CNC공작기계의 발전사
요약
"과학과 기술은 일차적인 생산력이다"는 오늘날 사회발전에서 최고의 진리가 되었다. 최첨단을 장악할 수 있는 사람, 가장 앞선 과학기술을 보유한 사람은 누구든지 개발을 주도하고 거대한 돌파구와 성과를 이룰 수 있습니다.
CNC 기술을 핵심으로 하는 첨단 제조 기술은 국가의 종합적인 국력을 반영하는 중요한 상징 중 하나입니다.
이번 글에서는 주로 CNC 공작기계의 정의와 개발 단계, 역사, 세계 공작기계 강국, 우리나라 공작기계의 발전 상황을 소개하고, 향후 CNC 공작기계의 발전 방향도 간략하게 설명한다. , 오늘날 사회에서 CNC 공작 기계의 역할이 개발에 얼마나 중요한지 설명합니다.
관련 정보 검색을 통해 기계분야, 특히 CNC 공작기계에 대한 이해를 심화함과 동시에 오늘날 사회의 메카트로닉스 발전 동향과 앞으로의 추가 연구 방향.
키워드 개발 이력 공작기계 동력 개발 동향
1. 명사 설명
CNC, 즉 수치제어(Numerial Control, 줄여서 NC로 약칭함).
수치제어 기술, 즉 NC 기술은 디지털 정보(디지털 수량 및 문자)를 이용하여 명령을 내리고 자동 제어를 구현하는 기술을 말합니다.
현대에 개발된 자동제어 기술이다.
현재 CNC 기술은 현대 제조 기술의 기본 지원이되었으며 CNC 장비는 제조 산업 현대화의 중요한 기반입니다.
이러한 기반이 탄탄한지는 국가의 경제 발전과 종합적인 국력에 직접적인 영향을 미치며, 국가의 전략적 위치와도 관련이 있습니다.
따라서 세계의 모든 산업화된 국가는 자체 CNC 기술과 산업을 발전시키기 위해 주요 조치를 취했습니다.
CNC 공작기계(Numerial Control Machine Tools)는 디지털 제어 기술을 이용해 공작기계 가공 과정을 자동으로 제어하는 공작기계의 일종을 말한다.
국제정보처리연맹 제5기술위원회는 CNC 공작기계를 다음과 같이 정의한다. "CNC 공작기계란 코드나 기타 코드를 이용하여 명령을 논리적으로 처리할 수 있는 프로그램 제어 시스템을 갖춘 공작기계이다." 현대 기계 제조 기술, 자동 제어 기술 및 컴퓨터 정보 기술을 통합하고 CNC 장치 또는 컴퓨터를 사용하여 부품 가공 시 범용 공작 기계의 다양한 작업(예: 시작, 처리 순서 수동 제어, 절단 변경 등)을 부분적으로 또는 완전히 대체합니다. 스핀들 속도 변경, 공구 선택, 절삭유 시작 및 정지 등)은 조명, 기계 및 전기가 통합된 고효율, 고정밀, 고유연성 및 고도의 자동화 기능을 갖춘 CNC 장비입니다.
2. 수치 제어 시스템의 개발 단계
1946년 세계 최초의 전자 컴퓨터가 탄생했는데, 이는 인간이 정신적 작업을 향상시키고 부분적으로 대체할 수 있는 도구를 만들었다는 것을 보여줍니다.
육체노동만을 강화하는 농경사회와 산업사회에서 인간이 만들어낸 도구에 비하면 질적 도약을 이루며 인간이 정보사회로 진입할 수 있는 기반을 마련했다.
6년 뒤인 1952년에는 컴퓨터 기술이 공작기계에 적용되면서 미국에서 최초의 CNC 공작기계가 탄생했다.
이후 전통적인 공작기계는 질적인 변화를 겪었다.
지난 반세기 동안 CNC 시스템은 2단계, 6세대 개발을 경험했습니다.
1. 수치제어(NC) 단계(1952~1970)
초기 컴퓨터의 연산 속도는 당시에는 과학 연산이나 데이터 처리에 거의 영향을 미치지 못했으나, 공작 기계의 실시간 제어 요구 사항을 조정할 수 없었습니다.
사람들은 공작 기계 전용 컴퓨터를 CNC 시스템으로 "구축"하기 위해 디지털 논리 회로를 사용해야 합니다. 이를 HARD-WIRED NC 또는 줄여서 CNC라고 합니다.
부품 개발과 함께 이 단계는 1세대(1952년), 2세대(1959년), 3세대(1965년), 소규모 집적 회로 등 3세대를 거쳤습니다.
2. 컴퓨터 수치 제어(CNC) 단계(1970~현재)
1970년에는 범용 미니컴퓨터가 등장해 대량 생산됐다.
