El nivel técnico y el grado de modernización de la industria de equipos determinan el nivel y el grado de modernización de toda la economía nacional. La tecnología y los equipos CNC son tecnologías habilitadoras y el equipo más básico para el desarrollo de industrias emergentes de alta tecnología e industrias de vanguardia (como la tecnología de la información y sus industrias, la biotecnología y sus industrias, la aviación, la aeroespacial y otras industrias de defensa). Marx dijo una vez que "la diferencia entre las distintas eras económicas no radica en lo que se produce, sino en cómo producir y qué medios de trabajo se utilizan para producir". La tecnología y los equipos de fabricación son los medios de producción más básicos en las actividades de producción humana, y la tecnología CNC es la tecnología central de la tecnología y los equipos de fabricación avanzados de hoy. En el mundo actual, la tecnología CNC se utiliza ampliamente en la fabricación para mejorar las capacidades y los niveles de fabricación, y para mejorar la adaptabilidad y la competitividad a mercados dinámicos y cambiantes. Además, los países desarrollados del mundo han incluido la tecnología y los equipos CNC como materiales estratégicos nacionales. No sólo han tomado medidas importantes para desarrollar su propia tecnología e industria CNC, sino que también han implementado políticas de bloqueo y restricción del CNC de "alta precisión" de China. tecnologías y equipos clave. En resumen, el desarrollo vigoroso de tecnología de fabricación avanzada con tecnología CNC como núcleo se ha convertido en una forma importante para que los países desarrollados del mundo aceleren el desarrollo económico y mejoren la fortaleza nacional integral y el estatus nacional.
La tecnología CNC es una tecnología que utiliza información digital para controlar el movimiento y el proceso de trabajo de la maquinaria. Los equipos CNC son un producto mecatrónico formado por la penetración de nuevas tecnologías representadas por la tecnología CNC en las industrias manufactureras tradicionales y emergentes, que son los llamados equipos digitales. Su alcance técnico cubre múltiples campos: (1) tecnología de fabricación mecánica; (2) tecnología de procesamiento, transmisión y procesamiento de información; (3) tecnología de control automático; (5) tecnología de sensores; etc.
1 Tendencia de desarrollo de la tecnología CNC
La aplicación de la tecnología CNC no solo ha traído cambios revolucionarios a la fabricación tradicional, haciendo de la fabricación un símbolo de industrialización, sino también en algunas industrias importantes (TI , automóviles, industria ligera, medicina, etc.) están desempeñando un papel cada vez más importante en el desarrollo. ) Con el desarrollo continuo de la tecnología CNC y la expansión de los campos de aplicación, la digitalización de los equipos requeridos por estas industrias se ha convertido en una tendencia importante en el desarrollo moderno. A juzgar por las tendencias de desarrollo de la tecnología CNC mundial y sus equipos, sus principales puntos de investigación son [1 ~ 4].
1.1 Nuevas tendencias en tecnología y equipos de procesamiento de alta velocidad y alta precisión
La eficiencia y la calidad son los principales componentes 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 lo tanto, la Asociación Japonesa de Investigación de Tecnología Avanzada la incluye como una de las cinco tecnologías principales de la fabricación moderna, y el CIRP la identifica como una de las direcciones centrales de investigación en el siglo XXI.
En la industria automovilística, el ciclo de producción de 300.000 vehículos al año es de 40 segundos. El procesamiento multivariedad es una de las cuestiones clave que deben resolverse en el ámbito de los equipos de automoción. En el campo aeroespacial, la mayoría de las piezas procesadas son de paredes delgadas y nervaduras delgadas con poca rigidez, y los materiales son aluminio o aleaciones de aluminio. Estas nervaduras y paredes sólo pueden mecanizarse a altas velocidades de corte y bajas fuerzas de corte. Recientemente, el método de "vaciar" grandes piezas en bruto de aleación de aluminio se utiliza para fabricar componentes grandes, como alas y fuselajes, en lugar de ensamblar múltiples componentes mediante numerosos remaches, tornillos y otros métodos de conexión, lo que mejora 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.
Según la demostración de EMO2001, la velocidad de avance del centro de mecanizado de alta velocidad puede alcanzar 80 m/min o más, y la velocidad de ralentí puede alcanzar aproximadamente 100 m/min. En la actualidad, muchas fábricas de automóviles en el mundo, incluida la Shanghai General Motors Company de China, 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 máxima de avance 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. Sólo 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 común de alta velocidad y 8 horas en una fresadora común. La velocidad del husillo y la aceleración del torno de doble eje producido por la empresa alemana DMG alcanzan 120.000r/mm y 1g respectivamente.
