摘要簡要介紹了今后數控機床高速進給系統，高速電主軸技術，遠程監控摘要】摘要系統，沈陽機床配件刀具磨損監測，虛擬數控機床技術和混聯式數控機床的發展趨勢。關鍵詞：機床；進給；高速；監控；虛擬；混聯前言：數控技術的問世已有40多年的歷史，它是由機械學、控制學、電子學、計算機科學四大基礎學科發展起來的一門綜合性新型學科。數控技術是數控機床的關鍵技術，數控機床是工廠實現自動化的基礎。大力發展推廣應用數控技術，用數控技術改造傳統制造工業，都有著深遠的意義；為了滿足市場和科學技術發展的需要，21世紀的數控技術提出了更高的要求。1.高速機床進給系統1.1滾珠絲杠的高速化從20世紀50年代中期世界上第一臺數控機床出現以來，“旋轉伺服電機+滾珠絲杠”至今一直是各種數控機床進給系統的“一統天下”，沈陽第一機床廠應用十分廣泛，技術上也比較成熟。但是，普通的滾珠絲杠能實現的直線運動速度只有20~30m/min加速度(0.2~0.3))g，遠遠不能滿足高速加工的要求。為此，國內外有關制造廠不斷采取措施，提高滾珠絲杠的高速性能。主要措施有：適當加大滾珠絲杠的轉速、導程和螺紋頭數,改進結構，提高滾珠運動的流暢性,采用“空心強冷”技術,采用絲杠固定、螺母旋轉的傳動方式,進一步提高滾珠絲杠的制造質量.1.2用直線電機驅動的高速進給機構滾珠絲杠雖然作了上述許多改進，但由于它畢竟是一種機械傳動元件，其物理機械性能存在一定的極限。直線電機驅動的高速進給單元速度高、加速度大、定位精度高、承載能力強，是高速機床一種理想的進給系統，特別適用于超高速、大行程、高精度的場合，應用直線電機驅動的高速進給系統它取消了從電動機到工作臺(溜板)之間的一切中間機械傳動環節，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，實現了機床進給系統的“零傳動”。用并聯虛擬軸機構實現高速進給1.3用并聯虛擬軸機構實現高速進給和傳統的串聯式機床比，并聯機床有以下優點：比剛度高，響應速度快，適應性強等優點。并聯機構是實現高速機床進給的一種嶄新的運動機構，有很好的應用前景。2.高速電主軸技術2.1高速電動主軸特點高速運轉的電主軸的主軸形式是將主軸電機的定子轉子直接裝入主軸組件的內部即把高速電機置于精密主軸內部電主軸的電機轉子就是主軸主軸的殼體就是電機的機座實現了變頻調速電機和主軸一體電機直接驅動主軸形成電主軸電主軸取消了電機到主軸傳動鏈中的齒輪皮帶等一切中間環節動力源對主軸的直接傳動傳動鏈長度為零實現了機床主軸系統的零傳動它具有高轉速高精密噪聲低低溫升體積小安裝方便等特點是現代高檔數控機床主要的關鍵部件2.2電主軸所融合的技術電主軸是最近幾年在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術，沈陽機床配件它與直線電機技術，高速刀具技術一起將會把高速加工推向一個新時代。電主軸是一套組件它包括電主軸本身及其附件：電主軸，高頻變頻裝置，油霧潤滑器，冷卻裝置，內置編碼器，換刀裝置等。高速精密電主軸的關鍵技術主要有Z高頻低慣量電動機設計及制造技術精密主軸熱處理技術高速精密軸承及潤滑技術交流異步電機伺服控制技術等43.遠程監控系統3.1數控機床遠程控制系統結構設計基于Internet的數控機床遠程監控系統由三部分組成：客戶控制端(ClientPC)、沈陽第一機床廠服務器端(WebServer)、數控機床控(NCmachineController)o基于Internet的數控機床遠程監控系統采用TCP／IP作為底層的傳輸協議，通過互聯網進行遠端訪問及控制，實現了遠程監控和數據共享，因而不受時間與地域的限制。3.2數控機床遠程接入方式數控機床遠程接入方式的實現為滿足不同類型數控機床的需求，采用兩種方式實現服務器對數控機床的數據采集，即設計并開發數控機床數據采集與處理的硬件電路。其中，對具有開放通信協議的控制系統，采用嵌入式接口的系統接入方式；而對沒有開放通信協議的控制系統，則采用OPC方式的系統接入方式。3.3控機床遠程虛擬驅動程序的實現數控機床監控系統大都采用PLC控制，制造商所采用的PLC品牌大致有兩種：一種是通信協議公開的產品，如三菱、歐姆龍的產品；另一種則是通信協議不公開的產品，如西門子、貝加萊的產品。對通信協議公開的產品，一般采用嵌入式接口接人方式。在嵌入式接口接入方式中，數控機床的控制端通過RS232接口與嵌入式接口通信。由于嵌人式接口僅僅實現透明傳輸的作用，真正需要實現的是數據流在服務器與PLC之間的通信，因此，幀格式的定義應當根據PLC通信格式進行定義。對于通信協議不公開的產品，通過OPC／Socket方式進行采集。在Socket數據流傳輸中，數據幀套用Modbus協議通信格式標準進行。