Para lograr esta tarea, primero debemos establecer un camino de desarrollo que sea consistente con las condiciones nacionales de China. Por lo tanto, este artículo explora el camino del desarrollo en el nuevo siglo desde dos niveles: estrategia general y ruta técnica, así como varios aspectos específicos como los sistemas CNC, los componentes funcionales y las máquinas herramienta CNC.
Estrategia general de 1
Formular una estrategia general de desarrollo que esté en línea con las condiciones nacionales de China es crucial para el desarrollo de la tecnología y la industria CNC de China en el siglo XXI. A través del análisis de las tendencias de desarrollo de la tecnología y la industria CNC, así como de la investigación sobre los problemas existentes en el campo del CNC en mi país, creemos que la innovación tecnológica es la guía, la comercialización es la tarea principal, la gestión y el marketing son la El enfoque y el soporte técnico y el servicio son el enfoque. El respaldo será la estrategia general para desarrollar la tecnología y la industria CNC de acuerdo con las condiciones nacionales de mi país.
1.1 Orientado por la innovación científica y tecnológica.
Después de más de 40 años de desarrollo, la tecnología y la industria CNC de mi país han logrado grandes avances desde cero, desde la introducción y digestión hasta tener sus propios derechos de autor independientes. 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 no hay muchos elementos verdaderamente innovadores desarrollados paso a paso. Esta situación es comprensible en las primeras etapas de desarrollo. Sin embargo, en el nuevo siglo, cuando hay muchos expertos en CNC en el mundo y la economía del conocimiento está a punto de entrar en una etapa, este enfoque convencional es difícil de implementar. Por ejemplo, cuando los servos analógicos extranjeros estaban a punto de quedar obsoletos, comenzamos a desarrollar servos analógicos, pero antes de que el mercado se estabilizara, la tecnología se quedó atrás cuando los países extranjeros introdujeron servos digitales impulsados por pulsos en el mercado chino, también los seguimos; Este llamado servo digital, pero hasta ahora no ha formado una gran escala de mercado; cuando se desarrolló recientemente el servo digital en países extranjeros, se conecta al equipo CNC a través de la red (a través de cable óptico, etc.). ), hemos seguido el ejemplo y hemos desarrollado un sistema de este tipo, pero el futuro todavía no es optimista. Siempre siguiendo a otros y desarrollando sistemas CNC nacionales basados en modelos de control y accionamiento extranjeros existentes, el atraso tecnológico es inevitable. Además, las empresas extranjeras han establecido institutos de investigación y plantas de producción en China y han implementado el desarrollo local, la producción local y las ventas locales, lo que hace que nuestros productos sean cada vez menos ventajosos en términos de rentabilidad. Por lo tanto, 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 Para investigar tecnología CNC avanzada práctica con características chinas, estableció gradualmente su propio sistema de tecnología avanzada independiente. Sobre esta base, desarrollaremos vigorosamente productos CNC que estén en línea con las condiciones nacionales de mi país, formando así un sistema industrial completo desde sistemas CNC, componentes funcionales CNC hasta una gama completa de máquinas herramienta CNC. De esta manera, no siempre seremos liderados por países extranjeros y restringidos por otros. Será posible utilizar productos CNC avanzados y prácticos para recuperar el mercado interno y abrir el mercado internacional, de modo que la tecnología CNC y la industria CNC de nuestro país. Estará a la vanguardia del 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 hay muchos en el mercado. En lo que respecta a los sistemas CNC, los productos nacionales aún no han sido realmente aceptados por la mayoría de los fabricantes de máquinas herramienta. Por lo tanto, hay muchos ejemplos de sistemas CNC nacionales que se utilizan en la transformación de máquinas herramienta antiguas, pero rara vez en máquinas herramienta nuevas. . La mayoría de las máquinas herramienta CNC nacionales producidas por fábricas de máquinas herramienta utilizan sistemas extranjeros. Por supuesto, esto no significa que la transformación CNC de máquinas herramienta antiguas no sea importante, pero desde la perspectiva de los bienes, todavía existe una brecha considerable entre nuestro sistema CNC y los países extranjeros.
