當(dāng)前,機(jī)械加工高精度的要求如下:普通的加工精度提高了一倍,達(dá)到5微米;精密加工精度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí),超精密加工精度進(jìn)入納米級(jí)(0.001微米),主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01~0.05微米,加工圓度為0.1微米,加工表面粗糙度ra=0.003微米等。
精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要,也是為了提高普通機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性,減少其裝配時(shí)的工作量從而提高裝配效率的需要。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和對機(jī)電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高,機(jī)床用戶對機(jī)床加工精度的要求也越來越高。為了滿足用戶的需要,近10多年來,普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10μm提高到±5μm,精密級(jí)加工中心的加工精度則從±3~5μm,提高到±1~1.5μm。
●高可靠性
是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,但也不是可靠性越高越好,仍然是適度可靠,因?yàn)槭巧唐?,受性能價(jià)格比的約束。對于每天工作兩班的無人工廠而言,如果要求在16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作,無故障率p(t)=99%以上的話,則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行時(shí)間mtbf就必須大于3000小時(shí)。mtbf大于3000小時(shí),對于由不同數(shù)量的數(shù)控機(jī)床構(gòu)成的無人化工廠差別就大多了,我們只對一臺(tái)數(shù)控機(jī)床而言,如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1的話(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí))。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的mtbf就要大于33333.3小時(shí),而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的mtbf就必須大于10萬小時(shí)。
當(dāng)前國外數(shù)控裝置的mtbf值已達(dá)6000小時(shí)以上,驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上。
⑵模塊化、智能化、柔性化和集成化
●模塊化、專門化與個(gè)性化
機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化,數(shù)控功能專門化,機(jī)床性能價(jià)格比顯著提高并加快優(yōu)化。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床多品種、小批量的特點(diǎn),機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊化,數(shù)控功能專門化,機(jī)床性能價(jià)格比顯著提高并加快優(yōu)化。個(gè)性化是近幾年來特別明顯的發(fā)展趨勢。
●智能化
智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:
——為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化,如自適應(yīng)控制,工藝參數(shù)自動(dòng)生成;
——為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便方面的智能化,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等;
——簡化編程、簡化操作方面的智能化,如智能化的自動(dòng)編程,智能化的人機(jī)界面等;
——智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容,方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
●柔性化和集成化
數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是:從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(fmc、fms、ftl、fml)向面(工段車間獨(dú)立制造島、fa)、體(cims、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展,另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段,是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢,是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提,以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo);注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善;cnc單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展;數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與cad、cam、capp、mts聯(lián)結(jié),向信息集成方向發(fā)展;網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。
⑶開放性
為適應(yīng)數(shù)控進(jìn)線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個(gè)性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求,最重要的發(fā)展趨勢是體系結(jié)構(gòu)的開放性,設(shè)計(jì)生產(chǎn)開放式的數(shù)控系統(tǒng),例如美國、歐共體及日本發(fā)展開放式數(shù)控的計(jì)劃等。
⑷出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備
——為適應(yīng)制造自動(dòng)化的發(fā)展,向fmc、fms和cims提供基礎(chǔ)設(shè)備,要求數(shù)字控制制造系統(tǒng)不僅能完成通常的加工功能,而且還要具備自動(dòng)測量、自動(dòng)上下料、自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換主軸頭(有時(shí)帶坐標(biāo)變換)、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng)診斷、進(jìn)線和聯(lián)網(wǎng)等功能,廣泛地應(yīng)用機(jī)器人、物流系統(tǒng);
——fmc,fms web-based制造及無圖紙制造技術(shù);
——圍繞數(shù)控技術(shù)、制造過程技術(shù)在快速成型、并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床、機(jī)器人化機(jī)床、多功能機(jī)床等整機(jī)方面和高速電主軸、直線電機(jī)、軟件補(bǔ)償精度等單元技術(shù)方面先后有所突破。并聯(lián)桿系結(jié)構(gòu)的新型數(shù)控機(jī)床實(shí)用化。這種虛擬軸數(shù)控機(jī)床用軟件的復(fù)雜性代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)床機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性,開拓了數(shù)控機(jī)床發(fā)展的新領(lǐng)域;
——以計(jì)算機(jī)輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫、因特網(wǎng)等為主體的制造信息支持技術(shù)和智能化決策系統(tǒng)。對機(jī)械加工中海量信息進(jìn)行存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)處理。應(yīng)用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使機(jī)械加工整個(gè)系統(tǒng)趨于資源合理支配并高效地應(yīng)用。
——由于采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù),機(jī)械加工向虛擬制造的方向發(fā)展。