啟動遠程數據采集監聽程序，通過多線程方式，實現對多客戶端請求的連接，并發遠程多用戶的實時數據采集，從而達到遠程監控與多客戶控制端的集成。數控機床數據傳輸和存儲的實時性方法3.4數控機床數據傳輸和存儲的實時性方法數據庫連接池的采用對于大型數據庫的應用，使用數據庫連接池必不可少，因為在基于數據庫的系統中，建立數據庫連接操作是系統中開銷最大的操作之一，它常常是大型系統的性能瓶頸。在遠程監控系統中，由于采用實時數據庫作為數據采集模塊和監控模塊的中介，數據庫操作十分頻繁，采用自行開發的數據庫連接池和J2EE容器提供的連接池，可以促使數據庫連接和查詢的次數達到最小。4虛擬數控機床技術4.1虛擬數控機床的框架結構虛擬數控機床實際上是虛擬環境中數控機床的模型與真實機床相比，虛擬數控機床應具有以下功能：(1)虛擬數控機床應具有與真實機床完全相同的結構。沈陽第一機床廠(2)虛擬數控機床應比真實機床具有可觀性。(3)虛擬數控機床強大的網絡功能，為各種真正的制造資源服務，從而在連接意義上提高其與外界制造資源的相互操作性，快速地、并行地組織各部門，各集團成員將新產品從設計轉入生產。完善的圖形和標準數據接口。4.2虛擬數控機床的應用虛擬數控機床的應用將給制造業帶來革命性的飛躍。由于虛擬數控機床是數字模型，所以容易實現對數字模型進行顯示、分析、傳遞和迭代更新，為設計提供并行作業可能。虛擬數控機床和各設計軟件的接口，為建模提供了方便，尤其是在特定的環境下，為產品的可靠性，產品的生產全過程，工藝規范以及產品方案的工藝計劃進行性能評價。強化創新水平，用經濟快捷的方式提高產品設計質量，縮短產品開發周期。虛擬數控機床的強大的網絡功能為真正實現遠程合作提供保證。5刀具磨損監5.1數據信號處理方法扶傳感器檢測到的信號是不能直接作為刀具磨損疑別特征的，需要進行信號預處理，提取分析特征將分析結果與標準模型進行比較才能作為診斷結論其中的方法很多如：辦率譜分析法其中又可以基于小波變換的信號特征量提取，基于神經網絡的刀具磨損監測，基于混合智能信息融合技術的刀具狀態監測等5.2據信號處理方法的發展趨勢隨著敏捷制造、自動化等技術的進一步發展，切削過程中刀具狀態在線監測技術將會受到越來越多學者和機構的重視。特別是隨著加工過程的復雜程度提高，對刀具狀態監測也提出了越來越高的要求。研究并開發適合多工藝加工過程的刀具狀態監測系統是將該技術應用到加工現場的關鍵。基于人工神經網絡的多傳感器信息融合技術的刀具狀態監測系統能夠有效的提高判別精度，是未來刀具監測的發展方向。可選信息的合理組合即系統的最小化和特征信息的全面性矛盾的解決，系統安裝方便、可靠實用、對所采集信號靈敏度高的傳感器的合理選取與研究開發仍然是當前需要解決的問題。6混聯式數控機床6.1研究開發現狀1994年美國推出第一臺并聯機床之后不久，人們已開始研究混聯式機床。國外開始研究混聯式機床并不是為了擴大工作空間，而是從獲得實用的機床精度的角度考慮的。這是由于機床的精度、剛度要求遠比一般機器人高，例如：運動精度要求為幾個微米，剛度要求幾十個牛每微米以上。雖然并聯機構理論上的精度、剛度很高，但實際尚達不到那么高。例如當時美國和日本所開發的六軸并聯機床的運動精度都是幾十個微米，還達不到傳統機床的精度水平。雖然人們已經發現關節結構是制約精度的薄弱環節，但要解決它難度很大。沈陽機床配件因此人們開始考慮將并聯和串聯一起使用，1977年相繼推出了一些混聯式機床。例如，德國阿亨工業大學開發的三軸加工中心日本豐田工機也開發出了相似的專用加工中心。6.2發展趨勢混聯式數控機床可以將并聯機構和傳統機床的串聯機構的優點集于一身，是一類很有前途的數控機床。雖然已開發了不少型式的機床，還有很多理論和技術問題有待進一步研究，為了使并聯機床能夠達到它的理論上的高性能，為了并聯和串聯結合得更科學，以使機床獲得更好的綜合技術指標，除了運動學、動力學等理論及方法研究之外，還應該進一步進行基礎元件技術研究。以下列舉幾個方面：(1)混聯式機床的方案創新設計技術混聯式機床方案的創新余地很大，雖然混聯機床總體方案創成方法已有研究，也已開發出不少型式的混聯機床，但如何獲得最佳的并聯、串聯組合，形成混聯式機床方案創系統還有很多技術尚待進一步研究。沈陽機床配件(2)關節技術應用了并聯機構的機床，其性能之所以尚達不到理論上的高度，主要原因是由于關節而產生的。(3)主電動機及電主軸目前混聯或并聯機床的主軸大多安裝在動平臺上，或者用交流伺服主電動機驅動，或者直接用電主軸。(4)高精度檢測元件并聯機構的采用，將帶來眾多的被動關節。7.結束語7.結束語數控機床是未來制造業必不可少的工具，對他的研究和改造是引領未來制造業發展的必然趨勢，然而制造業又標志著一個國家的國力強如水平，所以發展數控機床是一個國家強盛的必經之路。這篇文章綜合了數控機床發展的不同方向，希望對大家有用。
|
