制造技術(shù),微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和普及,推動(dòng)和促進(jìn)了數(shù)控設(shè)備的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床和數(shù)控裝置在功能和品種上戰(zhàn)線出極為廣闊的前景,主體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面;
(1) 高可靠性,數(shù)控機(jī)床能發(fā)揮其高性能高精度、高效率,并獲得良好的效益,關(guān)鍵取決于可靠性。衡量可靠性的重要的量化指標(biāo)是平均無鼓掌工作時(shí)間(MTBF),數(shù)控系統(tǒng)的MTBF值已由70年代的大于3000h、80年代的10000h、提高到90年代初的30000~36000h。
數(shù)控機(jī)床整機(jī)的可靠性水平也有顯著提高。整機(jī)的MTBF值由80年代初期的100~200h提高到現(xiàn)在的500~800h。
(2)高柔性化,書空機(jī)床對(duì)于滿足加工對(duì)象的變化,已經(jīng)具備了很強(qiáng)的適應(yīng)能力。目前,在進(jìn)一步提高單機(jī)柔性化方向發(fā)展。體現(xiàn)系統(tǒng)柔性化的FMC和FMS發(fā)展迅速。美國(guó)FMC的安裝平均增長(zhǎng)率達(dá)到72.85%,日本FMS的安裝平均增長(zhǎng)率為24.26%。
近些年來,不僅中、小批量生產(chǎn)方式在努力提高柔行化能力。在大批量生產(chǎn)方式中,也積極向柔性化方面轉(zhuǎn)向。如出現(xiàn)PLC控制的可調(diào)組合機(jī)床、書空多軸加工中心、換刀換箱式加工中心,書空三坐標(biāo)動(dòng)力單元等具有柔性化的高效加工設(shè)備和介于傳統(tǒng)自動(dòng)線與FMS之間的柔性化自動(dòng)線(FTL)
(3)高精度化、高速度花、書空機(jī)床配備的高級(jí)型數(shù)控系統(tǒng)都具有更高的分辨力和更高的進(jìn)給速度,如分辨力為0.1μm時(shí)進(jìn)給速度為24m/min,分辨力為1μm時(shí)進(jìn)給速度為100~240m/min,在某些超精密數(shù)據(jù)機(jī)床上分辨力可達(dá)0.01μm。數(shù)控系統(tǒng)中的主控計(jì)算機(jī)普遍采用32位機(jī),并已有采用64位機(jī)的。頻率由5MHz、10HMz提高到16HNz、20HMz,高級(jí)型數(shù)控系統(tǒng)已采用精簡(jiǎn)指令集運(yùn)算的RISC芯片作為主CPU,進(jìn)一步提高運(yùn)算速度。伺服系統(tǒng)采用交流數(shù)字伺服系統(tǒng),位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制,因而可獲得不受機(jī)械載荷變動(dòng)影響的高速響應(yīng)的伺服性能。此外,還采用可前饋控制,以減少伺服系統(tǒng)的跟蹤滯后誤差;采用高分辨力的位置編碼器,以及位置環(huán)和速度環(huán)的軟件控制,具有學(xué)習(xí)控制功能,還有各種補(bǔ)償功能等技術(shù),從而保證了書空機(jī)床的高速度和高精度這兩項(xiàng)指標(biāo)兼容。
近年來,普通級(jí)書空機(jī)床的加工精度已由原來的±10μm提高到±5μm,精密級(jí)從±5μm提高到±1.5μm預(yù)計(jì)到2000年,普通加工個(gè)精密加工的精度還將提高幾倍,而超精密加工已進(jìn)入納米(nm)時(shí)代。
提高主軸轉(zhuǎn)速是提高切削速度的最有效的方法。近十年來,數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速從1000~2000r/min提高到5000~7000r/min,數(shù)控高速磨削的砂輪線速度從50~60m/s提高到100~120m/s,快速移動(dòng)速度由8~12m/min提高到18~24m/min.30~40m/min的機(jī)床也穩(wěn)定用于生產(chǎn),提高移動(dòng)速度達(dá)到100m/min,因而大大減少了非切削時(shí)間。
在縮短換刀時(shí)間的工作臺(tái)交換時(shí)間方面也取得了較大的進(jìn)展。數(shù)控車床刀架的轉(zhuǎn)位時(shí)間已經(jīng)從過去的1~3s減少到0.4~0.6s。
(4)復(fù)合化。復(fù)合化包括工序復(fù)合化和功能復(fù)合化,數(shù)控機(jī)床的發(fā)展模糊了粗、精加工工序的概念。打破了傳統(tǒng)的工序界限和分工加工的工藝規(guī)程,使一臺(tái)機(jī)床能完成多種工序的復(fù)合加工,相應(yīng)配置了刀具自動(dòng)交換位置(ATC)、工件自動(dòng)交換位置(APC)等配套技術(shù)。近年來,又相繼出現(xiàn)了許多跨度更大的、功能集中的復(fù)合化數(shù)控機(jī)床。如美國(guó)CINCINNATIMILACRON公司的車、銑、鏜型多用途制造中心;意大利SAFOP的車、銑、鏜、磨復(fù)合機(jī)床;瑞士RASKIN公司的沖孔、成形與激光切削復(fù)合機(jī)床;WHITNEY公司的等離子加工與沖壓復(fù)合機(jī)床等。
(5)制造系統(tǒng)自動(dòng)化,自80年代中期以來,以數(shù)控機(jī)床為主體的加工自動(dòng)化已從單臺(tái)數(shù)控機(jī)床發(fā)展到柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元,結(jié)合信息管理系統(tǒng)的自動(dòng)化,逐步形成整個(gè)工廠的自動(dòng)化,在國(guó)外已經(jīng)出現(xiàn)自動(dòng)化工廠和計(jì)算機(jī)輔助制造工廠的雛形實(shí)體。盡管這種高自動(dòng)化的技術(shù)還不夠完備,投資過大,回收期較長(zhǎng),但數(shù)控機(jī)床的高自動(dòng)化以及向FMC、FMS系統(tǒng)集成方向發(fā)展的總趨勢(shì)仍是機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的主流。除進(jìn)一步提高其自動(dòng)編程,自動(dòng)換刀、自動(dòng)上下料、自動(dòng)加工等自動(dòng)化程度外,在自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)診斷、自動(dòng)對(duì)刀,自動(dòng)傳輸、自動(dòng)調(diào)度、自動(dòng)管理等方面也得到進(jìn)一步發(fā)展。