數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢.ppt

1、第8章 新型數(shù)控系統(tǒng)簡介,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(jī)床 8.3開放式數(shù)控系統(tǒng),一、高精度、高速度 1、足夠高的進(jìn)給加速度 2、高精度插補(bǔ) 3、前饋控制 4、連續(xù)輪廓前瞻控制 5、必須配備高分辨率的檢測光柵 二、開放式體系 三、智能化 四、網(wǎng)絡(luò)化 五、高可靠性 六、多軸聯(lián)動(dòng)化,8.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢,8.2 高速高精加工機(jī)床,高速、高效率加工是金屬切削行業(yè)的發(fā)展方向。 高速切削加工技術(shù)是指采用超硬材料的刀具,通過極大地提高切削速度和進(jìn)給速度來提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。 高速切削加工是實(shí)現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù), 是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展

2、方向，它在汽車工業(yè)、航空航天、模具制造等行業(yè)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。目前，高速高精數(shù)控機(jī)床正日益普及，成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主流,1931年德國Carl Salomon博士首先提出高速切削加工理論：在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的增大而提高。對(duì)于不同的工件材料，存在一個(gè)切削速度范圍，在這個(gè)范圍中由于切削溫度過高，刀具材料無法承受而不能進(jìn)行加工，故該速度區(qū)域被稱為“死區(qū)”。當(dāng)切削速度超過“死區(qū)”以后, 隨著切削速度的增大切削力會(huì)下降，切削溫度也會(huì)降低。 不同的工件材料其切削速度范圍不同，目前,一般認(rèn)為,超高速切削各種材料的切速范圍為:鋁合金已超過1600

3、m /min,鑄鐵為1500m /min,超耐熱鎳合金達(dá)300m /min,鈦合金達(dá)150 1000m /min,纖維增強(qiáng)塑料為20009000m /min。,高速切削加工(High - Speed Machining或HSM),切削效率高。 隨著刀具切削速度的大幅提高, 工件進(jìn)給速度亦相應(yīng)提高510倍。 (2) 加工精度高, 表面粗糙度低。 高速切削時(shí),機(jī)床的激振頻率相當(dāng)高, 遠(yuǎn)離了工藝系統(tǒng)的低階固有頻率, 因而工作平穩(wěn), 振動(dòng)小。 (3) 切削力小, 變形小。 (4）確保零件的使用性能,高速切削加工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),高速切削不只是切削速度的提高，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它的發(fā)展涉及到機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)

4、、刀具、工藝和材料等諸多領(lǐng)域的技術(shù)配合和技術(shù)創(chuàng)新。,HSC技術(shù)的影響因素,1、高速電主軸 2、高速進(jìn)給系統(tǒng) 當(dāng)前高定位精度的高速進(jìn)給系統(tǒng)的最佳解決方案：直線驅(qū)動(dòng)加絕對(duì)式光柵尺。,高速切削機(jī)床的主要技術(shù),直線電機(jī)與工作臺(tái)合為一體，電機(jī)輸出的推力直接作用在工作臺(tái)上，省掉了傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)中的絲桿，從而簡化了傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減小了傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差。,直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 動(dòng)態(tài)性能好。由于系統(tǒng)采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)，機(jī)床實(shí)現(xiàn)“零傳動(dòng)”，故使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。 速度和加速度高。最大進(jìn)給速度可達(dá)80180 m/min，加速度可高達(dá)210g。 定位精度高。直線電機(jī)

5、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常用光柵尺作為位置測量元件，采用閉環(huán)控制，因而定位精度可高達(dá)0.10.01mm。 非接觸、無摩擦、無磨損。,3、機(jī)床本體良好的剛性 數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床的品質(zhì)如加工精度和動(dòng)態(tài)特性，不是僅僅取決于采用什么檔次的數(shù)控系統(tǒng)，更取決于高質(zhì)量的機(jī)械部件和優(yōu)化的裝配工藝，取決于機(jī)電的密切配合，機(jī)床本體的剛性直接影響數(shù)控機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性，優(yōu)良的機(jī)械系統(tǒng)是一臺(tái)高品質(zhì)數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)。 4、高速切削刀具技術(shù) 刀具技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速切削的重要保證。正確選擇刀具材料和設(shè)計(jì)刀具系統(tǒng)對(duì)于提高加工質(zhì)量、延長刀具壽命和降低加工成本都起著重要作用。 5、高速切削工藝技術(shù),8.3 開放式數(shù)控系統(tǒng),一

6、、數(shù)控系統(tǒng)的開放性,1、邏輯控制的開放性 2、人機(jī)界面的開放性 3、數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)核的開放性,二、開放式數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)式數(shù)控裝置的概念結(jié)構(gòu),開放式數(shù)控系統(tǒng)具有以下基本特征： （1）模塊化。 （2）可互換性。 （3）可裁剪性。 （4）可擴(kuò)展性。 （5）接口標(biāo)準(zhǔn)化。,隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)等的發(fā)展，現(xiàn)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(luò)化、高可靠性化等方向發(fā)展。高速高精加工機(jī)床是當(dāng)前及最近未來最具發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價(jià)值的發(fā)展方向，它涉及了電主軸、直線驅(qū)動(dòng)、高精檢測、高剛性機(jī)床本體等多項(xiàng)技術(shù)，高速/高精/多軸加工機(jī)床代表了一個(gè)國家制造業(yè)的水平。 “開放”是數(shù)控和各種控制系統(tǒng)的發(fā)