그래서 CNC시스템의 핵심부품으로 이식되어 컴퓨터수치제어(CNC) 단계에 들어섰다(컴퓨터 앞의 '유니버설'이라는 단어는 생략됐다).
1971년 미국의 INTEL사는 세계 최초로 대규모 집적 회로 기술을 사용해 컴퓨터의 두 가지 핵심 구성 요소인 연산 장치와 컨트롤러를 단일 칩에 통합했습니다. 중앙 처리 장치(줄여서 CPU)라고도 하는 마이크로프로세서(MICROPROCESSOR)입니다.
1974년에는 마이크로프로세서가 수치 제어 시스템에 사용되었습니다.
이는 소형 컴퓨터가 너무 강력하고 하나의 공작 기계를 제어하는 능력이 제한되어 있기 때문입니다(그래서 당시에는 여러 공작 기계를 제어하는 데 사용되었는데 이를 그룹 제어라고 불렀습니다). 마이크로프로세서를 사용하는 것이 합리적입니다.
게다가 당시 미니컴퓨터의 신뢰성도 이상적이지 않았습니다.
초기 마이크로프로세서의 속도와 기능성은 충분히 높지 않았지만 멀티 프로세서 아키텍처를 통해 해결할 수 있었습니다.
마이크로프로세서는 범용 컴퓨터의 핵심 부품이기 때문에 지금도 컴퓨터 수치제어라고 부른다.
1990년까지 PC(중국에서는 일반적으로 마이크로컴퓨터로 알려진 개인용 컴퓨터)의 성능이 매우 높은 수준으로 발전하여 CNC 시스템의 핵심 구성 요소로서의 요구 사항을 충족할 수 있었습니다.
이후 CNC 시스템은 PC 기반 단계에 진입했습니다.
한마디로 컴퓨터 수치제어 단계도 3세대를 거쳤다.
즉, 1970년에 4세대 - 소형 컴퓨터, 1974년에 5세대 - 마이크로프로세서, 1990년에 6세대 - PC(해외에서는 PC-BASED라고 함)를 기반으로 한 것입니다.
또한 주목해야 할 점은 외국에서는 오랫동안 컴퓨터 수치제어(CNC)라고 불러왔지만 우리나라는 여전히 수치제어(NC)라고 부르는 데 익숙하다는 점이다.
그래서 우리가 매일 이야기하는 "CNC"는 실제로 "컴퓨터 수치 제어"를 의미합니다.
3. CNC공작기계의 발전사
20세기 중반 전자기술의 발달과 함께 자동정보처리, 데이터처리, 전자컴퓨터의 등장으로 새로운 자동화 기술의 혁신 디지털 신호를 사용하여 공작 기계의 움직임과 처리 프로세스를 제어한다는 개념은 공작 기계 자동화의 발전을 촉진했습니다.
가공에 디지털 기술을 사용하는 것은 1940년대 초 미국 North Mytkin의 소형 항공기 산업 계약업체인 Parsons Corporation에 의해 처음 구현되었습니다.
항공기 프레임과 헬리콥터의 회전 날개를 제작할 때 완전 디지털 컴퓨터를 사용하여 날개 처리 경로에 대한 데이터를 처리하고 공구 직경이 항공기에 미치는 영향을 고려했습니다. 처리 경로를 통해 처리 정확도는 ±0.0381mm(±0.0015in)에 도달하여 당시 최고 수준에 도달했습니다.
1952년 MIT는 수직 밀링 머신에 실험적인 CNC 시스템을 설치하고 3개 축의 움직임을 동시에 제어하는 데 성공했습니다.
이 CNC 공작기계는 세계 최초의 CNC 공작기계라고 불린다.
이 공작기계는 실험적인 공작기계로 1954년 11월 Parsons 특허를 바탕으로 American Bendix Company(Bendix-Cooperative)에서 제조한 최초의 산업용 CNC 공작기계가 공식 생산되었습니다.
이후 1960년부터 독일, 일본 등 일부 선진국들이 CNC 공작기계를 잇달아 개발, 생산, 사용하게 됐다.
CNC 공작기계 중 CNC 밀링머신이 먼저 등장해 사용하게 된 이유는 일반 공작기계로는 다루기 힘든 곡면 가공이 필요한 곡면이나 곡면 부품을 CNC 공작기계로 해결할 수 있기 때문이다.
하지만 당시 CNC 시스템은 부피가 크고 전력소모가 높은 전자관을 사용했기 때문에 군수분야를 제외하면 다른 산업에서는 널리 사용되지 않았다.
1960년 이후 포인트 제어 CNC 공작기계는 급속도로 발전했습니다.
