Tesis de graduación de la especialidad CNC

La tecnología CNC y los equipos CNC son bases importantes para la modernización de la industria manufacturera. Que esta base sea sólida afecta directamente el desarrollo económico y la fortaleza nacional integral de un país, y está relacionado con la posición estratégica de un país. Por lo tanto, todos los países industrialmente desarrollados del mundo han tomado medidas importantes para desarrollar su propia tecnología e industria CNC.

En nuestro país, el desarrollo de la tecnología y equipos CNC también ha recibido gran atención, y se han logrado avances considerables en los últimos años. Especialmente en el campo del control numérico general por microcomputadoras, los sistemas CNC domésticos basados ​​​​en plataformas de PC han estado a la vanguardia del mundo. Sin embargo, mi país también tiene muchos problemas en la investigación y el desarrollo industrial de la tecnología CNC, especialmente en términos de capacidades de innovación tecnológica, proceso de comercialización y participación de mercado. Cuando llegue el nuevo siglo, la clave del CNC será cómo resolver eficazmente estos problemas para que el campo CNC de nuestro país pueda seguir el camino del desarrollo sostenible y entrar de manera integral en las filas avanzadas del mundo, de modo que tengamos una posición decisiva en la competencia internacional. Investigación y desarrollo Tareas importantes que enfrentan los departamentos y fabricantes.

Para lograr esta tarea, primero debemos establecer un camino de desarrollo que sea consistente con las condiciones nacionales de China. Con este fin, este artículo analiza el camino de desarrollo en el nuevo siglo desde dos niveles: estrategia general y ruta técnica, así como varios aspectos específicos como los sistemas CNC, componentes funcionales y máquinas CNC.

1 Estrategia general

Formular una estrategia de desarrollo general que esté en línea con las condiciones nacionales de China es crucial para el desarrollo de la tecnología y la industria CNC de mi país en el siglo XXI. A través del análisis de las tendencias de desarrollo de la tecnología y la industria CNC y la investigación de los problemas existentes en el campo del CNC en mi país, creemos que la innovación tecnológica debe ser la precursora, la comercialización como la columna vertebral, la gestión y el marketing como el foco, y soporte técnico y servicio como respaldo El camino del desarrollo sostenible será una estrategia general para el desarrollo de la tecnología y la industria CNC que esté en línea con las condiciones nacionales de mi país.

1.1 Tomando la innovación tecnológica como guía

Después de más de 40 años de desarrollo, la tecnología y la industria CNC de China han logrado avances considerables desde cero, desde la introducción y la digestión hasta la posesión de derechos de autor independientes. Gran progreso. Pero mirando hacia atrás en el desarrollo de las últimas décadas, podemos ver que nuestro progreso en el campo del CNC se basa principalmente en algunos modelos extranjeros y se desarrolla paso a paso, con pocos elementos verdaderamente innovadores. Esta situación es justificable en las primeras etapas de desarrollo. Pero en el mundo actual de fuertes actores del CNC y en el nuevo siglo, cuando la economía del conocimiento está a punto de subir al escenario, este enfoque convencional es difícil de aplicar. Por ejemplo, cuando los servosistemas analógicos extranjeros estaban a punto de quedar obsoletos, comenzamos a desarrollar servosistemas analógicos antes de que pudiéramos estabilizar el mercado, ya estábamos atrasados ​​​​en tecnología cuando los países extranjeros introdujeron servosistemas digitales accionados por pulsos en el mercado chino. , hicimos lo mismo. Este tipo de llamado servo digital aún no ha formado una gran escala de mercado. Recientemente, cuando los países extranjeros desarrollaron servos digitales para conectarse a dispositivos CNC a través de redes (a través de cables ópticos, etc.), lo hemos seguido. adecuado para desarrollar tales sistemas, y el futuro todavía no es optimista. Este tipo de seguir siempre a otros y desarrollar sistemas CNC nacionales basados ​​en modelos de control y accionamiento extranjeros existentes inevitablemente se quedará atrás en tecnología. Además, las empresas extranjeras han establecido institutos de investigación y plantas de producción en nuestro país para implementar el desarrollo in situ. La producción local y las ventas locales hacen que nuestros productos sean cada vez menos ventajosos en términos de relación rendimiento-precio, por lo que, naturalmente, es muy difícil ampliar aún más la cuota de mercado.

Para cambiar esta situación, debemos comprender profundamente e implementar concienzudamente la gran conclusión de que "la ciencia y la tecnología son las principales fuerzas productivas", fortalecer vigorosamente la innovación científica y tecnológica en el campo del CNC y esforzarnos investigar CNC avanzado práctico con tecnología de características chinas y establecer gradualmente su propio sistema de tecnología avanzada e independiente. Sobre esta base, desarrollaremos vigorosamente productos CNC que estén en línea con las condiciones nacionales de China, formando así un sistema industrial completo desde sistemas CNC, componentes funcionales CNC hasta una gama completa de máquinas herramienta CNC. De esta manera, no seremos guiados por países extranjeros y siempre estaremos restringidos por otros. Sólo entonces podremos utilizar productos CNC avanzados y prácticos para recuperar el mercado interno y abrir el mercado internacional, de modo que la tecnología CNC de China. y la industria CNC liderará el mundo en el siglo XXI.