Además del rendimiento técnico y la funcionalidad, la confiabilidad, la estabilidad y la practicidad son los principales factores que afectan la comercialización de sistemas CNC y máquinas herramienta CNC.
En el pasado, algunos departamentos de I+D de productos y tecnología CNC a menudo buscaban algunos indicadores técnicos (como cuántos canales, cuántos enlaces de eje, cuántos metros por minuto de velocidad de alimentación, etc.), pero prestaban poca atención a algunos indicadores y algunos Pequeños problemas que afectan la practicidad. Se dedica relativamente poco esfuerzo a la estabilidad, robustez, confiabilidad y utilidad del producto. Por ello, algunos productos tienen un alto nivel de identificación e incluso han ganado diversos premios. Sin embargo, estos productos de alto índice y alto rendimiento no fueron satisfactorios debido a algunos problemas menores. Al final, perdieron su credibilidad y no pudieron abrir el mercado. Esto muestra que los productos prototipo de alto índice y alto rendimiento aún están lejos de ser los productos prácticos y confiables que los usuarios realmente necesitan. Se necesita mucho esfuerzo para convertir un producto de alto índice y alto rendimiento en un producto comercializable.
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 enfrentan una variedad de problemas técnicos cuando se utilizan en entornos de producción. Si el departamento de desarrollo no tiene una idea clara de estas cuestiones, será difícil diseñar un producto a la perfección. Además, algunos problemas de los productos CNC son difíciles de encontrar durante el desarrollo, la prueba e incluso la evaluación. Por lo tanto, el mismo tipo de máquina herramienta CNC funciona bien para algunos usuarios pero no para otros. O el mismo tipo de máquina herramienta CNC puede procesar muy bien algunas piezas, pero el procesamiento de otras piezas no es satisfactorio. Esta situación a veces es causada por el nivel de operador del usuario, pero a veces es la exposición de problemas potenciales en el propio producto CNC. Para solucionar este problema, algunas empresas extranjeras han creado instituciones especiales para probar sus productos. Por ejemplo, para probar un sistema CNC recientemente desarrollado, un fabricante diseña y recopila una gran cantidad de programas de piezas de la práctica de producción, lo que permite que el sistema CNC ejecute varios programas. Una vez que se descubre un problema, se le informará inmediatamente. el departamento de desarrollo para su resolución. Después de dicho proceso de prueba, los posibles problemas con el sistema CNC se reducen considerablemente. En el pasado, nuestros productos rara vez se sometían a una autoinspección tan rigurosa y exhaustiva. Muchos problemas tienen que esperar a 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, hacer grandes esfuerzos en la comercialización y utilizarlo como la columna vertebral de la industria CNC durante todo el proceso de investigación técnica, desarrollo de productos, producción de prueba y producción. , por lo que ahora podemos Algunos productos CNC con alto nivel técnico se han convertido en productos verdaderamente comercializables.
1.3 Enfoque en la gestión y marketing para el desarrollo industrial.
Después del impacto de las tormentas del mercado en los últimos 20 años, el pueblo chino se ha dado cuenta cada vez más de que la tecnología es importante, pero en un entorno de economía de mercado, la gestión y el marketing son aún más importantes para poder ganar en una feroz competencia global. competencia. . Por ejemplo, las máquinas herramienta CNC producidas en Taiwán no sólo ocupan una parte considerable del mercado continental, sino que también han entrado en el mercado estadounidense. ¿Es la tecnología y la calidad de las máquinas herramienta CNC de Taiwán mejores que las de Estados Unidos? Aparentemente no. Entonces, ¿en qué se basan? Lo importante es trabajar duro en la gestión empresarial y en la comercialización de productos. Sin embargo, durante mucho tiempo nos hemos centrado en desarrollar tecnología y mejorar los niveles, descuidando la gestión, el desarrollo del mercado y la comercialización de productos. Como resultado, las empresas todavía se encuentran en el dilema de las bajas ventas de productos después de desarrollar nuevas tecnologías y nuevos productos y mejorar la calidad de los 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 y marketing.
