Déi séier Entwécklung vun der CNC-Systemtechnologie huet Konditioune fir den technologesche Fortschrëtt vun CNC-Maschinnen geschaf. Fir de Bedierfnesser vum Maart an den héijen Ufuerderunge vun der moderner Fabrikatiounstechnologie fir CNC-Technologie gerecht ze ginn, spigelt sech déi aktuell Entwécklung vun der weltwäiter CNC-Technologie an hirer Ausrüstung haaptsächlech an de folgende technesche Charakteristiken erëm:
1. Héich Geschwindegkeet
D'Entwécklung vunCNC-MaschinnenA Richtung Héichgeschwindegkeet kann net nëmmen d'Bearbechtungseffizienz däitlech verbesseren an d'Bearbechtungskäschte reduzéieren, mä och d'Uewerflächenbearbechtungsqualitéit an d'Genauegkeet vun den Deeler verbesseren. D'Technologie vun der Ultraschnellbearbechtung huet eng breet Uwendungsméiglechkeet fir eng niddreg Käschteproduktioun an der Fabrikatiounsindustrie z'erreechen.
Zënter den 1990er Joren hunn d'Länner an Europa, den USA a Japan konkurréiert fir eng nei Generatioun vu CNC-Highspeed-Maschinnen ze entwéckelen an anzesetzen, wat d'Entwécklung vu Maschinnen mat héijer Geschwindegkeet beschleunegt huet. Nei Duerchbréch goufen an der Highspeed-Spindeleenheet (elektresch Spindel, Geschwindegkeet 15000-100000 r/min), Highspeed- a Highspeed-Beschleunigungs-/Verzögerungsfudderbewegungskomponenten (schnell Bewegungsgeschwindegkeet 60-120 m/min, Schnëttfuddergeschwindegkeet bis zu 60 m/min), High-Performance-CNC- a Servosystemer, an CNC-Toolsystemer gemaach, an hunn nei technologesch Niveauen erreecht. Mat der Léisung vu Schlësseltechnologien an enger Rei vun technesche Beräicher wéi Ultra-Highspeed-Schnëttmechanismus, ultra-haart, verschleißbeständeg a laanglieweg Toolmaterialien a Schleifinstrumenter, High-Power-Highspeed-Elektrospindel, Highspeed-Linearmotor-Undriffsfudderkomponenten mat héijer Beschleunigungs-/Verzögerungsgeschwindegkeet, High-Performance-Steiersystemer (inklusiv Iwwerwaachungssystemer) a Schutzvorrichtungen, gouf eng technesch Basis fir d'Entwécklung an d'Uwendung vun der neier Generatioun vu CNC-Highspeed-Maschinnen geschaf.
Aktuell huet d'Schnëttgeschwindegkeet beim Dréien a Fräsen bei der Ultra-High-Speed-Bearbechtung iwwer 5000-8000 m/min erreecht; D'Spindelgeschwindegkeet ass iwwer 30000 rpm (e puer kënnen bis zu 100000 r/min erreechen); D'Beweegungsgeschwindegkeet (Zufuhrgeschwindegkeet) vun der Aarbechtsbank: iwwer 100 m/min (e puer bis zu 200 m/min) bei enger Opléisung vun 1 Mikrometer, an iwwer 24 m/min bei enger Opléisung vun 0,1 Mikrometer; Automatesch Werkzeugwiesselgeschwindegkeet bannent 1 Sekonn; D'Zufuhrgeschwindegkeet fir kleng Linninterpolatioun erreecht 12 m/min.
2. Héich Präzisioun
D'Entwécklung vunCNC-MaschinnenVun der Präzisiounsbearbechtung bis zur Ultrapräzisiounsbearbechtung ass eng Richtung, op déi sech Industriemuechten weltwäit engagéieren. Seng Genauegkeet reecht vu Mikrometerniveau bis Submikrometerniveau, a souguer bis Nanometerniveau (<10 nm), a säin Uwendungsberäich gëtt ëmmer méi verbreet.
