링, 제조 및 기계 운영자 (예: 4M) 를 하나의 시스템에 통합하여 정보 공유를 실현하고 측정, 모델링 및 로봇 팔을 촉진합니다.
3. 오픈 시스템.
미래 기술에 개방: 하드웨어 및 소프트웨어 인터페이스가 공인된 표준 프로토콜을 준수하기 때문에 소량의 재설계 및 조정만으로 차세대 범용 하드웨어 및 소프트웨어 리소스를 기존 시스템에 채택, 흡수 및 호환할 수 있습니다. 즉, 시스템 개발 비용이 크게 절감되고 시스템 성능 및 안정성이 지속적으로 향상되며 긴 수명 동안 지속될 수 있습니다.
사용자에게 특별한 요구 사항 공개: 제품 업데이트, 기능 확장, 특수 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 포트폴리오 제공
CNC 표준 수립: 새로운 CNC 시스템 표준인 ISO 14649(STEP-NC) 를 국제적으로 연구하고 개발하여 특정 시스템에 의존하지 않는 중립 메커니즘을 제공하여 전체 제품 수명 주기를 설명하는 통합 데이터 모델을 제공함으로써 전체 제조 프로세스와 각 산업 분야의 제품 정보를 표준화할 수 있습니다. 표준화된 프로그래밍 언어는 사용자가 쉽게 사용할 수 있을 뿐만 아니라 운영 효율성과 직접적인 관련이 있는 수동 소비도 줄입니다.
4, 병렬 드라이브
병렬 운동 기계는 기존 기계 연결 매커니즘에 내재된 결함 (예: 이동 부품 품질, 시스템 강성 낮음, 작업 자유도 낮음, 장비 가공의 유연성 및 조작성 부족 등) 을 극복합니다. 다중 로드 병렬 매커니즘은 작업셀 스핀들 (일반적으로 이동 플랫폼) 및 작업셀 베이스 (일반적으로 정적 플랫폼) 를 구동하는 데 사용되며, 로드 시스템에서 지원하는 플랫폼은 레버 시스템의 로드 길이를 통해 적절한 자유 동작을 얻을 수 있습니다. 복잡한 특수 부품의 가공을 더 잘 충족할 수 있도록 다중 좌표 연계 번호 제어 가공, 조립, 측정 등의 다양한 기능을 제공합니다. 그것은 현대 로봇의 모듈화 정도가 높고, 무게가 가볍고, 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다.
신형 가공 장비인 병렬 공작기계는 이미 공작기계 기술의 중요한 연구 방향이 되어 국제공작기계 업계의 높은 중시를 받았다. "수치 제어 기술 발명 이후 공작 기계 업계에서 가장 의미있는 진보", "2 1 세기 차세대 디지털 가공 장비" 로 간주됩니다.
5, 터미널 (대형 및 소형)
국방, 항공, 우주 발전 및 에너지 등 기초산업의 대형 장비에는 성능이 좋은 대형 디지털 제어 기계의 지지가 필요하다. 초정밀 가공 기술과 마이크로나노 기술은 265,438+0 세기의 전략 기술로 마이크로사이즈와 마이크로나노 가공 정밀도에 적응할 수 있는 새로운 제조 기술과 장비를 개발해야 한다. 따라서 마이크로 절삭 (선반가공, 밀링 및 연삭) 기계, 마이크로 전기 가공 기계, 마이크로 레이저 가공 기계 및 마이크로 프레스를 포함한 마이크로 기계에 대한 수요가 점차 증가하고 있습니다.
6, 정보 상호 작용 네트워크
치열한 경쟁에 직면한 기업에게는 디지털 제어 기계에 양방향 고속 네트워킹 통신 기능을 갖추어 작업장 내 각 부서 간의 원활한 정보 흐름을 보장하는 것이 중요하다. 네트워크 자원을 공유할 수 있을 뿐만 아니라, 디지털 제어 기계의 원격 모니터링, 제어, 교육, 교육 및 관리뿐만 아니라, 디지털 제어 장비의 디지털 서비스 (디지털 제어 기계 고장의 원격 진단 및 유지 관리 등) 를 실현할 수 있습니다. ). 예를 들어 일본 Mazak 이 출시한 차세대 가공센터에는 컴퓨터, 휴대폰, 기계 안팎의 카메라 등 e-Tower 라는 외부 장비가 장착되어 있습니다. , 음성, 그래픽, 비디오 및 텍스트 통신 문제 해결 경고 표시, 온라인 도움말 문제 해결 등의 기능을 제공합니다. 이것은 독립적이고 자기관리 제조 단위이다.
