В настоящее время развитие станков с ЧПУ быстро меняется: высокоскоростной, высокоточный, композитный, интеллектуальный, открытый, параллельный привод, сетевой, экстремальный, зеленый — стали ключевыми словами тенденций и направлений развития станков с ЧПУ. Китай, как страна-производитель, все еще в основном, полагается на сравнительные преимущества труда, цены, ресурсов и т.д., в то время как разрыв между технологическими инновациями и независимым развитием продукции и зарубежными аналогами все еще очень велик.

Китайская промышленность ЧПУ не может почивать на лаврах, должна воспользоваться возможностью дальнейшего развития и стремиться разрабатывать собственные передовые технологии, увеличивать технологические инновации и подготовку персонала, улучшать комплексные сервисные возможности предприятий, а также стремиться сократить разрыв между развитыми странами. Стремиться к скорейшей реализации станков с ЧПУ от низкокачественной продукции к высококлассной, от обработки первичной продукции к высокоточному преобразованию производства продукции, к достижению от Made in China к China to create, от производственной мощи к преобразованию производственной мощи.

1. Ускорение

В связи с высокоскоростным развитием автомобильной, оборонной, авиационной, аэрокосмической и других отраслей промышленности и применением новых материалов, таких как алюминиевые сплавы, высокие скорости обработки на станках с ЧПУ становятся все более востребованными.

(1) Скорость вращения шпинделя: станок оснащен электрическим шпинделем (встроенный двигатель шпинделя) с максимальной скоростью вращения шпинделя 200 000 об/мин;
(2) Скорость подачи: При разрешении 0,01 мкм максимальная скорость подачи достигает 240 м/мин, что позволяет точно обрабатывать сложные поверхности;
(3) Скорость вычислений: быстрое развитие микропроцессоров для системы ЧПУ в высокоскоростном, высокоточном направлении дает гарантию, развитие процессора было развито до 32-битной и 64-битной системы ЧПУ, частота увеличилась до сотен мегагерц, тысяч мегагерц. В связи с большим улучшением скорости вычислений, так что при разрешении 0,1 мкм, 0,01 мкм все еще можно получить скорость подачи до 24 ~ 240 м / мин;
(4) Скорость смены инструмента: на сегодня время смены инструмента в передовых зарубежных обрабатывающих центрах обычно составляет около 1 с, а высокое достигло 0,5 с. Немецкая компания Chiron спроектировала магазин инструментов в виде корзины, с шпинделем в качестве оси, инструмент расположен по окружности ножа, время смены инструмента с ножа на нож составляет всего 0,9 с.

2. Высокая точность

Требования к точности станков с ЧПУ теперь не ограничиваются статической геометрической точностью, точность перемещения станка, тепловая деформация, а также контроль и компенсация вибрации привлекают все большее внимание.

(1) Повышение точности управления системой ЧПУ: принятие технологии высокоскоростной интерполяции для реализации непрерывной подачи с крошечными сегментами программы, чтобы усовершенствовать блок управления ЧПУ, и принять высокое разрешение устройства определения положения для повышения точности определения положения (Япония разработала серводвигатели переменного тока, оснащенные 106 импульсов / оборот со встроенными датчиками положения, точность определения положения может достигать 0,01 мкм / импульс). Сервосистема положения принимает подачу вперед управления и нелинейного управления и других методов;
(2) Принятие технологии компенсации ошибок: Принятие компенсации обратного зазора, компенсации ошибки шага винта и компенсации ошибки инструмента и других технологий для комплексной компенсации ошибки тепловой деформации и пространственной ошибки оборудования. Результаты исследований показывают, что применение комплексной технологии компенсации ошибок позволяет снизить погрешность обработки на 60-80 %;
(3) Сетки используются для проверки и повышения точности траектории движения обрабатывающего центра и прогнозирования точности обработки станка с помощью моделирования, чтобы обеспечить точность позиционирования и точность повторного позиционирования станка, чтобы его работа была стабильной в долгосрочной перспективе, и он мог выполнять различные задачи обработки в различных условиях эксплуатации и обеспечивать качество обработки деталей.

