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En la actualidad, el desarrollo de las máquinas herramienta CNC está cambiando rápidamente: alta velocidad, alta precisión, compuestos, inteligentes, abiertos, de accionamiento paralelo, en red, extremos, ecológicos se han convertido en las palabras clave de las tendencias y direcciones de desarrollo de las máquinas herramienta CNC. . China, como país manufacturero, todavía depende principalmente de las ventajas comparativas de la mano de obra, los precios, los recursos, etc., mientras que la brecha entre la innovación tecnológica y el desarrollo independiente de productos y sus contrapartes extranjeras sigue siendo muy grande.

La industria CNC de China no puede dormirse en los laureles, debe aprovechar la oportunidad de un mayor desarrollo y esforzarse por desarrollar sus propias tecnologías avanzadas, aumentar la innovación tecnológica y la capacitación del personal, mejorar las capacidades de servicio integral de las empresas y esforzarse por reducir la brecha entre los países desarrollados. Esforzarse por la rápida implementación de máquinas herramienta CNC desde productos de baja calidad hasta productos de alta gama, desde el procesamiento de productos primarios hasta la transformación de la producción de productos de alta precisión, para lograr desde Made in China hasta China para crear, desde el poder de producción hasta la transformación del poder de producción.

1. Aceleración

Debido al rápido desarrollo de las industrias automotriz, de defensa, aeronáutica, aeroespacial y otras, y al uso de nuevos materiales como las aleaciones de aluminio, las altas velocidades de procesamiento en las máquinas CNC son cada vez más demandadas.

(1) Velocidad del husillo: La máquina está equipada con un husillo eléctrico (motor de husillo incorporado), con una velocidad máxima de husillo de 200.000 rpm;
(2) Velocidad de alimentación: con una resolución de 0,01 μm, la velocidad máxima de alimentación alcanza 240 m/min, lo que puede procesar con precisión superficies complejas;
(3) Velocidad de cálculo: el rápido desarrollo de microprocesadores para sistemas CNC en dirección de alta velocidad y alta precisión proporciona una garantía, el desarrollo del procesador se ha desarrollado para sistemas CNC de 32 y 64 bits, la frecuencia ha aumentado a cientos de megahercios, miles de megahercios. Debido a la gran mejora en la velocidad de cálculo, con una resolución de 0,1 μm, 0,01 μm aún pueden alcanzar velocidades de avance de hasta 24 ~ 240 m/min;
(4) Velocidad de cambio de herramienta: hoy en día, el tiempo de cambio de herramienta de los centros de mecanizado avanzados en el extranjero suele ser de aproximadamente 1 segundo, y el máximo ha alcanzado los 0,5 segundos. La empresa alemana Chiron diseñó un almacén de herramientas en forma de canasta, con un husillo como eje, la herramienta se ubica alrededor de la circunferencia de la cuchilla, el tiempo de cambio de herramienta de una cuchilla a otra es de solo 0,9 s.

2. Alta precisión

Los requisitos de precisión de las máquinas CNC ya no se limitan a la precisión geométrica estática, la precisión del movimiento de la máquina herramienta, la deformación térmica y el control y compensación de vibraciones están atrayendo cada vez más atención.

(1) Mejorar la precisión del control del sistema CNC: adoptar tecnología de interpolación de alta velocidad para realizar una alimentación continua con pequeños segmentos de programa para mejorar la unidad de control CNC y adoptar un dispositivo de detección de posición de alta resolución para mejorar la precisión de la detección de posición (Japón ha desarrollado un servo de CA Motores equipados con 106 pulsos/revolución con sensores de posición incorporados, la precisión de detección de posición puede alcanzar 0,01 µm/pulso). El servosistema de posición adopta control de avance hacia adelante y control no lineal y otros métodos;
(2) Adopción de tecnología de compensación de errores: adopción de compensación de holgura, compensación de error de paso de tornillo y compensación de error de herramienta y otras tecnologías para compensar integralmente el error de deformación térmica y el error espacial del equipo. Los resultados de la investigación muestran que el uso de tecnología compleja de compensación de errores puede reducir los errores de procesamiento entre un 60% y un 80%;
(3) Las rejillas se utilizan para verificar y mejorar la precisión de la trayectoria del centro de mecanizado y predecir la precisión del procesamiento de la máquina herramienta mediante simulación, para garantizar la precisión de posicionamiento y la precisión de reposicionamiento de la máquina herramienta, de modo que su funcionamiento sea estable. a largo plazo, y puede realizar diversas tareas de procesamiento en diversas condiciones operativas y garantizar la calidad del procesamiento de piezas.