1.2 Trabajar duro en la comercialización

Aunque los productos CNC de mi país se han desarrollado rápidamente en los últimos años, no muchos realmente se han afianzado en el mercado. En lo que respecta a los sistemas CNC, los productos nacionales aún no han sido realmente aceptados por la mayoría de las fábricas de máquinas herramienta. Por lo tanto, hay muchos ejemplos de sistemas CNC nacionales utilizados en la transformación de máquinas herramienta antiguas, pero muy pocos están equipados con nuevos. Máquinas herramienta. La mayoría de las máquinas herramienta CNC nacionales producidas por fábricas de máquinas herramienta. La mayoría de ellas utilizan sistemas extranjeros.

Ciertamente, esto no significa que la transformación CNC de máquinas herramienta antiguas no sea importante, pero sí significa que desde la perspectiva del producto, todavía existe una brecha considerable entre nuestros sistemas CNC y los países extranjeros.

Además del rendimiento y las funciones técnicas, los principales factores que afectan la comercialización de sistemas CNC y máquinas herramienta CNC son la confiabilidad, la estabilidad y la practicidad. En el pasado, algunos departamentos de investigación y desarrollo de productos y tecnología CNC a menudo buscaban indicadores que reflejaran el nivel técnico (como cuántos canales, cuántos enlaces de eje, cuántos metros por minuto de velocidad de alimentación, etc.), lo que afectaba la practicidad. Sin embargo, no se presta mucha atención a algunos indicadores y problemas menores y se gasta relativamente poca energía en la estabilidad, robustez, confiabilidad y practicidad del producto. Como resultado, algunos productos tienen un nivel de valoración muy alto e incluso han ganado varios premios. Sin embargo, estos productos de alto índice y alto rendimiento no tuvieron un desempeño satisfactorio al llegar a los usuarios debido a algunos problemas menores. Al final, perdieron credibilidad y no pudieron abrir el mercado. Esto muestra que existe una distancia considerable entre los productos prototipo de alto índice y alto rendimiento y los productos prácticos y confiables que los usuarios realmente necesitan. Todavía lleva mucho tiempo convertir un producto de alto índice y alto rendimiento en un producto comercializable. Trabaja mucho y duro.

Por otro lado, los sistemas CNC y las máquinas herramienta CNC no son tan fáciles de producir en masa como los electrodomésticos, y el entorno de aplicación no es tan simple. Los productos CNC se utilizan en entornos de producción y enfrentan una variedad de problemas de proceso. Si el departamento de desarrollo no comprende a fondo estos temas, será difícil diseñar un producto perfecto. Además, algunos problemas de los productos CNC son difíciles de encontrar durante el desarrollo, la prueba e incluso la evaluación. Esto da como resultado que el mismo modelo de máquina herramienta CNC funcione muy bien para algunos usuarios, pero no funcione bien para otros usuarios. O el mismo modelo de máquina CNC funciona bien para mecanizar algunas piezas, pero no satisfactoriamente para otras. Cuando esto sucede, a veces es un problema con el nivel del operador del usuario, pero a veces es la exposición de problemas potenciales en el propio producto CNC. Para resolver este problema, algunas empresas extranjeras han creado instituciones especiales para probar sus productos. Por ejemplo, para probar el sistema CNC recientemente desarrollado, el fabricante diseñó y recopiló una gran cantidad de programas de piezas de la producción real, lo que permitió Sistema CNC para ejecutar varios Con este tipo de procedimiento, una vez que se descubre un problema, se enviará inmediatamente al departamento de desarrollo para su resolución. Después de dicho proceso de prueba, los problemas potenciales del sistema CNC se reducen considerablemente. En el pasado, nuestros productos rara vez se sometían a autopruebas tan rigurosas y completas. Muchos problemas tienen que esperar hasta que los usuarios los resuelvan por nosotros. De esta manera, incluso un pequeño problema afectará gravemente la reputación de los productos CNC nacionales.

Por lo tanto, debemos prestar total atención a las cuestiones anteriores, trabajar duro en la comercialización y tratarla como la columna vertebral de la industria CNC, durante todo el proceso de investigación técnica, desarrollo de productos, producción de prueba y producción. , etc., convirtiendo así nuestros productos CNC de alta tecnología existentes en buenos productos verdaderamente comercializables.

1.3 Hacer de la gestión y el marketing el foco del desarrollo industrial

Después del impacto de las tormentas del mercado en los últimos 20 años, los chinos se han dado cuenta cada vez más de que la tecnología es importante, pero en el mercado. Entorno económico, para ganar en la feroz competencia global, la gestión y el marketing se vuelven aún más importantes. Por ejemplo, las máquinas herramienta CNC producidas en Taiwán no sólo ocupan una parte considerable del mercado continental, sino que también ingresan al mercado estadounidense. ¿La tecnología y la calidad de las máquinas herramienta CNC de Taiwán han superado a las de Estados Unidos? Aparentemente no. Entonces, ¿en qué se basan? Lo más importante es trabajar duro en la gestión empresarial y en la comercialización de productos. Durante mucho tiempo, nos hemos centrado principalmente en desarrollar tecnología y mejorar los estándares, descuidando las operaciones y la gestión, el desarrollo del mercado, el marketing de productos y otros aspectos. Como resultado, después de que se desarrollan nuevas tecnologías y nuevos productos, y después de mejorar la calidad del producto, Las empresas todavía están luchando. Nos encontramos en la situación de malas ventas de productos [1]. La experiencia nacional y extranjera muestra que la competitividad de los productos CNC depende no sólo de la tecnología, sino también de las capacidades de gestión empresarial y de marketing.