3. Функциональный композит

Под композитным станком подразумевается полное достижение или в максимально возможной степени обработки различных элементов от заготовки до обработки готового изделия. Технологические композитные станки, такие как расточные, фрезерные и сверлильные композитные — обрабатывающие центры, фрезерные и токарные композитные — токарные центры, фрезерные, расточные, сверлильные и токарные композитные обрабатывающие центры и т.д.; многогранные обрабатывающие центры с многоосевыми связями обработки, а также двухшпиндельные токарные центры и т.д. Использование композитных станков для обработки, уменьшение загрузки и выгрузки заготовки, замены и настройки инструментов и вспомогательного времени, а также промежуточного процесса ошибки, порождаемые процессом, повышение точности обработки деталей, сокращение цикла производства продукта, повышение эффективности производства и способность производителя реагировать на рынок, в отличие от традиционного процесса рассредоточенных методов производства имеют очевидные преимущества.

Усложнение процесса обработки также привело к развитию станков в сторону модульности и многоосевости. Новейший токарный обрабатывающий центр компании Germany Index имеет модульную структуру, обрабатывающий центр способен выполнять токарную обработку, фрезерование, сверление, шлифование, лазерную термообработку и другие процессы, может выполнять всю обработку сложных деталей. С непрерывным совершенствованием современных требований к обработке, большое количество многоосевых станков с ЧПУ все больше приветствуется крупными предприятиями. В 2005 году на Китайской международной выставке станков (CIMT2005) отечественные и зарубежные производители продемонстрировали разнообразные формы многоосевых обрабатывающих станков (включая двойной шпиндель, двойной держатель инструмента, 9-осевое управление и т.д.), а также 4 — 5-осевые связи могут быть достигнуты в пятиосевых высокоскоростных портальных обрабатывающих центрах, высокоскоростных фрезерных центрах с пятиосевой связью и так далее.

4. Интеллект управления

С развитием технологий искусственного интеллекта, для того чтобы удовлетворить потребности развития гибкого производства и автоматизации производства, степень интеллекта станков с ЧПУ постоянно повышается. Конкретно это воплощается в следующих аспектах:

(1) Адаптивная технология управления процессом обработки: путем мониторинга силы резания, мощности, тока и напряжения шпинделя и двигателя подачи в процессе обработки, а также с использованием традиционных или современных алгоритмов для определения силы, износа и состояния поломки режущего инструмента и состояния стабильности обработки станка, и регулировки параметров обработки (скорость вращения шпинделя, скорость подачи) и инструкций обработки в режиме реального времени в соответствии с этим состоянием, чтобы поддерживать оборудование в оптимальном рабочем состоянии. В соответствии с этими состояниями он регулирует параметры обработки (скорость вращения шпинделя, скорость подачи и инструкции по обработке) в режиме реального времени, чтобы оборудование находилось в оптимальном рабочем состоянии, для повышения точности обработки, уменьшения шероховатости обработанной поверхности и повышения безопасности эксплуатации оборудования;
(2) Интеллектуальная оптимизация и выбор параметров обработки: опыт экспертов или техников, общие и специальные правила обработки деталей сочетаются с современными интеллектуальными методами для создания «интеллектуальной оптимизации и выбора параметров обработки» на основе экспертной системы или модели, и оптимизированные параметры обработки получаются с ее помощью для повышения эффективности программирования и уровня процесса обработки и сокращения времени подготовки производства. Цель — повысить эффективность программирования и уровень процесса обработки, а также сократить время подготовки производства;
(3) Интеллектуальная технология самодиагностики и саморемонта неисправностей: в соответствии с имеющейся информацией о неисправностях применяются современные интеллектуальные методы для достижения быстрого и точного определения неисправностей;
(4) Интеллектуальная технология воспроизведения и моделирования неисправностей: она может полностью записывать все виды информации о системе, воспроизводить и моделировать все виды ошибок и аварий, произошедших на станках с ЧПУ, чтобы определить причины ошибок, найти решения проблем и накопить производственный опыт;
(5) Интеллектуальные сервоприводы переменного тока: интеллектуальные сервосистемы, которые могут автоматически определять нагрузку и автоматически регулировать параметры, включая интеллектуальные сервоприводы шпинделя и интеллектуальные сервоустройства подачи. Этот вид приводного устройства может автоматически определять инерцию вращения двигателя и нагрузки, автоматически оптимизировать и регулировать параметры системы управления, так что система привода может получить наилучшую работу;