3. Compuesto funcional

Por máquina compuesta entendemos el logro completo o en la máxima medida posible del procesamiento de varios elementos desde la pieza de trabajo hasta el procesamiento del producto terminado. Máquinas de composites tecnológicos, tales como centros de mecanizado de composites de fresado, fresado y taladrado — centros de mecanizado de composites de fresado y torneado, centros de mecanizado de composites de fresado, taladrado y torneado, etc.; centros de mecanizado multifacéticos con enlaces de procesamiento multieje, así como centros de torneado de doble husillo, etc. El uso de máquinas de mecanizado de compuestos, reduciendo la carga y descarga de piezas de trabajo, cambio y configuración de herramientas y tiempo auxiliar, así como los errores de proceso intermedio generados por el proceso, mejorando la precisión del procesamiento de piezas, acortando el ciclo de producción del producto, aumentando la eficiencia de producción. y la capacidad del fabricante para responder al mercado, en A diferencia del proceso tradicional, los métodos de producción dispersos tienen ventajas obvias.

La creciente complejidad del proceso de mecanizado también ha llevado al desarrollo de máquinas herramienta hacia la modularidad y el multieje. El centro de mecanizado de torneado más nuevo de Germany Index tiene una estructura modular, el centro de mecanizado es capaz de tornear, fresar, taladrar, rectificar, tratamiento térmico con láser y otros procesos, y puede llevar a cabo todo el procesamiento de piezas complejas. Con la mejora continua de los requisitos de procesamiento modernos, las grandes empresas acogen cada vez más una gran cantidad de máquinas CNC de ejes múltiples. En 2005, en la Exposición Internacional de Máquinas Herramienta de China (CIMT2005), los fabricantes nacionales y extranjeros demostraron diversas formas de máquinas de mecanizado multieje (incluidos doble husillo, doble portaherramientas, control de 9 ejes, etc.) y de 4 a 5 ejes. Los vínculos se pueden lograr en centros de mecanizado de pórtico de alta velocidad de cinco ejes, centros de fresado de vínculos de cinco ejes de alta velocidad, etc.

4. Controlar la inteligencia

Con el desarrollo de la tecnología de inteligencia artificial, para satisfacer las necesidades de desarrollo de la automatización de la producción y la fabricación flexible, el grado de inteligencia de las máquinas herramienta CNC mejora constantemente. En concreto, esto se materializa en los siguientes aspectos:

(1) Tecnología de control del proceso de mecanizado adaptativo: monitoreando la fuerza de corte, la potencia, la corriente y el voltaje del husillo y el motor de alimentación en el proceso de mecanizado, y utilizando algoritmos tradicionales o modernos para determinar la fuerza, el desgaste y el estado de rotura de la herramienta de corte. y el estado de estabilidad de procesamiento de la máquina herramienta, y ajustar los parámetros de procesamiento (velocidad del husillo, velocidad de avance) y las instrucciones de procesamiento en tiempo real de acuerdo con esta condición, para mantener el equipo en condiciones operativas óptimas. De acuerdo con estas condiciones, ajusta los parámetros de procesamiento (velocidad del husillo, velocidad de avance e instrucciones de procesamiento) en tiempo real, para que el equipo esté en condiciones operativas óptimas, para mejorar la precisión del procesamiento, reducir la rugosidad de la superficie mecanizada y mejorar. la seguridad operativa del equipo;
(2) Optimización inteligente y selección de parámetros de procesamiento: la experiencia de expertos o técnicos, las reglas generales y especiales de procesamiento de piezas se combinan con métodos inteligentes modernos para crear una «optimización y selección inteligente de parámetros de procesamiento» basadas en el sistema o modelo experto. y los parámetros de procesamiento optimizados que se obtienen ayudan a mejorar la eficiencia de la programación y el nivel de procesamiento y reducir el tiempo de preparación de la producción. El objetivo es mejorar la eficiencia de la programación y el nivel de procesamiento y reducir el tiempo de preparación de la producción;
(3) Tecnología inteligente de autodiagnóstico y autorreparación de fallas: de acuerdo con la información de fallas disponible, se aplican métodos inteligentes avanzados para lograr una detección de fallas rápida y precisa;
(4) Tecnología inteligente de simulación y reproducción de fallas: puede registrar completamente todo tipo de información del sistema, reproducir y simular todo tipo de errores y accidentes ocurridos en máquinas herramienta CNC, para identificar las causas de los errores, encontrar soluciones a los problemas y acumular producción. experiencia;
(5) Servos inteligentes de CA: servos inteligentes que pueden detectar automáticamente la carga y ajustar los parámetros automáticamente, incluidos servos de husillo inteligentes y servos de alimentación inteligentes. Este tipo de dispositivo de accionamiento puede detectar automáticamente la inercia rotacional del motor y la carga, optimizar y ajustar automáticamente los parámetros del sistema de control, para que el sistema de accionamiento pueda obtener el mejor rendimiento;