Aktuell, ënner der Ufuerderung vun der Héichpräzisiounsbearbechtung, ass d'Bearbechtungsgenauegkeet vun normale CNC-Maschinnen vun ± 10 μm op ± 5 μM eropgaang; D'Bearbechtungsgenauegkeet vu Präzisiounsbearbechtungszentren läit tëscht ± 3 an 5 μm. D'Erhéijung ass nach méi héich; D'Extrempräzisiounsbearbechtungsgenauegkeet huet den Nanometerniveau (0,001 Mikrometer) erreecht, an d'Spindelrotatiounsgenauegkeet muss 0,01~0,05 Mikrometer erreechen, mat enger Bearbechtungsronnheet vun 0,1 Mikrometer an enger Bearbechtungsoberflächenrauheet vun Ra=0,003 Mikrometer. Dës Maschinnen benotzen normalerweis vektorgesteiert elektresch Spindelen mat variabler Frequenzantrieb (integréiert mam Motor an der Spindel), mat engem radialen Auslaf vun der Spindel vu manner wéi 2 µm, enger axialer Verrécklung vu manner wéi 1 µm, an enger Wellenongläichgewiicht, dat de G0,4-Niveau erreecht.
Den Undriff vun Héichgeschwindegkeets- a Präzisiounsbearbechtungsmaschinne besteet haaptsächlech aus zwou Zorten: "Rotatiounsservomotor mat Präzisiouns-Héichgeschwindegkeetskugelschrauf" an "Linearmotor-Direktantrieb". Zousätzlech kënnen nei parallel Maschinne einfach Héichgeschwindegkeets-Undriff erreechen.
Wéinst hirer ausgereifter Technologie a breeder Uwendung erreechen Kugelschrauben net nëmmen eng héich Präzisioun (ISO3408 Level 1), mä si hunn och relativ niddreg Käschte fir eng Héichgeschwindegkeetsbearbechtung z'erreechen. Dofir gi se bis haut nach ëmmer vu ville Héichgeschwindegkeetsbearbechtungsmaschinne benotzt. Déi aktuell Héichgeschwindegkeetsbearbechtungsmaschinn, déi vun enger Kugelschrauf ugedriwwe gëtt, huet eng maximal Bewegungsgeschwindegkeet vun 90 m/min an eng Beschleunigung vun 1,5 g.
Kugelschraube gehéiert zu der mechanescher Transmissioun, déi zwangsleefeg elastesch Deformatiounen, Reibung a Réckwärtsspalt während dem Transmissiounsprozess mat sech bréngt, wat zu Bewegungshysterese an aner netlineare Feeler féiert. Fir den Impakt vun dëse Feeler op d'Bearbechtungsgenauegkeet ze eliminéieren, gouf de Linearmotor-Direktantrieb 1993 op Maschinnen ugewannt. Well et eng "Nulltransmissioun" ouni Zwëschenverbindungen ass, huet se net nëmmen eng kleng Bewegungsträheet, eng héich Systemsteifheet an eng séier Reaktioun, si kann och eng héich Geschwindegkeet an Beschleunigung erreechen, a seng Schlaglängt ass theoretesch onbegrenzt. D'Positionéierungsgenauegkeet kann och ënner der Aktioun vun engem héichpräzise Positiounsfeedbacksystem en héijen Niveau erreechen, wat se zu enger idealer Undriffsmethod fir Héichgeschwindegkeets- a Präzisiounsbearbechtungsmaschinnen mécht, besonnesch mëttel a grouss Maschinnen. Am Moment huet déi maximal séier Beweegungsgeschwindegkeet vun Héichgeschwindegkeets- a Präzisiounsbearbechtungsmaschinnen, déi Linearmotoren benotzen, 208 m/min erreecht, mat enger Beschleunigung vun 2g, an et gëtt nach ëmmer Spillraum fir Entwécklung.
3. Héich Zouverlässegkeet
Mat der Entwécklung vu vernetzten Applikatiounen vunCNC-Maschinnen, ass déi héich Zouverlässegkeet vun CNC-Maschinnen zu engem Zil ginn, dat vun den Hiersteller vu CNC-Systemer a CNC-Maschinnenhersteller verfollegt gëtt. Fir eng onbemannt Fabréck, déi zwou Schichten den Dag schafft, a wann se kontinuéierlech an normal bannent 16 Stonnen mat enger ausfallsfräier Rate vu P(t)=99% oder méi schaffe muss, muss déi duerchschnëttlech Zäit tëscht Ausfällen (MTBF) vun der CNC-Maschinn méi wéi 3000 Stonnen sinn. Fir nëmmen eng CNC-Maschinn ass d'Ausfallquote-Verhältnis tëscht dem Host an dem CNC-System 10:1 (d'Zouverlässegkeet vun der CNC ass eng Gréisstenuerdnung méi héich wéi déi vum Host). Zu dësem Zäitpunkt muss d'MTBF vum CNC-System méi wéi 33333,3 Stonnen sinn, an d'MTBF vum CNC-Apparat, der Spindel an dem Undriff muss méi wéi 100000 Stonnen sinn.
