CNC համակարգերի տեխնոլոգիայի արագ զարգացումը պայմաններ է ստեղծել CNC հաստոցների տեխնոլոգիական առաջընթացի համար: Շուկայի կարիքները բավարարելու և CNC տեխնոլոգիայի նկատմամբ ժամանակակից արտադրական տեխնոլոգիայի ավելի բարձր պահանջները բավարարելու համար, համաշխարհային CNC տեխնոլոգիայի և դրա սարքավորումների ներկայիս զարգացումը հիմնականում արտացոլվում է հետևյալ տեխնիկական բնութագրերում.
1. Բարձր արագություն
ԶարգացումըCNC մեքենաներԲարձր արագության ուղղությամբ անցումը կարող է ոչ միայն զգալիորեն բարելավել մեքենայացման արդյունավետությունը և կրճատել մեքենայացման ծախսերը, այլև բարելավել մակերեսային մեքենայացման որակը և մասերի ճշգրտությունը: Գերբարձր արագության մեքենայացման տեխնոլոգիան լայն կիրառելիություն ունի արտադրական արդյունաբերության մեջ ցածր գնով արտադրության հասնելու համար:
1990-ական թվականներից ի վեր Եվրոպայի, Միացյալ Նահանգների և Ճապոնիայի երկրները մրցակցում են բարձր արագությամբ CNC մեքենաների նոր սերնդի մշակման և կիրառման համար՝ արագացնելով մեքենաների բարձր արագությամբ զարգացման տեմպը: Նոր առաջընթացներ են գրանցվել բարձր արագությամբ իլիկի միավորումում (էլեկտրական իլիկ, արագություն՝ 15000-100000 պտ/րոպե), բարձր արագությամբ և բարձր արագացման/դանդաղեցման սնուցման շարժման բաղադրիչներում (արագ շարժման արագություն՝ 60-120 մ/րոպե, կտրման սնուցման արագություն՝ մինչև 60 մ/րոպե), բարձր արդյունավետությամբ CNC և սերվո համակարգերում, ինչպես նաև CNC գործիքային համակարգերում՝ հասնելով նոր տեխնոլոգիական մակարդակների: Տեխնիկական մի շարք ոլորտներում, ինչպիսիք են գերբարձր արագությամբ կտրման մեխանիզմը, գերամուր մաշվածությանը դիմացկուն երկարակյաց գործիքային նյութերը և հղկող հղկող գործիքները, բարձր հզորության բարձր արագությամբ էլեկտրական իլիկը, բարձր արագացման/դանդաղեցման գծային շարժիչով սնուցման բաղադրիչները, բարձր արդյունավետությամբ կառավարման համակարգերը (ներառյալ մոնիթորինգի համակարգերը) և պաշտպանիչ սարքերը, ստեղծվել է տեխնիկական հիմք բարձր արագությամբ CNC մեքենաների նոր սերնդի մշակման և կիրառման համար:
Ներկայումս գերբարձր արագությամբ մեքենագործության մեջ խառատման և ֆրեզավորման կտրման արագությունը հասել է ավելի քան 5000-8000 մ/րոպեի։ Առանցքի արագությունը գերազանցում է 30000 պտույտ/րոպե (որոշ դեպքերում՝ մինչև 100000 պտույտ/րոպե)։ Աշխատանքային սեղանի շարժման արագությունը (մատակարարման արագությունը)՝ 100 մ/րոպեից (որոշ դեպքերում՝ մինչև 200 մ/րոպե) 1 միկրոմետր լուծաչափով և 24 մ/րոպեից (0.1 միկրոմետր լուծաչափով)։ Գործիքի ավտոմատ փոփոխման արագությունը 1 վայրկյանի ընթացքում։ Փոքր գծային ինտերպոլյացիայի համար մատակարարման արագությունը հասնում է 12 մ/րոպեի։