(6) Sistema CNC inteligente 4M: en el proceso de fabricación, la integración del procesamiento y las pruebas es una forma eficaz de lograr una producción rápida, pruebas rápidas y una respuesta rápida, y cuatro (es decir, 4M) Medición, modelado, fabricación) y control de la máquina ( Manipulador) se fusionan en un sistema 4M, que permite el intercambio de información y facilita la integración de medición, modelado, procesamiento, sujeción y operación.

5. Apertura del sistema

(1) Apertura a tecnologías futuras: dado que las interfaces de hardware y software siguen protocolos estándar reconocidos, solo se requiere un pequeño rediseño y personalización, y la nueva generación de recursos de hardware y software de uso general puede adoptarse, adoptarse y ser compatible con el sistema existente. lo que significa que los costos de desarrollo del sistema se reducirán significativamente, y el rendimiento y la confiabilidad del sistema se mejorarán continuamente y tendrán un ciclo de vida prolongado;
(2) Apertura a los requisitos especiales de los usuarios: actualizar productos, ampliar funciones y proporcionar diversas combinaciones de productos de hardware y software para cumplir con requisitos especiales;
(3) Creación de estándares CNC: El nuevo estándar de sistema CNC ISO 14649 (STEP-NC) está siendo estudiado y desarrollado internacionalmente para proporcionar un mecanismo neutral, independiente de sistemas específicos, capaz de describir un único modelo de datos durante todo el ciclo de vida del producto. para estandarizar todo el proceso productivo e incluso la información del producto en todos los sectores industriales. Un lenguaje de programación estandarizado es fácil de usar y reduce los costos laborales, lo que se correlaciona directamente con la eficiencia operativa.

6. Paralelización de unidades

El movimiento paralelo de las máquinas herramienta supera el mecanismo tradicional de las máquinas herramienta en tándem de piezas móviles de gran masa, baja rigidez del sistema, la herramienta solo puede alimentarse a lo largo de una guía fija, bajo grado de libertad de operación, flexibilidad insuficiente y flexibilidad de la movilidad del equipo de procesamiento y otras desventajas inherentes. El eje principal de la máquina (generalmente para una plataforma dinámica) y la base de la máquina (generalmente para una plataforma estática) entre el uso de múltiples barras en paralelo con un mecanismo de acoplamiento para controlar la longitud de la barra en el sistema de barras. de modo que el sistema de barras esté soportado por la plataforma para obtener el grado adecuado de libertad de movimiento, se puede lograr mecanizado CNC multieje, montaje y medición de diversas funciones. Al controlar la longitud de las varillas en el sistema de varillas, la plataforma soportada por el sistema de varillas puede obtener un grado apropiado de libertad de movimiento, lo que puede lograr la comunicación multieje del procesamiento, ensamblaje y medición CNC de varias funciones, y cumplir mejor el procesamiento de piezas especiales complejas, con el alto grado de modularidad de los robots modernos, peso ligero, alta velocidad y otras ventajas. La máquina herramienta paralela, como un nuevo tipo de equipo de procesamiento, se ha convertido en una importante dirección de investigación en la tecnología de máquina herramienta moderna; la industria internacional de máquina herramienta concede gran importancia a la industria de máquina herramienta, considerada «desde la invención de la tecnología CNC en la industria de máquina herramienta». como el avance más significativo» y «Siglo XXI, una nueva generación de equipos de procesamiento con CNC».

7. Polarización (ampliación y miniaturización)

Para el desarrollo de las industrias de defensa nacional, aviación, aeroespacial y energética y otras industrias básicas, los equipos a gran escala deben ser grandes y funcionar bien, respaldados por máquinas CNC. Las tecnologías de procesamiento de ultraprecisión y las micronanotecnologías son tecnologías estratégicas del siglo XXI, es necesario desarrollar nuevos procesos y equipos de producción para adaptarse a los tamaños micropequeños y la precisión del procesamiento micronano, por lo tanto, en las micromáquinas, incluidas las micronanotecnologías. Máquinas de corte (torneado, fresado, rectificado), máquinas microeléctricas, máquinas microláser y microprensas, etc., la demanda está aumentando gradualmente.

