個(gè)性化與開(kāi)放性是 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)-凱恩利機(jī)床順應(yīng)這種潮流

二、個(gè)性化是市場(chǎng)適應(yīng)性發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今的市場(chǎng)，國(guó)際合作的格局逐漸形成，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不斷升級(jí)，用戶的個(gè)性化要求日趨強(qiáng)烈，專業(yè)化、專用化、高科技的機(jī)床越來(lái)越得到用戶的青睞。

三、開(kāi)放性是體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)

新一代數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)核心是開(kāi)放性。在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，可以組成具有更高柔性的自動(dòng)化制造系統(tǒng)—FMS。開(kāi)放性有軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)的開(kāi)放式系統(tǒng)，采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過(guò)形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問(wèn)題。目前許多國(guó)家對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。目前開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年的一個(gè)新的焦點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)。

控制方式對(duì)加工精度的影響

開(kāi)環(huán)控制：即不帶位置反饋裝置的控制方式。加工精度一般在0.02

mm

-0.05mm  精度左右。

半閉環(huán)控制：指在開(kāi)環(huán)控制伺服電動(dòng)機(jī)軸上裝有角位移檢測(cè)裝置，通過(guò)檢測(cè)伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角間接地檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)部件的位移反饋給數(shù)控裝置的比較器，與輸入的指令進(jìn)行比較，用差值控制運(yùn)動(dòng)部件。加工精度一般在0.01-0.02mm精度左右。

閉環(huán)控制：是在機(jī)床的最終的運(yùn)動(dòng)部件的相應(yīng)位置直接直線或回轉(zhuǎn)式檢測(cè)裝置，將直接測(cè)量到的位移或角位移值反饋到數(shù)控裝置的比較器中與輸入指令移量進(jìn)行比較，用差值控制運(yùn)動(dòng)部件，使運(yùn)動(dòng)部件嚴(yán)格按實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng)。鑄鋼件的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一件合格鑄鋼件的完成需要在每道工序上面下足功夫，從原料的進(jìn)廠到加工時(shí)候各個(gè)工序的檢驗(yàn)無(wú)一都不能掉以輕心，這樣才能生產(chǎn)出合格的鑄鋼件。加工精度一般在0.002-0.01mm精度左右。

與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)：

　?。?)優(yōu)點(diǎn)

　　1.加工精度高，具有較高的加工質(zhì)量；

　　2.可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；

　　3.加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；

　　4.機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的3~5倍）；

　　5.機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；

　　6.批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制；

　?。?）缺點(diǎn)

　　1.對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較低，對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)要求較高。

　　2.但其加工路線不易控制，不像普通機(jī)床一樣直觀。

　　3.其維修不便，技術(shù)要求較高；

　　4.工藝不易控制

 超精密加工機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用（第二遍）

      當(dāng)今的超精密機(jī)床坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)大多采用衍射光柵。光柵測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性高，分辨率可達(dá)nm級(jí)。為了進(jìn)一步獲得超高的位置控制特性和加工表面質(zhì)量，采用DSP細(xì)分，測(cè)量系統(tǒng)分辨率可達(dá)納米級(jí)。 　　 　　

      納米級(jí)重復(fù)定位精度超精密傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)。藍(lán)領(lǐng)層：從事生產(chǎn)管理、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)，數(shù)控編程與加工操作，數(shù)控設(shè)備安裝、調(diào)試與操作，數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修、改造及售后服務(wù)等工作。為了實(shí)現(xiàn)光學(xué)級(jí)的確定性超精密加工，機(jī)床必須具有納米級(jí)重復(fù)定位精度的刀具運(yùn)動(dòng)控制品質(zhì)。伺服傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需消除一切非線性因數(shù)，特別是具有非線性特性的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)摩擦等效應(yīng)。因此，采用氣浮、液浮等摩擦效應(yīng)軸承、導(dǎo)軌、平衡機(jī)構(gòu)成了必然的選擇。伺服運(yùn)動(dòng)控制器除了高分辨、高實(shí)時(shí)性要求外，控制算法模式也需不斷進(jìn)步。