2. Բարձր ճշգրտություն
ԶարգացումըCNC մեքենաներՃշգրիտ մեքենամշակումից մինչև գերճշգրիտ մեքենամշակումը՝ սա այն ուղղությունն է, որին նվիրված են աշխարհի արդյունաբերական ուժերը։ Դրա ճշգրտությունը տատանվում է միկրոմետրից մինչև ենթամիկրոնային մակարդակ, և նույնիսկ նանոմետրային մակարդակ (<10 նմ), և դրա կիրառման շրջանակը գնալով ավելի ու ավելի է տարածվում։
Ներկայումս, բարձր ճշգրտությամբ մեքենամշակման պահանջի պայմաններում, սովորական CNC մեքենաների մեքենամշակման ճշգրտությունը բարձրացել է ± 10 μ (մ)-ից մինչև ± 5 μ M: Ճշգրիտ մեքենամշակման կենտրոնների մեքենամշակման ճշգրտությունը տատանվում է ± 3-ից մինչև 5 μ մ: Աճում է մինչև ± 1-1.5 μ մ: Նույնիսկ ավելի բարձր: Գերճշգրիտ մեքենամշակման ճշգրտությունը հասել է նանոմետրային մակարդակի (0.001 միկրոմետր), և իլիկի պտտման ճշգրտությունը պետք է հասնի 0.01~0.05 միկրոմետրի՝ 0.1 միկրոմետր մեքենամշակման կլորությամբ և Ra=0.003 միկրոմետր մեքենամշակման մակերեսի կոպտությամբ: Այս մեքենաները սովորաբար օգտագործում են վեկտորային կառավարվող փոփոխական հաճախականության էլեկտրական իլիկներ (ինտեգրված շարժիչի և իլիկի հետ), իլիկի շառավղային շեղումով, 1 մկմ-ից պակաս առանցքային տեղաշարժով և լիսեռի անհավասարակշռությամբ, որը հասնում է G0.4 մակարդակի:
Բարձր արագությամբ և բարձր ճշգրտությամբ մեքենայական գործիքների սնուցման շարժիչը հիմնականում ներառում է երկու տեսակ՝ «պտտվող սերվոշարժիչ՝ ճշգրիտ բարձր արագությամբ գնդիկավոր պտուտակով» և «գծային շարժիչի ուղիղ շարժիչով»։ Բացի այդ, ի հայտ եկող զուգահեռ մեքենաները նույնպես հեշտությամբ են ապահովում բարձր արագությամբ սնուցում։
Իրենց հասուն տեխնոլոգիայի և լայն կիրառման շնորհիվ, գնդիկավոր պտուտակները ոչ միայն հասնում են բարձր ճշգրտության (ISO3408 մակարդակ 1), այլև ունեն բարձր արագությամբ մեքենայացման համեմատաբար ցածր գին: Հետևաբար, դրանք մինչ օրս օգտագործվում են բազմաթիվ բարձր արագությամբ մեքենայական մեքենաների կողմից: Գնդիկավոր պտուտակով շարժվող ներկայիս բարձր արագությամբ մեքենայական գործիքը ունի 90 մ/րոպե առավելագույն շարժման արագություն և 1.5 գ արագացում:
Գնդիկավոր պտուտակը պատկանում է մեխանիկական փոխանցման համակարգին, որը փոխանցման գործընթացի ընթացքում անխուսափելիորեն ներառում է առաձգական դեֆորմացիա, շփում և հակադարձ բացվածք, ինչը հանգեցնում է շարժման հիստերեզի և այլ ոչ գծային սխալների: Այս սխալների ազդեցությունը մեքենայական մշակման ճշգրտության վրա վերացնելու համար 1993 թվականին հաստոցների վրա կիրառվեց գծային շարժիչի ուղիղ փոխանցման մեթոդ: Քանի որ այն «զրոյական փոխանցման» մեթոդ է՝ առանց