Las perspectivas de desarrollo de la tecnología CNC importante

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. 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.

La aplicación de la tecnología CNC no solo ha traído cambios revolucionarios a la industria manufacturera tradicional, haciendo de la fabricación un símbolo de industrialización. Con el desarrollo continuo de la tecnología CNC y la expansión de los campos de aplicación, ha ejercido un gran impacto. influencia en la economía nacional y el sustento de las personas El desarrollo de algunas industrias importantes (TI, automóviles, industria ligera, médica, etc.) juega un papel cada vez más importante, porque la digitalización de los equipos requeridos por estas industrias se ha convertido en una tendencia importante en la economía moderna. desarrollo El desarrollo de la tecnología y los equipos CNC en el mundo En términos de tendencias, los principales puntos de investigación incluyen los siguientes aspectos:

Nuevas tendencias en tecnología y equipos de mecanizado de alta velocidad y alta precisión

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La eficiencia y la calidad son los pilares de la tecnología de fabricación avanzada. La tecnología de mecanizado de alta velocidad y alta precisión puede mejorar en gran medida la eficiencia, mejorar la calidad y el grado del producto, acortar los ciclos de producción y mejorar la competitividad del mercado. Por esta razón, el Instituto de Investigación de Tecnología Avanzada de Japón la incluye como una de las cinco principales tecnologías de fabricación modernas, y la Sociedad Internacional de Ingeniería de Producción (CIRP) la identifica como una de las direcciones centrales de investigación en el siglo XXI. En el ámbito de la industria del automóvil, el ciclo de producción para una producción anual de 300.000 vehículos es de 40 segundos por vehículo, y el procesamiento de variedades múltiples es una de las cuestiones clave que deben resolverse en el ámbito de los equipos para automóviles en el ámbito de la aviación y el sector aeroespacial; En la industria, la mayoría de las piezas procesadas son nervaduras de paredes delgadas y delgadas, que tienen muy poca rigidez y están hechas de aluminio o aleación de aluminio. Estas nervaduras y paredes solo se pueden procesar a altas velocidades de corte y con pequeñas fuerzas de corte. El método de "vaciar" grandes palanquillas de aleación de aluminio se utiliza para fabricar piezas grandes, como alas y fuselajes, para reemplazar múltiples piezas y se ensamblan mediante numerosos remaches, tornillos y otros métodos de conexión para mejorar la resistencia, rigidez y confiabilidad de los componentes. . Estos han planteado requisitos de alta velocidad, alta precisión y alta flexibilidad para los equipos de procesamiento. A juzgar por la situación en la exposición EMO2001, la velocidad de avance de los centros de mecanizado de alta velocidad puede alcanzar los 80 m/min o incluso más, y la velocidad de funcionamiento en seco puede alcanzar aproximadamente los 100 m/min. Muchas fábricas de automóviles en el mundo, incluida la Shanghai General Motors Company de mi país, han reemplazado parcialmente las máquinas herramienta modulares con líneas de producción compuestas por centros de mecanizado de alta velocidad. La máquina herramienta HyperMach de la empresa CINCINNATI en Estados Unidos tiene una velocidad de avance máxima de 60 m/min, una velocidad rápida de 100 m/min, una aceleración de 2 gy una velocidad de husillo de 60.000 r/min. Solo se necesitan 30 minutos para procesar una pieza de avión de paredes delgadas, mientras que la misma pieza tarda 3 horas en procesarse en una fresadora general de alta velocidad y 8 horas en una fresadora ordinaria. La velocidad del husillo y la aceleración del doble husillo. Los tornos de la compañía alemana DMG alcanzan 12*1000r/mm y 1000r/mm respectivamente. En términos de precisión de mecanizado, la precisión de mecanizado de las máquinas herramienta CNC ordinarias ha aumentado de 10 μm a 5 μm, y el centro de mecanizado de precisión ha aumentado de 3 a 5 μm a 1 a 1,5 μm, y la precisión del mecanizado de ultraprecisión ha comenzado a Introduzca el nivel nanométrico (0,01 μm). En términos de confiabilidad, el valor MTBF de los dispositivos CNC extranjeros ha alcanzado más de 6000 h, y el valor MTBF de los servosistemas ha alcanzado más de 30 000 h, lo que muestra una confiabilidad muy alta.

Para lograr un mecanizado de alta velocidad y alta precisión, se han desarrollado rápidamente componentes funcionales de soporte, como husillos eléctricos y motores lineales, y sus campos de aplicación se han ampliado aún más.

