Historia de desarrollo de máquinas herramientas CNC

Las máquinas CNC nacieron en los Estados Unidos. En 1948, Parsons Corporation de los Estados Unidos propuso la idea de una máquina herramienta CNC al desarrollar una máquina herramienta para el procesamiento de plantillas de inspección del contorno de la hoja del helicóptero. Más tarde, por encargo de la fuerza aérea de los Estados Unidos y en colaboración con el Massachusetts Institute of Technology, the world's las tres primeras máquinas de fresa vertical CNC de coordenadas fueron producidas en 1952, con su sistema CNC usando tubos electrónicos. Desde 1960, Alemania, Japón, China y otros han desarrollado, producido y utilizado máquinas herramientas CNC sucesivamente. En 1968, China desarrolló la primera máquina herramienta CNC de Beijing first machine tool Factory. En 1974, los microprocesadores se utilizaron directamente en las máquinas herramienta CNC, promoviendo aún más la aplicación generalizada y el rápido desarrollo de las máquinas herramienta CNC.

Debido al continuo desarrollo de la microelectrónica y la tecnología informática, el sistema CNC de máquinas herramienta CNC ha sido constantemente actualizado y ha sufrido las siguientes generaciones de cambios hasta ahora:

La primera generación de CNC (1952-1959): un sistema CNC de hardware compuesto por tubos electrónicos;

La segunda generación de CNC (1959-1965): un sistema CNC de hardware que utiliza principalmente circuitos transistores;

Tercer Control algebraico (desde 1965): sistemas CNC de Hardware utilizando circuitos integrados de pequeña a mediana escala;

CNC de cuarta generación (desde 1970): un pequeño sistema CNC de ordenador electrónico de uso general que utiliza circuitos integrados a gran escala;

• CNC de quinta generación (desde 1974): sistemas CNC controlados por microordenadores;

La sexta generación CNC (desde 1990): un sistema CNC universal que utiliza ordenadores PC industriales.

Las tres primeras generaciones fueron la primera etapa, y el sistema CNC se componprincipalmente de conexiones de hardware, conocido como hardware CNC; Las últimas tres generaciones son llamadas control numérico por computadora, y sus funciones son completadas principalmente por software.

En los últimos 20 años, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el auge y la continua madurez de la tecnología de fabricación avanzada han planteado mayores requisitos para la tecnología CNC. En la actualidad, la tecnología CNC se está desarrollando principalmente en las siguientes direcciones:

1) desarrollo hacia alta velocidad y precisión

La velocidad y la precisión son dos indicadores importantes de las máquinas herramientas CNC, que están directamente relacionados con la calidad y el grado de los productos, el ciclo de producción de los productos, y su competitividad en el mercado.

En términos de precisión de mecani, en los últimos 10 años, la precisión de mecanide máquinas herramientas CNC ordinse ha incrementado en un 10% μ aumento de ma 5 μ m. Centros de mecanide precisión van de 3 a 5 μ aumento de ma 1-1,5 μ m. Y la precisión de mecanide ultra-precisión ha comenzado a entrar en la nanoescala (0,001 μ m). La mejora de la precisión de mecanino sólo reside en la utilización de componentes tales como pares de husillos de bolas, guías de presión estáticas, guías lineales de laminado, guías de levitación magnética, etc., lo que mejora la precisión de control del sistema CNC y aplica dispositivos de detección de posiciones de alta resolución, sino también en la utilización de diversas tecnologías de compensación de errores, como la compensación de errores de paso de husillo, la compensación de errores de herramienta, la compensación de errores de deformación térmica, etc. Compensación integral de errores espaciales.

En términos de velocidad de procesamiento, el mecania alta velocidad se originó en la década de 1990, caracterizado por la aplicación de husillos eléctricos y motores lineales, que aumentaron considerablemente la velocidad del husillo, con una velocidad de avance de más de 60m/min, una aceleración de avance y desaceleración de más de 1-2 g, y una velocidad del husillo de más de 100000 r/min. La alimentación de alta velocidad requiere que el sistema de control numérico tenga velocidad de cálculo rápida, ciclo de muestreo corto, y suficiente capacidad de pre-procesamiento (procesamiento hacia adelante) para la optimización de la aceleración de la trayectoria (desaceleración). Algunos sistemas pueden procesar 5000 segmentos de programa por adelantado. Para garantizar la velocidad de procesamiento, los sistemas CNC de alta gama pueden cambiar la velocidad de avance entre 2000 y 10000 veces por segundo.

