Resumen
"La ciencia y la tecnología son las principales fuerzas productivas" se ha convertido en la verdad más elevada en el desarrollo de la sociedad actual. Quien pueda dominar la ciencia y la tecnología más avanzadas y de vanguardia podrá tomar la iniciativa en el desarrollo y lograr importantes avances y logros.
La tecnología de fabricación avanzada con tecnología CNC como núcleo es uno de los símbolos importantes que refleja la fortaleza nacional integral de un país.
Resumen: este artículo presenta principalmente la definición, las etapas de desarrollo y la historia de las máquinas herramienta CNC, el desarrollo de las máquinas herramienta en el mundo y China, y describe brevemente la dirección de desarrollo futuro de las máquinas herramienta CNC, explicando la Importancia del papel de las máquinas herramienta CNC en el desarrollo de la sociedad actual.
Al buscar información relevante, profundicé mi comprensión de la profesión mecánica, especialmente las máquinas herramienta CNC, y aclaré la tendencia de desarrollo de la mecatrónica en la sociedad actual y la dirección de futuros estudios.
Historial de desarrollo de palabras clave, tendencia de desarrollo de potencia de máquinas herramienta
1. Descripción del término
CNC, es decir, control numérico (NC).
La tecnología CNC, también conocida como tecnología NC, se refiere a la tecnología que utiliza información digital (cantidades digitales y caracteres digitales) para emitir instrucciones y realizar control automático.
Es una tecnología de control automático desarrollada en los tiempos modernos.
En la actualidad, la tecnología CNC se ha convertido en el soporte básico de la tecnología de fabricación moderna, y la tecnología y los equipos CNC son una base importante para la modernización de la industria manufacturera.
El hecho de que esta base sea sólida o no afecta directamente el desarrollo económico y la fortaleza nacional integral de un país, y está relacionado con la posición estratégica de un país.
Por lo tanto, todos los países industrializados del mundo han tomado grandes medidas para desarrollar su propia tecnología e industria CNC.
Las máquinas herramienta CNC se refieren a máquinas herramienta que utilizan tecnología de control digital para controlar automáticamente el proceso de procesamiento de la máquina herramienta.
La definición de máquinas herramienta CNC por el Quinto Comité Técnico de la Unión Internacional de Procesamiento de Información es: "Las máquinas herramienta CNC son máquinas herramienta equipadas con un sistema de control de programas que puede procesar lógicamente programas especificados por códigos u otros códigos instrucciones". Integra tecnología de fabricación de maquinaria moderna, tecnología de control automático y tecnología de la información informática, y utiliza dispositivos CNC o computadoras para reemplazar parcial o completamente el control manual de diversas acciones (como inicio, secuencia de procesamiento, cambio de cantidad de corte, cambio de velocidad del husillo). , selección de herramientas, arranque y parada de refrigerante, etc.). ) al procesar piezas utilizando máquinas herramienta ordinarias. Es un dispositivo CNC integrado óptico, mecánico y eléctrico de alta eficiencia, alta precisión, alta flexibilidad y alta automatización.
2. La etapa de desarrollo de los sistemas de control numérico
La primera computadora electrónica del mundo nació en 1946, lo que demuestra que los humanos han creado herramientas que pueden mejorar y reemplazar parcialmente el trabajo mental.
En comparación con las herramientas creadas por los humanos en las sociedades agrícolas e industriales que solo mejoraron el trabajo físico, ha dado un salto cualitativo y sentó las bases para que los humanos ingresen a la sociedad de la información.
Seis años después, en 1952, la tecnología informática se aplicó a las máquinas herramienta y nació la primera máquina herramienta CNC en Estados Unidos.
Desde entonces, las máquinas herramienta tradicionales han sufrido cambios cualitativos.
En el último medio siglo, los sistemas CNC han experimentado dos etapas y seis generaciones de desarrollo.
1. Etapa CNC (1952 ~ 1970)
Las primeras computadoras tenían una velocidad de computación baja y tenían poco impacto en los cálculos científicos y el procesamiento de datos en ese momento, pero no podían cumplir con los requisitos. de control en tiempo real de máquinas herramienta.