開(kāi)放式高性能CNC數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)。談到數(shù)控機(jī)床的“精度”時(shí)，務(wù)必要弄清標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)的定義及計(jì)算方法。從加工精度和效能出發(fā)，數(shù)控系統(tǒng)除了滿足超精密機(jī)床控制顯示分辨率、精度，實(shí)時(shí)性等要求，還需擴(kuò)展在機(jī)測(cè)量、對(duì)刀、補(bǔ)償?shù)仍S多輔助功能。通用數(shù)控系統(tǒng)難以滿足要求。所以，超精密機(jī)床現(xiàn)基本都采用PC運(yùn)動(dòng)控制器研制開(kāi)放式CNC數(shù)控系統(tǒng)模式。 　

  高精度氣、液、溫度、振動(dòng)等工作環(huán)境控制技術(shù)。斜床身數(shù)控車床與平身數(shù)控車床的比較國(guó)內(nèi)一般稱平床身數(shù)控車床為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，或者是簡(jiǎn)易數(shù)控車床。機(jī)床隔振及水平姿態(tài)控制。振動(dòng)對(duì)超精密加工的影響非常明顯，遠(yuǎn)駛的汽車都有影響。機(jī)床隔振需采取特殊的地面處理和機(jī)床本體氣浮隔振復(fù)合措施。機(jī)床體氣浮隔振系統(tǒng)還需具備自動(dòng)調(diào)平功能，以防止機(jī)床加工中水平狀態(tài)變化對(duì)加工的影響。對(duì)于LODTM隔振要求高的機(jī)床，隔振系統(tǒng)的自然頻率要求在1HZ以下。溫度控制。溫度對(duì)加工精度的影響非常大。因此，LODTM機(jī)床溫控要求極其高。

應(yīng)用展望 　　 　　

      超精密加工機(jī)床系統(tǒng)與技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)：更高的加工表面質(zhì)量、面形精度；朝大、小尺度兩個(gè)方向發(fā)展；提高工件復(fù)雜形面、不同材料的加工適應(yīng)性等。 　　 　　

大的尺度發(fā)展應(yīng)用如適應(yīng)未來(lái)空、地空強(qiáng)激光產(chǎn)品輕質(zhì)、高剛性金屬基主反射鏡加工的超大型SLODTM機(jī)床；地基超大口徑深空望遠(yuǎn)鏡（如歐洲的Euro50(Φ50m）、OWL(Φ100m))拼接式離軸非球面鏡（數(shù)米尺寸）加工的多軸超精密磨削加工等。根據(jù)精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求來(lái)選擇數(shù)控車床的控制精度。 　　 　　

近年來(lái)，太赫茲（THZ）作為一門新興技術(shù)得到了廣泛重視，是未來(lái)超精密加工技術(shù)與機(jī)床極為廣大和重要的應(yīng)用領(lǐng)域。1、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)焊接：對(duì)焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強(qiáng)制規(guī)定，應(yīng)嚴(yán)格遵守。在大的尺度方面，太赫茲應(yīng)用不亞于前列的大的發(fā)展需求，如太赫茲天線鏡面加工需求。在小的尺度方面，太赫茲系統(tǒng)中的微型波紋喇叭天線（毫米級(jí)復(fù)雜形狀內(nèi)腔，微米級(jí)加工精度）是未來(lái)所需解決的超精密加工難題之一。在加工面形的復(fù)雜度方面，由于太赫茲波束控制元件表面電磁特性，其設(shè)計(jì)元件面形更具復(fù)雜性，如非對(duì)稱賦形自由曲面等。在加工材料方面，太赫茲應(yīng)用更具多樣性。

發(fā)展超精密加工機(jī)床系統(tǒng)，我國(guó)需重點(diǎn)突破的關(guān)鍵技術(shù)包括：高精度、高分辨率、高穩(wěn)定、大位移坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，先進(jìn)控制算法（自適應(yīng)控制、二階動(dòng)態(tài)無(wú)差控制等）的高性能多軸運(yùn)動(dòng)控制器，工件在機(jī)超精密測(cè)量與補(bǔ)償技術(shù)，超高精度環(huán)境控制技術(shù)等