2) evolución hacia la flexibilidad y la integración funcional

Al mismo tiempo que mejora la flexibilidad de las máquinas individuales, las máquinas herramientas CNC se están desarrollando hacia la flexibilidad de la unidad y la sistemati, como la aparición de equipos de mecaniflexibles y eficientes, tales como centros de mecanicnc multieje y centros de mecanide caja de cambio de herramienta; La célula de fabricación Flexible (FMC), el sistema de fabricación Flexible (FMS) y la línea de fabricación Flexible (FML) compuesta de múltiples máquinas herramienta CNC han surgido como equipo de procesamiento subyacente.

En las máquinas herramientas CNC modernas, los dispositivos automáticos de cambio de herramientas, los dispositivos automáticos de cambio de banco de trabajo, etc se han convertido en dispositivos básicos. Con el desarrollo de las máquinas herramienta CNC hacia la flexibilidad, la integración funcional se refleja más en: carga y descarga automática de piezas de trabajo, posicionamiento automático de piezas de trabajo, alineación automática de herramientas, medición y compensación automática de piezas de trabajo, "procesamiento universal" Que integra perforación, torne, perforación, fresado y molienda y "procesamiento completo" Que integra carga y descarga, procesamiento y medición.

3) desarrollo hacia la inteligencia

Con la continua penetración y desarrollo de la inteligencia artificial en el campo de la informática, los sistemas CNC se están desarrollando hacia la inteligencia. En la nueva generación de sistemas CNC, debido al uso de mecanismos de control como "computación evolutiva", "sistema difu", y" red neuronal ", el rendimiento es mucho mejor. Tiene funciones tales como control adaptativo de procesos de mecani, reconocimiento automático de carga, autogeneración de parámetros de proceso, compensación dinámica de parámetros de movimiento, diagnóstico inteligente y monitoreo inteligente.

(1) la introducción de la tecnología de control adaptativo tiene muchos factores que afectan la precisión de mecanien los procesos reales de mecani, tales como la asignación desigual de la pieza de trabajo, la dureza desigual del material, el desgaste de la herramienta, la deformación de la pieza de trabajo, y la deformación térmica de la máquina herramienta. Estos factores son difíciles de predecir con antelación, por lo que es difícil utilizar los parámetros óptipara el corte en el mecanireal. El objetivo de la introducción de la tecnología de control adaptativo es permitir que el sistema de mecaniajuste automáticamente los parámetros de corte y otros parámetros de acuerdo con los cambios en las condiciones de corte, con el fin de mantener el estado de trabajo óptimo del proceso de mecani, obteniendo así una mayor precisión de mecaniy menor rugorugosuperficial. Al mismo tiempo, también puede mejorar la vida útil de la herramienta de corte y la eficiencia de producción del equipo.

(2) la función de autodiagnóstico y autoreparación utiliza el programa integrado del sistema CNC para realizar autodiagnóstico y autoinspección en el propio sistema CNC y varios dispositivos conectados a él en cualquier momento durante todo el estado de funcionamiento del sistema. Una vez que ocurre una falla, medidas inmediatas como el apagado deben ser tomadas, y una alarma de falla debe ser dado para indicar la ubicación y la causa de la falla. "Redundancia" La tecnología debería usarse para desconectar automáticamente el módulo defectuy conectar el módulo de respaldo.

(3) la detección automática de la vida útil de la herramienta y la función automática de cambio de herramienta utiliza infrarrojos, emisión acústica, láser y otros métodos de detección para detectar herramientas y piezas de trabajo. Si la pieza se encuentra fuera de tolerancia, desgaste y daño de la herramienta, etc., se debe realizar una alarma oportuna, compensación automática o reemplazo de la herramienta para garantizar la calidad del producto.

(4) la tecnología de reconocimiento de patrones aplica el reconocimiento de imágenes y la tecnología de control de voz para permitir a la máquina herramienta reconocer patrones y procesarlos de acuerdo con comandos de lenguaje natural.

(5) la tecnología de servoaccionamiento de ca inteligente se ha estudiado actualmente para sistemas de servoaccionde inteligentes que pueden identificar automáticamente cargas y ajustar parámetros, incluidos dispositivos de accionamiento de ca de husillo inteligentes y dispositivos de servoaccionde alimentación, para garantizar un funcionamiento óptimo del sistema de accionamiento.