(6) Интеллектуальная система ЧПУ 4M: В процессе производства интеграция обработки и тестирования является эффективным способом достижения быстрого производства, быстрого тестирования и быстрого реагирования, а четыре (т.е. 4M) измерения (Measurement), моделирование (Modelling), обработка (Manufacturing) и управление машиной (Manipulator) слиты в одну систему 4М, что позволяет обмениваться информацией и способствует интеграции измерений, моделирования, обработки, зажима и эксплуатации.

5. Открытость системы

(1) Открытость для будущих технологий: Поскольку аппаратные и программные интерфейсы соответствуют признанным стандартным протоколам, требуется лишь небольшая переработка и настройка, и новое поколение аппаратных и программных ресурсов общего назначения может быть принято, освоено и совместимо с существующей системой, что означает, что затраты на разработку системы будут значительно снижены, а производительность и надежность системы будут постоянно улучшаться и иметь длительный жизненный цикл;
(2) Открытость к специальным требованиям пользователей: обновление продуктов, расширение функций и предоставление различных комбинаций аппаратных и программных продуктов для удовлетворения специальных требований;
(3) Создание стандартов ЧПУ: Новый стандарт системы ЧПУ ISO 14649 (STEP-NC) изучается и разрабатывается на международном уровне, чтобы обеспечить нейтральный механизм, независимый от конкретных систем, способный описать единую модель данных на протяжении всего жизненного цикла продукта, чтобы стандартизировать весь производственный процесс и даже информацию о продукте во всех промышленных секторах. Стандартизированный язык программирования удобен для пользователя и снижает трудозатраты, что напрямую связано с операционной эффективностью.

6. Распараллеливание приводов

Параллельное движение станков, чтобы преодолеть традиционные станки тандем механизм движущихся частей большой массы, низкая жесткость системы, инструмент может только подавать вдоль фиксированной направляющей, низкая степень свободы операции, недостаточная гибкость и мобильность оборудования обработки гибкость и другие присущие недостатки. Главная ось станка (как правило, для динамической платформы) и базы машины (как правило, для статической платформы) между использованием нескольких стержней параллельно с механизмом сцепления для управления длиной стержня в системе стержня, так что система стержня поддерживается платформа для получения соответствующей степени свободы движения, может достичь многокоординатной связи ЧПУ обработки, сборки и измерения различных функций. Контролируя длину стержней в стержневой системе, платформа, поддерживаемая стержневой системой, может получить соответствующую степень свободы движения, которая может достичь многокоординатной связи обработки с ЧПУ, сборки и измерения различных функций, и лучше удовлетворить обработку сложных специальных деталей, с высокой степенью модульности современных роботов, легкий, быстрая скорость и другие преимущества. Параллельный станок, как новый тип обрабатывающего оборудования, стал важным направлением исследований в области современных станкостроительных технологий, международная станкостроительная промышленность придает большое значение станкостроительной промышленности, считается «с момента изобретения технологии ЧПУ в станкостроении наиболее значимым прогрессом» и «21 век, новое поколение обрабатывающего оборудования с ЧПУ».

7. Поляризация (увеличение масштаба и миниатюризация)

Развитие национальной обороны, авиационной, аэрокосмической и энергетической промышленности и других базовых отраслей, крупномасштабное оборудование должно быть большим и хорошо работать при поддержке станков с ЧПУ. Сверхточные технологии обработки и микро-нанотехнологии являются стратегическими технологиями 21 века, необходимо разработать новые производственные процессы и оборудование для адаптации к микро-малым размерам и микро-нано точности обработки, поэтому на микро-станки, в том числе микро-режущие (токарные, фрезерные, шлифовальные) станки, микро-электрические станки, микро-лазерные станки и микро-прессы, и т.д., спрос постепенно растет.