La gente tiene que utilizar circuitos lógicos digitales para "construir" una computadora dedicada a máquinas herramienta como un sistema CNC. Esto se llama HARD-WIRED NC, o NC para abreviar.
Con el desarrollo de componentes, esta etapa ha pasado por tres generaciones, a saber, la primera generación en 1952 -tubos de electrones-; la segunda generación en 1959-transistores y la tercera generación en 1965-integrados a pequeña escala; circuitos.
2. Etapa de Control Numérico por Computadora (CNC) (1970 ~ presente)
En 1970, habían aparecido las minicomputadoras de uso general y se habían producido en masa.
Así que fue trasplantado como el componente central del sistema CNC y entró en la etapa de control numérico por computadora (CNC) (se omite la palabra "universal" delante de la computadora).
En 1971, Intel Corporation de Estados Unidos utilizó tecnología de circuitos integrados a gran escala para integrar los dos componentes centrales de una computadora (la unidad aritmética y el controlador) en un solo chip por primera vez en el mundo. mundo, que se llamó microcomputadora, también llamada unidad central de procesamiento (CPU).
En 1974, los microprocesadores se utilizaban en sistemas de control numérico.
Esto se debe a que las computadoras pequeñas son demasiado poderosas y tienen muchas capacidades para controlar una máquina herramienta (por lo que se usaban para controlar múltiples máquinas herramienta en ese momento, llamado control de grupo), por lo que es más económico de usar. un microprocesador Razonable.
Y la confiabilidad de las minicomputadoras en ese momento no era la ideal.
Aunque la velocidad y funcionalidad de los primeros microprocesadores no eran lo suficientemente altas, podían solucionarse con una estructura multiprocesador.
Debido a que el microprocesador es el componente central de una computadora de propósito general, todavía se le llama control numérico por computadora.
En 1990, el rendimiento de la PC (computadora personal, comúnmente conocida como microcomputadora en China) se había desarrollado a un nivel muy alto y podía cumplir con los requisitos como componente central del sistema CNC.
Desde entonces, el sistema CNC ha entrado en la etapa basada en PC.
En definitiva, la etapa del control numérico por ordenador también ha pasado por tres generaciones.
Es decir, la cuarta generación de 1970 - minicomputadora; la quinta generación de 1974 - microprocesador y la sexta generación de 1990 - basada en PC.
También cabe señalar que, aunque durante mucho tiempo pasó a llamarse control numérico por computadora (CNC) en el extranjero, todavía se llama control numérico (NC) en China.
Así que el "CNC" del que hablamos todos los días en realidad se refiere al "control numérico por computadora".
3. Historia del desarrollo de las máquinas herramienta CNC
A mediados del siglo XX, con el desarrollo de la tecnología electrónica, la aparición del procesamiento automático de información, el procesamiento de datos y las computadoras electrónicas trajeron nuevas innovaciones en el concepto de tecnología de automatización. El uso de señales digitales para controlar el movimiento y el proceso de procesamiento de las máquinas herramienta promueve el desarrollo de la automatización de las máquinas herramienta.
A principios de la década de 1940, Parsons Corporation, un pequeño contratista de la industria aeronáutica del norte de Michigan, EE. UU., se dio cuenta por primera vez de la aplicación de la tecnología digital en el mecanizado.
Cuando fabricaron la estructura del avión y el ala giratoria del helicóptero, utilizaron una computadora totalmente digital para procesar los datos de la trayectoria de procesamiento del ala y consideraron el impacto del diámetro de la herramienta en el procesamiento. trayectoria, de modo que la precisión del procesamiento alcanzó 0,0381 mm (0,001,5 pulgadas), alcanzando el nivel más alto en ese momento.
En 1952, el MIT instaló un sistema CNC experimental en una fresadora vertical, logrando con éxito el control simultáneo del movimiento de tres ejes.
Esta máquina herramienta CNC es denominada la primera máquina herramienta CNC del mundo.