4) desarrollo hacia una alta fiabilidad

La fiabilidad de las máquinas-herramienta CNC siempre ha sido el principal indicador que más preocupa a los usuarios, que depende principalmente de la fiabilidad de cada servoaccionador del sistema CNC. Para mejorar la confiabilidad, actualmente se están tomando las siguientes medidas:

(1) adoptar chips de circuitos de mayor integración y circuitos integrados dedicados e híbridos de gran o gran escala para reducir el número de componentes y mejorar la fiabilidad.

(2) mediante la automatización por software de las funciones de hardware para satisfacer los requisitos de las diversas funciones de control, y mediante la modularización, normalización, generalización y serialización de las estructuras de hardware, se mejora el lote de producción y la calidad del hardware.

(3) mejorar el autodiagnóstico de fallos, la autocuración, y las funciones de protección, y realizar el diagnóstico de fallos y la alarma en el hardware, software y diversos dispositivos externos dentro del sistema. Cuando ocurren varios accidentes tales como sobreviaje de mecani, daños en la herramienta, interferencia, corte de energía, la protección correspondiente se proporcionará automáticamente.

5) desarrollo hacia la creación de redes

La red de máquinas-herramienta CNC responderá en gran medida a las necesidades de las líneas de producción flexibles, los sistemas de fabricación flexibles y las empresas de fabricación para la integración de la información. También es la unidad fundamental para implementar nuevos modelos de manufactura, como la manufactura ágil (AM), la empresa Virtual (VE) y la manufactura Global (GM). En la actualidad, los sistemas CNC avanzados proporcionan a los usuarios fuertes capacidades de red. Además de la interfaz RS232C, también hay una interfaz DNC con función de buffer remoto, que puede lograr la comunicación de datos entre múltiples máquinas herramientas CNC y controlar directamente múltiples máquinas herramientas CNC. Algunos han sido equipados con la función de comunicación con las redes de área local industrial y las interfaces de red, promoviendo la integración del sistema y la integración de la información, haciendo posible la programación en línea remota, visualización remota, operación remota, monitorización remota y diagnóstico remoto de fallas.

autogestión

6) desarrollo hacia la normalización

Las normas CNC son una tendencia en el desarrollo de la tecnología de la información en la industria manufacturera. En los últimos 50 años desde el nacimiento de la tecnología CNC, el intercambio de información se ha basado en el estándar ISO6983, que utiliza los códigos G y M para describir los procesos de mecani. Obviamente, este método de descripción orientado al proceso ya no es capaz de satisfacer las necesidades del rápido desarrollo de la moderna tecnología CNC. Con este fin, se está estudiando y desarrollando a nivel internacional un nuevo sistema CNC estándar ISO14649 (STEP-NC), con el objetivo de proporcionar un mecanismo neutro que no se base en sistemas específicos y pueda describir un modelo de datos unificado a lo largo de todo el ciclo de vida del producto, logrando así la estandde la información del producto a lo largo de todo el proceso de fabricación e incluso en diversos campos industriales.

7) evolución hacia la conducción paralela

La máquina herramienta paralela (también conocida como máquina herramienta de eje virtual) es el avance más revolucionario en la estructura de movimiento de las máquinas herramienta en el siglo XX, que ha atraído la atención generalizada. La máquina herramienta paralela (ver figura 1-7) se compone de una base, una plataforma y varillas ampliables múltiples. Los dos extremos de cada varilla están conectados a la base a través de soportes esféri, y el servomotor y el tornillo de bolas se utilizan para lograr un movimiento telescópico de acuerdo con las instrucciones de CNC, haciendo que la plataforma de movimiento mueva los componentes del husillo o del banco de trabajo para moverse en cualquier trayectoria. Las máquinas herramientas paralelas tienen una estructura simple pero matemáticas complejas, y el movimiento de toda la plataforma implica una cantidad considerable de operaciones matemáticas. Por lo tanto, las máquinas herramientas paralelas son un mecanismo intensivo en conocimiento. En comparación con las máquinas herramientas de serie tradicionales, las máquinas herramientas paralelas tienen las ventajas de una alta rigidez, alta capacidad de carga, alta velocidad, alta precisión, peso ligero, estructura mecánica simple, bajo costo de fabricación y alta estand, y se han aplicado con éxito en muchos campos.

La máquina herramienta CNC híbricompuesta de conexión en paralelo y en serie no sólo tiene las ventajas de las máquinas herramientas paralelas, sino que también tiene un valor más práctico en el uso, por lo que es un tipo muy prometedor de máquina herramienta CNC.