En términos de precisión de mecanizado, en los últimos 10 años, la precisión de mecanizado de las máquinas herramienta CNC comunes ha aumentado de 10 μm a 5 μm, el centro de mecanizado de precisión ha aumentado de 3 ~ 5 μm a 1 ~ 1,5 μm. y la precisión del mecanizado de ultraprecisión ha comenzado a entrar en el rango nanométrico (0,01 μm).
En términos de confiabilidad, el valor MTBF de los dispositivos CNC extranjeros ha alcanzado más de 6.000 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 procesamiento de alta velocidad y alta precisión, los componentes funcionales de soporte, como husillos eléctricos y motores lineales, se han desarrollado rápidamente y sus campos de aplicación se han expandido aún más.
1.2 Las máquinas herramienta de procesamiento de enlaces de cinco ejes y procesamiento de compuestos se están desarrollando rápidamente.
Utilizando el procesamiento de varillaje de cinco ejes de piezas de superficie curva tridimensional, la herramienta puede cortar la mejor forma geométrica, lo que no solo tiene una gran suavidad, sino que también mejora en gran medida la eficiencia. En términos generales, la eficiencia de 1 máquina herramienta con varillaje de cinco ejes puede ser equivalente a la de 2 máquinas herramienta con varillaje de tres 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 cinco ejes puede aportar mayores beneficios que el mecanizado simultáneo de tres ejes. Sin embargo, en el pasado, debido a la compleja estructura del sistema CNC de cinco ejes y la máquina principal, la tecnología de programación era difícil y su precio era varias veces mayor que el de las máquinas herramienta CNC de tres ejes, lo que restringía el desarrollo. de las máquinas herramienta CNC de cinco ejes.
En la actualidad, debido a la aparición de los husillos eléctricos, la estructura del cabezal de husillo compuesto utilizado para el mecanizado simultáneo de 5 ejes se ha simplificado enormemente, su dificultad y coste de fabricación se han reducido considerablemente y el precio La brecha de los sistemas CNC se ha reducido. Esto ha promovido el desarrollo de máquinas herramienta de cinco ejes de tipo husillo compuesto y máquinas herramienta de procesamiento de compuestos (incluidas las máquinas herramienta de procesamiento de cinco lados).
En la exposición EMO2001, la máquina herramienta de procesamiento de 5 lados de NIKO utilizó un cabezal de husillo compuesto, que puede realizar el procesamiento de 4 planos verticales y cualquier ángulo, de modo que el procesamiento de 5 lados y el procesamiento de 5 ejes pueden ser realizado en la misma máquina herramienta. También puede procesar biseles y agujeros cónicos invertidos. El centro de mecanizado de la serie DMUVoution exhibido por la compañía alemana DMG puede realizar procesamiento de cinco lados y procesamiento de varillaje de cinco ejes en una sola sujeción, y puede controlarse directa o indirectamente mediante un sistema CNC o CAD/CAM.
1.3 La inteligencia, la apertura y el networking se han convertido en las principales tendencias en el desarrollo de los sistemas CNC contemporáneos.
El equipo CNC en el siglo XXI será un sistema inteligente, que incluye todos los aspectos del sistema CNC: para lograr la inteligencia de la eficiencia y la calidad del procesamiento, como el control adaptativo del proceso de procesamiento. y control automático de los parámetros del proceso para mejorar el rendimiento de conducción y la inteligencia de conexión sencilla, como control anticipado, operación adaptativa de parámetros del motor, identificación automática de carga, selección automática, autocorrección, etc. Inteligencia que simplifica la programación y las operaciones, como programación automática inteligente, interfaz hombre-máquina inteligente y diagnóstico inteligente y monitoreo inteligente para facilitar el diagnóstico y mantenimiento del sistema;
Con el fin de solucionar los problemas existentes en los sistemas CNC tradicionales cerrados y en el software de aplicación CNC de producción industrial. Actualmente, muchos países están estudiando sistemas CNC abiertos, como NGC (Next Generation Workstation/Machine Tool Control) en Estados Unidos, OSACA (Open System Architecture for Control Within Automation Systems) en Europa y Osec (Open System for Controllers) en Europa. Medio ambiente de Japón), ONC (Sistema CNC 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 se refiere al desarrollo de un sistema de control de índices que se puede utilizar en una plataforma operativa unificada para fabricantes de máquinas herramienta y usuarios finales. Al cambiar, agregar o reducir objetos estructurales (funciones CNC), se puede formar la serialización y las aplicaciones especiales y los conocimientos técnicos del usuario se pueden integrar fácilmente en el sistema de control, realizando así rápidamente sistemas CNC abiertos de diferentes variedades y grados para formar Características individuales de los productos de marca. En la actualidad, las especificaciones de arquitectura, especificaciones de comunicación, especificaciones de configuración, plataformas operativas, bibliotecas 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 en las ferias de máquinas herramienta de renombre internacional 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 relevantes en los últimos dos años, como el "Centro de Ciberproducción" (CPC) exhibido por Mazak Yamazaki en la EMO2001 de la Máquina Herramienta Daima de Japón; La empresa exhibió "IT Plaza" "(Plaza de Tecnología de la Información, conocida como IT Square); el Open Manufacturing Environment (OME) exhibido por la alemana Siemens refleja la tendencia del procesamiento de máquinas herramienta CNC hacia la interconexión en red.