Esta máquina herramienta es una máquina herramienta experimental. El 11 de junio de 1954, basándose en la patente de Patterson, la empresa estadounidense Bendix-Cooperative produjo oficialmente la primera máquina herramienta industrial CNC.
Después de eso, a partir de 1960, otros países industriales como Alemania y Japón desarrollaron, produjeron y utilizaron sucesivamente máquinas herramienta CNC.
Las fresadoras CNC se utilizaron por primera vez en máquinas herramienta CNC porque las máquinas herramienta CNC pueden resolver piezas de superficie curva o curva que requieren procesamiento de contornos que son difíciles de lograr con máquinas herramienta comunes.
Sin embargo, debido a que el sistema CNC en ese momento usaba tubos electrónicos, que eran voluminosos y tenían un alto consumo de energía, no se usaron ampliamente en otras industrias excepto en el sector militar.
Después de 1960, las máquinas herramienta CNC de control de puntos se desarrollaron rápidamente.
Porque el sistema CNC de control de puntos es mucho más sencillo que el control de contornos.
Por eso, las fresadoras CNC, punzonadoras y mandrinadoras coordinadas se han desarrollado en grandes cantidades. Según las estadísticas, de las aproximadamente 6.000 máquinas herramienta CNC realmente utilizadas en 1966, 85 eran máquinas herramienta de control puntual.
En el desarrollo de máquinas herramienta CNC cabe destacar el centro de mecanizado.
Esta es una máquina herramienta CNC con un cambiador automático de herramientas, que puede lograr un procesamiento multiproceso cargando piezas de trabajo al mismo tiempo.
Este producto fue fabricado originalmente por Carnegie en marzo de 1959. terek&TreckerCorp).
Esta máquina herramienta está equipada con machos de roscar, taladros, escariadores, fresas y otras herramientas en el almacén de herramientas.
La herramienta se selecciona automáticamente de acuerdo con las instrucciones de la cinta perforadora y la herramienta se instala en el husillo a través del manipulador para procesar la pieza de trabajo.
Puede acortar el tiempo de carga y descarga de piezas en la máquina herramienta y el tiempo de sustitución de herramientas.
Los centros de mecanizado se han convertido ahora en un tipo muy importante de máquinas herramienta CNC, que incluyen no solo centros de mecanizado de fresado y mandrinado vertical y horizontal para procesar piezas de cajas, sino también centros de torneado y centros de torneado para procesar piezas integrales rotativas. Centro de molienda.
En 1967, el Reino Unido conectó por primera vez varias máquinas herramienta CNC en un sistema de procesamiento flexible, el llamado Sistema de Fabricación Flexible (FMS). Después de eso, también Estados Unidos, Europa, Japón, etc. Desarrollar aplicaciones una tras otra.
Después de 1974, con el rápido desarrollo de la tecnología microelectrónica, los microprocesadores se utilizaron directamente en las máquinas herramienta CNC, lo que fortaleció las funciones del software CNC y se desarrollaron en máquinas herramienta CNC por computadora (máquinas herramienta CNC para abreviar), además promover la popularización y desarrollo de máquinas herramienta CNC.
En los años 80 aparecieron de 1 a 4 células de fabricación flexibles (FMC), que estaban basadas en centros de mecanizado o centros de torneado y estaban equipadas con dispositivos automáticos de carga y descarga de piezas, seguimiento y detección.
Este tipo de unidad tiene las ventajas de una baja inversión y resultados rápidos. Puede funcionar de forma independiente durante mucho tiempo con pocas personas y también puede integrarse en FMS o sistemas de fabricación integrados más avanzados.
En la actualidad, FMS también se está expandiendo desde el corte de chapa metálica hasta el procesamiento en frío, la soldadura y el ensamblaje, y pasando del procesamiento de lotes pequeños y medianos al procesamiento de lotes grandes.
Por lo tanto, la tecnología CNC de máquina herramienta se considera la tecnología básica de la automatización mecánica moderna.
4. Las potencias mundiales y el desarrollo de las máquinas herramienta CNC en China
Estados Unidos, Alemania y Japón son los países con tecnología y experiencia más avanzada en la investigación, diseño, Fabricación y uso de máquinas herramienta CNC.