Den MTBF-Wäert vun den aktuellen auslännesche CNC-Geräter huet iwwer 6000 Stonnen erreecht, an den Undriffsapparat huet iwwer 30000 Stonnen erreecht. Et kann awer festgestallt ginn, datt et nach ëmmer en Ënnerscheed vum idealen Zil gëtt.
4. Zesummesetzung
Beim Prozess vun der Deelveraarbechtung gëtt vill onnëtz Zäit verbraucht fir d'Handhabung vum Werkstéck, d'Belueden an d'Entlueden, d'Installatioun an d'Astellung, den Toolwiessel an d'Spindelgeschwindegkeet erop an erofzesetzen. Fir dës onnëtz Zäit sou vill wéi méiglech ze minimiséieren, hoffen d'Leit, verschidde Veraarbechtungsfunktiounen op der selwechter Maschinn z'integréieren. Dofir sinn d'Maschinnen mat zesummegesate Funktiounen an de leschte Joren zu engem séier entwéckele Modell ginn.
De Konzept vun der Bearbeitung vu Maschinnewierkszeug-Kompositmaterial am Beräich vun der flexibler Fabrikatioun bezitt sech op d'Fäegkeet vun enger Maschinn, automatesch Méiprozessbearbeitung vun de selwechten oder verschiddenen Aarte vu Prozessmethoden no engem CNC-Bearbeitungsprogramm duerchzeféieren, nodeems d'Werkstéck op eemol festgespannt gouf, fir verschidde Bearbeitungsprozesser wéi Dréien, Fräsen, Bueren, Schleifen, Gewënden schneiden, Rummen an Expansioun vun engem komplex geformten Deel ofzeschléissen. Wat prismatesch Deeler ugeet, sinn Bearbeitungszentren déi typeschst Maschinnewierkszeug, déi Méiprozess-Kompositveraarbechtung mat der selwechter Prozessmethod duerchféieren. Et ass bewisen, datt d'Bearbeitung vu Maschinnewierkszeug-Kompositmaterial d'Bearbeitungsgenauegkeet an d'Effizienz verbesseren, Plaz spueren an besonnesch de Bearbeitungszyklus vun Deeler verkierzen kann.
5. Polyaxialiséierung
Mat der Populariséierung vu 5-Achs-Gelänk-CNC-Systemer a Programméierungssoftware sinn 5-Achs-Gelänk-gesteiert Bearbeitungszentren a CNC-Fräsmaschinnen (vertikal Bearbeitungszentren) zu engem aktuellen Entwécklungshotspot ginn. Wéinst der Einfachheet vun der 5-Achs-Gelänk-Steierung an der CNC-Programméierung fir Kugelendfräser bei der Bearbeitung vu fräie Flächen, an der Fäegkeet, eng raisonnabel Schnëttgeschwindegkeet fir Kugelendfräser beim Fräsprozess vun 3D-Flächen ze halen, gëtt doduerch d'Rauheet vun der Bearbeitungsfläch däitlech verbessert an d'Bearbeitungseffizienz däitlech verbessert. Wéi och ëmmer, bei 3-Achs-Gelänk-gesteierten Maschinnen ass et onméiglech, d'Enn vum Kugelendfräser mat enger Schnëttgeschwindegkeet no bei Null vum Schnëtt ze vermeiden. Dofir sinn 5-Achs-Gelänk-Maschinnen zum Fokus vun der aktiver Entwécklung a Konkurrenz tëscht de grousse Maschinnenhersteller ginn, wéinst hiren onverzichtbaren Leeschtungsvirdeeler.
An der leschter Zäit fuerschen d'Auslänner nach ëmmer iwwer d'Steierung vun 6-Achsen-Gelenker mat Hëllef vun net-rotéierende Schnëttwierkzeugen a Bearbeitungszentren. Och wann hir Bearbeitungsform net limitéiert ass an d'Schnëttdéift ganz kleng ka sinn, ass d'Bearbeitungseffizienz ze niddreg an et ass schwéier, se praktesch ëmzesetzen.