El rápido desarrollo del mecanizado de varillaje de cinco ejes y las máquinas herramienta de procesamiento compuesto

Utilizando el varillaje de 5 ejes para procesar piezas de superficie curva tridimensional, se puede obtener la mejor geometría de la herramienta. utilizado para cortar, que no solo tiene una alta suavidad, sino que también la eficiencia también aumentó significativamente. En general, se cree que la eficiencia de una máquina herramienta de varillaje de 5 ejes puede ser igual a la de dos máquinas herramienta de varillaje de 3 ejes, especialmente cuando se utilizan fresas de materiales superduros como el nitruro de boro cúbico para el fresado de alta velocidad de materiales endurecidos. Piezas de acero, el mecanizado de varillaje de 5 ejes se puede comparar con el procesamiento de varillaje de 3 ejes que produce una mayor eficiencia. Sin embargo, en el pasado, debido a razones como el sistema CNC de varillaje de 5 ejes y la compleja estructura del host, su precio era varias veces mayor que el de las máquinas herramienta CNC de varillaje de 3 ejes. Además, la tecnología de programación era difícil. lo que restringió el desarrollo de máquinas herramienta con varillaje de 5 ejes.

En la actualidad, debido a la aparición de los husillos eléctricos, la estructura del cabezal de husillo compuesto para el procesamiento simultáneo de 5 ejes se ha simplificado enormemente, su dificultad y coste de fabricación se han reducido considerablemente y la diferencia de precios de los sistemas CNC se ha reducido. Por lo tanto, se promueve el desarrollo de máquinas herramienta de varillaje de 5 ejes de tipo cabezal de husillo compuesto y máquinas herramienta de procesamiento de compuestos (incluidas máquinas herramienta de procesamiento de 5 lados). En la exposición EMO2001, la máquina herramienta de procesamiento de 5 lados de New Nippon Koki adopta un cabezal de husillo compuesto, que puede realizar el procesamiento de 4 planos verticales y el procesamiento en cualquier ángulo, de modo que el procesamiento de 5 lados y el procesamiento de 5 ejes se pueden realizar en la misma máquina herramienta, y también puede procesar superficies inclinadas y agujeros cónicos inversos. La empresa alemana DMG exhibió el centro de mecanizado de la serie DMUVoution, que puede procesar 5 lados y 5 ejes simultáneos en una sola sujeción, y puede controlarse directa o indirectamente mediante un sistema CNC o CAD/CAM.

Principales tendencias en el desarrollo de sistemas CNC

Los equipos CNC en el siglo XXI serán un sistema con cierta inteligencia El contenido inteligente incluye todos los aspectos del sistema CNC: con el fin de perseguir. eficiencia y calidad del procesamiento, como control adaptativo del proceso de procesamiento y generación automática de parámetros de proceso para mejorar el rendimiento del variador y facilitar la conexión, como control anticipativo, cálculo adaptativo de parámetros del motor, identificación automática de cargas y selección automática de modelos personalizados; , autoajuste, etc.; inteligencia para simplificar la programación y la operación, como programación automática inteligente, interfaz hombre-máquina inteligente, etc., también hay diagnóstico inteligente, monitoreo inteligente y diagnóstico y mantenimiento convenientes del sistema, etc. Con el fin de solucionar los problemas existentes en el carácter cerrado de los sistemas CNC tradicionales y la producción industrial de software de aplicación CNC. Muchos países están realizando investigaciones sobre sistemas CNC abiertos, como NGC (Control de máquinas/estación de trabajo de próxima generación) en los Estados Unidos, OSACA (Arquitectura de sistema abierto para el control dentro de sistemas de automatización) en Europa y OSEC (Arquitectura de sistema abierto). en Japón para el controlador), ONC (Sistema de control numérico abierto) de China, etc. La apertura de los sistemas CNC se ha convertido en el futuro de los sistemas CNC. El llamado sistema CNC abierto significa que el desarrollo de sistemas CNC se puede serializar en una plataforma operativa unificada para fabricantes de máquinas herramienta y usuarios finales cambiando, agregando o adaptando objetos estructurales (funciones CNC), y puede integrar fácilmente las aplicaciones especiales del usuario. y el conocimiento técnico se integran en el sistema de control para realizar rápidamente sistemas CNC abiertos de diferentes variedades y grados, formando productos de marcas famosas con personalidades distintivas. Las especificaciones de arquitectura, especificaciones de comunicación, especificaciones de configuración, plataforma operativa, biblioteca de funciones del sistema CNC y herramientas de desarrollo de software funcional del sistema CNC del sistema CNC abierto son el núcleo de la investigación actual.