포인트 제어 CNC 시스템은 윤곽 제어 CNC 시스템보다 훨씬 간단하기 때문입니다.
이에 따라 CNC밀링머신, 펀치머신, 좌표보링머신 등이 대량으로 개발됐다. 통계에 따르면 1966년까지 실제로 사용된 CNC 공작기계는 약 6,000여대 중 85개가 점제어 공작기계였다. .
CNC 공작기계 개발에 있어서 머시닝센터를 빼놓을 수 없다.
자동공구교환장치를 갖춘 CNC 공작기계로, 동시에 여러 공정의 공작물을 가공할 수 있습니다.
본 제품은 원래 1959년 3월 미국의 Keaney & Trecker Corp.에서 개발한 제품입니다.
이러한 종류의 공작 기계에는 공구 매거진에 탭, 드릴, 리머, 밀링 커터 및 기타 공구가 장착되어 있으며 천공 벨트의 지시에 따라 자동으로 공구를 선택하고 공구를 설치합니다. 공작물 처리를 처리하기 위해 조작기를 통해 스핀들.
공작기계에 부품을 올리고 내리는 시간과 공구 교환 시간을 단축할 수 있습니다.
머시닝 센터는 이제 CNC 공작 기계의 매우 중요한 유형이 되었습니다. 상자 부품 가공을 위한 수직 및 수평 보링 및 밀링 머시닝 센터뿐만 아니라 회전식 일체형 부품 가공 센터도 있습니다. , 등.
영국은 1967년 처음으로 여러 개의 CNC 공작기계를 유연가공 시스템에 연결했는데, 이것이 소위 유연생산시스템(FMS)이다. 이후 미국, 유럽, 일본 등이 해당된다. 개발과 적용도 잇달아 이루어졌습니다.
1974년 이후 마이크로 전자공학 기술의 비약적인 발전으로 마이크로프로세서가 CNC 공작기계에 직접 사용되면서 CNC의 소프트웨어 기능이 강화되어 컴퓨터 수치제어 공작기계(이하 CNC 공작기계라고도 함)로 발전하게 되었다. .CNC 공작기계의 대중화, 응용 및 활발한 개발을 촉진합니다.
1980년대에는 1~4개의 머시닝센터나 터닝센터를 본체로 하고 자동 공작물 로딩 및 언로딩과 모니터링 및 검사 장치를 갖춘 유연생산셀(FMC)이 세상에 등장했다.
이런 종류의 장치는 투자가 적고 결과가 빠릅니다. 소수의 인력으로 오랫동안 단독으로 운영할 수도 있고, FMS 또는 상위 수준의 통합 제조 시스템에 통합할 수도 있습니다.
현재 FMS는 절단 가공에서 판 냉간 가공, 용접, 조립 및 기타 분야로 확장했으며 중소형 일괄 처리에서 대규모 일괄 처리로 발전했습니다.
따라서 공작기계 CNC 기술은 현대 기계 자동화의 기본 기술로 꼽힌다.
4. 세계 강대국과 우리 나라의 CNC 공작기계 발전
미국, 독일, 일본은 기술 측면에서 세계에서 가장 기술이 발달한 국가이다. CNC 공작기계의 과학적 연구, 설계, 제조 및 사용 경험이 가장 많은 국가입니다.
사회 상황이 다르기 때문에 각각 고유한 특성을 가지고 있습니다.
미국: 공작기계 개발은 주로 기초 과학 연구를 기반으로 한다
미국의 특징은 *** 공작기계 산업을 매우 중시한다는 점이다. 국방부 및 기타 부서는 군사적 필요에 따라 지속적으로 공작 기계를 제안하고 과학 연구 과제를 충분히 제공하며 전 세계에서 인재를 모집하고 효율성과 혁신에 특별한 관심을 기울이고 기초 과학에 중점을 둡니다. 연구.
그 결과 1952년 세계 최초 CNC 공작기계, 1958년 머시닝센터, 1970년대 초 FMS, 최초 개방형 CNC 시스템 등 공작기계 기술 혁신을 이어가고 있다. 1987년에.
미국은 처음으로 자동차와 베어링의 생산 수요를 결합하고 대량 생산 자동화에 필요한 수많은 자동 라인을 완전히 개발했으며 전자 및 컴퓨터 기술 분야에서 세계 선두 국가이기 때문에 CNC 공작 기계 호스트 설계, 제조 및 CNC 탄탄한 시스템 기반과 과학적 연구 및 혁신에 대한 지속적인 강조를 통해 고성능 CNC 공작 기계 기술은 항상 세계 선두 자리를 지켜왔습니다.