միջանկյալ օղակների, այն ոչ միայն ունի փոքր շարժման իներցիա, բարձր համակարգային կոշտություն և արագ արձագանք, այլև կարող է հասնել բարձր արագության և արագացման, և դրա հարվածի երկարությունը տեսականորեն անսահմանափակ է: Դիրքորոշման ճշգրտությունը կարող է նաև հասնել բարձր մակարդակի բարձր ճշգրտության դիրքի հետադարձ կապի համակարգի ազդեցության տակ, ինչը այն դարձնում է իդեալական շարժիչ մեթոդ բարձր արագության և բարձր ճշգրտության մեքենայական գործիքների, մասնավորապես միջին և մեծ հաստոցների համար: Ներկայումս գծային շարժիչներով բարձր արագության և բարձր ճշգրտության մեքենայական մեքենաների առավելագույն արագ շարժման արագությունը հասել է 208 մ/րոպեի՝ 2 գ արագացմամբ, և դեռևս կա զարգացման տեղ:
3. Բարձր հուսալիություն
ցանցային կիրառությունների զարգացման հետ մեկտեղCNC մեքենաներ, CNC հաստոցների բարձր հուսալիությունը դարձել է CNC համակարգերի և CNC հաստոցների արտադրողների նպատակը։ Անօդաչու գործարանի համար, որն աշխատում է օրական երկու հերթափոխով, եթե պահանջվում է անընդհատ և նորմալ աշխատել 16 ժամվա ընթացքում՝ P(t)=99% կամ ավելի անխափան աշխատանքի դեպքում, CNC հաստոցների անհաջողությունների միջև միջին ժամանակը (MTBF) պետք է լինի ավելի քան 3000 ժամ։ Միայն մեկ CNC հաստոցների դեպքում, հիմնական սարքի և CNC համակարգի միջև անհաջողության մակարդակի հարաբերակցությունը 10:1 է (CNC-ի հուսալիությունը մեկ կարգի մեծությամբ ավելի բարձր է, քան հիմնական սարքի հուսալիությանը)։ Այս պահին CNC համակարգի MTBF-ը պետք է լինի ավելի քան 33333.3 ժամ, իսկ CNC սարքի, իլիկի և շարժիչի MTBF-ը պետք է լինի ավելի քան 100000 ժամ։
Արտասահմանյան CNC սարքերի MTBF արժեքը հասել է ավելի քան 6000 ժամի, իսկ շարժիչ սարքը՝ ավելի քան 30000 ժամի: Այնուամենայնիվ, կարելի է տեսնել, որ դեռևս կա տարբերություն իդեալական նպատակակետից:
4. Խառնուրդ
Մասերի մշակման գործընթացում մեծ քանակությամբ անօգուտ ժամանակ է ծախսվում աշխատանքային մասի մշակման, բեռնման և բեռնաթափման, տեղադրման և կարգավորման, գործիքի փոխարինման, ինչպես նաև իլիկի արագացման և իջեցման վրա: Այս անօգուտ ժամանակները հնարավորինս նվազագույնի հասցնելու համար մարդիկ հույս ունեն ինտեգրել տարբեր մշակման գործառույթներ նույն մեքենայի վրա: Հետևաբար, վերջին տարիներին բարդ ֆունկցիայով մեքենաները դարձել են արագ զարգացող մոդել:
Ճկուն արտադրության ոլորտում հաստոցային կոմպոզիտային մշակում հասկացությունը վերաբերում է հաստոցային կոմպոզիտային մշակումը ավտոմատ կերպով կատարելու նույն կամ տարբեր տեսակի գործընթացային մեթոդների բազմապրոցեսորային մշակում՝ համաձայն CNC մշակման ծրագրի, մեկ շարժումով աշխատանքային մասը սեղմելուց հետո, որպեսզի ավարտվեն տարբեր մշակման գործընթացներ, ինչպիսիք են խառատումը, ֆրեզավորումը, հորատումը, հորատումը, հղկումը, թակելը, լայնացումը և բարդ ձևավորված մասի լայնացումը: Ինչ վերաբերում է պրիզմայաձև մասերին, մշակման կենտրոնները ամենատարածված հաստոցներն են, որոնք կատարում են բազմապրոցեսորային կոմպոզիտային մշակում՝ օգտագործելով նույն գործընթացային մեթոդը: Ապացուցված է, որ հաստոցային կոմպոզիտային մշակումը կարող է բարելավել մշակման ճշգրտությունն ու արդյունավետությունը, խնայել տարածք և, մասնավորապես, կրճատել մասերի մշակման ցիկլը:
5. Պոլիաքսիալիզացիա
5-առանցքային կապակցված CNC համակարգերի և ծրագրավորման ծրագրերի տարածման հետ մեկտեղ, 5-առանցքային կապակցված կառավարվող մեքենամշակման կենտրոնները և CNC ֆրեզերային մեքենաները (ուղղահայաց մեքենամշակման կենտրոններ) դարձել են ժամանակակից զարգացման կենտրոն: Ազատ մակերեսների մշակման ժամանակ գնդիկավոր ֆրեզերային կտրիչների համար 5-առանցքային կապակցված կառավարման պարզության և եռաչափ մակերեսների ֆրեզման գործընթացում գնդիկավոր ֆրեզերային կտրիչների համար կտրման ողջամիտ արագություն պահպանելու ունակության շնորհիվ, արդյունքում, մեքենամշակման մակերեսի կոպտությունը զգալիորեն բարելավվում է, և մեքենամշակման արդյունավետությունը զգալիորեն բարելավվում է: Այնուամենայնիվ, 3-առանցքային կապակցված կառավարվող մեքենաներում անհնար է խուսափել զրոյականին մոտ կտրման արագություն ունեցող գնդիկավոր ֆրեզերային կտրիչի ծայրի կտրմանը մասնակցելուց: Հետևաբար, 5-առանցքային կապակցված մեքենագործիքները դարձել են խոշոր մեքենագործիքների արտադրողների միջև ակտիվ մշակման և մրցակցության կիզակետ՝ իրենց անփոխարինելի կատարողական առավելությունների շնորհիվ:
Վերջերս արտասահմանյան երկրները դեռևս ուսումնասիրում են 6-առանցքային միացման կառավարումը՝ օգտագործելով չպտտվող կտրող գործիքներ մեքենամշակման կենտրոններում: Չնայած դրանց մեքենամշակման ձևը սահմանափակված չէ, և կտրման խորությունը կարող է շատ բարակ լինել, մեքենամշակման արդյունավետությունը չափազանց ցածր է, և դա դժվար է գործնականում կիրառել:
6. Ինտելեկտ
Ինտելեկտը 21-րդ դարում արտադրական տեխնոլոգիաների զարգացման հիմնական ուղղություններից մեկն է: Ինտելեկտուալ մեքենայացումը մեքենայացման տեսակ է, որը հիմնված է նեյրոնային ցանցի կառավարման, աղոտ կառավարման, թվային ցանցային տեխնոլոգիայի և տեսության վրա: Այն նպատակ ունի մոդելավորել մարդ-մասնագետների ինտելեկտուալ գործունեությունը մեքենայացման գործընթացի ընթացքում՝ ձեռքով միջամտություն պահանջող բազմաթիվ անորոշ խնդիրներ լուծելու համար: Ինտելեկտի բովանդակությունը ներառում է CNC համակարգերի տարբեր ասպեկտներ.