6. Intelligenz
Intelligenz ass eng wichteg Richtung fir d'Entwécklung vun der Produktiounstechnologie am 21. Joerhonnert. Intelligent Bearbechtung ass eng Aart vu Bearbechtung, déi op neuronaler Netzwierkkontroll, Fuzzy-Kontroll, digitaler Netzwierktechnologie an Theorie baséiert. Et zielt drop of, déi intelligent Aktivitéite vu mënschlechen Experten während dem Bearbechtungsprozess ze simuléieren, fir vill onsécher Problemer ze léisen, déi manuell Interventioun erfuerderen. Den Inhalt vun der Intelligenz ëmfaasst verschidden Aspekter an CNC-Systemer:
Fir intelligent Veraarbechtungseffizienz a Qualitéit ze verfollegen, wéi z. B. adaptiv Kontroll an automatesch Generéierung vu Prozessparameteren;
Fir d'Fuerleistung ze verbesseren an intelligent Verbindungen ze erliichteren, wéi z. B. Feedforward-Steierung, adaptiv Berechnung vu Motorparameteren, automatesch Identifikatioun vu Lasten, automatesch Auswiel vu Modeller, Selbsttuning, etc.;
Vereinfacht Programméierung an intelligent Operatioun, wéi intelligent automatesch Programméierung, intelligent Mënsch-Maschinn-Interface, etc.;
Intelligent Diagnos a Kontroll erliichteren d'Diagnos an d'Maintenance vum System.
Et gi vill intelligent Schnëtt- a Bearbeitungssystemer weltwäit ënner Fuerschung, dorënner d'intelligent Bearbeitungsléisunge fir Bueren vun der Japan Intelligent CNC Device Research Association representativ.
7. Networking
Déi vernetzt Steierung vu Maschinnewierksgeschir bezitt sech haaptsächlech op d'Netzwierkverbindung an d'Netzwierksteierung tëscht der Maschinnewierksgeschir an aneren externen Steiersystemer oder ieweschte Computeren iwwer dat ausgestattete CNC-System. CNC-Maschinewierksgeschir sinn am Allgemengen als éischt op d'Produktiounsplaz an den internen LAN vum Betrib zougewisen, a verbannen sech dann iwwer den Internet mat der Äussewelt vum Betrib, wat Internet/Intranet-Technologie genannt gëtt.
Mat der Reife an der Entwécklung vun der Netzwierktechnologie huet d'Industrie viru kuerzem de Konzept vun der digitaler Produktioun virgeschloen. Digital Produktioun, och bekannt als "E-Manufacturing", ass ee vun de Symboler vun der Moderniséierung a mechanesche Produktiounsbetriber an déi Standardversuergungsmethod fir international fortgeschratt Maschinnewierkzeughersteller haut. Mat der verbreeter Adoptioun vun der Informatiounstechnologie brauchen ëmmer méi Hausbenotzer Fernkommunikatiounsservicer an aner Funktiounen beim Import vun CNC-Maschinnenwierkzeugen. Op Basis vun der verbreeter Adoptioun vu CAD/CAM benotzen mechanesch Produktiounsbetriber ëmmer méi CNC-Bearbeitungsausrüstung. CNC-Applikatiounssoftware gëtt ëmmer méi räich a benotzerfrëndlech. Virtuellt Design, virtuell Produktioun an aner Technologien ginn ëmmer méi vun Ingenieuren a technesche Personal verfollegt. Den Ersatz vu komplexer Hardware duerch Softwareintelligenz gëtt zu engem wichtegen Trend an der Entwécklung vu modernen Maschinnewierkzeugen. Ënnert dem Zil vun der digitaler Produktioun sinn eng Rei vun fortgeschrattener Enterprise Management Software wéi ERP duerch Prozessreengineering an Informatiounstechnologietransformatioun entstanen, wat méi héich wirtschaftlech Virdeeler fir d'Entreprisen schaaft.