오늘날 미국은 항공우주 및 기타 산업에 사용되는 고성능 CNC 공작기계를 생산할 뿐만 아니라 중소기업을 위한 저렴하고 실용적인 CNC 공작기계도 생산하고 있다.
하스, 파달컴퍼니 등
미국의 CNC 공작기계 개발에서 배운 교훈은 기초과학 연구에만 집중하고 응용기술을 무시했다는 것이다. ***은 1980년대 한때 지침을 완화해 결과적으로 속도가 느려졌다. 1982년에는 후발국인 일본에 추월당해 대량 수입됐다.
1990년대부터 과거의 편견이 바로잡혀 CNC 공작기계가 기술적으로 실용화되면서 생산량도 점차 늘어났다.
독일: 실용성에 초점을 맞춘 공작기계 개발
독일***은 항상 공작기계 산업의 중요한 전략적 위치를 매우 중요시하며 실용성과 효율성에 특별한 관심을 기울였습니다. 사람 중심을 고집하고, 마스터에서 견습생으로 전승하며, 직원의 질을 지속적으로 향상시킵니다.
대규모 생산 자동화 발전을 바탕으로 1956년 최초의 CNC 공작기계를 개발한 이후 늘 사실에서 진실을 찾는 정신을 견지하며 꾸준한 발전을 이어왔다.
독일은 과학 실험에 특별한 관심을 기울이고 이론과 실제를 결합하며 기초 과학 연구와 응용 기술 연구에 동등한 관심을 기울이고 있습니다.
회사는 대학의 과학 연구 부서와 긴밀히 협력하여 사용자 제품, 가공 기술, 공작 기계 레이아웃 구조, CNC 공작 기계의 정확성과 특성에 대한 심층적 인 연구를 수행하고 노력하고 있습니다. 품질의 우수성을 위해.
독일 CNC 공작 기계는 품질과 성능이 뛰어나고 고급스럽고 실용적이며 정품이며 저렴하며 특히 크고 무겁고 정밀한 CNC 공작 기계입니다.
독일은 기계, 전기, 유압, 가스, 광학, 절삭 공구, 측정, CNC 시스템 및 다양한 기능 부품 분야에서 고급스럽고 실용적인 CNC 공작 기계 호스트 및 액세서리에 특별한 중요성을 부여합니다. 품질과 성능 면에서 세계 최고입니다.
예를 들어 Siemens의 CNC 시스템과 Heidenhain의 정밀 격자는 세계적으로 유명하며 많은 사람들이 채택하고 있습니다.
일본: 공작기계 개발은 모방과 창조에서 시작됩니다.
일본 ***은 기계 진동 등의 계획, 규제를 통해 공작기계 산업의 발전을 매우 중요하게 생각합니다. 방법, 전자 기계 방법, 기계 정보 방법) 등)은 일본 CNC 공작 기계 산업의 발전 방향을 제시하고 충분한 R&D 자금을 제공하여 과학 연구 기관 및 기업이 CNC 공작 기계를 적극적으로 개발하도록 장려했습니다.
일본은 인재중시와 공작기계 부품의 매칭이라는 점에서 독일로부터 배우고, 품질관리와 CNC공작기계 기술의 점에서는 미국으로부터 배워 그 성과를 향상 발전시켜 왔다. 두 나라에서 매우 좋은 결과를 얻었습니다. 심지어 녹색도 파란색에서 유래했으며 파란색보다 낫습니다.
일본도 대규모 생산 자동화를 전면적으로 개발한 다음, 중소형 배치 유연한 생산 자동화를 위한 CNC 공작 기계를 전면적으로 개발한다는 점에서 미국, 독일과 유사합니다.
1958년 최초의 CNC 공작기계가 개발된 이후 1978년 생산량(7342대)이 미국(5688대)을 앞질렀으며, 생산량과 수출액은 늘 세계 1위( 2001년 생산량은 46,604대, 수출은 27,409대, 총 59대를 차지했다.
전략적으로 먼저 모방하고 나중에 창조하는 시안 씨는 중급형 CNC 공작 기계를 다수 생산하고 대량으로 수출하며 전 세계적으로 광대한 시장을 점유하고 있습니다.
1980년대에 우리는 과학적 연구를 더욱 강화하고 고성능 CNC 공작 기계를 향한 개발을 시작했습니다.
전략 측면에서는 먼저 미국의 종합 품질 관리를 배워 이를 전 직원의 의식적인 활동으로 전환하여 제품 품질을 보장하고, 전자 및 컴퓨터 기술의 발전을 가속화하여 업계의 최전선에 서겠습니다. 메카트로닉스 CNC 공작기계 개발의 초석을 다졌습니다.
일본은 CNC 공작 기계를 개발하는 과정에서 핵심 사항에 세심한주의를 기울이고 CNC 시스템 개발을 강조합니다.
