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自動(dòng)化技術(shù)將成機(jī)床制造業(yè)轉(zhuǎn)型關(guān)鍵
發(fā)布時(shí)間:2013-10-16  來源:百方網(wǎng) 

  時(shí)代的出現(xiàn)就離不開新興技術(shù)的扶持,機(jī)床工具行業(yè)的智能化技術(shù)目前應(yīng)用碩果累累。機(jī)器人的出現(xiàn)更是進(jìn)一步提升了機(jī)床微納的水平,內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,已成為智能制造和工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)和重要產(chǎn)品,也是數(shù)控機(jī)床走向自動(dòng)化更高階段不可缺失的重要一環(huán)。

  智能化是集信息技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、電子技術(shù)、光電子技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)、軟件技術(shù)和專家系統(tǒng)等為一體,實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展或替代腦力勞動(dòng)為目的的高層次的控制技術(shù),是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的重要技術(shù)基礎(chǔ)。各類的工業(yè)機(jī)器人以及與機(jī)床集成應(yīng)用的例子都充分展示工業(yè)機(jī)器人應(yīng)勢(shì)而生、新軍突起、迅速發(fā)展的現(xiàn)狀,以及與數(shù)控機(jī)床結(jié)合帶來所的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)前景。數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù),它的整體水平標(biāo)志著一個(gè)國家產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的水平和綜合國力的強(qiáng)弱,具有超越其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的戰(zhàn)略物資地位。我們要成為機(jī)床強(qiáng)國,還有一段很長(zhǎng)的路要走。

  一方面,機(jī)床工具作為裝備制造的母機(jī),是能源裝備制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的根本保障。另一方面,能源裝備行業(yè)又對(duì)機(jī)床業(yè)有很強(qiáng)的拉動(dòng)效應(yīng),可以幫助機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和升級(jí)。行業(yè)專家羅百輝表示,在能源裝備等重要行業(yè)的支撐下,國內(nèi)機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)了一些可喜的發(fā)展趨勢(shì):如,生產(chǎn)線制造技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域取得新進(jìn)展;作為制造業(yè)裝備量大面廣的主要機(jī)種之一,加工中心在功能上向復(fù)合化發(fā)展,在性能上向高速、精密化發(fā)展;精密機(jī)床進(jìn)入微納時(shí)代;智能技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用;工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,成為智能制造和工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)和重要產(chǎn)品。

  隨著改革的深入,多種經(jīng)濟(jì)成份并存的格局已經(jīng)形成,機(jī)床工具行業(yè)呈現(xiàn)了快速發(fā)展的好形勢(shì),已經(jīng)開始進(jìn)入發(fā)展速度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量同步增長(zhǎng)的新階段,并為我國由機(jī)床制造大國向機(jī)床制造強(qiáng)國邁進(jìn)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。機(jī)床工具行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力分析具體進(jìn)步表現(xiàn)是:1、產(chǎn)值產(chǎn)量高速增長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。2、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展速度高于行業(yè)的平均增長(zhǎng)速度。

  宏觀經(jīng)濟(jì)不景氣,機(jī)床企業(yè)利潤不斷被壓縮,特別是勞動(dòng)密集型企業(yè)面臨著前所未有的壓力。加強(qiáng)設(shè)備自動(dòng)化改造,提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度,減小勞動(dòng)強(qiáng)度,改善作業(yè)環(huán)境,已經(jīng)成為制造業(yè)的普遍共識(shí)。

  從國際環(huán)境看,世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展格局正在不斷變革,既孕育著巨大的機(jī)遇,也伴隨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),給我國機(jī)床工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來了深刻影響。從國內(nèi)環(huán)境看,我國機(jī)床工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)條件、內(nèi)在動(dòng)力和長(zhǎng)期向好趨勢(shì)沒有根本改變,但傳統(tǒng)發(fā)展模式面臨諸多挑戰(zhàn),機(jī)床工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和轉(zhuǎn)型升級(jí)勢(shì)在必行。

  在"十二五"規(guī)劃中,改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式仍然是重點(diǎn),提高自動(dòng)化制造水平則是實(shí)現(xiàn)途徑,未來5年,自動(dòng)化將迎來大發(fā)展。隨著機(jī)床工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展,我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步將擁有更加充足的動(dòng)力和更加多元的選擇,從而加速實(shí)現(xiàn)由主要依靠規(guī)模增長(zhǎng)的傳統(tǒng)工業(yè)化道路向主要依靠技術(shù)進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展的新型工業(yè)化道路轉(zhuǎn)變。

“機(jī)床工具產(chǎn)品自動(dòng)化程度的高低,對(duì)機(jī)床的速度、精度等性能有著至關(guān)重要的影響,也成為了區(qū)分機(jī)床檔次的一個(gè)重要因素。”羅百輝認(rèn)為,先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品,無疑將成為機(jī)床制造業(yè)轉(zhuǎn)型所尋求的重要方向,其發(fā)展?jié)摿υ谶@種變化中必將得到凸顯。