Por lo tanto, de ahora en adelante debemos centrarnos en la gestión y el marketing como foco del desarrollo industrial, deshacernos realmente de las cadenas de la forma de pensar y los hábitos de trabajo que quedaron de la era de la economía planificada, y establecer un mecanismo operativo eficiente y sensible que se adapta al mercado y mecanismos de incentivos eficaces. A través de este mecanismo, por un lado, podemos fortalecer eficazmente la gestión corporativa, estimular el espíritu de responsabilidad, creatividad y dedicación de los líderes y empleados corporativos y esforzarnos por mejorar la competitividad de los productos, por otro lado, movilizar plenamente todos los factores positivos; Dentro y fuera de la empresa y dentro de la industria, fortalecer vigorosamente los esfuerzos de desarrollo del mercado y esforzarse por abrir canales de comercialización.

Podemos creer firmemente que con productos altamente competitivos y el espíritu de "buscar, ganar, perforar y agarrar" como Beijing Switch Factory, podremos ganar la competencia del mercado.

1.4 Fortalecer vigorosamente el soporte y los servicios técnicos

Como productos típicos de alta tecnología, los sistemas CNC y las máquinas herramienta CNC brindan soporte y servicios técnicos a los usuarios. En el pasado, la razón por la que los productos CNC nacionales perdían credibilidad era que, además de los problemas de confiabilidad, otro problema importante era la falta de servicios y soporte técnico sólidos. Los usuarios han gastado mucho dinero para comprar máquinas herramienta CNC o sistemas CNC. Una vez que surgen los problemas, se ignoran todos los días y el mundo entero se atreve a comprar nuestros productos en el futuro. Por lo tanto, el soporte técnico y los servicios a los usuarios deben considerarse tareas diarias importantes, de modo que tengamos una retaguardia sólida a la hora de avanzar más profundamente en el mercado. Por lo tanto, para lograr una victoria integral en la competencia del mercado de productos CNC, es necesario establecer una retaguardia sólida con soporte técnico y servicio como núcleo. Por supuesto, para tomar la iniciativa, la retaguardia también debe tomar la iniciativa. En la actualidad, el uso de medios avanzados de tecnología de la información (como Internet y multimedia) abrirá nuevas formas de establecer una nueva generación de sistemas de servicio y soporte técnico tridimensionales.

1.5 Seguir el camino del desarrollo sostenible

El desarrollo sostenible es una estrategia importante para el desarrollo empresarial en el próximo siglo. Para lograr un gran desarrollo, la industria CNC de mi país debe seguir el camino. del desarrollo sostenible. El verde es una forma importante de lograr el desarrollo sostenible y sus ideas principales son la limpieza y la conservación. Con este fin, se debe fortalecer vigorosamente el desarrollo de productos CNC ecológicos y se debe acelerar la ecologización de los productos CNC, la industria CNC y toda la industria manufacturera. Las principales medidas estratégicas deben considerar los siguientes aspectos: ① Reducir efectivamente la contaminación ambiental durante. fabricación y uso del producto. Por ejemplo, reducir la estructura de fundición de las máquinas herramienta CNC y eliminar la contaminación ambiental causada por la fundición; reemplazar la lubricación por niebla de aceite con lubricación por gas de petróleo, lubricación por inyección de aceite, etc. para la lubricación del husillo de las máquinas herramienta CNC para reducir la contaminación del entorno de producción; máquinas herramienta CNC de precisión y sus entornos operativos La tecnología de temperatura constante de la refrigeración con freón se elimina en el control de temperatura y se utiliza transmisión eléctrica en lugar de transmisión mecánica para reducir la contaminación acústica; ②Reducir significativamente el consumo de recursos y el consumo de energía. Por ejemplo, el software se utiliza para reemplazar el hardware, lo que reduce el consumo de recursos y energía y la contaminación de la fabricación de hardware, y reduce el problema del desmontaje y reciclaje de los dispositivos de hardware una vez finalizada la vida útil del producto, reemplazando las unidades de inducción con unidades de imán permanente para mejorar; eficiencia y factor de potencia, y ahorro de energía; uso de electricidad La transmisión reemplaza la transmisión mecánica, mejora la eficiencia y reduce el consumo de energía. ③ Fortalecer el uso de la tecnología CNC para transformar las máquinas herramienta tradicionales. Esto no sólo está en consonancia con el objetivo de utilizar la tecnología de la información y la tecnología de automatización para transformar las industrias tradicionales y modernizar la tecnología y los equipos de producción industrial tradicionales, sino también lograr el objetivo del desarrollo sostenible de la industria y también puede lograr enormes beneficios económicos. Mi país tiene millones de máquinas herramienta ordinarias. Fortalecer el uso de la tecnología CNC para transformar las máquinas herramienta tradicionales se convertirá en una importante dirección de desarrollo en el campo CNC de mi país en el próximo siglo. ④ Desarrollar vigorosamente máquinas herramienta CNC ecológicas. Las máquinas herramienta CNC ecológicas deben ser máquinas herramienta nuevas con bajo consumo de material, bajo consumo de energía, sin contaminación, de larga duración y fáciles de desmontar y reciclar. Por ejemplo, reemplazar la estructura en serie con una estructura paralela es una forma de desarrollar máquinas herramienta CNC ecológicas. Esto se debe a que los materiales metálicos consumidos por las máquinas herramienta de estructura paralela son solo una fracción de los de las máquinas herramienta con estructura en serie convencionales y su volumen de procesamiento. También se reduce significativamente en comparación con las máquinas herramienta convencionales. En particular, se elimina la fundición de grandes piezas estructurales, lo que reducirá significativamente el consumo de energía y la contaminación ambiental durante el proceso de fabricación de la máquina herramienta. Además, las máquinas herramienta de estructura paralela favorecen el uso de transmisión eléctrica, que es altamente eficiente y puede reducir eficazmente el consumo de energía durante el uso.