일본 FANUC사는 모방과 혁신을 결합한 올바른 전략을 가지고 있으며, 시장에서 요구하는 다양한 중저급 CNC 시스템을 목표로 개발하고 있으며, 기술적으로 선도적이며 세계 1위를 차지하고 있습니다. 출력 조건.
현재 이 회사는 직원 3,674명, 과학 연구원 600명 이상, 월 생산 능력 7,000세트로 세계 시장의 50%, 국내 시장의 약 70%를 차지하고 있다. 일본을 가속화하는 데 매우 중요하며 세계적으로 CNC 공작 기계의 개발이 촉진되는 데 중요한 역할을 했습니다.
우리나라의 발전현황
우리나라의 CNC 기술 발전은 1950년대부터 시작되었다. 중국은 1958년에 최초의 CNC 공작기계를 개발했다. 개발 과정은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 단계.
1958년부터 1979년까지가 1단계이고, 1979년부터 현재까지가 2단계이다.
첫 번째 단계에서는 열악한 인력 품질, 취약한 기반, 표준 이하의 지원 장비 상황으로 인해 CNC 공작 기계의 특성 및 개발 조건에 대한 이해가 부족했습니다. 세 번이나 실패했고, 성능 저하와 생산 불가로 결국 중단됐다.
가장 큰 문제는 실명과 사실에서 진실을 찾는 과학적 정신의 부족이다.
2단계에서는 일본, 독일, 미국, 스페인 등에서 CNC 시스템 기술을 도입했고, 일본, 미국, 독일, 이탈리아, 영국, 프랑스 등에서도 CNC 시스템 기술을 도입했다. 스위스, 헝가리, 오스트리아, 한국, 대만 주** *11개 국가(지역)가 첨단 기술과 협력을 도입하고 CNC 공작 기계의 합작 생산을 통해 신뢰성과 안정성 문제를 해결하기 시작했습니다. 생산하고 사용하며 점차 발전해 나갔습니다.
'6차 5개년 계획' 기간에는 CNC 기술을 도입하고, '7차 5개년 계획' 기간에는 '과학기술 연구'를 조직화, 소화, 흡수함으로써 우리나라의 CNC 기술과 CNC 산업은 상당한 성과를 거두었습니다.
특히 최근 몇 년간 우리나라 CNC 산업은 1998년부터 2004년까지 국내 CNC 공작기계 생산량과 소비량의 연평균 성장률이 각각 39.3배와 34.9배에 달했다.
그럼에도 불구하고 수입 공작기계의 발전 모멘텀은 여전히 강하다. 2002년부터 중국은 2004년부터 3년 연속 세계 최대 공작기계 소비국이 됐다. 중국의 공작기계 메인프레임 소비액은 94억 6천만 달러에 달하며, 중급 및 대형 CNC 공작기계의 연구개발 부문에서 국내 CNC 공작기계 제조 기업과 외국 간의 격차는 더욱 분명해졌습니다. 이러한 장비의 70% 이상과 대부분의 기능 부품이 수입에 의존하고 있습니다.
국산 CNC 공작기계, 특히 중·고급 CNC 공작기계는 여전히 시장 경쟁력이 부족하다고 볼 수 있다. 아직은 제조수준이 낙후되어 있고, 서비스 인식 및 능력이 CNC 부족, 시스템 생산 및 적용 추진 부족, CNC 인재 부족 등이 있습니다.
우리는 상황을 명확하게 보고 국내 CNC 공작기계의 단점을 충분히 이해하며 첨단 기술 개발에 노력하고 기술 혁신과 교육 서비스를 늘려 선진국과의 격차를 줄여야 합니다.
20년 이상 동안 CNC 공작 기계의 설계 및 제조 기술은 주로 세 가지 주요 측면에서 크게 향상되었습니다. 고급 CNC를 생산하는 설계, 제조, 사용 및 유지 관리 분야의 인재 그룹을 교육합니다. 협력을 통해 설계, 제조 및 사용 수준을 크게 향상시키고 외국의 첨단 부품 및 CNC 시스템을 사용하여 세계 선진 기술과의 격차를 좁혀 고속, 고성능의 공작 기계를 설계 및 제조할 수 있습니다. , 5면 또는 5축 연계 가공 기계는 CNC 공작 기계가 국내 시장의 요구를 충족시키지만 핵심 기술에 대한 테스트, 소화, 숙달 및 혁신이 부족합니다.