7. 새로운 기능 구성 요소
CNC 공작 기계의 모든 측면에서 성능을 향상시키기 위해 고정밀, 고 신뢰성 및 새로운 기능 구성 요소의 적용이 불가피합니다. 대표적인 새로운 기능 구성 요소는 다음과 같습니다.
고주파 스핀들: 고주파 스핀들은 고주파 모터와 스핀들 부품의 통합으로, 작은 크기, 속도, 무급 속도 조절 등 다양한 장점을 갖추고 있으며, 다양한 신형 디지털 제어 기계에 널리 사용되고 있습니다.
직선모터: 최근 몇 년 동안 직선모터가 광범위하게 응용되었다. 기존 서보 시스템보다 가격이 높지만 부하 변화 교란, 열 변형 보정, 자기 격리 및 보호와 같은 핵심 기술의 적용으로 기계 전동 구조가 단순화되고 기계 기계의 동적 성능이 향상되었습니다. 지멘스가 생산한 1FN 1 시리즈 3 상 AC 영구 자석 동기 직선 모터와 같이 고속 밀링, 머시닝 센터, 연삭기, 병렬 기계 및 동적 성능 및 동작 정확도가 높은 작업셀에 널리 사용되고 있습니다. 독일 EX-CELL-O 의 XHC 수평 머시닝 센터는 두 개의 직선 모터 3 방향 드라이브를 사용합니다.
전동 볼 스크류: 전동 볼 스크류는 서보 모터와 볼 스크류의 통합으로, 디지털 제어 기계의 구조를 크게 단순화하며, 전동 고리가 적고, 구조가 치밀한 등 여러 가지 장점을 가지고 있습니다.
8. 높은 신뢰성
기존 공작 기계에 비해 디지털 제어 기계는 디지털 제어 시스템 및 해당 모니터링 장치를 추가하고 전기, 유압 및 기계 및 전기 장비를 대량으로 사용하여 오류 발생 확률을 높입니다. 공업전기망 전압의 변동과 간섭은 디지털 제어 기계의 신뢰성에 매우 불리하다. 디지털 제어 기계가 가공한 부품은 표면이 복잡하고, 처리 주기가 길며, 평균 고장 간격이 20,000 시간 이상이어야 한다. 디지털 제어 기계의 높은 신뢰성을 보장하기 위해서는 시스템을 세심하게 설계하고, 엄격하게 제조하고, 안정성 목표를 명확히 하고, 수리 분석을 통해 고장 패턴을 분석하여 약한 부분을 찾아내야 한다. 해외 수치 제어 시스템의 평균 무고장 시간은 70 ~ 65438+ 만 시간 이상이며, 국내 수치 제어 시스템의 평균 무고장 시간은 10000 시간 정도입니다. 외국 기계의 평균 무고장 근무 시간은 800 시간 이상이며 국내에서는 최대 300 시간밖에 되지 않는다.
9. 녹색 가공
환경과 자원 제약이 갈수록 엄격해짐에 따라 제조와 가공의 녹색화가 점점 더 중요해지면서 우리나라의 자원과 환경 문제가 특히 두드러진다. 이에 따라 최근 몇 년 동안 에너지 효율이 높고 친환경적인 건식 절삭기와 반건조 절삭기가 끊임없이 출현하고 발전하였다. 2 1 세기, 녹색제조의 대세는 각종 에너지 절약 친환경 공작기계의 발전을 가속화하고 더 많은 세계 시장을 점유할 것이다.
멀티미디어 기술의 응용.
멀티미디어 기술은 컴퓨터, 시청각 및 통신 기술을 통합하여 컴퓨터가 사운드, 텍스트, 이미지 및 비디오 정보를 종합적으로 처리할 수 있도록 하므로 사용자 인터페이스에 대한 그래픽 요구 사항도 제시합니다. 합리적이고 인간적인 사용자 인터페이스는 비전문가의 사용을 크게 용이하게 하고, 사람들은 창과 메뉴를 통해 조작할 수 있으며, 청사진 프로그래밍과 빠른 프로그래밍, 3D 컬러 3D 동적 그래픽 디스플레이, 그래픽 시뮬레이션, 그래픽 동적 추적 및 시뮬레이션, 다양한 방향의 뷰 및 부분 디스플레이 확대 기능을 쉽게 구현할 수 있습니다. 또한 디지털 제어 기술 분야에서 멀티미디어 기술을 적용하면 정보 처리가 종합적이고 지능적으로 이루어지며 실시간 모니터링 시스템, 생산 현장 장비의 문제 해결 및 생산 프로세스 매개변수 모니터링에 적용될 수 있으므로 응용 가치가 매우 높습니다.