Հետապնդել ինտելեկտուալ մշակման արդյունավետությունն ու որակը, ինչպիսիք են ադապտիվ կառավարումը և գործընթացի պարամետրերի ավտոմատ ստեղծումը։
Վարման կատարողականությունը բարելավելու և ինտելեկտուալ միացումը հեշտացնելու համար, ինչպիսիք են՝ առաջ շարժվող կառավարումը, շարժիչի պարամետրերի ադապտիվ հաշվարկը, բեռների ավտոմատ նույնականացումը, մոդելների ավտոմատ ընտրությունը, ինքնակարգավորումը և այլն։
Պարզեցված ծրագրավորում և ինտելեկտուալ գործողություն, ինչպիսիք են ինտելեկտուալ ավտոմատ ծրագրավորումը, ինտելեկտուալ մարդ-մեքենա ինտերֆեյսը և այլն։
Ինտելեկտուալ ախտորոշումը և մոնիթորինգը հեշտացնում են համակարգի ախտորոշումը և սպասարկումը։
Աշխարհում հետազոտվում են բազմաթիվ ինտելեկտուալ կտրման և մեքենայացման համակարգեր, որոնց թվում ներկայացուցչական են Ճապոնիայի ինտելեկտուալ CNC սարքերի հետազոտական ասոցիացիայի հորատման ինտելեկտուալ մեքենայացման լուծումները։
7. Ցանցային կապ
Մեքենաների ցանցային կառավարումը հիմնականում վերաբերում է մեքենայական միացմանը և ցանցային կառավարմանը մեքենայական գործիքի և այլ արտաքին կառավարման համակարգերի կամ վերին համակարգիչների միջև՝ հագեցած CNC համակարգի միջոցով: CNC մեքենայական գործիքները սովորաբար նախ ուղղված են արտադրական տարածքին և ձեռնարկության ներքին տեղական ցանցին, ապա միանում են ձեռնարկության արտաքին մասին ինտերնետի միջոցով, որը կոչվում է ինտերնետ/ներցանց տեխնոլոգիա:
Ցանցային տեխնոլոգիաների հասունացման և զարգացման հետ մեկտեղ, արդյունաբերությունը վերջերս առաջարկել է թվային արտադրության հայեցակարգը: Թվային արտադրությունը, որը հայտնի է նաև որպես «էլեկտրոնային արտադրություն», մեխանիկական արտադրության ձեռնարկությունների արդիականացման խորհրդանիշներից մեկն է և այսօր միջազգային առաջադեմ հաստոցների արտադրողների համար ստանդարտ մատակարարման մեթոդ: Տեղեկատվական տեխնոլոգիաների լայն տարածման հետ մեկտեղ, ավելի ու ավելի շատ ներքին օգտատերեր կարիք ունեն հեռակա կապի ծառայությունների և այլ գործառույթների, երբ ներմուծում են CNC հաստոցներ: CAD/CAM-ի լայն տարածման հիման վրա, մեխանիկական արտադրության ձեռնարկությունները ավելի ու ավելի շատ են օգտագործում CNC մեքենայացման սարքավորումներ: CNC կիրառական ծրագրակազմը դառնում է ավելի ու ավելի հարուստ և օգտագործողին հարմար: Վիրտուալ դիզայնը, վիրտուալ արտադրությունը և այլ տեխնոլոգիաներ ավելի ու ավելի շատ են օգտագործվում ինժեներական և տեխնիկական անձնակազմի կողմից: Բարդ սարքավորումները ծրագրային ինտելեկտով փոխարինելը դառնում է ժամանակակից հաստոցների զարգացման կարևոր միտում: Թվային արտադրության նպատակի շրջանակներում, գործընթացների վերափոխման և տեղեկատվական տեխնոլոգիաների վերափոխման միջոցով ի հայտ են եկել մի շարք առաջադեմ ձեռնարկությունների կառավարման ծրագրային ապահովումներ, ինչպիսիք են ERP-ն, որոնք ստեղծում են ավելի բարձր տնտեսական օգուտներ ձեռնարկությունների համար:
8. Ճկունություն