현재까지 많은 중요한 기능 부품, 자동화 도구, CNC 시스템 등은 해외 기술 지원에 의존해 독자적으로 개발할 수 없으며, 기본적으로 모방에서 자체 개발로 넘어가는 단계에 있으며, 일본 CNC 공작기계 수준과 큰 격차
기존의 주요 문제는 다음과 같습니다: 일본의 전기 기계법 및 기계법과 같은 지침 부족, 다양한 분야의 전문가 및 숙련된 인력 부족, 부품 및 수치 부족; 제어 시스템 기업과 전문가 간의 협력이 부족하고, 기본적으로 공장에 사람이 많아도 시너지 효과가 없습니다.
2003년 이후 중국은 세계 최대의 공작기계 소비국이자 세계 최대의 CNC 공작기계 수입국이 되었습니다.
현재 기계 가공 장비의 수치 제어율은 1999년에 5~8% 정도였으며, 현재는 15~15% 수준으로 추산된다. 20%.
현재 국가에서는 시민들이 국산 CNC 공작기계를 사용하도록 장려하기 위한 몇 가지 정책을 마련했으며, 다양한 제조업체들도 이를 따라잡기 위해 노력하고 있습니다.
국내 공작기계의 최대 구매자는 군수산업 기업으로, 구매 계획 상 80%가 수입되고 있어 국내 공작기계는 수요를 충족시킬 수 없습니다.
이 추세는 향후 5년 동안 변하지 않을 것입니다.
그러나 현재 국내 수요로 볼 때 우리나라의 CNC 공작기계는 현재 중저가 제품의 주문을 충족할 수 있습니다.
5. CNC의 미래 발전 동향
CNC 기술의 응용은 전통 제조업에 획기적인 변화를 가져왔을 뿐만 아니라 제조업을 산업화의 상징으로 만들었습니다. 기술의 발전과 응용분야의 확대로 인해 국가경제와 국민생활에 중요한 일부 중요산업(IT, 자동차, 경공업, 의료 등)의 발전에 있어 그 역할이 점점 더 중요해지고 있습니다. 이러한 산업에 필요한 장비의 수가 현대적인 개발 추세가 되었습니다.
현재 세계 CNC 기술 및 장비 개발 동향으로 볼 때 주요 연구 핫스팟은 다음과 같습니다.
1. 고속, 고정밀 가공 기술 및 장비의 새로운 트렌드
효율성과 품질은 첨단 제조 기술의 핵심입니다.
고속, 고정밀 가공 기술은 효율성을 크게 향상시키고 제품 품질과 등급을 향상시키며 생산주기를 단축하고 시장 경쟁력을 향상시킬 수 있습니다.
이 때문에 일본첨단기술연구소는 이를 현대제조기술 5대 중 하나로 꼽고 있으며, 국제생산공학회(CIRP)는 이를 산업의 핵심 연구 방향 중 하나로 꼽고 있다. 21세기.
자동차 산업 분야에서는 연간 생산량 30만 대의 생산 주기가 40초/대이며, 다품종 가공은 자동차 장비가 해결해야 할 핵심 과제 중 하나입니다. 항공 및 항공 우주 산업 분야의 가공 대부분의 부품은 벽이 얇고 리브가 있으며 강성이 매우 낮습니다. 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이며 이러한 리브와 벽은 높은 절단 속도와 작은 크기로만 가공할 수 있습니다. 절단력.
최근에는 전체가 큰 알루미늄 합금 빌렛을 '중공'하는 방식으로 날개, 동체 등 대형 부품을 제작해 수많은 리벳, 나사, 기타 연결 방식을 거쳐 조립되는 여러 부품을 대체하는 방식이 사용되고 있다. 부품의 강도, 강성 및 신뢰성이 더욱 향상되었습니다.
이는 처리 장비에 대한 고속, 고정밀 및 높은 유연성 요구 사항을 제시했습니다.
EMO2001 전시회 상황으로 볼 때 고속 머시닝 센터의 이송 속도는 80m/min 이상, 공회전 속도는 약 100m/min에 도달할 수 있습니다.
현재 우리나라의 상하이 제너럴 모터스(Shanghai General Motors Company)를 비롯한 세계의 많은 자동차 공장에서는 모듈형 공작 기계를 고속 머시닝 센터로 구성된 생산 라인으로 부분적으로 교체하고 있습니다.
미국 CINCINNATI사의 하이퍼맥(HyperMach) 공작기계는 최대 이송속도 60m/min, 급송속도 100m/min, 가속도 2g, 스핀들 속도 60,000r/min을 자랑한다.
벽이 얇은 항공기 부품을 가공하는 데는 30분밖에 걸리지 않지만, 같은 부품을 일반 고속 밀링머신으로는 3시간, 일반 밀링머신으로는 8시간이 걸린다. 독일 DMG 회사의 이중 스핀들 선반의 가속도는 각각 최대 12*!000r/mm 및 1g입니다.