La Organización Internacional de Normalización ha formulado la norma de gestión ambiental ISO14000. La tendencia a la "legalización" de las cuestiones ambientales globales se está desarrollando aún más y el desarrollo sostenible se convertirá en un pasaporte para que las empresas ingresen al mercado internacional [2. ]. Por lo tanto, si nuestros productos CNC quieren ingresar al mercado internacional en el próximo siglo, nuestra empresa debe "comenzar desde mí y comenzar desde ahora".

2 Enfoques técnicos

2.1 Desarrollar una nueva generación de sistemas CNC para PC con características chinas

Los sistemas CNC son el núcleo de varios tipos de equipos CNC, por lo que a través de La innovación tecnológica primero El desarrollo de nuevos sistemas CNC con características chinas será una forma técnica eficaz de promover el proceso de industrialización del CNC.

La práctica ha demostrado que el camino del CNC para PC que hemos tomado durante los últimos 10 años es completamente correcto. Las PC (incluidas las PC industriales) tienen una gran producción, precios bajos, rápidos avances tecnológicos y mejoras de rendimiento, y una alta confiabilidad (el MTBF de los hosts de PC industriales ha alcanzado los 30 años [3]).

Por lo tanto, usarlo como plataforma de software y hardware del sistema CNC no solo puede mejorar en gran medida la relación rendimiento-precio del sistema CNC, sino también aprovechar al máximo los recursos de software y hardware existentes de las microcomputadoras de uso general y compartir las últimas novedades. Logros en el campo de la informática, como memoria de gran capacidad, pantalla en color de alta resolución y alta velocidad, intercambio de información multimedia, comunicación en red, etc. Además, el uso de una microcomputadora de uso general como plataforma CNC también puede lograr un rápido progreso tecnológico. Cuando se actualiza la PC, el sistema CNC también se puede actualizar en consecuencia, manteniendo así una ventaja técnica a largo plazo y permaneciendo invencible en la competencia.

En la actualidad, existen dos formas principales de arquitectura de sistema CNC de PC: (1) una estructura compuesta de CNC dedicado más interfaz de PC (2) una estructura jerárquica de PC general más tarjeta de control de posición. También se está desarrollando una arquitectura digital distribuida. El plan es conectar el servo digital compuesto por DSP y otros componentes al dispositivo CNC a través de una red utilizando un cable óptico como medio para formar un sistema CNC completo. Aunque este tipo de sistema tiene buen rendimiento, es difícil que sea aceptado por los usuarios domésticos en un futuro próximo debido a los altos costos de desarrollo y producción. Creemos que la estructura anterior no es la mejor solución que se adapte a las condiciones nacionales de China. Lo que se adapta a las condiciones nacionales de China debería ser una estructura integrada en la que todas las funciones del CNC estén completamente basadas en software, porque esta estructura tiene la escala de hardware más pequeña y no es solo. conducente a la reducción de los costos del sistema, pero también, lo que es más importante, puede mejorar efectivamente la confiabilidad del sistema.

Décadas de experiencia han demostrado que la fiabilidad es la clave para el desarrollo de sistemas CNC domésticos. Aunque hay muchos factores que afectan la confiabilidad de los sistemas CNC, la escala excesiva del hardware y los bajos niveles del proceso de fabricación del hardware a menudo representan la mayor amenaza a la confiabilidad. En el pasado, debido a diversas razones en el diseño general de los sistemas CNC domésticos, tenían que utilizar CPU ordinarias con indicadores técnicos no muy altos. De esta manera, para completar las funciones complejas del CNC, a menudo era necesario formar. un sistema con múltiples CPU y, a veces, se necesitaban CPU adicionales. Se utilizan algunos circuitos de hardware generales o dedicados para realizar algunas funciones de alto tiempo real del sistema CNC (como interpolación fina, servocontrol de posición, etc.), lo que resulta en un gran escala de hardware del sistema. Para productos como los sistemas CNC con lotes pequeños, bajo las condiciones de proceso nacionales existentes, es difícil garantizar la confiabilidad del sistema desde la perspectiva de la fabricación de hardware. Como resultado, el rendimiento de los sistemas CNC nacionales en el sitio de producción es deficiente. Y el impacto de los sistemas CNC nacionales en La imagen y la reputación se han visto gravemente afectados, lo que hace que muchos usuarios todavía se sientan asustados.