Por lo tanto, de ahora en adelante, debemos hacer de la gestión y el marketing el centro del desarrollo industrial, deshacernos realmente de las cadenas de los patrones de pensamiento y hábitos de trabajo que quedaron de la era de la economía planificada y establecer una economía eficiente. Mecanismo operativo sensible y que se adapta al mercado. Mecanismo de incentivo efectivo. A través de este mecanismo, por un lado, fortalecemos la gestión corporativa, estimulamos el espíritu de responsabilidad, creatividad y dedicación de los líderes y empleados corporativos y nos esforzamos por mejorar la competitividad de los productos, por otro lado, movilizamos plenamente todos los factores positivos dentro; y fuera de la empresa y la industria para fortalecer vigorosamente el desarrollo del mercado y los esfuerzos para abrir canales de comercialización. Podemos creer firmemente que los productos con excelente competitividad, junto con el espíritu de "buscar, ganar, perforar y acaparar" como Beijing Switch Factory, definitivamente ganarán en 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 de la pérdida de credibilidad de los productos CNC nacionales era, además de la confiabilidad, la falta de soporte técnico y servicios sólidos. Los usuarios gastan mucho dinero en comprar máquinas herramienta CNC o sistemas CNC, pero una vez que ocurre un problema, se quejan todos los días de que es incorrecto o no válido. ¿Quién se atreverá a comprar nuestros productos en el futuro? Por lo tanto, el soporte técnico y los servicios a los usuarios deben considerarse como una tarea diaria importante, de modo que podamos tener una columna vertebral sólida a la hora de avanzar en profundidad en el mercado. Por lo tanto, para ganar la competencia general del mercado de productos CNC, es necesario establecer un backend sólido con soporte técnico y servicio como núcleo. Por supuesto, para ganar 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 Adherirse al camino del desarrollo sostenible
El desarrollo sostenible es una estrategia importante para el desarrollo empresarial en el próximo siglo. Si la industria CNC de China quiere lograr un gran desarrollo, debe adherirse a él. 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 economía. Por lo tanto, debemos fortalecer vigorosamente el desarrollo de productos CNC ecológicos y 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 la 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 y lubricación por inyección de aceite para los husillos de las máquinas herramienta CNC para reducir la contaminación del entorno de producción. Cancelar la tecnología de temperatura constante de refrigeración con freón en las máquinas herramienta CNC de precisión y el control de la temperatura del entorno operativo; reemplazar la transmisión mecánica por transmisión eléctrica para reducir la contaminación acústica; ②Reducir significativamente el consumo de recursos y el consumo de energía. Por ejemplo, se puede utilizar software para reemplazar hardware, reduciendo así el consumo de recursos, energía y contaminación en la fabricación de hardware, y reduciendo el problema del desmontaje y reciclaje de equipos de hardware después del final de la vida útil del producto, utilizando unidades de imán permanente para reemplazar unidades de inducción; mejorar la eficiencia y el factor de potencia y ahorrar energía; reemplazar la transmisión mecánica puede mejorar la eficiencia y reducir 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 la aplicación de la tecnología de la información y la tecnología de automatización para transformar las industrias tradicionales y lograr el objetivo del desarrollo sostenible de las industrias tradicionales, sino que también puede lograr enormes beneficios económicos. Hay millones de máquinas herramienta comunes en nuestro país. El uso de la tecnología CNC para fortalecer la transformación de 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. Una máquina herramienta CNC ecológica debería ser un nuevo tipo de máquina herramienta que consuma menos material, tenga un bajo consumo de energía, no contamine, tenga una larga vida útil y sea fácil de desmontar y reciclar. Por ejemplo, reemplazar la estructura en serie con una estructura paralela es una forma de desarrollar máquinas herramienta CNC ecológicas, porque los materiales metálicos consumidos por una máquina herramienta con estructura paralela son solo una fracción de los de una máquina herramienta con estructura en serie convencional, y su capacidad de procesamiento También es mucho menor que el de una máquina herramienta convencional, especialmente la eliminación de La fundición de grandes piezas estructurales reducirá significativamente el consumo de energía y la contaminación ambiental en el proceso de fabricación de la máquina herramienta. Además, las máquinas herramienta paralelas favorecen el uso de accionamiento eléctrico, alta eficiencia y pueden 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 ha desarrollado 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 van a ingresar al mercado internacional en el próximo siglo, nuestra empresa debe "comenzar conmigo y comenzar ahora".