가공 정밀도 측면에서 지난 10년간 일반 CNC 공작기계의 가공 정밀도는 10μm에서 5μm로, 정밀 머시닝센터는 3μm에서 5μm로 1μm로 높아졌다. 1.5μm까지, 초정밀 가공 정밀도가 나노미터 수준(0.01μm)에 진입하기 시작했습니다.
신뢰성 측면에서는 외국 CNC 장비의 MTBF 값이 6,000h 이상에 달하고, 서보 시스템의 MTBF 값도 30,000h 이상에 도달해 매우 높은 신뢰성을 보여주고 있습니다.
2. 축연계형 가공 및 복합가공 공작기계의 급속한 발전
5축 연계를 통해 3차원 곡면 부품을 가공함으로써 최적의 공구 형상을 구현 절단용으로 사용되어 매끄러움이 높을 뿐만 아니라 효율성도 크게 향상되었습니다.
일반적으로 5축 공작기계 1대의 효율은 3축 공작기계 2대와 맞먹는다고 알려져 있는데, 특히 고속용 입방정질화붕소 등 초경질 소재 밀링 커터를 사용할 경우 더욱 그렇다. 경화강 부품의 밀링 가공 5축 연동 가공은 3축 연동 가공보다 더 높은 효율성을 얻을 수 있습니다.
그러나 과거에는 5축 연동 CNC 시스템과 복잡한 호스트 구조 등의 이유로 3축 연동 CNC 공작기계에 비해 가격이 몇 배나 높았다. , 프로그래밍 기술이 어려워 5축 연동 공작기계 개발에 제약이 있었습니다.
전동 스핀들의 등장으로 5축 동시 가공용 복합 스핀들 헤드의 구조가 대폭 단순화되고, 제조 난이도와 비용이 대폭 줄어들었으며, CNC 시스템과의 가격 격차가 좁아졌습니다.
이로 인해 복합 스핀들 헤드형 5축연동 공작기계 및 복합 가공 공작기계(5면 가공 공작기계 포함)의 개발이 촉진되었습니다.
EMO2001 전시회에서 New Nippon Koki의 5면 가공 공작 기계는 복합 스핀들 헤드를 채택하여 수직 4면 가공과 모든 각도 가공이 가능하여 5면 가공과 5축이 가능합니다. 동일한 공작 기계에서 가공이 가능하며 경사면 및 역 테이퍼 홀 가공도 가능합니다.
독일 DMG사는 한 번의 클램핑으로 5면과 5축 동시 가공이 가능한 DMUVoution 시리즈 머시닝센터를 전시했다. CNC 시스템이나 CAD/CAM으로 직접 또는 간접적으로 제어할 수 있다.
3. 지능, 개방성 및 네트워킹은 현대 CNC 시스템 개발의 주요 추세가 되었습니다.
21세기 CNC 장비는 특정 지능과 지능 콘텐츠를 갖춘 시스템이 될 것입니다. CNC 시스템의 모든 측면을 포함하여, 가공 공정의 적응형 제어 및 공정 매개변수의 자동 생성 등 가공 효율 및 가공 품질에 대한 지능을 추구하기 위해, 피드포워드와 같은 지능화; 제어, 모터 매개변수의 적응형 계산, 자동 부하 식별, 자동 모델 선택, 자체 조정 등 지능형 자동 프로그래밍, 지능형 인간-기계 인터페이스 등 단순화된 프로그래밍의 지능; 진단, 지능형 모니터링 콘텐츠, 편리한 시스템 진단 및 유지 관리 등
기존 CNC 시스템의 폐쇄적 성격과 CNC 응용 소프트웨어의 산업 생산에 존재하는 문제를 해결하기 위해.
현재 많은 국가에서
개방형 시스템에 대한 연구가 진행되고 있습니다.
CNC 시스템의 개방성은 CNC 시스템의 미래가 되었습니다.
소위 개방형 CNC 시스템은 구조적 개체(CNC 기능)를 변경, 추가 또는 맞춤화하여 공작 기계 제조업체와 최종 사용자를 위한 통합 운영 플랫폼에서 CNC 시스템 개발을 직렬화할 수 있음을 의미합니다. 사용자의 특수 응용 프로그램과 기술 노하우를 제어 시스템에 쉽게 통합하고 다양한 품종과 등급의 개방형 CNC 시스템을 신속하게 실현하며 독특한 개성을 지닌 유명 브랜드 제품을 형성할 수 있습니다.
현재 개방형 CNC 시스템의 아키텍처 사양, 통신 사양, 구성 사양, 운영 플랫폼, CNC 시스템 기능 라이브러리 및 CNC 시스템 기능 소프트웨어 개발 도구가 현재 연구의 핵심입니다.
