U rapidu avanzamentu di a tecnulugia di i sistemi CNC hà furnitu e cundizioni per u prugressu tecnologicu di e macchine utensili CNC. Per risponde à i bisogni di u mercatu è à i requisiti più elevati di a tecnulugia di fabricazione muderna per a tecnulugia CNC, u sviluppu attuale di a tecnulugia CNC mundiale è di i so equipaggiamenti si riflette principalmente in e seguenti caratteristiche tecniche:
1. Alta velocità
U sviluppu diMacchine utensili CNCVersu a direzzione à alta velocità ùn pò micca solu migliurà significativamente l'efficienza di machinazione è riduce i costi di machinazione, ma ancu migliurà a qualità di machinazione superficiale è a precisione di e parti. A tecnulugia di machinazione à ultra alta velocità hà una larga applicabilità per ottene una pruduzzione à bassu costu in l'industria manifatturiera.
Dapoi l'anni 1990, i paesi in Europa, i Stati Uniti è u Giappone sò in cumpetizione per sviluppà è applicà una nova generazione di macchine utensili CNC à alta velocità, accelerendu u ritmu di sviluppu à alta velocità di e macchine utensili. Novi progressi sò stati fatti in l'unità di mandrinu à alta velocità (mandrinu elettricu, velocità 15000-100000 r/min), cumpunenti di muvimentu di alimentazione à alta velocità è alta accelerazione/decelerazione (velocità di muvimentu rapida 60-120 m/min, velocità di alimentazione di taglio finu à 60 m/min), sistemi CNC è servo ad alte prestazioni, è sistemi di strumenti CNC, righjunghjendu novi livelli tecnologichi. Cù a risoluzione di tecnulugie chjave in una seria di campi tecnichi cum'è u mecanismu di taglio à velocità ultra alta, materiali di strumenti ultra resistenti à l'usura à longa durata è strumenti di macinazione abrasiva, mandrinu elettricu à alta putenza è alta velocità, cumpunenti di alimentazione azionati da motori lineari à alta accelerazione/decelerazione, sistemi di cuntrollu à alte prestazioni (cumpresi sistemi di monitoraghju) è dispositivi di prutezzione, hè stata furnita una basa tecnica per u sviluppu è l'applicazione di a nova generazione di macchine utensili CNC à alta velocità.
Attualmente, in a machinazione à ultra alta velocità, a velocità di taglio di tornitura è fresatura hà righjuntu più di 5000-8000 m/min; A velocità di u mandrinu hè superiore à 30000 rpm (certi ponu ghjunghje sin'à 100000 rpm); A velocità di muvimentu (velocità di avanzamentu) di u bancu di travagliu: sopra à 100 m/min (certi finu à 200 m/min) à una risoluzione di 1 micrometru, è sopra à 24 m/min à una risoluzione di 0,1 micrometru; Velocità di cambiamentu automaticu di l'utensile in 1 secondu; A velocità di avanzamentu per l'interpolazione di piccule linee righjunghje 12 m/min.
2. Alta precisione
U sviluppu diMacchine utensili CNCDa a machinazione di precisione à a machinazione di ultra precisione hè una direzzione in a quale e putenze industriali di u mondu sanu sò impegnate. A so precisione varieghja da u livellu micrometricu à u livellu submicronicu, è ancu à u livellu nanometricu (<10nm), è a so gamma d'applicazione hè sempre più diffusa.
Attualmente, sottu à l'esigenza di machinazione d'alta precisione, a precisione di machinazione di e macchine utensili CNC ordinarie hè aumentata da ± 10 μm à ± 5 μM; A precisione di machinazione di i centri di machinazione di precisione varieghja da ± 3 à 5 μm. Aumentu à ± 1-1,5 μm. Ancu di più; A precisione di machinazione d'ultra precisione hè entrata in u livellu nanometricu (0,001 micrometri), è a precisione di rotazione di u mandrinu hè necessaria per ghjunghje à 0,01 ~ 0,05 micrometri, cù una rotondità di machinazione di 0,1 micrometri è una rugosità di a superficia di machinazione di Ra = 0,003 micrometri. Queste macchine utensili utilizanu generalmente mandrini elettrici à azionamentu à frequenza variabile cuntrullati da vettore (integrati cù u mutore è u mandrinu), cù una runout radiale di u mandrinu inferiore à 2 µm, un spustamentu assiale inferiore à 1 µm è un squilibriu di l'albero chì righjunghje u livellu G0.4.