CNC հաստոցների ճկուն ավտոմատացման համակարգերի միտումը կետից (CNC մեկ հաստոց, մեքենամշակման կենտրոն և CNC կոմպոզիտային մեքենա), գծից (FMC, FMS, FTL, FML) դեպի մակերես (անկախ արտադրական կղզի, FA) և թափք (CIMS, բաշխված ցանցային ինտեգրված արտադրական համակարգ) զարգանալն է, մյուս կողմից՝ կիրառման և տնտեսման վրա կենտրոնանալը: Ճկուն ավտոմատացման տեխնոլոգիան արտադրական արդյունաբերության համար հիմնական միջոցն է՝ դինամիկ շուկայի պահանջներին հարմարվելու և արտադրանքը արագ թարմացնելու համար: Այն տարբեր երկրներում արտադրության զարգացման հիմնական միտումն է և առաջադեմ արտադրության ոլորտի հիմնարար տեխնոլոգիան: Այն կենտրոնացած է համակարգի հուսալիության և գործնականության բարելավման վրա՝ հեշտ ցանցային և ինտեգրման նպատակով. շեշտը դրվում է միավորային տեխնոլոգիայի զարգացման և կատարելագործման վրա. CNC մեկ հաստոցը զարգանում է դեպի բարձր ճշգրտություն, բարձր արագություն և բարձր ճկունություն. CNC հաստոցները և դրանց ճկուն արտադրական համակարգերը կարող են հեշտությամբ միացվել CAD, CAM, CAPP, MTS համակարգերին և զարգանալ դեպի տեղեկատվության ինտեգրացիա. ցանցային համակարգերի զարգացում դեպի բացություն, ինտեգրացիա և ինտելեկտ:
9. Կանաչացում
21-րդ դարի մետաղահատ մեքենաները պետք է առաջնահերթություն տան շրջակա միջավայրի պաշտպանությանը և էներգիայի խնայողությանը, այսինքն՝ կտրման գործընթացների կանաչացմանը: Ներկայումս այս կանաչ մշակման տեխնոլոգիան հիմնականում կենտրոնանում է կտրող հեղուկ չօգտագործելու վրա, հիմնականում այն պատճառով, որ կտրող հեղուկը ոչ միայն աղտոտում է շրջակա միջավայրը և վտանգում աշխատողների առողջությունը, այլև մեծացնում է ռեսուրսների և էներգիայի սպառումը: Չոր կտրումը, որպես կանոն, իրականացվում է մթնոլորտային մթնոլորտում, բայց այն ներառում է նաև հատուկ գազային մթնոլորտներում (ազոտ, սառը օդ կամ չոր էլեկտրաստատիկ սառեցման տեխնոլոգիա) կտրում առանց կտրող հեղուկի օգտագործման: Այնուամենայնիվ, որոշակի մեքենայացման մեթոդների և աշխատանքային մասերի համակցությունների համար չոր կտրումը առանց կտրող հեղուկի օգտագործման ներկայումս դժվար է կիրառել գործնականում, ուստի ի հայտ է եկել կիսաչոր կտրում նվազագույն քսանյութով (MQL): Ներկայումս Եվրոպայում խոշորածավալ մեխանիկական մշակման 10-15%-ը օգտագործում է չոր և կիսաչոր կտրում: Մեքենաների համար, ինչպիսիք են մեքենայացման կենտրոնները, որոնք նախատեսված են բազմակի մեքենայացման մեթոդների/աշխատանքային մասերի համակցությունների համար, հիմնականում օգտագործվում է կիսաչոր կտրումը, սովորաբար կտրող յուղի և սեղմված օդի չափազանց փոքր քանակությունների խառնուրդը կտրման տարածք ցողելով մեքենայի առանցքի և գործիքի ներսում գտնվող խոռոչ ալիքի միջոցով: Մետաղ կտրող մեքենաների տարբեր տեսակների շարքում, ատամնանիվային հոբբինգ մեքենան ամենատարածվածն է չոր կտրման համար:
Ամփոփելով՝ CNC հաստոցների տեխնոլոգիայի առաջընթացն ու զարգացումը նպաստավոր պայմաններ են ստեղծել ժամանակակից արտադրական արդյունաբերության զարգացման համար՝ խթանելով արտադրության զարգացումն ավելի մարդկայնացված ուղղությամբ։ Կարելի է կանխատեսել, որ CNC հաստոցների տեխնոլոգիայի զարգացման և CNC հաստոցների լայն կիրառման հետ մեկտեղ արտադրական արդյունաբերությունը կբերի խորը հեղափոխության, որը կարող է ցնցել ավանդական արտադրական մոդելը։