¿Cuál es la situación actual de la tecnología CNC en mi país?
Un breve análisis de las tendencias de desarrollo de la tecnología y los equipos CNC
Este artículo presenta las tendencias de desarrollo de la tecnología CNC, hace una estimación básica del desarrollo de la tecnología CNC y su industria en mi país, y analiza la estrategia y el desarrollo de la tecnología CNC. Se han prospectado dos aspectos para el desarrollo de la tecnología CNC y la industrialización en mi país.
La tecnología CNC es una tecnología que utiliza información digital para controlar el movimiento mecánico y los procesos de trabajo. Los equipos CNC son una integración mecatrónica formada por la penetración de nuevas tecnologías representadas por la tecnología CNC en las industrias manufactureras tradicionales y las industrias manufactureras emergentes. Los productos, los llamados equipos digitales, tienen un alcance técnico que abarca muchos campos: (1) tecnología de fabricación mecánica; (2) tecnología de procesamiento, transmisión y procesamiento de información; (3) tecnología de control automático (4) tecnología de servoaccionamiento; ) Tecnología de sensores; (6) Tecnología de software, etc.
1. Tendencia de desarrollo de la tecnología CNC
La aplicación de la tecnología CNC no solo ha traído cambios revolucionarios a la industria manufacturera tradicional, convirtiendo a la industria manufacturera en un símbolo de la industrialización continua. Con el desarrollo de la tecnología y la expansión de los campos de aplicación, desempeña un papel cada vez más importante en el desarrollo de algunas industrias importantes (TI, automóviles, industria ligera, médica, etc.) que son importantes para la economía nacional y el sustento de las personas, porque la digitalización de equipos requeridos por estas industrias se ha convertido en una tendencia de desarrollo moderna. A juzgar por las tendencias actuales de desarrollo de la tecnología y los equipos CNC en el mundo, sus principales puntos de investigación incluyen los siguientes aspectos.
1. Nuevas tendencias en tecnología y equipos de mecanizado de alta velocidad y precisión.
La eficiencia y la calidad son los pilares 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 esta razón, el Instituto de Investigación de Tecnología Avanzada de Japón la incluye como una de las cinco principales tecnologías de fabricación modernas, y la Sociedad Internacional de Ingeniería de Producción (CIRP) la identifica como una de las direcciones centrales de investigación en el siglo XXI.
En el campo de la industria del automóvil, el ciclo de producción de una producción anual de 300.000 vehículos es de 40 segundos/vehículo, y el procesamiento de variedades múltiples es una de las cuestiones clave que deben resolverse para los equipos de automóviles; En el campo de la industria aeronáutica y aeroespacial, su procesamiento La mayoría de las piezas tienen paredes delgadas y nervaduras delgadas, con muy poca rigidez. Los materiales son aluminio o aleaciones de aluminio. Estas nervaduras y paredes solo se pueden procesar a altas velocidades de corte y con pequeñas. fuerzas de corte. Recientemente, el método de "vaciar" grandes palanquillas de aleación de aluminio se utiliza para fabricar piezas grandes, como alas y fuselajes, en lugar de ensamblar varias piezas mediante numerosos remaches, tornillos y otros métodos de conexión, de modo que la resistencia, rigidez y confiabilidad de Los componentes se mejoran. Estos han planteado requisitos de alta velocidad, alta precisión y alta flexibilidad para los equipos de procesamiento.
A juzgar por la exposición EMO2001, la velocidad de avance de los centros de mecanizado de alta velocidad puede alcanzar los 80 m/min, o incluso más, y la velocidad de funcionamiento en seco puede alcanzar unos 100 m/min. En la actualidad, muchas fábricas de automóviles en el mundo, incluida la Shanghai General Motors Company de mi país, 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 de avance máxima 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. Solo 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 general de alta velocidad y 8 horas en una fresadora ordinaria. La velocidad del husillo y la aceleración del doble husillo. Los tornos de la compañía alemana DMG alcanzan respectivamente 12*!000r/mm y 1g.