L'alimentazione di e macchine utensili di machinazione à alta velocità è alta precisione include principalmente dui tipi: "servomotore rotativu cù vite à sfere di precisione à alta velocità" è "azionamentu direttu di u mutore lineare". Inoltre, e macchine utensili parallele emergenti sò ancu facili da ottene un'alimentazione à alta velocità.
Grazie à a so tecnulugia matura è à a so larga applicazione, e viti à sfere ùn solu ottenenu una alta precisione (ISO3408 livellu 1), ma anu ancu un costu relativamente bassu per ottene una machinazione à alta velocità. Dunque, sò sempre aduprate da parechje macchine di machinazione à alta velocità finu à oghje. L'attuale macchina utensile di machinazione à alta velocità azionata da una vite à sfere hà una velocità massima di muvimentu di 90 m/min è una accelerazione di 1,5 g.
A vite à sfere appartene à a trasmissione meccanica, chì inevitabilmente implica deformazione elastica, attritu è giustu inversu durante u prucessu di trasmissione, risultendu in isteresi di muvimentu è altri errori non lineari. Per eliminà l'impattu di questi errori nantu à a precisione di machinazione, l'azionamentu direttu di u mutore lineare hè statu applicatu à e macchine utensili in u 1993. Siccomu hè una "trasmissione zero" senza ligami intermedi, ùn hà micca solu una piccula inerzia di muvimentu, alta rigidità di u sistema è risposta rapida, pò ottene alta velocità è accelerazione, è a so lunghezza di corsa hè teoricamente senza restrizioni. A precisione di pusizionamentu pò ancu ghjunghje à un livellu altu sottu l'azione di u sistema di feedback di pusizione d'alta precisione, facendulu un metudu di guida ideale per e macchine utensili di machinazione d'alta velocità è d'alta precisione, in particulare e macchine utensili medie è grande. Attualmente, a velocità massima di muvimentu rapidu di e macchine di machinazione d'alta velocità è d'alta precisione chì utilizanu motori lineari hà righjuntu 208 m / min, cù una accelerazione di 2g, è ci hè sempre spaziu per u sviluppu.
3. Alta affidabilità
Cù u sviluppu di applicazioni in rete diMacchine utensili CNC, l'alta affidabilità di e macchine utensili CNC hè diventata un scopu perseguitu da i pruduttori di sistemi CNC è i pruduttori di macchine utensili CNC. Per una fabbrica senza pilotu chì travaglia dui turni à ghjornu, s'ellu hè necessariu di travaglià cuntinuamente è nurmalmente in 16 ore cù un tassu senza guasti di P (t) = 99% o più, u tempu mediu trà i guasti (MTBF) di a macchina utensile CNC deve esse più grande di 3000 ore. Per una sola macchina utensile CNC, u rapportu di u tassu di guasti trà l'ospite è u sistema CNC hè 10: 1 (l'affidabilità di CNC hè un ordine di grandezza più alta di quella di l'ospite). À questu puntu, u MTBF di u sistema CNC deve esse più grande di 33333,3 ore, è u MTBF di u dispusitivu CNC, di u mandrinu è di l'azionamentu deve esse più grande di 100000 ore.
U valore MTBF di l'attuali dispositivi CNC stranieri hà righjuntu più di 6000 ore, è u dispusitivu di guida hà righjuntu più di 30000 ore. Tuttavia, si pò vede chì ci hè sempre una distanza da l'ubbiettivu ideale.
4. Cumpostazione
In u prucessu di trasfurmazione di pezzi, una grande quantità di tempu inutile hè cunsumata in a manipulazione di pezzi, u caricamentu è u scaricamentu, l'installazione è l'aghjustamentu, u cambiamentu di l'utensili, è a velocità di u mandrinu in su è in giù. Per minimizà u più pussibule questi tempi inutili, a ghjente spera d'integrà diverse funzioni di trasfurmazione nantu à a stessa macchina utensile. Dunque, e macchine utensile à funzione cumposta sò diventate un mudellu in rapida evoluzione in l'ultimi anni.
U cuncettu di machinazione cumposta di macchine utensili in u campu di a fabricazione flessibile si riferisce à a capacità di una macchina utensile di realizà automaticamente una machinazione multiprucessu di i stessi o di diversi tipi di metudi di prucessu secondu un prugramma di machinazione CNC dopu avè serratu u pezzu in una volta, per compie diversi prucessi di machinazione cum'è tornitura, fresatura, perforazione, alesatura, rettifica, maschiatura, alesatura è espansione di una parte di forma cumplessa. In quantu à e parti prismatiche, i centri di machinazione sò e macchine utensili più tipiche chì realizanu a trasfurmazione cumposta multiprucessu utilizendu u listessu metudu di prucessu. Hè statu dimustratu chì a machinazione cumposta di macchine utensili pò migliurà a precisione è l'efficienza di machinazione, risparmià spaziu è soprattuttu accurtà u ciclu di machinazione di e parti.