2 Métodos técnicos
2.1 Desarrollar una nueva generación de sistemas CNC para PC con características chinas
El sistema CNC es el núcleo de varios equipos CNC a través de la innovación tecnológica. En primer lugar, desarrollar un nuevo sistema 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 seguido 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 en el 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 el rendimiento de costos del sistema CNC, sino también aprovechar al máximo los recursos de software y hardware existentes de las microcomputadoras de uso general y compartir los últimos logros en el campo de la informática, como memoria de gran capacidad, pantalla a color de alta resolución, intercambio de información multimedia, comunicación en red, etc.
Además, se puede lograr un rápido progreso tecnológico utilizando una microcomputadora de uso general como plataforma CNC. Después de actualizar la PC, el sistema CNC también se puede actualizar en consecuencia, manteniendo así las ventajas técnicas a largo plazo y permaneciendo invencible en la competencia.
En la actualidad, la arquitectura de los sistemas CNC de PC tiene principalmente dos formas: (1) la estructura compuesta de CNC dedicado y interfaz de PC; (2) la estructura jerárquica de la tarjeta de control de posición de PC universal. También se está desarrollando una estructura distribuida digital. La solución es utilizar un cable óptico como medio para conectar el servo digital compuesto por DSP y el dispositivo CNC a través de la red para formar un sistema CNC completo. Aunque este sistema tiene un buen rendimiento, es difícil que sea aceptado por los usuarios domésticos en un futuro próximo debido a los altos costos de desarrollo y producción. En nuestra opinión, la estructura anterior no es la mejor solución para las condiciones nacionales de China, pero una estructura integrada que softwareiza completamente todas las funciones CNC es adecuada para las condiciones nacionales de China, porque esta estructura tiene la escala de hardware más pequeña y no solo ayuda a reducir Los costos del sistema y también pueden mejorar eficazmente la confiabilidad del sistema.
Décadas de experiencia demuestran que la confiabilidad 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 la baja tecnología de fabricación del hardware a menudo representan la mayor amenaza para la confiabilidad. En el pasado, por diversas razones, los sistemas CNC nacionales tenían que elegir CPU normales con especificaciones técnicas bajas. De esta manera, para completar las funciones complejas del sistema CNC, a menudo es necesario formar un sistema con múltiples CPU y, a veces, es necesario agregar algunos circuitos de hardware dedicados o generales para realizar algunas funciones de alto tiempo real. del sistema CNC (como interpolación fina, servocontrol de posición, etc.), lo que da como resultado un tamaño enorme del hardware del sistema. Bajo las condiciones técnicas existentes en China, es difícil garantizar la confiabilidad de los sistemas CNC desde la perspectiva de la fabricación de hardware, lo que hace que los sistemas CNC nacionales funcionen mal en el sitio de producción, afectando gravemente la imagen y reputación de los sistemas CNC nacionales y dejando Muchos usuarios todavía sienten miedos persistentes.
Por lo tanto, al desarrollar un nuevo sistema CNC, se debe dar prioridad al uso de nuevas CPU de alto rendimiento (como Pentium II y Pentium III con alta frecuencia principal) como núcleo de operación y control del sistema. y se debe utilizar software para implementar CNC tanto como sea posible. De esta forma, se puede reducir considerablemente el tamaño del hardware del sistema. Además, se deben adoptar tecnologías de diseño y fabricación antiinterferentes y de alta confiabilidad en el diseño de software, diseño de fuentes de alimentación, diseño y selección de conectores, diseño y construcción de puesta a tierra y blindaje, etc., para mejorar integralmente la confiabilidad del sistema.