1.4 Prestar atención al establecimiento de nuevos estándares y especificaciones tecnológicas.
1.4.1 Código de diseño y desarrollo del sistema CNC
Como se mencionó anteriormente, los sistemas CNC abiertos tienen mayor versatilidad, flexibilidad, adaptabilidad y escalabilidad. Estados Unidos, Europa y Japón han implementado sucesivamente planes de desarrollo estratégico e investigado y formulado especificaciones de sistemas CNC de arquitectura abierta (OMAC, OSACA y OSEC). Las tres economías más grandes del mundo han formulado planes y especificaciones científicos casi idénticos en un corto período de tiempo, lo que presagia la llegada de un nuevo período de cambio en la tecnología CNC. En 2000, nuestro país también comenzó a estudiar y formular un marco estándar para el sistema de control numérico ONC de nuestro país.
1.4.2 Acerca de los estándares CNC
Los estándares CNC son la tendencia del desarrollo de la informatización de la fabricación. En los 50 años transcurridos desde el nacimiento de la tecnología CNC, el intercambio de información se ha basado en el estándar ISO6983, que utiliza códigos g y códigos M para describir cómo procesar. Su característica esencial es que está orientado a procesos. Obviamente, ya no puede satisfacer las necesidades del rápido desarrollo de la tecnología CNC moderna. Por lo tanto, la comunidad internacional está estudiando y formulando un nuevo estándar de sistema CNC ISO 14649 (Step-NC), cuyo objetivo es proporcionar un mecanismo neutral que no dependa de un sistema específico y pueda describir un modelo de datos unificado para todo el ciclo de vida del producto. , realizando así todo el proceso de fabricación, incluso la estandarización de 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 CNC se concentran en una sola computadora. Según el nuevo estándar, los programas CNC se pueden publicar en línea, lo que marca la dirección del desarrollo abierto y en red de la tecnología CNC. En segundo lugar, el sistema STEP-NC puede reducir en gran medida el procesamiento de dibujos (alrededor del 75%), el tiempo de programación (alrededor del 35%) y el tiempo de procesamiento (alrededor del 50%).
En la actualidad, los países europeos y americanos conceden gran importancia a la investigación de STEP-NC. Europa lanzó el plan STEP-NC IMS (1999.1.1 ~ 2001.12.31). En este proyecto participaron 20 usuarios de CAD/CAM/CAPP/CNC, fabricantes e instituciones académicas de Europa y Japón. STEP Tools es una empresa estadounidense y desarrolladora global de software de intercambio de datos de fabricación. Desarrolló un supermodelo para el intercambio de información de máquinas herramienta CNC, con el objetivo de utilizar especificaciones unificadas para describir todos los procesos de mecanizado. Actualmente, este nuevo formato de intercambio de datos ha sido verificado en prototipos equipados con sistemas CNC Siemens, FIDIA y el europeo OSACA-NC.