  在機(jī)床產(chǎn)品,尤其是高端機(jī)床產(chǎn)品中,自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品幾乎作用于從控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)到測(cè)量與反饋機(jī)構(gòu)的各個(gè)部分,而目前這些應(yīng)用于機(jī)床及機(jī)床生產(chǎn)線的各種自動(dòng)化產(chǎn)品,幾乎都在發(fā)生著推陳出新的變革。作為中高端機(jī)床的控制中心,數(shù)控系統(tǒng)包含了運(yùn)動(dòng)控制、智能技術(shù)、自診斷等多方面的技術(shù),多軸多系統(tǒng)的數(shù)控裝置已紛紛被研發(fā)出來并投入應(yīng)用;伺服系統(tǒng)的控制方式,也逐漸由常規(guī)信號(hào)型向總線型過渡;伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)也同樣向數(shù)字化、交流化和智能化的方向不斷發(fā)展。

  在這方面,很多前沿的自動(dòng)化技術(shù)趨勢(shì)也紛紛展現(xiàn)出來。例如直線電機(jī)、力矩電機(jī)的應(yīng)用就是一個(gè)很好的例子。馬扎克、森精機(jī)大部分規(guī)格的龍門式導(dǎo)軌已經(jīng)不再采用滾動(dòng)導(dǎo)軌,而改用直線電機(jī),thk的直線電機(jī)在3000n負(fù)荷下,已經(jīng)能達(dá)到720m/min的速度,這不能不說是一個(gè)突破。而力矩電機(jī)以前只能用在小規(guī)格機(jī)床上,現(xiàn)在已經(jīng)可以應(yīng)用于越來越大規(guī)格的機(jī)床。以上這些技術(shù)的成熟,也在不斷地促進(jìn)著機(jī)床性能的提升。

近年來,隨著高能低價(jià)永磁體的開發(fā)和性能的不斷提高,使得采用永磁同步調(diào)速電動(dòng)機(jī)的交流同步伺服系統(tǒng)的性能日益突出,為解決交流異步伺服存在的問題帶來了希望。與采用矢量控制的異步伺服相比,永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子溫度低,軸向連接位置精度高,要求的冷卻條件不高,對(duì)機(jī)床環(huán)境的溫度影響小,容易達(dá)到極小的低限速度。

  即使在低限速度下,也可作恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行,特別適合強(qiáng)力切削加工。同時(shí)其轉(zhuǎn)矩密度高,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好,特別適合高生產(chǎn)率運(yùn)行。較容易達(dá)到很高的調(diào)速比,允許同一機(jī)床主軸具有多種加工能力,既可以加工像鋁一樣的低硬度材料,也可以加工很硬很脆的合金,為機(jī)床進(jìn)行最優(yōu)切削創(chuàng)造了條件。

  目前,在機(jī)床進(jìn)給伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系統(tǒng),有三種類型:模擬形式、數(shù)字形式和軟件形式。模擬伺服用途單一,只接收模擬信號(hào),位置控制通常由上位機(jī)實(shí)現(xiàn)。

  數(shù)字伺服可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用,如做速度、力矩、位置控制??山邮漳M指令和脈沖指令,各種參數(shù)均以數(shù)字方式設(shè)定,穩(wěn)定性好。具有較豐富的自診斷、報(bào)警功能。

  軟件伺服是基于微處理器的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。其將各種控制方式和不同規(guī)格、功率的伺服電機(jī)的監(jiān)控程序以軟件實(shí)現(xiàn)。使用時(shí)可由用戶設(shè)定代碼與相關(guān)的數(shù)據(jù)即自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。配有數(shù)字接口,改變工作方式、更換電動(dòng)機(jī)規(guī)格時(shí),只需重設(shè)代碼即可,故也稱萬能伺服。

  交流伺服已占據(jù)了機(jī)床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位,并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善,具體體現(xiàn)在三個(gè)方面。

  一是系統(tǒng)功率驅(qū)動(dòng)裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展,智能化功率模塊得到普及與應(yīng)用;二是基于微處理器嵌入式平臺(tái)技術(shù)的成熟,將促進(jìn)先進(jìn)控制算法的應(yīng)用;三是網(wǎng)絡(luò)化制造模式的推廣及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的成熟,將使基于網(wǎng)絡(luò)的伺服控制成為可能。

  圍繞伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高,近年來發(fā)展了多種伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)。山社電機(jī)供應(yīng)的MOONS集成式步進(jìn)伺服電機(jī)TSM系列,創(chuàng)新性地將伺服控制技術(shù)融入步進(jìn)電機(jī)之中,革命性地創(chuàng)造出具有全新優(yōu)異性能表現(xiàn)的一體化運(yùn)動(dòng)控制終端。尤其TSM系列是集成式步進(jìn)伺服電機(jī)第三代產(chǎn)品,集成式電機(jī)、一體化終端;智能型、內(nèi)藏運(yùn)動(dòng)控制器;總線控制,多軸網(wǎng)絡(luò)通訊;加強(qiáng)型電機(jī)、長(zhǎng)壽命設(shè)計(jì);高效率、高精度、高響應(yīng);低振動(dòng)、低噪音、低發(fā)熱等優(yōu)異特性。

  由此可以預(yù)見隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡(luò)制造等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,具有網(wǎng)絡(luò)接口的全數(shù)字伺服系統(tǒng)、直線電動(dòng)機(jī)及高速電主軸等將成為數(shù)控機(jī)床行業(yè)的關(guān)注的熱點(diǎn),并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。
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