Debido a que una nueva CPU de alto rendimiento puede reemplazar docenas de CPU comunes (como 80286, 80386), no solo las funciones básicas del sistema CNC (como el procesamiento de información, el cálculo de compensación de herramientas, el cálculo de interpolación, control de aceleración y desaceleración), etc.) y las funciones de control del interruptor (PLC incorporado) se pueden completar en una plataforma de PC basada en CPU de alto rendimiento, y también se pueden completar las funciones de servocontrol. De esta manera, las funciones de servocontrol digital (como control de posición, control de velocidad, control de transformación vectorial, etc.) que previamente fueron completadas por DSP pueden ser completadas por la CPU en la PC, logrando así un servocontrol incorporado, que no Solo reduce efectivamente la escala de hardware de la pieza CNC, pero también reduce en gran medida la escala de hardware de la pieza de servocontrol.
Se minimizará el tamaño del hardware de este sistema CNC totalmente integrado en software con PLC incorporado y servocontrol incorporado. Además de una plataforma de PC, todo el sistema CNC solo tiene una interfaz de alimentación y una interfaz de retroalimentación para impulsar el movimiento de la máquina herramienta. Esto no solo mejora efectivamente la confiabilidad del sistema, sino que también elimina el cuello de botella en la transmisión de información, mejora el rendimiento del sistema y reduce significativamente el costo del sistema, de modo que el precio del sistema (incluido el motor) se reducirá a la mitad del sistema CNC existente aproximadamente. 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, y es que es fácil de implementar una estructura abierta. Esto se debe a que el hardware del sistema en sí es completamente abierto y el trabajo que constituye el sistema CNC abierto está completamente en el software. Siempre que se formulen estándares y protocolos, se puede realizar el procesamiento de información, la interpolación de trayectorias, el control de aceleración y desaceleración, el control de encendido y apagado y el servocontrol, lo que facilita enormemente el uso del usuario.
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 la clave para la fabricación de máquinas herramienta en China. empresas para responder rápidamente a la demanda del mercado es otra clave para ganar en la competencia. Para realizar el diseño modular y la fabricación de máquinas herramienta CNC, es necesario resolver el problema de la producción especializada de componentes funcionales de máquinas herramienta CNC. En la actualidad, China todavía está muy por detrás de la demanda real en este sentido. Por lo tanto, en los próximos años se debe promover vigorosamente el desarrollo y la producción especializada de componentes funcionales de máquinas herramienta CNC. Los puntos clave son los siguientes:
(1) El nuevo husillo eléctrico con unidad de husillo eléctrico de imán permanente 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 asíncronos por inducción y existen los siguientes problemas pendientes: ① Hay devanados en el rotor y una gran corriente fluye a través de ellos. 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 torque es grande, lo que dificulta satisfacer una amplia gama de requisitos de corte (3) La baja eficiencia y el factor de potencia requieren no solo un gran volumen y peso del motor; también gran capacidad del inversor y 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 un nuevo tipo de unidad de husillo de CA síncrona de imán permanente con alta potencia, alta eficiencia y amplio rango de velocidades resolverá eficazmente los problemas de los husillos eléctricos existentes. , formando una nueva generación de productos de husillo eléctrico 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, es necesario incorporar tecnologías clave como el soporte del husillo (cojinetes cerámicos, cojinetes hidrodinámicos, cojinetes magnéticos), tecnología de equilibrio dinámico de alta precisión y alta velocidad, accionamiento de alta velocidad, tecnología de detección y control, y tecnología de alta confiabilidad y garantía de seguridad. ser superado.