Debido a que sus condiciones sociales son diferentes, cada uno tiene sus propias características.
Estados Unidos: El desarrollo de máquinas herramienta se centra en la investigación científica básica.
La característica de Estados Unidos es que concede gran importancia a la industria de la máquina herramienta. Debido a sus necesidades militares, el Departamento de Defensa de EE. UU. y otros departamentos continúan proponiendo la dirección del desarrollo y las tareas de investigación científica de las máquinas herramienta, proporcionando fondos suficientes, reclutando talentos, prestando especial atención a la eficiencia y la innovación y prestando atención a la investigación científica básica. .
Como resultado, la tecnología de las máquinas herramienta continúa innovando, como el desarrollo de la primera máquina herramienta CNC del mundo en 1952, la creación del centro de mecanizado en 1958, el desarrollo del FMS a principios de los años 1970, y la creación del sistema CNC abierto en 1987.
Debido a que Estados Unidos fue el primero en combinar los requisitos de producción de automóviles y rodamientos, desarrolló una gran cantidad de líneas de producción automatizadas para la automatización de la producción en masa. Es líder mundial en electrónica e informática. El diseño, la fabricación y el sistema CNC del host de la máquina herramienta tienen una base sólida y siempre ha otorgado gran importancia a la investigación científica y la innovación, por lo que su tecnología de máquina herramienta CNC de alto rendimiento siempre ha estado en una posición de liderazgo en el mundo.
Hoy en día, Estados Unidos no solo produce máquinas herramienta CNC de alto rendimiento para la industria aeroespacial, sino también máquinas herramienta CNC económicas y prácticas para pequeñas y medianas empresas.
Como Haas, Fadal, etc.
La lección del desarrollo de máquinas herramienta CNC en Estados Unidos es que se presta más atención a la investigación científica básica e ignora la tecnología aplicada. En la década de 1980, el gobierno relajó sus directrices durante un tiempo, lo que dio lugar a un lento crecimiento de la producción de máquinas herramienta CNC. En 1982, fue superado por Japón, que estaba rezagado, e importó una gran cantidad.
Desde la década de 1990, se han corregido los prejuicios del pasado, las máquinas herramienta CNC han recurrido a la tecnología práctica y la producción ha aumentado gradualmente.
Alemania: El desarrollo de las máquinas herramienta se centra en la practicidad
Alemania * * * siempre ha concedido gran importancia a la importante posición estratégica de la industria de las máquinas herramienta, prestando especial atención a la practicidad y Eficacia, insistiendo en la enseñanza, la tutoría y la orientación a las personas, y mejorar constantemente la calidad del personal.
Basada en el desarrollo de la automatización de la producción en masa, la primera máquina herramienta CNC se desarrolló en 1956 y ha ido avanzando constantemente con el espíritu de buscar la verdad a partir de los hechos.
Alemania presta especial atención a los experimentos científicos, combina la teoría con la práctica y presta igual atención a la investigación básica y a la investigación tecnológica aplicada.
La empresa trabaja en estrecha colaboración con los departamentos de investigación científica de las universidades para realizar investigaciones en profundidad sobre los puntos en común y las características de los productos de los usuarios, las técnicas de procesamiento, las estructuras de diseño de las máquinas herramienta y las máquinas herramienta CNC, y se esfuerza por alcanzar la excelencia. en calidad.
Las máquinas herramienta CNC alemanas tienen buena calidad y rendimiento, son avanzadas y prácticas, genuinas y asequibles, y se exportan a todo el mundo, especialmente las máquinas herramienta CNC grandes, pesadas y de precisión.
Alemania presta especial atención al avance y la practicidad de los servidores y accesorios de máquinas herramienta CNC. La calidad y desempeño de sus sistemas mecánicos, eléctricos, hidráulicos, de gas, ópticos, herramientas, medición, control numérico y diversos componentes funcionales se encuentran entre los mejores del mundo.
Por ejemplo, el sistema CNC de Siemens y la rejilla de precisión de HEIDENHAIN son mundialmente famosos y se utilizan en competición.