5. Poliassializazione
Cù a pupularizazione di i sistemi CNC à 5 assi è di i software di prugrammazione, i centri di machinazione cuntrullati à 5 assi è e fresatrici CNC (centri di machinazione verticali) sò diventati un tema centrale di sviluppu attuale. A causa di a simplicità di u cuntrollu di u ligame à 5 assi in a prugrammazione CNC per e frese à sfera durante a machinazione di superfici libere, è a capacità di mantene una velocità di taglio ragionevule per e frese à sfera durante u prucessu di fresatura di superfici 3D, di cunsiguenza, a rugosità di a superficia di machinazione hè significativamente migliurata è l'efficienza di machinazione hè assai migliurata. Tuttavia, in e macchine utensili cuntrullate à 3 assi, hè impussibile evità chì a fine di a fresa à sfera cù una velocità di taglio vicina à zero participi à u taglio. Dunque, e macchine utensili à 5 assi sò diventate u focu di u sviluppu attivu è di a cumpetizione trà i principali pruduttori di macchine utensili per via di i so vantaghji di prestazione insustituibili.
Recentemente, i paesi stranieri stanu sempre ricerchendu u cuntrollu di u ligame à 6 assi utilizendu strumenti di taglio senza rotazione in centri di machinazione. Ancu s'è a so forma di machinazione ùn hè micca limitata è a prufundità di taglio pò esse assai fina, l'efficienza di machinazione hè troppu bassa è hè difficiule d'esse pratica.
6. Intelligenza
L'intelligenza hè una direzzione maiò per u sviluppu di a tecnulugia di fabricazione in u XXI seculu. A machinazione intelligente hè un tipu di machinazione basatu annantu à u cuntrollu di e rete neurali, u cuntrollu fuzzy, a tecnulugia di e rete digitale è a teoria. Hà per scopu di simulà l'attività intelligenti di l'esperti umani durante u prucessu di machinazione, per risolve parechji prublemi incerti chì necessitanu un interventu manuale. U cuntenutu di l'intelligenza include vari aspetti in i sistemi CNC:
Per perseguite l'efficienza è a qualità di u prucessu intelligente, cum'è u cuntrollu adattivu è a generazione automatica di parametri di prucessu;
Per migliurà e prestazioni di guida è facilità una cunnessione intelligente, cum'è u cuntrollu di feedforward, u calculu adattivu di i parametri di u mutore, l'identificazione automatica di i carichi, a selezzione automatica di i mudelli, l'autotuning, ecc.;
Programmazione simplificata è funziunamentu intelligente, cum'è a prugrammazione automatica intelligente, l'interfaccia intelligente uomo-macchina, ecc.;
A diagnosi è u monitoraghju intelligenti facilitanu a diagnosi è a manutenzione di u sistema.
Ci sò parechji sistemi intelligenti di taglio è di machinazione in corsu di ricerca in u mondu, frà i quali e soluzioni intelligenti di machinazione di a perforazione di l'Associazione Giapponese di Ricerca di Dispositivi CNC Intelligenti sò rappresentative.
7. Rete di rete
U cuntrollu in rete di e macchine utensili si riferisce principalmente à a cunnessione di rete è à u cuntrollu di rete trà a macchina utensili è altri sistemi di cuntrollu esterni o urdinatori superiori per mezu di u sistema CNC equipatu. E macchine utensili CNC sò generalmente prima rivolte versu u situ di pruduzzione è a LAN interna di l'impresa, è dopu si cunnettenu à l'esternu di l'impresa per mezu di Internet, ciò chì si chjama tecnulugia Internet/Intranet.
Cù a maturità è u sviluppu di a tecnulugia di rete, l'industria hà recentemente prupostu u cuncettu di fabricazione digitale. A fabricazione digitale, cunnisciuta ancu cum'è "e-manufacturing", hè unu di i simbuli di a mudernizazione in l'imprese di fabricazione meccanica è u metudu standard di furnimentu per i pruduttori internaziunali di macchine utensili avanzate oghje. Cù l'adopzione diffusa di a tecnulugia di l'infurmazione, sempre più utilizatori domestichi necessitanu servizii di cumunicazione remota è altre funzioni quandu importanu macchine utensili CNC. In basa à l'adopzione diffusa di CAD/CAM, l'imprese di fabricazione meccanica utilizanu sempre di più l'attrezzatura di machinazione CNC. U software d'applicazione CNC diventa sempre più riccu è faciule d'utilizà. U disignu virtuale, a fabricazione virtuale è altre tecnulugie sò sempre più perseguite da u persunale ingegneristicu è tecnicu. A sustituzione di hardware cumplessu cù l'intelligenza di u software hè diventata una tendenza impurtante in u sviluppu di macchine utensili cuntempuranee. Sottu l'ubbiettivu di a fabricazione digitale, una quantità di software avanzatu di gestione d'impresa cum'è ERP sò emersi attraversu a riingegneria di i prucessi è a trasfurmazione di a tecnulugia di l'infurmazione, creendu benefici ecunomichi più elevati per l'imprese.
