數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

第8章新型數(shù)控系統(tǒng)介紹數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第1頁內(nèi)容提要8.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢8.2高速高精加工機床8.3開放式數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第2頁一、高精度、高速度1、足夠高進給加速度

2、高精度插補3、前饋控制

4、連續(xù)輪廓前瞻控制5、必須配置高分辨率檢測光柵二、開放式體系三、智能化四、網(wǎng)絡化五、高可靠性六、多軸聯(lián)動化8.1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第3頁8.2高速高精加工機床高速、高效率加工是金屬切削行業(yè)發(fā)展方向。高速切削加工技術是指采取超硬材料刀具,經(jīng)過極大地提升切削速度和進給速度來提升材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量當代加工技術。高速切削加工是實現(xiàn)高效率制造關鍵技術,是當代先進制造技術一個主要發(fā)展方向，它在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造等行業(yè)中取得了越來越廣泛應用，并已取得了重大技術經(jīng)濟效益。當前，高速高精數(shù)控機床正日益普及，成為數(shù)控技術發(fā)展主流數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第4頁1931年德國CarlSalomon博士首先提出高速切削加工理論：在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度伴隨切削速度增大而提升。對于不一樣工件材料，存在一個切削速度范圍，在這個范圍中因為切削溫度過高，刀具材料無法承受而不能進行加工，故該速度區(qū)域被稱為“死區(qū)”。當切削速度超出“死區(qū)”以后,伴隨切削速度增大切削力會下降，切削溫度也會降低。不一樣工件材料其切削速度范圍不一樣，當前,普通認為,超高速切削各種材料切速范圍為:鋁合金已超出1600m/min,鑄鐵為1500m/min,超耐熱鎳合金達300m/min,鈦合金達150～1000m/min,纖維增強塑料為～9000m/min。高速切削加工(High-SpeedMachining或HSM)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第5頁切削效率高。

伴隨刀具切削速度大幅提升,工件進給速度亦對應提升5～10倍。(2)加工精度高,表面粗糙度低。

高速切削時,機床激振頻率相當高,遠離了工藝系統(tǒng)低階固有頻率,因而工作平穩(wěn),振動小。(3)切削力小,變形小。(4）確保零件使用性能高速切削加工技術優(yōu)點數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第6頁高速切削不只是切削速度提升，是一項復雜系統(tǒng)工程，它發(fā)展包括到機床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具、工藝和材料等很多領域技術配合和技術創(chuàng)新。HSC技術影響原因數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第7頁1、高速電主軸2、高速進給系統(tǒng)當前高定位精度高速進給系統(tǒng)最正確處理方案：直線驅(qū)動加絕對式光柵尺。高速切削機床主要技術直線電機與工作臺合為一體，電機輸出推力直接作用在工作臺上，省掉了傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)中絲桿，從而簡化了傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減小了傳動系統(tǒng)誤差。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第8頁直線電機進給驅(qū)動系統(tǒng)優(yōu)點：動態(tài)性能好。因為系統(tǒng)采取直線電機直接驅(qū)開工作臺，機床實現(xiàn)“零傳動”，故使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提升，反應異常靈敏快捷。

速度和加速度高。最大進給速度可達80～180m/min，加速度可高達2～10g。定位精度高。直線電機進給驅(qū)動系統(tǒng)慣用光柵尺作為位置測量元件，采取閉環(huán)控制，因而定位精度可高達0.1～0.01mm。非接觸、無摩擦、無磨損。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第9頁3、機床本體良好剛性數(shù)控機床是一個經(jīng)典機電一體化產(chǎn)品，數(shù)控機床品質(zhì)如加工精度和動態(tài)特征，不是僅僅取決于采取什么檔次數(shù)控系統(tǒng)，更取決于高質(zhì)量機械部件和優(yōu)化裝配工藝，取決于機電親密配合，機床本體剛性直接影響數(shù)控機床動態(tài)特征，優(yōu)良機械系統(tǒng)是一臺高品質(zhì)數(shù)控機床基礎。4、高速切削刀具技術刀具技術是實現(xiàn)高速切削主要確保。正確選擇刀具材料和設計刀具系統(tǒng)對于提升加工質(zhì)量、延長刀具壽命和降低加工成本都起著主要作用。

5、高速切削工藝技術數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第10頁8.3開放式數(shù)控系統(tǒng)一、數(shù)控系統(tǒng)開放性1、邏輯控制開放性2、人機界面開放性3、數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)核開放性數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第11頁二、開放式數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)式數(shù)控裝置概念結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第12頁開放式數(shù)控系統(tǒng)含有以下基本特征：

（1）模塊化。

（2）可交換性。

（3）可裁剪性。

（4）可擴展性。

（5）接口標準化。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢第13頁伴隨電子技術、計算機技術以及控制技術等發(fā)展，當代數(shù)控系統(tǒng)正朝高速度化、高精度化、智能化、體系開放化、網(wǎng)絡化、高可靠性化等方向發(fā)展。高速高精加工機床是當前及最近未來最具發(fā)展?jié)摿蛻脙r值發(fā)展方向，它包括了電主軸、直線驅(qū)動、高精檢測、高剛性機床本體等多項技術，高速/高精/多軸加工機床代表了一個國家制造業(yè)水平?！伴_放”是數(shù)控和各種控制