Japón: El desarrollo de las máquinas herramienta comienza con la imitación y luego la creación.
Japón * * * concede gran importancia al desarrollo de la industria de máquinas herramienta y ha propuesto la dirección del desarrollo de la industria japonesa de máquinas herramienta CNC a través de planificación y regulaciones (como la ley de vibración mecánica, la ley electromecánica, ley de información de máquinas, etc.). ), y proporcionar suficientes fondos de I+D para alentar a las instituciones y empresas de investigación científica a desarrollar vigorosamente máquinas herramienta CNC.
Japón aprende de Alemania en términos de dar importancia a los talentos y las piezas de máquinas herramienta, y aprende de Estados Unidos en términos de gestión de calidad y tecnología de máquinas herramienta CNC. Mejora y desarrolla los resultados de los dos países. y ha logrado buenos resultados, superando incluso a Shine.
Al igual que Estados Unidos y Alemania, Japón ha desarrollado completamente una gran cantidad de automatización de producción y luego ha desarrollado completamente máquinas herramienta CNC de tamaño pequeño y mediano para una automatización de producción flexible.
Desde que se desarrolló la primera máquina herramienta CNC en 1958, la producción en 1978 (7342 unidades) ha superado la de los Estados Unidos (5688 unidades), y su producción y volumen de exportación siempre han ocupado el primer lugar en el mundo. mundo (se produjeron 46.604 unidades en 2001, se exportaron 27.409 unidades, lo que representa 59).
Estratégicamente, las máquinas herramienta CNC de gama media con una producción grande y amplia se exportan en grandes cantidades y ocupan un vasto mercado global.
En la década de 1980, la investigación científica comenzó a reforzarse aún más y la empresa evolucionó hacia máquinas herramienta CNC de alto rendimiento.
Estratégicamente, en primer lugar, al aprender de los Estados Unidos, la gestión de la calidad total se ha convertido en una actividad consciente para todos los empleados para garantizar la calidad del producto, acelerando así el desarrollo de la tecnología electrónica e informática a la vanguardia del mundo. y sentar las bases para el desarrollo de máquinas herramienta CNC mecatrónicas.
En el proceso de desarrollo de máquinas herramienta CNC, Japón presta mucha atención a los puntos clave y destaca el desarrollo de sistemas CNC.
La empresa japonesa FANUC tiene una estrategia correcta, combinando imitación y creación para desarrollar de manera específica varios sistemas CNC de gama baja, media y alta que necesita el mercado. Cuenta con tecnología líder y ocupa el primer lugar en producción. el mundo.
La empresa cuenta actualmente con 3.674 empleados, más de 600 investigadores científicos y una capacidad de producción mensual de 7.000 unidades. Sus ventas representan el 50% del mercado mundial y el 70% del mercado chino, desempeñando un gran papel en la aceleración del desarrollo de máquinas herramienta CNC en Japón e incluso en el mundo.
La situación actual del desarrollo de China
El desarrollo de la tecnología CNC en mi país comenzó en la década de 1950, y mi país desarrolló la primera máquina herramienta CNC en 1958. El proceso de desarrollo se puede dividir a grandes rasgos en dos etapas.
La primera fase es de 1958 a 1979, y la segunda fase es de 1979.
En una primera etapa existe una falta de comprensión de las características y condiciones de desarrollo de las máquinas herramienta CNC. Cuando la calidad del personal es mala, la base es débil y los accesorios son deficientes, la empresa sube y baja y finalmente se detiene debido al bajo rendimiento y no puede utilizarse para la producción.
El principal problema es la ceguera y la falta de espíritu científico para buscar la verdad a partir de los hechos.
En la segunda etapa, se introdujo la tecnología del sistema CNC desde Japón, Alemania, Estados Unidos y España, y la tecnología del sistema CNC se introdujo desde Japón, Estados Unidos, Alemania, Italia, Reino Unido, Francia, Suiza, Hungría, Austria, Corea del Sur y 11 países ((región) Provincia de Taiwán introdujeron tecnología avanzada, cooperación y producción conjunta de máquinas herramienta CNC, resolvieron los problemas de confiabilidad y estabilidad, y las máquinas herramienta CNC comenzaron oficialmente.
