Este artículo presenta brevemente las tendencias de desarrollo de la tecnología y los equipos CNC en el mundo y la situación actual del desarrollo y la industrialización de la tecnología de equipos CNC de mi país. Sobre esta base, se discutió la importancia de desarrollar la tecnología y los equipos CNC de mi país y mejorar el nivel de informatización y la competitividad internacional de la industria manufacturera de mi país en el nuevo entorno de la adhesión de mi país a la OMC y una mayor apertura al mundo exterior, y Desde aspectos estratégicos y tácticos. Se presentan algunas opiniones sobre el desarrollo de la tecnología y los equipos CNC de mi país.
Palabras clave: CNC, tecnología, equipos, tendencias de desarrollo, contramedidas
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 solo han tomado medidas importantes para desarrollar su propia tecnología e industria CNC, sino que también han implementado políticas de bloqueo y restricción de la "alta precisión" de mi país. Tecnologías y equipos clave CNC. 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 12* respectivamente! 000 rpm y 1 g.
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 ampliado 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 empresa alemana DMG puede realizar procesamiento de cinco lados y procesamiento simultáneo 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 eficiencia y la calidad del procesamiento inteligente, como el control adaptativo del proceso de procesamiento y la automatización. Generar control 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 puede utilizarse 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.