네트워크로 연결된 CNC 장비는 지난 2년 동안 개최된 유명한 국제 공작기계 박람회의 새로운 하이라이트입니다.
CNC 장비의 네트워킹은 생산 라인, 제조 시스템 및 제조 기업의 정보 통합 요구를 크게 충족시킬 것이며 민첩한 제조, 가상 기업 및 제조와 같은 새로운 제조 모델을 실현하기 위한 기본 단위이기도 합니다. 글로벌 제조.
국내외 유명 CNC 공작기계 및 CNC 시스템 제조 업체들은 지난 2년 동안 관련 신개념과 프로토타입을 출시했다. 예를 들어 EMO2001 전시회에서는 일본의 야마자키 마작(Yamazaki Mazak Company)이 ''를 전시했다. CyberProduction Center'(지능형 생산 관리 센터, CPC), 일본의 오쿠마 공작기계사가 'IT 플라자'(정보 기술 플라자, 통칭 IT 플라자)를 전시, 독일의 지멘스(Siemens)가 개방형 제조 환경(Open Manufacturing Environment)을 전시했다. , OME라고 함) 등은 네트워킹으로 발전하는 CNC 공작 기계 가공 추세를 반영합니다.
4. 신기술 표준 및 사양 정립에 주목
(1) CNC 시스템 설계 및 개발 사양 관련
앞서 언급한 바와 같이 CNC 오픈 더 나은 다양성, 유연성, 적응성 및 확장성을 위해 미국, 유럽 연합, 일본 및 기타 국가에서는 전략적 개발 계획을 구현하고 개방형 아키텍처 CNC 시스템 사양(OMAC, OSACA, OSEC)에 대한 연구 개발을 수행했습니다. 세계 3대 경제국은 단기간에 거의 동일한 과학적 계획과 사양을 수립해 왔으며, 이는 CNC 기술에 새로운 변화의 시대가 도래했음을 예고합니다.
2000년에 우리나라도 중국 ONC 수치 제어 시스템의 규범적 틀을 연구하고 공식화하기 시작했습니다.
(2) CNC 표준에 대하여
CNC 표준은 제조업의 정보화 발전 추세입니다.
CNC 기술 탄생 이후 50년 동안의 정보 교환은 G와 M 코드를 사용하여 가공 방법을 기술하는 ISO6983 표준을 기반으로 이루어졌습니다. 그 핵심 특징은 가공을 지향한다는 것입니다. 분명히, 현대 CNC 기술의 급속한 발전 요구를 충족시킬 수 없게 된 것은 점점 더 많아지고 있습니다.
이를 위해 국제적으로 새로운 CNC 시스템 표준 ISO14649(STEP-NC)가 연구되고 제정되고 있으며, 그 목적은 특정 시스템에 의존하지 않고 전체를 설명할 수 있는 중립 메커니즘을 제공하는 것입니다. 제품의 라이프사이클 내에서 통일된 데이터 모델을 제공하여 다양한 산업분야의 전체 제조과정은 물론 제품정보까지 표준화를 실현합니다.
STEP-NC의 등장은 CNC 기술 분야의 혁명일 수 있으며, 이는 CNC 기술 발전은 물론 전체 제조 산업에도 지대한 영향을 미칠 것입니다.
먼저 STEP-NC는 전통적인 제조 개념에서 NC 가공 프로그램이 하나의 컴퓨터에 집중되는 새로운 제조 개념을 제안합니다.
새로운 표준에 따르면 NC 프로그램은 인터넷에 분산될 수 있는데, 이는 CNC 기술의 개방적이고 네트워크화된 발전 방향이다.
둘째, STEP-NC 수치 제어 시스템은 도면 처리(약 75%), 처리 프로그램 준비 시간(약 35%), 처리 시간(약 50%)을 크게 줄일 수 있습니다.
현재 유럽과 미국 국가들은 STEP-NC 연구에 큰 중요성을 부여하고 있으며, 유럽에서는 STEP-NC IMS 계획(1999.1.1~2001.12.31)을 시작했다.
이 프로그램에는 유럽과 일본의 20개 CAD/CAM/CAPP/CNC 사용자, 제조업체 및 학술 기관이 참여하고 있습니다.
미국의 STEP Tools 회사는 전 세계적으로 제조 데이터 교환 소프트웨어를 개발한 회사로, 모든 가공 프로세스를 설명하는 통일된 사양을 사용하는 것이 목표입니다.
현재 이 새로운 데이터 교환 형식은 SIEMENS, FIDIA 및 유럽 OSACA-NC CNC 시스템이 장착된 프로토타입에서 검증되었습니다.