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, y el centro de mecanizado de precisión ha aumentado de 3 a 5 μm a 1 a 1,5 μm y es ultrapreciso. La precisión del procesamiento ha comenzado a alcanzar el nivel 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 mecanizado de alta velocidad y alta precisión, se han desarrollado rápidamente componentes funcionales de soporte, como husillos eléctricos y motores lineales, y sus campos de aplicación se han ampliado aún más.
2. El rápido desarrollo de las máquinas herramienta de procesamiento compuesto y mecanizado de varillaje de 5 ejes
Utilizando el varillaje de 5 ejes para procesar piezas de superficie curva tridimensional, se obtiene la mejor geometría de la herramienta. Se puede utilizar para cortar, lo que no solo tiene una gran suavidad, sino que también se ha mejorado enormemente la eficiencia.
En general, se cree que la eficiencia de una máquina herramienta de varillaje de 5 ejes puede ser igual a la de dos máquinas herramienta de varillaje de 3 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 5 ejes es comparable al procesamiento de varillaje de 3 ejes produce una mayor eficiencia. Sin embargo, en el pasado, debido a razones como la compleja estructura del sistema CNC de varillaje de 5 ejes y la máquina principal, su precio era varias veces mayor que el de las máquinas herramienta CNC de varillaje de 3 ejes. La tecnología era difícil, lo que restringió el desarrollo de máquinas herramienta con varillaje de 5 ejes.
En la actualidad, debido a la aparición de los husillos eléctricos, la estructura del cabezal de husillo compuesto para el procesamiento simultáneo de 5 ejes se ha simplificado enormemente, su dificultad y coste de fabricación se han reducido considerablemente y la diferencia de precios de los sistemas CNC se ha reducido. Por lo tanto, se promueve el desarrollo de máquinas herramienta de varillaje de 5 ejes de tipo cabezal de husillo compuesto y máquinas herramienta de procesamiento de compuestos (incluidas máquinas herramienta de procesamiento de 5 lados).
En la exposición EMO2001, la máquina herramienta de procesamiento de 5 lados de New Nippon Koki adopta un cabezal de husillo compuesto, que puede realizar el procesamiento de 4 planos verticales y el procesamiento en cualquier ángulo, logrando procesamiento de 5 lados y 5 ejes. Posibilidad de mecanizado Implementado en la misma máquina herramienta, también se pueden realizar mecanizados de superficies inclinadas y de agujeros cónicos invertidos. La empresa alemana DMG exhibió el centro de mecanizado de la serie DMUVoution, que puede procesar 5 lados y 5 ejes simultáneos en una sola sujeción, y puede controlarse directa o indirectamente mediante un sistema CNC o CAD/CAM.
3. La inteligencia, la apertura y la creación de redes se han convertido en las principales tendencias en el desarrollo de los sistemas CNC contemporáneos.
Los equipos CNC del siglo XXI serán sistemas con cierta inteligencia y contenido inteligente. Incluyendo todos los aspectos del sistema CNC: para lograr inteligencia en la eficiencia y la calidad del procesamiento, como el control adaptativo del proceso de mecanizado y la generación automática de parámetros del proceso para mejorar el rendimiento de conducción y la comodidad de uso, inteligencia como el control anticipado; , cálculo adaptativo de parámetros del motor, identificación automática de carga, selección automática de modelo, autoajuste, etc., inteligencia en programación y operación simplificadas, como programación automática inteligente, interfaz hombre-máquina inteligente, etc.; Contenido de monitoreo inteligente, diagnóstico y mantenimiento conveniente del sistema, etc.