Por lo tanto, cuando desarrollamos nuevos sistemas CNC, debemos dar prioridad al uso de nuevas CPU de alto rendimiento (como Pentium II de alta frecuencia, Pentium III, etc.) como núcleo de cálculo y control del sistema. sistema e intente utilizar el software para realizar todas las funciones del CNC. De esta manera se puede reducir considerablemente el tamaño del hardware del sistema. Además, se debe adoptar tecnología de diseño y fabricación antiinterferente y de alta confiabilidad en el diseño de software, diseño de fuente de alimentación, diseño y selección de conectores, diseño y construcción de puesta a tierra y blindaje, etc., para mejorar integralmente la confiabilidad del sistema.

Dado que una nueva CPU de alto rendimiento puede reemplazar docenas de CPU comunes (como 80286, 80386, etc.), no solo las funciones básicas del sistema CNC (como el procesamiento de información, etc.) pueden se puede completar en la plataforma de PC basada en procesamiento de CPU de alto rendimiento, cálculo de compensación de herramientas, cálculo de interpolación, control de aceleración y desaceleración, etc.) y función de control de interruptor (PLC incorporado), y también puede completar funciones de servocontrol. De esta manera, las funciones de servocontrol digital previamente completadas por DSP (como control de posición, control de velocidad, control de transformación vectorial, etc.) pueden ser completadas por la CPU en la PC, logrando así un servocontrol incorporado, que no solo reduce la escala de hardware de la pieza CNC. Además, la escala de hardware de la pieza de servocontrol se ha reducido considerablemente.

Este tipo de sistema CNC integrado totalmente basado en software con PLC incorporado y servocontrol incorporado minimizará la escala del hardware. Además de una plataforma de PC, todo el sistema CNC solo impulsa el movimiento de. La interfaz de potencia y la interfaz de retroalimentación. Esto no sólo mejora efectivamente la confiabilidad del sistema, elimina los cuellos de botella en la transmisión de información, mejora el rendimiento del sistema, sino que también reduce significativamente los costos del sistema, de modo que el precio del sistema (incluidos los motores) se puede reducir a aproximadamente la mitad del precio del sistema CNC existente. Obviamente, este nuevo tipo de sistema CNC con alto rendimiento, alta confiabilidad y bajo costo será extremadamente competitivo y se espera que contribuya a crear una nueva situación en el CNC de China.

Además, el sistema PC CNC integrado tiene otra gran ventaja, que es que es fácil de implementar una estructura abierta.

Esto se debe a que el hardware en sí de este sistema es completamente abierto, y el trabajo de formar un sistema CNC abierto es enteramente en software siempre que los estándares y protocolos estén bien establecidos, todo desde el procesamiento de información, la interpolación de trayectorias, el control de aceleración y desaceleración. y control de interruptor Se puede abrir todo, desde el servocontrol hasta el servocontrol, lo que puede facilitar enormemente el uso de los usuarios.

2.2 Promover la producción especializada de componentes funcionales CNC

Después de resolver los problemas del sistema CNC, cómo realizar el diseño modular y la fabricación de máquinas herramienta CNC es como la máquina herramienta de mi país Las empresas manufactureras pueden responder rápidamente a la demanda del mercado. Otra clave para ganar la competencia. Para realizar el diseño modular y la fabricación de máquinas herramienta CNC, se debe resolver el problema de la producción especializada de componentes funcionales de máquinas herramienta CNC. En la actualidad, nuestro país todavía está muy por detrás de las necesidades reales en este sentido. Por lo tanto, en los próximos años, debemos promover vigorosamente el desarrollo y la producción especializada de componentes funcionales de máquinas herramienta CNC. Los puntos clave son los siguientes:

(1) Nueva unidad de husillo eléctrico de imán permanente El husillo eléctrico se ha convertido en el componente funcional más popular de las máquinas herramienta CNC en el mercado internacional. Sin embargo, en la actualidad, casi todos estos productos son del tipo asíncrono por inducción, que tienen los siguientes problemas pendientes: ① Hay devanados en el rotor y una gran corriente fluye a través de ellos, por lo que el rotor se calienta seriamente, lo que afecta directamente la precisión de el husillo; ② La salida a baja velocidad es pequeña y la pulsación de torsión es grande, lo que dificulta cumplir con la amplia gama de requisitos de corte ③ La eficiencia y el factor de potencia son bajos, no solo el motor es grande en tamaño y peso; pero también requiere una gran capacidad de inversor y un alto consumo de energía. ④ El sistema de control es complejo y costoso.

Por lo tanto, aprovechar los materiales magnéticos permanentes de tierras raras de mi país para desarrollar una nueva unidad de husillo de CA síncrona de imán permanente de alta potencia, alta eficiencia y amplio rango de velocidad resolverá eficazmente los problemas de los husillos eléctricos existentes. Forme una nueva generación de productos de husillos eléctricos con características chinas. Dado que la estructura mecánica y el sistema de control del husillo eléctrico de imán permanente son más simples que los del husillo eléctrico asíncrono de inducción, es fácil llevar a cabo una producción en masa especializada. Por supuesto, esto también requiere superar tecnologías clave como la tecnología de soporte del husillo (cojinetes cerámicos, cojinetes de presión hidrodinámicos y estáticos y cojinetes de suspensión magnética), tecnología de equilibrio dinámico de alta precisión y alta velocidad, accionamiento de alta velocidad, tecnología de detección y control. y tecnología de garantía de seguridad de alta confiabilidad.