8. Сетевое информационное взаимодействие

Для предприятий, сталкивающихся с жесткой конкуренцией, очень важно, чтобы станки с ЧПУ имели двусторонние, высокоскоростные сетевые коммуникационные функции для обеспечения беспрепятственного потока информации между различными отделами цеха. Оба могут достичь совместного использования сетевых ресурсов, но также могут достичь удаленного мониторинга, контроля, обучения, управления станками с ЧПУ, но также могут достичь цифрового обслуживания оборудования с ЧПУ (удаленная диагностика неисправности станка с ЧПУ, техническое обслуживание и т.д.). Например, японская компания Mazak выпустила новое поколение обрабатывающих центров, оснащенных внешним устройством под названием информационная башня (e-Tower), включая компьютеры, мобильные телефоны, камеры вне машины и на машине и т.д., способные достичь голосовой, графической, видео и текстовой связи отображения аварийных сигналов, онлайн-справки по устранению неполадок и других функций, является независимым, автономным управлением производственной единицей.

9. Новые функциональные компоненты

Для повышения производительности всех аспектов станков с ЧПУ неизбежно применение новых функциональных компонентов с высокой точностью и надежностью. К числу новых функциональных компонентов относятся:

(1) Высокочастотный электрический шпиндель: высокочастотный электрический шпиндель представляет собой интеграцию высокочастотного двигателя и компонентов шпинделя, с небольшим размером, высокой скоростью, плавной регулировкой скорости и рядом преимуществ, в различных новых станках с ЧПУ были широко использованы;
(2) Линейный двигатель: В последние годы применение линейного двигателя становится все более и более распространенным, хотя его цена выше, чем традиционная сервосистема, но из-за возмущения изменения нагрузки, компенсации тепловой деформации, магнитной изоляции и защиты применения ключевых технологий, механическая структура передачи была упрощена, а динамические характеристики станка были улучшены. Например: Серия трехфазных синхронных линейных двигателей переменного тока с постоянными магнитами производства Siemens 1FN1 начала широко применяться в высокоскоростных фрезерных станках, обрабатывающих центрах, шлифовальных станках, параллельных станках и станках с высокими требованиями к динамическим характеристикам и точности перемещения; в немецком горизонтальном обрабатывающем центре XHC трехсторонний привод используется в двух линейных двигателях;
(3) Электрическая шарико-винтовой передача: электрической шарико-винтовой передачей является интеграция серводвигателя и шарико-винтовой пары, может значительно упростить структуру станка с ЧПУ, с меньшим количеством звеньев передачи, компактная структура и ряд преимуществ.

10. Высокая надежность

По сравнению с таридиционными станками, станки с ЧПУ с увеличением количества систем ЧПУ и соответствующих устройств контроля, таких как применение большого количества электрических, гидравлических и электромеханических устройств, подвержены к повышенной вероятности отказа; колебания напряжения промышленной сети и помехи в надежности станков с ЧПУ крайне неблагоприятны, и станки с ЧПУ обработки деталей более сложной поверхности, длительный цикл обработки, требования среднего времени безотказной работы более чем 20 000 часов. Для того чтобы обеспечить высокую надежность станков с ЧПУ, необходимо тщательно проектировать систему, жестко контролировать производство и четко ставить цели по надежности, а также путем технического обслуживания анализировать режимы отказов и выявлять слабые звенья. Среднее время безотказной работы зарубежных систем ЧПУ составляет порядка 7 ~ 100 000 часов или более, среднее время безотказной работы отечественных систем ЧПУ составляет всего 10 000 часов или около того, среднее время безотказной работы всего станка за рубежом достигает 800 часов или более, в то время как самое высокое время работы отечественных станков составляет всего 300 часов.

11. Экологизация процесса

В условиях все более жестких экологических и ресурсных ограничений экологизация производства и обработки становится все более важной, а проблемы ресурсов и окружающей среды в Китае особенно заметны. Поэтому в последние годы продолжают появляться и постоянно развиваться станки без СОЖ, с сухой резкой, полусухой резкой, энергосберегающие и экологичные. В 21 веке общая тенденция «зеленого» производства заставит все виды энергосберегающих и экологичных станков ускорить развитие и занять большую часть мирового рынка.

