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中國(guó)數(shù)控機(jī)床的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)數(shù)控機(jī)床的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

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2021-12-13 09:16

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在未來(lái)主要發(fā)展趨勢(shì)方面,數(shù)控機(jī)床技術(shù)呈現(xiàn)出高性能、多功能、定制化、智能化和綠色化的發(fā)展趨勢(shì),即:

(1)高性能。數(shù)控機(jī)床發(fā)展過(guò)程中,一直在努力追求更高的加工精度、切削速度、生產(chǎn)效率和可靠性。未來(lái)數(shù)控機(jī)床將通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化的整機(jī)結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的控制系統(tǒng)和高效的數(shù)學(xué)算法等,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲線曲面的高速高精直接插補(bǔ)和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的伺服控制;通過(guò)數(shù)字化虛擬仿真、優(yōu)化的靜動(dòng)態(tài)剛度設(shè)計(jì)、熱穩(wěn)定性控制、在線動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)大幅度提高可靠性和精度保持性。

(2)多功能。從不同切削加工工藝復(fù)合(如車銑、銑磨)向不同成形方法的組合(如增材制造、減材制造和等材制造等成形方法的組合或混合),數(shù)控機(jī)床與機(jī)器人“機(jī)-機(jī)”融合與協(xié)同等方向發(fā)展;從“CAD-CAM-CNC”的傳統(tǒng)串行工藝鏈向基于3D實(shí)體模型的“CAD+CAM+CNC集成”一步式加工方向發(fā)展;從“機(jī)-機(jī)”互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)化,向“人-機(jī)-物”互聯(lián)、邊緣/云計(jì)算支持的加工大數(shù)據(jù)處理方向發(fā)展。

(3)定制化。根據(jù)用戶需求,在機(jī)床結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)配置、專業(yè)編程、切削刀具、在機(jī)測(cè)量等方面提供定制化開發(fā),在加工工藝、切削參數(shù)、故障診斷、運(yùn)行維護(hù)等方面提供定制化服務(wù)。模塊化設(shè)計(jì)、可重構(gòu)配置、網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同、軟件定義制造、可移動(dòng)制造等技術(shù)將為實(shí)現(xiàn)定制化提供技術(shù)支撐。

(4)智能化。通過(guò)傳感器和標(biāo)準(zhǔn)通信接口,感知和獲取機(jī)床狀態(tài)和加工過(guò)程的信號(hào)及數(shù)據(jù),通過(guò)變換處理、建模分析和數(shù)據(jù)挖掘?qū)庸み^(guò)程進(jìn)行學(xué)習(xí),形成支持最優(yōu)決策的信息和指令,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床及加工過(guò)程的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和控制,滿足優(yōu)質(zhì)、高效、柔性和自適應(yīng)加工的要求!案兄、互聯(lián)、學(xué)習(xí)、決策、自適應(yīng)”將成為數(shù)控機(jī)床智能化的主要功能特征,加工大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)、數(shù)字孿生、邊緣計(jì)算/云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)等將有力助推未來(lái)智能機(jī)床技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。

(5)綠色化。技術(shù)面向未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的需求,具有生態(tài)友好的設(shè)計(jì)、輕量化的結(jié)構(gòu)、節(jié)能環(huán)保的制造、最優(yōu)化能效管理、清潔切削技術(shù)、宜人化人機(jī)接口和產(chǎn)品全生命周期綠色化服務(wù)等。

切削機(jī)床是利用刀具或磨具通過(guò)機(jī)械能作用于工件,實(shí)現(xiàn)材料去除的各種工藝(如車削、銑削、鏜削、鉆削、磨削等),其本質(zhì)問(wèn)題可以歸結(jié)為兩點(diǎn),一是用什么能量去除材料? 二是如何控制能量使用? 如本文開篇所述,機(jī)床1.0是以蒸汽動(dòng)力直接給機(jī)床提供機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)各種切削工藝,控制方式是手動(dòng)控制;機(jī)床 2.0將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)機(jī)床,并帶來(lái)數(shù)字控制機(jī)床的出現(xiàn),控制方式是自動(dòng)控制;機(jī)床 3.0則是計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)帶來(lái)的計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床,它改變了機(jī)床控制方式和生產(chǎn)組織方式,使其數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。

展望未來(lái),機(jī)床4.0將面臨新的革命性變化,表現(xiàn)在一是材料去除過(guò)程直接所用的能量由以機(jī)械能為主變化為機(jī)械能、電能、光能、化學(xué)能等多種能場(chǎng)及其組合。二是能量使用的控制方式,一方面智能化控制是未來(lái)機(jī)床近期發(fā)展的最主要特征和趨勢(shì),它使得機(jī)床更高(精度)、更快(效率)、更強(qiáng)(功能)、更省(綠色);另一方面,即將出現(xiàn)的量子計(jì)算和量子計(jì)算機(jī),就如同當(dāng)年電子計(jì)算機(jī)給數(shù)控機(jī)床帶來(lái)革命性跨越一樣,重新定義一代數(shù)控機(jī)床,催生出全新原理和全新概念的數(shù)控機(jī)床和生產(chǎn)過(guò)程。

機(jī)床作為工作母機(jī),多年來(lái)為工業(yè)革命和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展提供了制造工具和方法;未來(lái)工業(yè)發(fā)展和人類文明進(jìn)步,仍然離不開數(shù)控機(jī)床的支撐和促進(jìn)。展望未來(lái),新的一輪工業(yè)革命給數(shù)控機(jī)床的發(fā)展帶來(lái)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇,先進(jìn)制造技術(shù)與新一代信息技術(shù)及新一代人工智能融合,也給數(shù)控機(jī)床的技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品換代和產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了技術(shù)支撐,數(shù)控機(jī)床將走向高性能、多功能、定制化、智能化和綠色化,并擁抱未來(lái)的量子計(jì)算新技術(shù),為新的工業(yè)革命和人類文明進(jìn)步提供更強(qiáng)大、更便利和更有效的制造工具。

來(lái)源:磨料磨具

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