8. Flexibilitéit
Den Trend vun CNC-Maschinnen a Richtung flexible Automatiséierungssystemer ass sech vum Punkt (CNC-Eenzelmaschinn, Bearbeitungszentrum a CNC-Komposit-Bearbeitungsmaschinn), der Linn (FMC, FMS, FTL, FML) bis zur Uewerfläch (onofhängeg Produktiounsinsel, FA) a Kierper (CIMS, distribuéiert Netzwierk-integréiert Produktiounssystem) z'entwéckelen, an op der anerer Säit sech op Uwendung a Wirtschaftlechkeet ze konzentréieren. Flexibel Automatiséierungstechnologie ass dat Haaptmëttel fir d'Produktiounsindustrie fir sech un dynamesch Maartufuerderungen unzepassen a Produkter séier z'aktualiséieren. Et ass den Haapttrend vun der Produktiounsentwécklung a verschiddene Länner an déi fundamental Technologie am Beräich vun der fortgeschrattener Produktioun. Säi Fokus läit op der Verbesserung vun der Zouverlässegkeet a Praktikabilitéit vum System, mat dem Zil vun enger einfacher Vernetzung an Integratioun; Betounung vun der Entwécklung a Verbesserung vun der Eenheetstechnologie; CNC-Eenzelmaschinn entwéckelt sech a Richtung héijer Präzisioun, héijer Geschwindegkeet a grousser Flexibilitéit; CNC-Maschinnen an hir flexibel Produktiounssystemer kënnen einfach mat CAD, CAM, CAPP, MTS verbonne ginn a Richtung Informatiounsintegratioun entwéckelen; D'Entwécklung vun Netzwierksystemer a Richtung Offenheet, Integratioun an Intelligenz.
9. Vergréngung
D'Metallschneidmaschinne vum 21. Joerhonnert mussen den Ëmweltschutz an d'Energieersparung prioritär behandelen, dat heescht, d'Vergréngung vun de Schnëttprozesser z'erreechen. Aktuell konzentréiert sech dës gréng Veraarbechtungstechnologie haaptsächlech op d'Benotzung vu kengem Schnëttflëssegkeet, haaptsächlech well d'Schnëttflëssegkeet net nëmmen d'Ëmwelt verschmotzt an d'Gesondheet vun den Aarbechter a Gefor bréngt, mä och de Ressourcen- an Energieverbrauch erhéicht. Dréche Schnëtt gëtt normalerweis an enger atmosphärescher Atmosphär duerchgefouert, awer et ëmfaasst och d'Schnëtt a spezielle Gasatmosphären (Stickstoff, kal Loft oder d'Benotzung vun der dréchener elektrostatescher Ofkillungstechnologie) ouni d'Benotzung vu Schnëttflëssegkeet. Fir verschidde Bearbechtungsmethoden a Kombinatioune vun Werkstécker ass dréche Schnëtt ouni d'Benotzung vu Schnëttflëssegkeet awer de Moment schwéier an der Praxis anzuwenden, dofir ass quasi-dréche Schnëtt mat minimaler Schmierung (MQL) entstanen. Aktuell benotzen 10-15% vun der grousser mechanescher Veraarbechtung an Europa dréchent a quasi-dréche Schnëtt. Fir Maschinnen, wéi z. B. Bearbechtungszentren, déi fir verschidde Bearbechtungsmethoden/Werkstéckkombinatioune konzipéiert sinn, gëtt quasi-dréche Schnëtt haaptsächlech benotzt, normalerweis andeems eng Mëschung aus extrem klenge Quantitéiten u Schnëttueleg a Drockloft duerch den huel Kanal an der Maschinnespindel an dem Werkzeug an de Schnëttberäich gesprëtzt gëtt. Ënnert de verschiddenen Zorte vu Metallschneidmaschinnen ass d'Zännradfräsmaschinn déi am meeschte benotzt fir dréchent Schneiden.
Kuerz gesot, de Fortschrëtt an d'Entwécklung vun der CNC-Maschinntechnologie hunn gënschteg Konditioune fir d'Entwécklung vun der moderner Fabrikatiounsindustrie geschaf, andeems d'Entwécklung vun der Fabrikatioun an eng méi humaniséiert Richtung gefördert gouf. Et kann virausgesinn ginn, datt mat der Entwécklung vun der CNC-Maschinntechnologie an der verbreeter Uwendung vun CNC-Maschinnen d'Fabrikatiounsindustrie eng déifgräifend Revolutioun aleede wäert, déi dat traditionellt Fabrikatiounsmodell op d'Säit leeë kann.