(2) Servosistema económico de alto rendimiento En la actualidad, el precio de un servosistema de alimentación de CA (motor de accionamiento) es generalmente de más de 10.000 yuanes, y el precio de un servosistema de husillo es igual de alto. como decenas de miles de yuanes, lo que se ha convertido en un factor 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 imanes permanentes de mi país, el costo del motor se puede reducir mediante una producción especializada. También es muy económico de usar. El módulo IPM inteligente como interfaz de alimentación, por lo que el servo de alimentación incorporado se puede controlar por completo. El precio se controla dentro de unos pocos miles de yuanes y el precio del servo de husillo incorporado se controla 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 del próximo siglo. En la actualidad, no hay productos maduros en China y es necesario fortalecer la investigación, el desarrollo y la aplicación. Teniendo en cuenta que el problema antimagnético de las máquinas herramienta convencionales es difícil de resolver, el problema antimagnético de las máquinas herramienta paralelas es relativamente fácil. Se pueden desarrollar motores lineales asíncronos de inducción para máquinas herramienta convencionales y motores lineales síncronos de imanes permanentes para máquinas herramienta paralelas para maximizar sus fortalezas. y evitar debilidades para formar un nuevo modelo de alta velocidad y alta precisión que cumpla con los requisitos de aplicación práctica. Sobre esta base, podemos desarrollar aún más un banco de trabajo de levitación magnética que integre propulsión y soporte.
(4) Placa giratoria y cabezal oscilante CNC de accionamiento cero La placa giratoria y el cabezal oscilante CNC son componentes clave de las máquinas herramienta CNC multicoordinadas. La plataforma giratoria y el cabezal oscilante tradicionales impulsados por engranajes helicoidales de alta precisión no solo son difíciles y costosos de fabricar, sino que también es difícil lograr la velocidad y precisión necesarias para el procesamiento de alta velocidad. Por lo tanto, es necesario encontrar otra forma de desarrollar nuevos platos giratorios y cabezales giratorios CNC de accionamiento cero para promover el desarrollo de máquinas herramienta CNC multicoordinadas, de alta velocidad y alta precisión en nuestro país.
(5) Los dispositivos de detección de alta velocidad y alta precisión son el tema del desarrollo de máquinas herramienta CNC en el próximo siglo. No solo requieren control y accionamiento de alto rendimiento, sino que también requieren alto rendimiento. Enlaces de detección de calidad. Por lo tanto, sobre la base de la tecnología existente, es necesario seguir desarrollando sensores de desplazamiento lineal de alta velocidad (más de 60 m/min) con una precisión de 0,1 micrones y sensores de desplazamiento angular con 10.000 impulsos/r, que están bloqueados en el exterior.
2.3 Acelerar la localización integral de máquinas herramienta CNC y lograr un cambio de rumbo en el mercado.
El éxito final de la industrialización CNC se reflejará en la localización completa y la cuota de mercado de las máquinas herramienta CNC. Bajo la guía de la estrategia general anterior, será una táctica y una estrategia eficaces recuperar rápidamente el terreno perdido en el mercado nacional, ingresar de manera constante al mercado internacional y, en última instancia, ganar el mercado nacional de máquinas herramienta CNC.
Ha habido muchos artículos dedicados al desarrollo de máquinas herramienta CNC ordinarias. A continuación se analizará el 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 desperdiciar funciones), tienen indicadores técnicos moderados, buena confiabilidad y bajo 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 al que acuden muchos usuarios nacionales y las perspectivas de mercado son bastante amplias. Sin embargo, si seguimos el pensamiento tradicional y utilizamos sistemas CNC extranjeros (incluidos los servos) para desarrollar máquinas herramienta de bajo precio, 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 será la forma más prometedora de desarrollar máquinas herramienta CNC de alto rendimiento y bajo costo. Siempre que haya una cierta cantidad de lotes, el precio de los tornos CNC populares en todo el país se puede controlar dentro de los 6,5438 millones de yuanes, el precio de las fresadoras CNC de tres coordenadas se puede controlar en alrededor de 6,543805 millones de yuanes y el precio de los centros de mecanizado Se puede controlar por unos 200.000 yuanes. Las máquinas herramienta CNC nacionales a este precio serán extremadamente competitivas.