(2) Servosistema económico de alto rendimiento En la actualidad, el precio de un servosistema de alimentación de CA (controlador + motor) es generalmente de más de 10.000 yuanes, y el precio de un servosistema de husillo es tan alto como decenas de miles de yuanes, se ha convertido en un obstáculo importante para reducir el costo de las máquinas herramienta CNC nacionales. Por lo tanto, junto con el desarrollo de nuevos sistemas CNC domésticos integrados, se deben desarrollar vigorosamente servosistemas integrados económicos y de alto rendimiento. Dado que la parte de hardware del servo incorporado solo tiene el motor y la interfaz de alimentación, aprovechando al máximo las ventajas de los recursos de imán permanente de mi país, el costo del motor se puede reducir mediante una producción especializada y el uso de módulos IPM inteligentes como interfaz de alimentación. También es muy barato, por lo que es completamente posible controlar el precio de un servo de alimentación incorporado dentro de unos pocos miles de yuanes y controlar el precio de un servo de husillo incorporado dentro de 20.000 yuanes.

(3) Servosistema lineal de CA El servosistema lineal de CA es un componente funcional indispensable de las máquinas herramienta CNC en el próximo siglo. Actualmente, no hay productos maduros en nuestro país, por lo que se requiere investigación, desarrollo, promoción y. Se debe reforzar su aplicación. Teniendo en cuenta que el problema antimagnético de las máquinas herramienta convencionales es difícil de resolver, mientras que el problema antimagnético de las máquinas herramienta paralelas es relativamente fácil, se pueden desarrollar motores lineales asíncronos de inducción para máquinas herramienta de estructura convencional, y se pueden desarrollar motores lineales síncronos de imán permanente para máquinas herramienta paralelas. estructurar las máquinas herramienta, para maximizar las fortalezas y evitar debilidades, y formar una estructura realista. Nuevo sistema de alimentación de alta velocidad y alta precisión requerido por la aplicación. Sobre esta base se puede seguir desarrollando un banco de trabajo de levitación magnética que combine accionamiento y soporte en uno solo.

(4) Plato giratorio y cabezal oscilante CNC de transmisión cero El plato giratorio y el cabezal oscilante CNC son componentes clave de las máquinas herramienta CNC multicoordinadas. Los platos giratorios y cabezales oscilantes tradicionales que utilizan engranajes helicoidales de alta precisión y otras transmisiones son. No solo es difícil de fabricar, sino que el costo es alto y es difícil lograr la velocidad y precisión requeridas para el mecanizado de alta velocidad. Por lo tanto, es necesario encontrar nuevas formas de desarrollar nuevos CNC de transmisión cero (sin cadena de transmisión mecánica). platos giratorios y cabezales oscilantes para promover el desarrollo de máquinas herramienta CNC multicoordinadas de alta velocidad y alta precisión en mi país.

(5) Dispositivo de detección de alta velocidad y alta precisión La alta velocidad y la alta precisión serán el tema del desarrollo de las máquinas herramienta CNC en el próximo siglo. Esto no solo requiere un control de alto rendimiento. y conducir, pero también requiere enlaces de detección de alta calidad, por lo que se debe utilizar ahora. Basado en la tecnología existente, seguir desarrollando sensores de desplazamiento lineal de alta velocidad (por encima de 60 m/min) con una precisión de 0,1 μm o más y desplazamiento angular. sensores con 1 millón de pulsos/r. Estas tecnologías están bloqueadas en mi país en el extranjero.

2.3 Acelerar la producción nacional de máquinas herramienta CNC y lograr la recuperación del mercado

El éxito final de la industrialización CNC se reflejará en la producción nacional de máquinas herramienta CNC y la participación de mercado. Bajo la guía de la estrategia general anterior, adoptar la política de centrarse en los dos extremos (máquinas herramienta CNC de bajo precio y máquinas herramienta CNC eficientes y de alta velocidad), tomar el medio (máquinas herramienta CNC ordinarias) y promover la industria pesada. El deber (equipo clave de servicio pesado) recuperará rápidamente el terreno perdido en el mercado interno, una táctica y estrategia efectiva para avanzar de manera constante en el mercado internacional y, en última instancia, lograr un cambio radical en el mercado nacional de máquinas herramienta CNC. Se han dedicado muchos artículos al desarrollo de máquinas herramienta CNC ordinarias, por lo que a continuación solo se analizarán los problemas de desarrollo de máquinas herramienta CNC de bajo precio, máquinas herramienta CNC eficientes y de alta velocidad y máquinas herramienta CNC de alta resistencia.

