數(shù)控機床的出現(xiàn)標(biāo)示機床向智能化發(fā)展的萌芽。回溯機床的發(fā)展歷史,從1952年第一臺數(shù)控機床出現(xiàn)至今50余年,其中包括走向成熟的30年和走向大規(guī)模應(yīng)用的20年,特別是近幾年,陸續(xù)出現(xiàn)的機床智能化功能的進一步增添,標(biāo)志著機床技術(shù)在發(fā)展道路上的質(zhì)變。可以說計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件功能拓展為機床智能化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
智能型機床尚無全面確切定義,簡單地說,是能對影響加工過程的多種參數(shù)及功能作出自我判斷并修正、和自我正確選擇并作出決定方案的機床;即智能型機床能夠監(jiān)控、診斷、評價、補償和修正在加工過程中出現(xiàn)的各類偏差(如刀具半徑自動檢測、刀具破損檢測、多軸同步差異等),并能提供最優(yōu)化的加工方案(如調(diào)整機床加工時間、工藝路線、選擇最佳加工參數(shù)、主軸運行狀況、位置補償、精度修正、熱變形補償?shù)?。最早出現(xiàn)的具有智能控制機床功能特性的,可以追溯到自適應(yīng)控制電火花加工機床,即根據(jù)加工參數(shù)變化自我調(diào)整電極與工件間的放電間隙,從而取得最佳加工效果。
最近幾年,日本的山崎馬扎克公司陸續(xù)開發(fā)了智能主軸振動控制、智能熱屏障、智能防撞屏障、語言提示;日本大隈公司開發(fā)了thinc智能數(shù)字控制系統(tǒng)等等。說明隨著技術(shù)的發(fā)展,機床這種生產(chǎn)工具智能化的功能會越來越高級,越來越增多。人類智能型生產(chǎn)工具的發(fā)展方興未艾,前景光明。
加工方法逆向思維的突破
快速成型(Rapidprototyping)技術(shù)是近二十年來出現(xiàn)的一種加工方法,是加工方法逆向思維的重大突破,是加工原理的巨大變革,與一直沿用至今的傳統(tǒng)“去除材料”(切削、沖剪、切割、磨削)的方法根本不同,快速成型技術(shù)實際上是反其道而行之的以“材料堆積成型”或稱之為“材料累加”方法、“增材制造方法”來達到制造工件原型的一種方法。采用復(fù)合紙、高聚物質(zhì)、金屬粉末、高溫合金、復(fù)合陶瓷、鑄造型砂等作為加工原材料;利用電熱、激光束、電子束作為能量源,按分層實體制造(LOM)、熔融沉積成型(FDM)、紫外線激光固化(SLA)、激光區(qū)域燒結(jié)(SLS)等方法來實現(xiàn)原型零件造型,用以加速考核零件設(shè)計的正確性與可行性,大大縮短整機開發(fā)生產(chǎn)周期,除了應(yīng)用于制造機械零件原型、型砂制芯,甚至也進入立體藝術(shù)品型體塑形和人體醫(yī)學(xué)仿生件(如骨關(guān)節(jié))制造等相關(guān)領(lǐng)域。這是計算機科學(xué)、新材料科學(xué)、新能源科學(xué)綜合集成發(fā)展的最新產(chǎn)物。
我國在這個領(lǐng)域中,有華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、同濟大學(xué)、中科院及上海聯(lián)泰、北京瑞科達、武漢濱湖機電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司等國有和民營科研單位及企業(yè)積極投入。所開發(fā)的產(chǎn)品已進入世界先進行列。投入市場的產(chǎn)品品種繁多,年產(chǎn)幾百臺,技術(shù)已出口新加坡。
機床結(jié)構(gòu)出現(xiàn)革命性變革
近二十年來世界機床設(shè)計出現(xiàn)了革命性的變革,一種“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”機床出現(xiàn)了,“并聯(lián)結(jié)構(gòu)”完全不同于所有傳統(tǒng)機床結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)機床結(jié)構(gòu)是串聯(lián)結(jié)構(gòu),即是按笛卡爾坐標(biāo)沿三個坐標(biāo)線方向運動和繞這三個坐標(biāo)轉(zhuǎn)動依次串聯(lián)疊加起來,形成所需刀具的相對運動軌跡的機床結(jié)構(gòu),其所有的結(jié)構(gòu)幾何精度誤差、力的傳遞和剛度的損失,都會形成串聯(lián)累積而成為致命的薄弱環(huán)節(jié)。而并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床,是通過多桿結(jié)構(gòu)在空間同時運動來移動主軸頭實現(xiàn)加工動作,與串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比,并聯(lián)結(jié)構(gòu)具有更為簡化、剛度更高、動態(tài)性能(包括精度保證及運動效率)更好等一系列主要優(yōu)點。
二十年來,世界范圍內(nèi)大約有十幾個國家二十多個團隊在從事這方面的研發(fā),其中瑞典TRICEPT公司己供應(yīng)商品四百余臺,廣泛應(yīng)用于空客、波音及通用汽車公司和卡特彼勒大型工程機械廠,另外若干團隊都曾經(jīng)分別展出試制品,近幾年雖然缺少進一步報導(dǎo),但并未停步。據(jù)作者與其中某些團隊(例如日本豐田工機、大隈、德國Index)接觸,他們?nèi)栽诩涌旃リP(guān),努力提高性能中,我國機床工具業(yè)也有五、六個產(chǎn)學(xué)研結(jié)合體在進行這方面研發(fā)工作,其中哈爾濱量具刃具集團與哈爾濱工業(yè)大學(xué)合作研發(fā)的并聯(lián)結(jié)構(gòu)品種(六桿結(jié)構(gòu))已批量生產(chǎn)五臺,成功應(yīng)用于哈爾濱汽輪機廠葉片加工生產(chǎn)線中;齊齊哈爾第二機床集團與清華大學(xué)合作開發(fā)的龍門式“混聯(lián)”結(jié)構(gòu)(即串聯(lián)與并聯(lián)混合)機床,是我國獨立構(gòu)思的品種,已成功用于哈爾濱電機廠的大型水電站設(shè)備制造中。
在最近一次北京舉辦的中國數(shù)控機床展覽會(CCMT2008)上,哈爾濱量具刃具集團數(shù)控設(shè)備廠展出了一種具有新的突破意義的并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床品種LINKS-EXE700,它是由瑞典原TRICEPT發(fā)明人新創(chuàng)辦的EXCHON新開發(fā)的,哈量集團是作為在中國獨家引進此項技術(shù)進行生產(chǎn),并繼續(xù)合作開拓應(yīng)用領(lǐng)域的企業(yè),新開發(fā)的LINKS-EXE700并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床其特點是結(jié)構(gòu)進一步簡化,加工范圍增大,動作快速,剛性和精度顯著提高,五軸聯(lián)動數(shù)控編程進一步改進便于掌握。
手機版|
關(guān)注公眾號|

下載手機APP

