個性化與開放性是 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢-凱恩利機床順應(yīng)這種潮流

二、個性化是市場適應(yīng)性發(fā)展趨勢

當(dāng)今的市場，國際合作的格局逐漸形成，產(chǎn)品競爭日趨激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不斷升級，用戶的個性化要求日趨強烈，專業(yè)化、專用化、高科技的機床越來越得到用戶的青睞。

三、開放性是體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢

新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心是開放性。在數(shù)控機床的基礎(chǔ)上，可以組成具有更高柔性的自動化制造系統(tǒng)—FMS。開放性有軟件平臺和硬件平臺的開放式系統(tǒng)，采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(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)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。目前開放式數(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、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(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新的焦點。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)對信息集成的需求，也是實現(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。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(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。

控制方式對加工精度的影響

開環(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：指在開環(huán)控制伺服電動機軸上裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服電動機的轉(zhuǎn)角間接地檢測出運動部件的位移反饋給數(shù)控裝置的比較器，與輸入的指令進行比較，用差值控制運動部件。加工精度一般在0.01-0.02mm精度左右。

閉環(huán)控制：是在機床的最終的運動部件的相應(yīng)位置直接直線或回轉(zhuǎn)式檢測裝置，將直接測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行比較，用差值控制運動部件，使運動部件嚴(yán)格按實際需要的位移量運動。鑄鋼件的檢驗標(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，從原料的進廠到加工時候各個工序的檢驗無一都不能掉以輕心，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。

與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點：

　?。?)優(yōu)點

　　1.加工精度高，具有較高的加工質(zhì)量；

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

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

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

　　5.機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；

　　6.批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量容易控制；

　?。?）缺點

　　1.對操作人員的素質(zhì)要求較低，對維護人員的技術(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

 超精密加工機床關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用（第二遍）

      當(dāng)今的超精密機床坐標(biāo)測量系統(tǒng)大多采用衍射光柵。光柵測量系統(tǒng)穩(wěn)定性高，分辨率可達nm級。為了進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，測量系統(tǒng)分辨率可達納米級。 　　 　　

      納米級重復(fù)定位精度超精密傳動、驅(qū)動控制技術(shù)。藍領(lǐng)層：從事生產(chǎn)管理、機械產(chǎn)品設(shè)計，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。為了實現(xiàn)光學(xué)級的確定性超精密加工，機床必須具有納米級重復(fù)定位精度的刀具運動控制品質(zhì)。伺服傳動、驅(qū)動系統(tǒng)需消除一切非線性因數(shù)，特別是具有非線性特性的運動機構(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、平衡機構(gòu)成了必然的選擇。伺服運動控制器除了高分辨、高實時性要求外，控制算法模式也需不斷進步。

開放式高性能CNC數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)。談到數(shù)控機床的“精度”時，務(wù)必要弄清標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)的定義及計算方法。從加工精度和效能出發(fā)，數(shù)控系統(tǒng)除了滿足超精密機床控制顯示分辨率、精度，實時性等要求，還需擴展在機測量、對刀、補償?shù)仍S多輔助功能。通用數(shù)控系統(tǒng)難以滿足要求。所以，超精密機床現(xiàn)基本都采用PC運動控制器研制開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)模式。 　

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

應(yīng)用展望 　　 　　

      超精密加工機床系統(tǒng)與技術(shù)總的發(fā)展趨勢：更高的加工表面質(zhì)量、面形精度；朝大、小尺度兩個方向發(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)未來空、地空強激光產(chǎn)品輕質(zhì)、高剛性金屬基主反射鏡加工的超大型SLODTM機床；地基超大口徑深空望遠鏡（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選擇數(shù)控車床的控制精度。 　　 　　

近年來，太赫茲（THZ）作為一門新興技術(shù)得到了廣泛重視，是未來超精密加工技術(shù)與機床極為廣大和重要的應(yīng)用領(lǐng)域。1、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點焊接：對焊接焊縫的尺寸及形式等，規(guī)范有強制規(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（毫米級復(fù)雜形狀內(nèi)腔，微米級加工精度）是未來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)計元件面形更具復(fù)雜性，如非對稱賦形自由曲面等。在加工材料方面，太赫茲應(yīng)用更具多樣性。

發(fā)展超精密加工機床系統(tǒng)，我國需重點突破的關(guān)鍵技術(shù)包括：高精度、高分辨率、高穩(wěn)定、大位移坐標(biāo)測量系統(tǒng)，先進控制算法（自適應(yīng)控制、二階動態(tài)無差控制等）的高性能多軸運動控制器，工件在機超精密測量與補償技術(shù)，超高精度環(huán)境控制技術(shù)等