(2) Acelerar el desarrollo de máquinas herramienta CNC eficientes y de alta velocidad es 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 algunas Se pueden resolver materiales especiales que son difíciles de resolver mediante procesamiento convencional (como aleaciones de aluminio y titanio, acero para moldes, acero templado) y piezas de formas especiales (como piezas complejas de paredes delgadas). (2) Mediante la combinación de procesos, se reduce el número de tiempos de instalación de las piezas de trabajo, acortando 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 en un centro de mecanizado universal, que puede procesar la mayoría (o todas) las piezas al mismo tiempo. ③Adoptar nuevos métodos de procesamiento, como fresado circular de alta velocidad y alta precisión para procesar orificios, interpolación de trayectoria en espiral y roscado directo 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 inteligentes de procesamiento de posicionamiento 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 nuestras condiciones nacionales, ser valientes en la innovación y explorar con valentía nuevas formas basadas en la realidad. Considerando que la estructura general de las máquinas herramienta CNC convencionales adopta básicamente una solución en la que la pieza de trabajo y la herramienta se mueven juntas a lo largo de sus respectivos carriles guía, por un lado, debido a una rigidez insuficiente en el enlace de transmisión de la máquina herramienta y a una alta resistencia a la fricción en la guía. carriles, es difícil para las partes móviles obtener una mayor velocidad de avance, por otro lado, debido a la rigidez insuficiente del enlace de transmisión de la máquina herramienta, la resistencia a la fricción en los carriles guía es grande, y es difícil para el movimiento; por otro lado, 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 muchas piezas y estructuras complejas. Debido al espacio entre el componente en voladizo y la biela, es difícil obtener una rigidez general alta, lo que dificulta la adaptación a los requisitos especiales de procesamiento eficiente y de alta velocidad. Por lo tanto, al desarrollar máquinas herramienta CNC nacionales de alta velocidad y alta eficiencia, se puede adoptar una nueva estructura adecuada para centros de mecanizado de alta velocidad y alta eficiencia, es decir, la pieza de trabajo es fija, una cadena paralela corta compuesta por motores lineales. Impulsa directamente el movimiento del husillo y la herramienta, y se integran transmisión de alta velocidad y alta precisión y soporte de alta rigidez. Las máquinas herramienta CNC eficientes y de alta velocidad con esta estructura no solo tienen alta velocidad y rigidez, sino que si la transmisión y el control se manejan adecuadamente, también pueden lograr una mayor precisión y calidad de procesamiento que las máquinas herramienta convencionales. También tiene ventajas obvias, como una estructura mecánica simple, un alto grado de generalización y estandarización de piezas, un bajo costo de fabricación y una producción en masa económica y sencilla. 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.
(3) Avance en el diseño y la tecnología de fabricación de máquinas herramienta CNC de alta resistencia. Las máquinas herramienta CNC de alta resistencia (especialmente las máquinas herramienta CNC de alta resistencia multicoordinadas) son equipos clave importantes en la economía nacional y la producción de defensa nacional, y son materiales estratégicos. Es imposible que los países extranjeros nos vendan máquinas herramienta CNC de alta resistencia verdaderamente avanzadas. Por lo tanto, en el desarrollo de los productos CNC de China en el próximo siglo, debemos confiar en nuestra propia fuerza para resolver el problema. El desarrollo de máquinas herramienta CNC de alta resistencia debe tener una base sólida.
Es necesario resumir continuamente la experiencia en el proceso de localización de máquinas herramienta CNC, fortalecer la investigación de tecnologías básicas y tecnologías clave, y aprovechar al máximo las ventajas de la integración de la industria, la academia y la investigación de mi país, y todos los departamentos trabajarán juntos para lograr avances revolucionarios a principios del próximo siglo.