Los equipos CNC en red son un nuevo punto culminante de la famosa exposición internacional de máquinas herramienta de los últimos dos años. La conexión en red de equipos CNC satisfará en gran medida las necesidades de integración de información de las líneas de producción, los sistemas de fabricación y las empresas de fabricación. También es la unidad básica para realizar nuevos modelos de fabricación, como la fabricación ágil, las empresas virtuales y la fabricación global.

Algunas empresas de fabricación de máquinas herramienta y sistemas CNC reconocidas en el país y en el extranjero han lanzado nuevos conceptos y prototipos relacionados en los últimos dos años. Por ejemplo, en la exposición EMO2001, el "Centro de producción inteligente" exhibido por Japón. el Centro de Control de la Compañía Yamazaki Mazak (CPC); la Compañía de Máquinas Herramienta Okuma de Japón exhibió la "plaza de TI" (Plaza de Tecnología de la Información, conocida como Plaza de TI), la Siemens (Siemens) de Alemania exhibió el Entorno de Fabricación Abierto (OME) etc., lo que refleja la tendencia del procesamiento de máquinas herramienta CNC hacia la creación de redes.

Dar importancia al establecimiento de nuevos estándares y especificaciones tecnológicas

Acerca de las especificaciones de diseño y desarrollo del sistema CNC

Como se mencionó anteriormente, los sistemas CNC abiertos tienen una mayor versatilidad. flexibilidad, adaptabilidad, escalabilidad, Estados Unidos, la Unión Europea, Japón y otros países han implementado planes de desarrollo estratégico y realizado investigaciones y formulación de especificaciones de sistemas CNC de arquitectura abierta (OMAC, OSACA, OSEC), 3 del mundo Las economías más grandes tienen llevó a cabo casi la misma formulación de planes y especificaciones científicas a corto plazo, presagiando la llegada de un nuevo período de cambio en la tecnología CNC. En el año 2000, nuestro país también comenzó a investigar y formular el marco normativo del sistema de control numérico ONC de China.

Acerca de los estándares CNC

Los estándares CNC son una tendencia en el desarrollo de la informatización en la industria manufacturera. El intercambio de información en los 50 años transcurridos desde el nacimiento de la tecnología CNC se ha basado en el estándar ISO6983, que utiliza códigos G y M para describir cómo procesar. Su característica esencial es que está orientado al proceso de procesamiento. incapaz de cumplir con los requisitos de alta velocidad de la tecnología CNC moderna. Para ello, se está estudiando y formulando a nivel internacional un nuevo estándar de sistema CNC ISO14649 (STEP-NC). Su propósito es proporcionar un mecanismo neutral que no dependa del sistema específico y pueda describir un modelo de datos unificado durante todo el ciclo de vida del producto. , logrando así la estandarización de todo el proceso de fabricación e incluso la información del producto en diversos campos industriales. La aparición de STEP-NC puede ser una revolución en el campo de la tecnología CNC y tendrá un profundo impacto en el desarrollo de la tecnología CNC e incluso en toda la industria manufacturera. En primer lugar, STEP-NC propone un nuevo concepto de fabricación. En el concepto de fabricación tradicional, los programas de mecanizado NC se concentran en un único ordenador. Según el nuevo estándar, los programas NC se pueden distribuir en Internet, que es la dirección del desarrollo abierto y en red de la tecnología CNC. En segundo lugar, el sistema CNC STEP-NC también puede reducir en gran medida el procesamiento de dibujos (alrededor del 75%), el tiempo de preparación del programa de procesamiento (alrededor del 35%) y el tiempo de procesamiento (alrededor del 50%).

Los países europeos y americanos conceden gran importancia a la investigación de STEP-NC, y Europa lanzó el plan STEP-NC IMS (1999.1.1 ~ 2001.12.31). En este programa participan 20 usuarios de CAD/CAM/CAPP/CNC, fabricantes e instituciones académicas de Europa y Japón. La empresa estadounidense STEP Tools es un desarrollador mundial de software de intercambio de datos de fabricación. Ha desarrollado un supermodelo (Super Model) para el intercambio de información de procesamiento de máquinas herramienta CNC. Su objetivo es utilizar especificaciones unificadas para describir todos los procesos de procesamiento. Este nuevo formato de intercambio de datos ha sido verificado en máquinas prototipo equipadas con sistemas CNC SIEMENS, FIDIA y europeo OSACA-NC.