2. Estimación básica del desarrollo de la tecnología CNC de China y su industria.
El proceso de desarrollo de la tecnología CNC de China en los últimos 50 años desde 1958 se puede dividir aproximadamente en tres etapas: la primera etapa fue de 1958 a 1979, es decir, la etapa de desarrollo cerrada. En esta etapa, debido a los bloqueos tecnológicos extranjeros y las limitaciones de las condiciones básicas de mi país, el desarrollo de la tecnología CNC es relativamente lento. La segunda etapa es durante el período del Sexto Plan Quinquenal, el Séptimo Plan Quinquenal y la etapa inicial del Octavo Plan Quinquenal, es decir, la etapa de introducción de tecnología, digestión y absorción, y establecimiento inicial de un sistema de localización. . En esta etapa, debido a la reforma y la apertura y la atención del país, así como a la mejora del entorno de I + D y el entorno internacional, la investigación y el desarrollo de tecnología CNC y la localización de productos de mi país han logrado grandes avances. La tercera etapa es el último período del Octavo Plan Quinquenal y el Noveno Plan Quinquenal, es decir, la realización de investigaciones industriales y la entrada a la competencia en el mercado. En esta etapa, la industrialización de los equipos CNC nacionales de mi país ha logrado avances sustanciales. Al final del "Noveno Plan Quinquenal", la cuota de mercado nacional de las máquinas herramienta CNC nacionales alcanzó el 50% y el sistema CNC nacional (tipo popular) también alcanzó el 10%.
Al observar el desarrollo de la tecnología CNC de mi país durante los últimos 50 años, especialmente después de los cuatro planes quinquenales, en general se han logrado los siguientes logros.
a sentó las bases para el desarrollo de la tecnología CNC y básicamente dominó la tecnología CNC moderna. En la actualidad, nuestro país domina básicamente las tecnologías básicas de los sistemas CNC, servoaccionamientos, hosts CNC, máquinas especiales y sus accesorios, la mayoría de ellos tienen la base para el desarrollo comercial, y algunas tecnologías han logrado la comercialización e industrialización.
B. La base industrial CNC ha tomado forma inicialmente. Sobre la base de la investigación clave y la comercialización de algunas tecnologías, se han establecido fabricantes de sistemas CNC con capacidades de producción en masa, como Huazhong CNC y Aerospace CNC. Fabricantes de servosistemas y servomotores como Lanzhou Electric Machinery Factory y Huazhong CNC, así como fabricantes de servidores CNC como Beijing No. 1 Machine Tool Factory y Jinan No. 1 Machine Tool Factory. Estas fábricas forman básicamente la base industrial CNC de China.
Estableció un equipo básico de personal de investigación, desarrollo y gestión de CNC.
Aunque se han logrado grandes avances en la investigación, el desarrollo y la industrialización de la tecnología CNC, también debemos darnos cuenta claramente de que la investigación y el desarrollo de la tecnología CNC de alta gama en mi país, especialmente el nivel técnico de industrialización. , no se corresponde con la situación real de nuestro país. Todavía hay una gran brecha en la demanda. Aunque la velocidad de desarrollo de China es muy rápida cuando se la mira verticalmente, horizontalmente (en comparación con países extranjeros) no sólo hay una brecha en el nivel técnico, sino también una brecha en la velocidad de desarrollo en algunos aspectos, es decir, la brecha en el nivel técnico de algunos altos -Los equipos CNC de precisión son una tendencia en expansión. Las estimaciones internacionales del nivel de tecnología CNC y el nivel de industrialización de China son aproximadamente las siguientes.
aEn términos de nivel técnico, está entre 10 y 15 años por detrás de los niveles avanzados extranjeros, y en términos de tecnología de alta precisión, es aún mayor.
b El nivel de industrialización, la baja participación de mercado, la pequeña cobertura de variedades y la producción a gran escala aún no se han formado; el nivel de producción especializada de componentes funcionales y las capacidades de conjunto completo son bajos; es relativamente pobre; la confiabilidad no es alta y el nivel de comercialización es insuficiente; el sistema CNC nacional aún no ha establecido su propio efecto de marca y los usuarios no tienen suficiente confianza.
C. En términos de capacidades de desarrollo sostenible, las capacidades de investigación, desarrollo e ingeniería de la tecnología CNC antes de la competencia eran débiles; los campos de aplicación de la tecnología CNC no se han ampliado mucho en la investigación y formulación de estándares relevantes; y las especificaciones están relativamente rezagadas.
Las principales razones de la brecha anterior son las siguientes.
A. Hay una comprensión insuficiente de la ardua, la complejidad y la naturaleza a largo plazo del proceso de la industria CNC nacional; una estimación insuficiente de las irregularidades del mercado, los bloqueos y dominios extranjeros y las dificultades institucionales y un análisis insuficiente del nivel de aplicación y las capacidades de la CNC de mi país; tecnología.
B.Aspectos del sistema. Se presta más atención a los problemas de industrialización del CNC desde una perspectiva técnica, y menos atención a los problemas de industrialización del CNC desde una perspectiva de sistema y cadena industrial, no existe un sistema de soporte completo de alta calidad, una red completa de capacitación y servicio y otros sistemas de soporte.