12.Применение мультимедийных технологий

Мультимедийные технологии объединяют компьютерные, аудиовизуальные и коммуникационные технологии, так что компьютеры обладают способностью комплексно обрабатывать звук, текст, изображение и видеоинформацию, и поэтому также выдвигают графические требования к пользовательскому интерфейсу. Разумный гуманный пользовательский интерфейс значительно облегчает использование непрофессиональными пользователями, люди могут работать через окна и меню, чтобы облегчить программирование чертежей и быстрое программирование, трехмерное цветное стереодинамическое графическое отображение, графическое моделирование, графическое динамическое отслеживание и моделирование, различные направления обзора и локальные функции масштабирования дисплея. В дополнение к этому, применение мультимедийных технологий в области технологии числового программного управления может сделать обработку информации интегрированной, интеллектуальной, применяется к системе мониторинга в реальном времени и производственной площадке диагностика неисправностей оборудования, контроль параметров производственного процесса и т.д., и, следовательно, имеет значительную прикладную ценность.

Отечественные станки с ЧПУ, основные технологии, от высокопроизводительных систем ЧПУ до ключевых функциональных компонентов в основном зависят от импорта, хотя в последние годы некоторые отечественные производители изо всех сил пытались создать свои собственные бренды, но функции их продукции, надежность производительности по-прежнему имеют разрыв с иностранной продукцией. В последние годы отечественные производители станков с ЧПУ путем внедрения технологий, слияния и поглощения в стране и за рубежом, а также зарубежных закупок ЧПУ и других передовых технологий, но отсутствие структуры и точности станков, надежности, других основных технологий исследования, игнорирование культивирования независимых возможностей развития, технический уровень, производительность и качество отечественных станков с ЧПУ все еще далеки от зарубежных.

Некоторые отечественные производители станков с ЧПУ не уделяют достаточного внимания общему процессу и уровню производства, средства обработки в основном представляют собой обычные станки и неэффективные инструменты, сборка и ввод в эксплуатацию полностью вручную, качество обработки в производственном графике под давлением не может быть стабильным и улучшенным. Кроме того, многие отечественные производители станков с ЧПУ в процессе управления производством по-прежнему используют ручную бухгалтерскую книгу, в результате, предприятия не могут сформировать достаточного масштаба производства. Например, зарубежные производители станков могут осуществлять еженедельную сборку и настройку изделий, в то время как отечественный производственный цикл слишком длительный и трудно контролируемый. Поэтому следует обратить внимание на внедрение технологий и одновременно усилить их технологическую трансформацию и уровень управления.

В связи с быстрым развитием отрасли станков с ЧПУ, часть предприятий не заботится о долгосрочных интересах, повышению уровня комплексного обслуживания уделяется недостаточно внимания, и даже отсутствует истинное понимание сервиса, концентрируясь только на продажах, не уделяя внимания предпродажному и послепродажному обслуживанию. Некоторые компании направляют персонал на производство станков с ЧПУ без достаточного понимания и знаний.  Пользователь не может направлять использование хороших станков, некоторые из передовых и эффективных инструментов не имеют базового понимания, не могут обеспечить лучшее технологическое решение, пользователь, естественно, не доверяет производителю. Производители станков и услуг должны начать с изучения пользовательских продуктов обработки, процессов, типов производства, требований к качеству, чтобы помочь пользователям выбрать оборудование, рекомендуемые передовые технологии и инструменты, оснащенные профессиональным персоналом, обучение, чтобы помочь пользователям использовать максимальные преимущества станка обработки высококачественных конечных продуктов. Мы можем постепенно получить признание пользователей и улучшить долю рынка отечественных станков с ЧПУ.

Источник: Сеть программирования ЧПУ, Всемирный форум передовых производственных технологий

Как ведущий производитель промышленных токарных и инструментальных станков в Китае с 20-летним опытом производства станков, компания Shanghai Ants следит за развитием отрасли уже много лет и продолжает внедрять инновации, чтобы помочь станкостроителям модернизировать свою продукцию и выйти на мировой рынок.

Если у вас есть какие-либо вопросы или потребности, пожалуйста, свяжитесь с командой продаж Shanghai ANTS!!!!