中國數(shù)控工具機(jī)未來的設(shè)計(jì)開發(fā)方向（數(shù)控工具機(jī)）

一、數(shù)控工具機(jī)多功能化

配有自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)的各類加工中心，能在同一臺(tái)工具機(jī)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等多種工序加工，現(xiàn)代數(shù)控工具機(jī)還采用了多主軸、多面體切削，即同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的不同部位進(jìn)行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU結(jié)構(gòu)和分級(jí)中斷控制方式，即可在一臺(tái)數(shù)控工具機(jī)上同時(shí)進(jìn)行零件加工和程序編制，實(shí)現(xiàn)所謂的前臺(tái)加工，后臺(tái)編輯。為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)的要求，數(shù)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離串行接口，甚至可以聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)控工具機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，也可以直接對(duì)多臺(tái)數(shù)控工具機(jī)進(jìn)行控制。

為適應(yīng)超高速加工的要求，數(shù)控工具機(jī)采用主軸電動(dòng)機(jī)與工具機(jī)主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)了變頻電動(dòng)機(jī)與工具機(jī)主軸一體化，主軸電機(jī)的軸承采用磁浮軸承、液體動(dòng)靜壓軸承或陶瓷滾動(dòng)軸承等形式。

二、數(shù)控工具機(jī)高速度、高精度化

速度和精度是數(shù)控工具機(jī)的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運(yùn)算速度。同時(shí)采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補(bǔ)運(yùn)算的速度和精度。并采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工具機(jī)工作臺(tái)的直線伺服進(jìn)給方式，其高速度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性相當(dāng)優(yōu)越。采用前饋控制技術(shù)，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。

三、數(shù)控工具機(jī)數(shù)控編程自動(dòng)化

目前CAD／CAM圖形交互式自動(dòng)編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，再經(jīng)計(jì)算機(jī)內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和后置處理，從而自動(dòng)生成NC零件加工程序，以實(shí)現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前又出現(xiàn)了CAD／CAPP／CAM集成的全自動(dòng)編程方式，它與CAD／CAM系統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP資料庫獲得。

四、數(shù)控工具機(jī)智能化

數(shù)控工具機(jī)將引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)，根據(jù)切削條件的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。具有自診斷、自修復(fù)功能，在整個(gè)工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時(shí)，立即采用停機(jī)等措施，并進(jìn)行故障報(bào)警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動(dòng)使故障模塊脫機(jī)，而接通備用模塊，以確保無人化工作環(huán)境的要求。為實(shí)現(xiàn)更高的故障診斷要求，其發(fā)展趨勢是采用人工智慧專家診斷系統(tǒng)。

五、數(shù)控工具機(jī)控制系統(tǒng)小型化

數(shù)控系統(tǒng)小型化便于將機(jī)、電裝置結(jié)合為一體。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印刷電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度安裝，較大規(guī)模縮小系統(tǒng)的占有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統(tǒng)的陰極射線管，將使數(shù)控作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)一步小型化。這樣可以方便地將它安裝在工具機(jī)設(shè)備上，更便于對(duì)數(shù)控工具機(jī)的操作使用。

六、數(shù)控工具機(jī)可靠性最大化

數(shù)控工具機(jī)的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路晶片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，來提高可靠性。通過硬體功能軟體化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時(shí)采用硬體結(jié)構(gòu)工具機(jī)本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，使得既提高硬體生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還通過自動(dòng)運(yùn)行啟動(dòng)診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬體、軟體和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷和報(bào)警。利用報(bào)警提示，及時(shí)排除故障；利用容錯(cuò)技術(shù)，對(duì)重要部件采用冗余設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用各種測試、監(jiān)控技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。

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