C. Los mecanismos deficientes causan fuga de cerebros, restringen la innovación de tecnología, rutas técnicas y productos, y restringen la implementación efectiva de planes, que a menudo son ideales pero difíciles de implementar.
D.Aspectos técnicos. La capacidad de innovación tecnológica independiente de la empresa no es sólida y sus capacidades de ingeniería tecnológica central no son sólidas. Los estándares de las máquinas herramienta están atrasados y el nivel es bajo, y no hay suficiente investigación sobre nuevos estándares para los sistemas CNC.
3 Consideraciones estratégicas sobre el desarrollo de la tecnología CNC y la industrialización de China
3.1 Consideraciones estratégicas
Mi país es un importante país fabricante y debería hacer todo lo posible para aceptar La parte inicial de la transferencia industrial mundial Transferir en lugar de transferencia final significa dominar las tecnologías centrales de fabricación avanzadas. De lo contrario, en la nueva ronda de reestructuración industrial internacional, la industria manufacturera de mi país quedará aún más "vaciada". A expensas de los recursos, el medio ambiente y el mercado, es posible que sólo podamos obtener el "centro de procesamiento" y el "centro de ensamblaje" internacionales en la nueva estructura económica del mundo, en lugar del estatus de un centro de fabricación con tecnologías centrales. afectará seriamente el proceso de desarrollo de la industria manufacturera moderna de nuestro país.
Debemos prestar atención a la tecnología CNC y a las cuestiones industriales desde la perspectiva de la estrategia de seguridad nacional. En primer lugar, desde la perspectiva de la seguridad social, dado que la manufactura es la industria con el mayor número de personas empleadas en mi país, el desarrollo de la manufactura no sólo puede mejorar el nivel de vida de la gente, sino también aliviar la presión laboral de mi país y garantizar la estabilidad social. En segundo lugar, desde la perspectiva de la defensa y la seguridad nacionales, los países desarrollados occidentales han incluido productos CNC de alta tecnología como materiales estratégicos nacionales e impusieron embargos y restricciones a nuestro país. El "Incidente Toshiba" y el "Informe Cox" son los mejores ejemplos.
3.2 Estrategia de Desarrollo
Partiendo de las condiciones nacionales básicas de mi país, guiados por las necesidades estratégicas nacionales y las necesidades del mercado económico nacional, con el objetivo de mejorar la competitividad integral y el nivel de industrialización de mi país. industria de equipos de fabricación, seleccione tecnologías clave que puedan liderar el desarrollo y la mejora de la industria de equipos de fabricación de mi país a principios del siglo XXI, así como tecnologías de apoyo y tecnologías de apoyo que apoyen el desarrollo de la industrialización como contenido de investigación y desarrollo para lograr un salto adelante. desarrollo de la industria de equipos de fabricación de mi país.
Enfatiza estar orientado a la demanda del mercado, es decir, centrarse en productos terminales CNC, máquinas completas (como tornos CNC, fresadoras, máquinas herramienta CNC de alta velocidad y alta precisión, maquinaria digital típica, equipos clave en industrias clave, etc.). El desarrollo de la industria CNC. Centrarse en resolver la confiabilidad y escala de producción de los sistemas CNC y componentes funcionales relacionados (motores y servosistemas digitales, sistemas de husillo eléctrico de alta velocidad y accesorios de nuevos equipos, etc.). ). Sin escala, no habrá productos de alta confiabilidad; sin escala, no habrá productos competitivos y de bajo precio, por supuesto, sin equipos CNC a escala china, será difícil tener un futuro brillante;
En la investigación y el desarrollo de equipos de alta tecnología, debemos enfatizar la estrecha integración de la industria, la academia, la investigación y los usuarios finales, con el objetivo de "fabricar, usar y vender", realizar investigaciones clave de acuerdo a la voluntad del país y resolver los problemas nacionales de necesidad urgente.
En términos de tecnología CNC antes de la competencia, el énfasis está en la innovación, la investigación y el desarrollo de tecnologías y productos con derechos de propiedad intelectual independientes, sentando las bases para el desarrollo sostenible de la industria CNC y la fabricación de equipos de mi país. industria e incluso toda la industria manufacturera.
¡Así que creo que no hay problema! ! !
También hay una versión en inglés, te la enviaré. ¿Qué quiere un estudiante de medicina con esto?