(1) Desarrollar vigorosamente máquinas herramienta CNC de bajo precio Las máquinas herramienta CNC de bajo precio son máquinas herramienta CNC populares cuyas funciones cumplen con los requisitos del usuario (sin desperdicio de funciones), indicadores técnicos moderados, buena confiabilidad y baja. precio. Este tipo de máquina herramienta se ha convertido en una de las tendencias de desarrollo de las máquinas herramienta CNC en el mercado internacional. También es un producto que muchos usuarios nacionales desean y sus perspectivas de mercado son bastante amplias. Sin embargo, si se utilizan sistemas CNC extranjeros (incluidos los servomotores) para desarrollar máquinas herramienta de bajo precio según las ideas tradicionales, será difícil reducir el precio a un nivel aceptable para la mayoría de los usuarios. Por lo tanto, utilizar el nuevo sistema CNC doméstico integrado propuesto en este artículo para desarrollar máquinas herramienta CNC de alto rendimiento y bajo precio será el camino más prometedor hacia el éxito. Siempre que haya un cierto tamaño de lote, el precio de los tornos CNC populares producidos a nivel nacional se puede controlar dentro de los 100.000 yuanes, la fresadora CNC de tres coordenadas se puede controlar en alrededor de 150.000 yuanes y el centro de mecanizado se puede controlar en alrededor de 150.000 yuanes. 200.000 yuanes. Las máquinas herramienta CNC nacionales a este precio serán muy competitivas.

(2) Acelerar el desarrollo de máquinas herramienta CNC eficientes y de alta velocidad La alta velocidad y la alta eficiencia son otra tendencia importante en el desarrollo de máquinas herramienta CNC. Hay varias formas técnicas de desarrollar máquinas herramienta CNC eficientes y de alta velocidad: ① Al aumentar la velocidad de corte y la velocidad de avance, se puede duplicar la eficiencia de producción, se puede mejorar efectivamente la calidad del procesamiento de la superficie y la precisión del procesamiento de las piezas, y se pueden resolver ciertos problemas. que son difíciles de resolver con el procesamiento convencional se pueden resolver. El procesamiento eficiente de algunos materiales especiales (como aleaciones de aluminio y titanio, acero para moldes, acero endurecido) y piezas de formas especiales (como piezas complejas de paredes delgadas). ② Mediante el proceso de composición, se reduce la cantidad de tiempos de instalación de las piezas de trabajo y se acorta efectivamente el tiempo de manipulación y sujeción. Por ejemplo, un centro de mecanizado de cinco ejes y cinco lados y un torno vertical se combinan para formar un centro de mecanizado universal, que puede completar la mayoría (o todo) el procesamiento de piezas en una sola configuración. ③Adopte nuevos métodos de procesamiento, como el fresado circunferencial de alta velocidad y alta precisión, para procesar orificios y utilice la interpolación de trayectoria en espiral para realizar roscados directos sin perforar orificios inferiores, lo que reduce en gran medida la cantidad de cambios de herramientas y mejora la eficiencia del procesamiento. ④ Desarrollar funciones de procesamiento de posicionamiento inteligente para máquinas herramienta CNC para eliminar la dependencia de accesorios de precisión y alineación manual, acortando efectivamente el tiempo de preparación para el procesamiento de una sola pieza y de lotes pequeños.

En las condiciones actuales de nuestro país, es difícil lograr el enfoque anterior si seguimos las ideas tradicionales. Por lo tanto, debemos basarnos en las condiciones nacionales, ser valientes en la innovación y explorar con valentía nuevos caminos basados ​​en ellas. realidad. Considerando que la estructura general de las máquinas herramienta CNC convencionales adopta básicamente un esquema en el que la pieza de trabajo y la herramienta se mueven simultáneamente a lo largo de sus respectivos carriles guía, por un lado, debido a la rigidez insuficiente del enlace de transmisión de la máquina herramienta y la gran resistencia a la fricción en los carriles de guía, es difícil para las partes móviles obtener una alta velocidad de avance, por otra parte, debido a la masa total relativamente grande de la pieza de trabajo, el dispositivo y el banco de trabajo, es difícil obtener una alta aceleración. Además, la estructura de la máquina herramienta tradicional es una estructura de cadena abierta en serie con muchos eslabones y una estructura compleja. Debido a la existencia de espacios de conexión entre los componentes en voladizo y los eslabones, no es fácil obtener una alta rigidez general, por lo que es difícil. para adaptarse a los requisitos especiales de procesamiento eficiente y de alta velocidad. Con este fin, al desarrollar máquinas herramienta CNC domésticas de alta velocidad y alta eficiencia, la pieza de trabajo se puede fijar, se puede usar un motor lineal para formar una cadena corta paralela para impulsar directamente el movimiento del husillo y la herramienta, y la alta velocidad. y la transmisión de alta precisión y el soporte de alta rigidez se pueden combinar en uno, que es adecuado para centros de mecanizado de alta velocidad y alta eficiencia. La máquina herramienta CNC eficiente y de alta velocidad que utiliza esta estructura no solo tiene alta velocidad y alta rigidez, sino que si la transmisión y el control se manejan adecuadamente, puede lograr una mayor precisión y calidad de procesamiento que las máquinas herramienta convencionales. Estructura mecánica y piezas universales y estandarizadas. Tiene ventajas significativas como un alto grado de precisión, bajo costo de fabricación y facilidad de producción en masa económica. Por lo tanto, desarrollar máquinas herramienta CNC eficientes y de alta velocidad siguiendo esta línea de pensamiento será un camino acorde con las condiciones nacionales y fácil de lograr el éxito.