Mediante la introducción de la tecnología CNC durante el Sexto Plan Quinquenal y la digestión y absorción de "investigación científica y tecnológica" durante el Séptimo Plan Quinquenal, la tecnología CNC y la industria CNC de mi país han logrado avances considerables. logros.
Especialmente en los últimos años, la industria CNC de mi país se ha desarrollado rápidamente. De 1998 a 2004, las tasas medias de crecimiento anual de la producción y el consumo nacionales de máquinas herramienta CNC fueron de 39,3 y 34,9 respectivamente.
A pesar de esto, el impulso de desarrollo de las máquinas herramienta importadas sigue siendo fuerte. Desde 2002, China se ha convertido durante tres años consecutivos en el mayor consumidor e importador de máquinas herramienta del mundo.
En 2004, el consumo de máquinas herramienta en China alcanzó los 9.460 millones de dólares. La brecha entre los fabricantes nacionales de máquinas herramienta CNC y los países extranjeros en la investigación y el desarrollo de máquinas herramienta CNC de gama media y alta es aún más obvia. Más del 70% de este tipo de equipos y la mayoría de sus componentes funcionales son importados.
Se puede ver que las máquinas herramienta CNC nacionales, especialmente las máquinas herramienta CNC de gama media y alta, todavía carecen de competitividad en el mercado. Las razones principales son que la profundidad de investigación y desarrollo de las máquinas herramienta CNC nacionales no es suficiente, el nivel de fabricación aún está atrasado, falta conciencia y capacidad de servicio, la aplicación de producción de CNC y sistemas no se ha promovido bien y hay Falta de talentos CNC.
Debemos ver la situación con claridad, comprender plenamente las deficiencias de las máquinas herramienta CNC nacionales, esforzarnos por desarrollar tecnología avanzada, aumentar la innovación tecnológica y los servicios de capacitación y acortar la brecha con los países desarrollados.
En más de 20 años, la tecnología de diseño y fabricación de máquinas herramienta CNC ha mejorado enormemente, principalmente en tres aspectos: cultivar un grupo de talentos en diseño, fabricación, uso y mantenimiento; las máquinas herramienta CNC avanzadas han mejorado enormemente el nivel de diseño, fabricación y uso, y han reducido la brecha con la tecnología avanzada del mundo mediante el uso de componentes extranjeros avanzados y sistemas CNC, procesamiento de cinco ejes o varillaje de cinco ejes de alta velocidad y alto rendimiento; Se pueden diseñar y fabricar máquinas herramienta CNC que satisfagan las necesidades del mercado interno, pero son deficientes en pruebas, digestión, dominio e innovación de tecnologías clave.
Hasta ahora, muchos componentes funcionales importantes, herramientas automatizadas y sistemas CNC están respaldados por tecnología extranjera y no pueden desarrollarse de forma independiente. Básicamente se encuentran en la etapa de imitación al desarrollo independiente, que está muy por detrás del nivel. de máquinas herramienta CNC japonesas.
Los principales problemas incluyen: falta de orientación como la Ley Electromecánica y la Ley de Maquinaria de Japón; una grave escasez de expertos y trabajadores calificados en diversos campos; falta de trabajo de investigación científica profunda y sistemática; incompatibilidad de componentes y sistemas CNC; ; empresa y Hay una falta de cooperación entre las grandes, y básicamente trabajan solas. Aunque hay mucha gente en la fábrica, no hay sinergia.
Desde 2003, China se ha convertido en el mayor consumidor mundial de máquinas herramienta y el mayor importador mundial de máquinas herramienta CNC.
En la actualidad, la tasa de control numérico de los equipos de procesamiento está aumentando. En 1999, la tasa de control numérico de los equipos de procesamiento mecánico de mi país era de 5 a 8, y actualmente se espera que esté entre 15 y 20.
En la actualidad, el país ha formulado algunas políticas para alentar a los ciudadanos a utilizar máquinas herramienta CNC nacionales, y los fabricantes también están trabajando arduamente para ponerse al día.