Con el fin de solucionar los problemas existentes en el carácter cerrado de los sistemas CNC tradicionales y en la producción industrial de software de aplicación CNC. En la actualidad, muchos países están realizando investigaciones sobre sistemas CNC abiertos, como el NGC (The Next Generation Work-Station/Machine Control) en los Estados Unidos, el OSACA (Open System Architecture for Control Within Automation Systems) en la Unión Europea, y el OSEC (Sistema CNC abierto en Japón). Entorno de sistema para controlador), ONC (Sistema de control numérico 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 significa que el desarrollo de sistemas CNC se puede serializar en una plataforma operativa unificada para fabricantes de máquinas herramienta y usuarios finales cambiando, agregando o adaptando objetos estructurales (funciones CNC), y puede integrar fácilmente las aplicaciones especiales del usuario. y el conocimiento técnico se integran en el sistema de control para realizar rápidamente sistemas CNC abiertos de diferentes variedades y grados, formando productos de marcas famosas con personalidades distintivas. 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 de la famosa exposición internacional de máquinas herramienta 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 relacionados en los últimos dos años. Por ejemplo, en la exposición EMO2001, el "Centro de producción inteligente" exhibido por Japón. el Centro de Control de la Compañía Yamazaki Mazak (CPC); la Compañía de Máquinas Herramienta Okuma de Japón exhibió la "plaza de TI" (Plaza de Tecnología de la Información, conocida como Plaza de TI), la Siemens (Siemens) de Alemania exhibió el Entorno de Fabricación Abierto (OME) etc., lo que refleja la tendencia del procesamiento de máquinas herramienta CNC hacia la creación de redes.
4. Preste atención al establecimiento de nuevos estándares y especificaciones tecnológicas
(1) Respecto a las especificaciones de diseño y desarrollo del sistema CNC
Como se mencionó anteriormente, CNC abierto Los sistemas tienen Para una mayor versatilidad, flexibilidad, adaptabilidad y escalabilidad, los Estados Unidos, la Unión Europea, Japón y otros países han implementado planes de desarrollo estratégico y realizado investigación y desarrollo sobre especificaciones de sistemas CNC de arquitectura abierta (OMAC, OSACA, OSEC). Las tres economías más grandes del mundo han llevado a cabo la formulación de 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 el año 2000, nuestro país también comenzó a investigar y formular el marco normativo del sistema de control numérico ONC de China.
(2) Acerca de los estándares CNC
Los estándares CNC son una tendencia en el desarrollo de la informatización en la industria manufacturera. El intercambio de información en los 50 años transcurridos desde el nacimiento de la tecnología CNC se ha basado en el estándar ISO6983, que utiliza códigos G y M para describir cómo procesar. Su característica esencial es que está orientado al proceso de procesamiento. incapaz de cumplir con los requisitos de alta velocidad de la tecnología CNC moderna. Para ello, se está estudiando y formulando a nivel internacional un nuevo estándar de sistema CNC ISO14649 (STEP-NC). Su propósito es proporcionar un mecanismo neutral que no dependa del sistema específico y pueda describir un modelo de datos unificado durante todo el ciclo de vida del producto. , logrando así la estandarización de todo el proceso de fabricación e incluso la información del producto en diversos campos industriales.
La aparición de STEP-NC puede ser una revolución en el campo de la tecnología CNC, que 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 NC se concentran en un único ordenador. Según el nuevo estándar, los programas NC se pueden distribuir en Internet, que es la dirección del desarrollo abierto y en red de la tecnología CNC. En segundo lugar, el sistema de control numérico STEP-NC también puede reducir en gran medida el procesamiento de dibujos (alrededor del 75%), el tiempo de preparación del programa de procesamiento (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, y Europa lanzó el plan STEP-NC IMS (1999.1.1 ~ 2001.12.31). En este programa participan 20 usuarios de CAD/CAM/CAPP/CNC, fabricantes e instituciones académicas de Europa y Japón. La empresa estadounidense STEP Tools es un desarrollador mundial de software de intercambio de datos de fabricación. Ha desarrollado un supermodelo (Super Model) para el intercambio de información de procesamiento de máquinas herramienta CNC. Su objetivo es utilizar especificaciones unificadas para describir todos los procesos de procesamiento. Actualmente, este nuevo formato de intercambio de datos ha sido verificado en prototipos equipados con sistemas CNC SIEMENS, FIDIA y europeo OSACA-NC.