(3) Avances en el diseño y la tecnología de fabricación de máquinas herramienta CNC de alta resistencia (especialmente las máquinas herramienta CNC de alta resistencia multicoordinadas) son equipos clave importantes a nivel nacional. La economía y la producción de defensa nacional son materiales estratégicos y máquinas de trabajo pesado verdaderamente avanzadas. Es imposible vendernos máquinas herramienta CNC en el extranjero, por lo que debemos confiar en el desarrollo de productos CNC en nuestro país en el próximo siglo. nuestra propia fuerza para resolver el problema. El desarrollo de máquinas herramienta CNC de alta resistencia debe tener una base sólida. En el proceso de localización de máquinas herramienta CNC, debemos resumir constantemente la experiencia, fortalecer la investigación sobre tecnologías básicas y tecnologías clave y aprovechar al máximo las ventajas de la combinación. de la industria, la academia y la investigación en nuestro país. Todos los departamentos deben trabajar juntos para lograr el objetivo. Trabajaremos juntos para lograr avances revolucionarios a principios del próximo siglo.

En la actualidad, en el desarrollo de máquinas herramienta CNC de alta resistencia, además de fortalecer la investigación teórica básica, también se debe fortalecer la investigación sobre tecnologías clave. Por ejemplo, el control de máquinas herramienta pesadas es un tema crítico que requiere soluciones especiales. Debido a que las piezas de trabajo procesadas por máquinas herramienta de alta resistencia son extremadamente costosas y no se permite su desguace, para garantizar un funcionamiento confiable de las máquinas herramienta, se puede utilizar un esquema de trabajo redundante de CPU dual (o múltiple) en el sistema CNC para garantizar la precisión absoluta del cálculo y el control, y el diagnóstico automático, la reparación automática o el reemplazo automático para garantizar que no haya problemas de procesamiento. Además, se puede adoptar como fuente de alimentación una solución de suministro de energía completamente aislada alimentada por baterías duales, es decir, cuando un conjunto de baterías alimenta el sistema, el otro conjunto de baterías se puede cargar y la red eléctrica y el control. El sistema está completamente aislado. Esto elimina por completo el impacto de las fluctuaciones severas del voltaje de la red y las interferencias severas en el sistema CNC en talleres de trabajo pesado, garantizando así de manera efectiva la confiabilidad del sistema. Como otro ejemplo, el accionamiento de máquinas herramienta CNC de alta resistencia también es una cuestión clave. Cuando la longitud de la carrera excede los 5 m, los husillos de bolas ordinarios no pueden transmitir grandes cargas, por lo que generalmente se utiliza un mecanismo de cremallera doble precargado, un mecanismo de barra helicoidal hidrostática y un mecanismo de cuatro patas (o dos patas). mecanismo, etc. para lograr una transmisión de carrera larga. Sin embargo, estas soluciones tienen problemas como estructura compleja, baja velocidad y aceleración, rendimiento dinámico deficiente, dificultad para lograr una alta precisión y mantenimiento complejo. Con este fin, se puede desarrollar tecnología de accionamiento directo de motor lineal de alta eficiencia tipo matriz y tecnología de accionamiento de mecanismo paralelo espacial para resolver de nuevas maneras los problemas de accionamiento de alta velocidad y alta precisión de las máquinas herramienta CNC pesadas. Además, el diseño optimizado de la estructura de la máquina herramienta, la detección de precisión de carrera larga, la compensación de la deformación por gravedad, la compensación de la deformación de la fuerza de corte, la compensación de la deformación térmica, etc. también son cuestiones clave que deben resolverse en las máquinas herramienta CNC pesadas y deben recibir completa atención. atención.

3 Conclusión

Formular una estrategia general de desarrollo que esté en línea con las condiciones nacionales de China y establecer un camino de desarrollo que esté en línea con los estándares internacionales es crucial para el desarrollo del CNC de mi país. Tecnología e industria en el siglo XXI. Basado en el análisis de las tendencias de desarrollo de la tecnología y la industria CNC y el estudio de los problemas existentes en el campo del CNC en mi país, este artículo analiza las rutas de desarrollo de la tecnología y la industria CNC en mi país en el siglo XXI, y propone que La innovación tecnológica debe ser la guía y el producto básico. La estrategia general de desarrollo es centrarse en la gestión y el marketing, con el soporte técnico y los servicios como respaldo, y adherirse al camino del desarrollo sostenible. Sobre esta base, se estudiaron enfoques técnicos específicos para desarrollar nuevos sistemas CNC, componentes funcionales CNC, máquinas herramienta CNC, etc.

Esperamos sinceramente que los círculos científicos y tecnológicos, los círculos industriales y los círculos educativos de mi país trabajen juntos para aprovechar las raras oportunidades que nos brinda la economía del conocimiento, enfrentar los graves desafíos que plantea la globalización competitiva y Prepárese para el uso del conocimiento en el siglo XXI. La tecnología y la industria CNC de nuestro país se han puesto a la vanguardia del mundo, lo que permite que la economía de nuestro país continúe manteniendo un fuerte impulso de desarrollo y trabaje duro en conjunto.