En la actualidad, en el desarrollo de máquinas herramienta CNC de alta resistencia, es necesario fortalecer la investigación teórica básica y la investigación de tecnologías clave. Por ejemplo, el control de las máquinas herramienta pesadas es una cuestión crítica que debe abordarse específicamente. Debido a que las piezas de trabajo procesadas con máquinas herramienta pesadas son extremadamente caras, no se permite su desguace. Para garantizar la confiabilidad de la máquina herramienta, se puede utilizar un esquema de trabajo redundante de CPU dual (o múltiple) en el sistema CNC para garantizar la absoluta corrección de la operación y el control cuando ocurre una falla, diagnóstico automático, reparación automática o automática. Se puede realizar un reemplazo para garantizar que no se produzca ningún problema durante el procesamiento. Algo salió mal. Además, la fuente de alimentación puede adoptar una solución de fuente de alimentación totalmente aislada de doble batería, es decir, cuando una batería suministra energía al sistema, la otra batería se puede cargar y la red eléctrica queda completamente aislada del sistema de control. Esto elimina por completo el impacto de fluctuaciones severas de voltaje e interferencias 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 pesadas también es una cuestión clave. Cuando la longitud de carrera excede los 5 m, los husillos de bolas comunes no pueden soportar la transmisión de cargas pesadas. Por lo tanto, para lograr una transmisión de carrera larga generalmente se utilizan mecanismos de piñón y cremallera doble precargados, mecanismos hidrostáticos de tornillo sin fin y de tornillo sin fin y mecanismos de alimentación lenta de cuatro (o dos patas). Sin embargo, estas soluciones tienen problemas como estructuras complejas, baja velocidad y aceleración, rendimiento dinámico deficiente, dificultad para lograr una alta precisión y un mantenimiento complejo. Por lo tanto, la tecnología de accionamiento directo de motor lineal de alta eficiencia y la tecnología de accionamiento de mecanismo paralelo espacial se pueden desarrollar para resolver los problemas de accionamiento de alta velocidad y alta precisión de las máquinas herramienta CNC pesadas de una nueva manera. 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 y la compensación de la deformación térmica también son cuestiones clave que deben resolverse para las máquinas herramienta CNC de servicio pesado y a las que se les debe prestar total 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 de la tecnología CNC de China. y la industria en el siglo XXI. A través del 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, se discutió el camino de desarrollo de la tecnología y la industria CNC de mi país en el siglo XXI, y se propuso que los científicos y la innovación tecnológica debe ser la guía, la comercialización debe ser la tarea principal y la gestión debe ser la tarea principal y el marketing como foco, basándose en el soporte técnico y los servicios, y adhiriéndose a la estrategia general de desarrollo sostenible. Sobre esta base, se estudiaron enfoques técnicos específicos para desarrollar nuevos sistemas CNC, componentes funcionales CNC y máquinas herramienta CNC.
Esperamos sinceramente que la ciencia y la tecnología, la industria y la educación de China trabajen juntas para aprovechar las raras oportunidades que brinda la economía del conocimiento y enfrentar los severos desafíos que plantea la globalización competitiva, de modo que la tecnología y la industria CNC de China estar en el siglo XXI. Siglo para estar a la vanguardia del mundo y mantener el fuerte desarrollo de la economía de China.
Acerca del autor
Zhou Kai, hombre, nació en 1954. Profesor asociado, Departamento de Maquinaria e Instrumentos de Precisión, Universidad de Tsinghua (Beijing 100084), Doctor en Ingeniería. Principalmente dedicado a la tecnología CNC, ingeniería de control electromecánico, ciencia de fabricación e investigación de sistemas de fabricación. Obtuvo 15 resultados de investigaciones científicas. Publicó más de 70 artículos.
Referencia
1 Yang, Yan Honghe. Ciencia y tecnología mecánica, 1997, 26 (4): 1 ~ 6
2 Chen Yuxiang. Ingeniería mecánica china, 1998, 9 (5): 1 ~ 4.
3 Zhou Yanyou. Ingeniería mecánica china, 1998, 9 (5): 5 ~ 24.