Los mayores compradores de máquinas herramienta en China son empresas militares. En un plan de adquisiciones, el 80% de los productos son importados y las máquinas herramienta nacionales no pueden satisfacer la demanda.
Esta tendencia no cambiará en los próximos cinco años.
Sin embargo, en términos de la demanda interna actual, las máquinas herramienta CNC de mi país actualmente pueden satisfacer pedidos de productos de gama media a baja.
5. La futura tendencia de desarrollo del 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. Desempeña un papel cada vez más importante en el desarrollo de las industrias (informática, automoción, industria ligera, médica, etc.). ) 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.
Desde la perspectiva de la tendencia de desarrollo de la tecnología CNC mundial y sus equipos, sus principales puntos de investigación son los siguientes.
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 en el mercado.
Por lo tanto, la Asociación de Investigación de Tecnología Avanzada de Japón la enumera 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 espacios en blanco de aleación de aluminio se utiliza para fabricar piezas grandes como alas y fuselajes, en lugar de ensamblar múltiples piezas mediante numerosos remaches, tornillos y otros métodos de conexión, lo que mejora Se mejora la resistencia de las piezas, la rigidez y la fiabilidad.
Todos estos imponen requisitos de alta velocidad, alta precisión y alta flexibilidad en 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 velocidad máxima de avance de la máquina herramienta HyperMach de Cincinnati Company en Estados Unidos es de 60 m/min, la velocidad es de 100 m/min, la aceleración es de 2 gy la velocidad del husillo alcanza 60000 r/min.
Solo se necesitan 30 minutos para procesar una pieza de avión de paredes delgadas, mientras que se necesitan 3 horas para procesar la misma pieza 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.
2. Las máquinas herramienta de procesamiento vinculado y de procesamiento compuesto se desarrollan 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 de cinco ejes puede ser igual a la de 2 máquinas herramienta de tres ejes, especialmente fresas para materiales superduros como el nitruro de boro cúbico para fresado de alta velocidad de acero endurecido Cuando se trata de piezas, el mecanizado con varillaje de cinco ejes puede aportar mayores beneficios que el mecanizado con varillaje de tres ejes.
Sin embargo, en el pasado, debido a la compleja estructura del sistema CNC de cinco ejes y la máquina principal, la dificultad de la tecnología de programación y su precio varias veces mayor que el de las máquinas herramienta CNC de tres ejes. , se limitó el desarrollo de 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 procesar 4 superficies verticales y cualquier ángulo, permitiendo así el procesamiento de 5 lados y el procesamiento de 5 ejes en la misma máquina. El procesamiento de herramientas también puede realizar el procesamiento de planos inclinados y orificios 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.
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
investigan en sistemas abiertos.
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 de sistemas CNC abiertos 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 conocidas empresas de fabricación de máquinas herramienta CNC y sistemas CNC en el país y en el extranjero han lanzado nuevos conceptos y prototipos relacionados en los últimos dos años, como el "Centro de Ciberproducción" (denominado CPC) exhibido. por Mazak Yamazaki en EMO2001 La empresa de máquinas herramienta de Japón exhibió la "Plaza de Tecnología de la Información", conocida como IT Plaza; el Entorno de Fabricación Abierto (OME) exhibido por la alemana Siemens reflejó la tendencia del procesamiento de máquinas herramienta CNC; redes.
4. Prestar atención al establecimiento de nuevos estándares y especificaciones tecnológicas.
(1) Especificaciones de diseño y desarrollo del sistema CNC
Como se mencionó anteriormente, los sistemas CNC abiertos tienen mayor versatilidad, flexibilidad, adaptabilidad y escalabilidad. Estados Unidos, la Comunidad Europea 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.
(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. orientado. 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 modelo de datos neutral que no dependa de un sistema específico y pueda describir un sistema unificado. modelo de datos para todo el mecanismo del ciclo de vida del producto, logrando así la estandarización de la información del producto durante todo el proceso de fabricación e incluso 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.
Bajo el nuevo estándar, los programas CNC se pueden publicar en línea, que es 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 veinte 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.