8. Flessibilità
A tendenza di e macchine utensili CNC versu sistemi di automatizazione flessibili hè di sviluppà si da u puntu (macchina CNC unica, centru di machinazione è macchina di machinazione cumposta CNC), linea (FMC, FMS, FTL, FML) à a superficia (isula di fabricazione indipendente, FA) è u corpu (CIMS, sistema di fabricazione integratu di rete distribuita), è da l'altra parte, di fucalizza si nantu à l'applicazione è l'ecunumia. A tecnulugia di automatizazione flessibile hè u mezzu principale per l'industria manifatturiera per adattassi à e richieste dinamiche di u mercatu è aghjurnà rapidamente i prudutti. Hè a tendenza principale di u sviluppu di a fabricazione in diversi paesi è a tecnulugia fundamentale in u campu di a fabricazione avanzata. U so focus hè nantu à u miglioramentu di l'affidabilità è a praticità di u sistema, cù l'ubbiettivu di una rete è integrazione faciule; Enfatizà u sviluppu è u miglioramentu di a tecnulugia di l'unità; A macchina CNC unica si sviluppa versu alta precisione, alta velocità è alta flessibilità; E macchine utensili CNC è i so sistemi di fabricazione flessibili ponu esse facilmente cunnessi cù CAD, CAM, CAPP, MTS, è si sviluppanu versu l'integrazione di l'infurmazioni; U sviluppu di sistemi di rete versu l'apertura, l'integrazione è l'intelligenza.
9. Verdizazione
E macchine utensili per u tagliu di metalli di u XXI seculu devenu dà priorità à a prutezzione di l'ambiente è à a cunservazione di l'energia, vale à dì, ottene l'inverdimentu di i prucessi di tagliu. Attualmente, sta tecnulugia di trasfurmazione verde si cuncentra principalmente nantu à ùn aduprà micca fluidu di tagliu, principalmente perchè u fluidu di tagliu ùn solu inquina l'ambiente è mette in periculu a salute di i travagliadori, ma aumenta ancu u cunsumu di risorse è d'energia. U tagliu à seccu hè generalmente realizatu in una atmosfera atmosferica, ma include ancu u tagliu in atmosfere di gas speciali (azotu, aria fredda, o aduprendu tecnulugia di raffreddamentu elettrostaticu seccu) senza l'usu di fluidu di tagliu. Tuttavia, per certi metudi di machinazione è cumminazzioni di pezzi, u tagliu à seccu senza l'usu di fluidu di tagliu hè attualmente difficiule da applicà in pratica, dunque hè emersu u tagliu quasi à seccu cù lubrificazione minima (MQL). Attualmente, u 10-15% di a trasfurmazione meccanica à grande scala in Europa usa u tagliu à seccu è quasi à seccu. Per e macchine utensili cum'è i centri di machinazione chì sò cuncepiti per parechji metudi di machinazione / cumminazzioni di pezzi, u tagliu quasi à seccu hè principalmente adupratu, di solitu spruzzendu una mistura di quantità estremamente chjuche d'oliu di tagliu è aria compressa in a zona di tagliu attraversu u canale cavu in l'internu di u mandrinu di a macchina è di l'utensile. Trà i vari tipi di macchine per u tagliu di metalli, a dentatrice per ingranaggi hè a più cumunamente aduprata per u tagliu a seccu.
In breve, u prugressu è u sviluppu di a tecnulugia di e macchine utensili CNC anu furnitu cundizioni favurevuli per u sviluppu di l'industria manifatturiera muderna, prumovendu u sviluppu di a fabricazione versu una direzzione più umanizzata. Si pò prevede chì cù u sviluppu di a tecnulugia di e macchine utensili CNC è l'applicazione diffusa di e macchine utensili CNC, l'industria manifatturiera inaugurerà una prufonda rivoluzione chì pò scuzzulà u mudellu di fabricazione tradiziunale.