8. Interacción de información de red.

Para las empresas que enfrentan una competencia intensa, es fundamental que las máquinas CNC tengan capacidades de comunicación de red bidireccional de alta velocidad para garantizar el flujo fluido de información entre los diferentes departamentos del taller. Ambos pueden lograr el intercambio de recursos de red, pero también pueden lograr monitoreo, control, capacitación y control remotos de máquinas herramienta CNC, pero también pueden lograr el mantenimiento digital de equipos CNC (diagnóstico remoto de fallas de máquinas CNC, mantenimiento, etc.). Por ejemplo, la empresa japonesa Mazak ha lanzado al mercado una nueva generación de centros de mecanizado equipados con un dispositivo externo denominado torre de información (e-Tower), que incluye ordenadores, teléfonos móviles, cámaras dentro y fuera de la máquina, etc., capaces de lograr La visualización de alarmas de comunicación por voz, gráficos, vídeo y texto, ayuda para la resolución de problemas en línea y otras funciones es un control independiente y autónomo de la unidad de producción.

9. Nuevos componentes funcionales

Para mejorar la productividad de todos los aspectos de las máquinas CNC, es inevitable introducir nuevos componentes funcionales con alta precisión y confiabilidad. Los nuevos componentes funcionales incluyen:

(1) Husillo eléctrico de alta frecuencia: El husillo eléctrico de alta frecuencia es la integración de componentes de motor y husillo de alta frecuencia, con tamaño pequeño, alta velocidad, ajuste de velocidad continuo y una serie de ventajas, en varias máquinas herramienta CNC nuevas. sido ampliamente utilizado;
(2) Motor lineal: en los últimos años, la aplicación del motor lineal se ha vuelto cada vez más común, aunque su precio es más alto que el del servosistema tradicional, pero debido a la perturbación del cambio de carga, la compensación de la deformación térmica, el aislamiento magnético y la protección de la aplicación. A partir de tecnologías clave, se simplificó la transmisión de la estructura mecánica y se mejoraron las características dinámicas de la máquina. Por ejemplo: la serie Siemens 1FN1 de motores lineales síncronos de CA de imán permanente trifásicos ha comenzado a usarse ampliamente en fresadoras de alta velocidad, centros de mecanizado, rectificadoras, máquinas paralelas y máquinas herramienta con altos requisitos de rendimiento dinámico y precisión de movimiento; En el centro de mecanizado horizontal alemán XHC, se utiliza accionamiento de tres vías en dos motores lineales;
(3) Husillo de bolas eléctrico: El husillo de bolas eléctrico es la integración de un servomotor y un husillo de bolas, puede simplificar enormemente la estructura de la máquina herramienta CNC, con menos enlaces de transmisión, estructura compacta y una serie de ventajas.

10. Alta confiabilidad

En comparación con las máquinas herramienta tradicionales, las máquinas CNC con un número cada vez mayor de sistemas CNC y dispositivos de control relacionados, como el uso de una gran cantidad de dispositivos eléctricos, hidráulicos y electromecánicos, están sujetas a una mayor probabilidad de falla; Las fluctuaciones de voltaje de la red industrial y la interferencia en la confiabilidad de las máquinas CNC son extremadamente desfavorables, y las máquinas CNC procesan piezas con superficies más complejas, ciclos de procesamiento largos y requisitos MTBF de más de 20.000 horas. Para garantizar una alta confiabilidad de las máquinas CNC, es necesario diseñar cuidadosamente el sistema, controlar estrictamente la producción y establecer objetivos claros de confiabilidad, analizar los modos de falla e identificar los eslabones débiles mediante el mantenimiento. El tiempo promedio sin fallas de los sistemas CNC extranjeros es del orden de 7 a 100.000 horas o más, el tiempo promedio sin fallas de los sistemas CNC nacionales es de solo 10.000 horas aproximadamente, el tiempo promedio sin fallas de toda la máquina en el extranjero es de hasta 800 horas o más, mientras que el tiempo de funcionamiento más alto de las máquinas domésticas es de sólo 300 horas.

11. Hacer más ecológico el proceso

Bajo limitaciones ambientales y de recursos cada vez más estrictas, la producción y el procesamiento ecológicos se han vuelto cada vez más importantes, y las cuestiones ambientales y de recursos son particularmente prominentes en China. Por ello, en los últimos años siguen apareciendo y desarrollándose constantemente máquinas sin refrigerante, de corte en seco, de corte semiseco, ahorradoras de energía y respetuosas con el medio ambiente. En el siglo XXI, la tendencia general de la fabricación ecológica hará que todo tipo de máquinas herramienta que ahorren energía y sean respetuosas con el medio ambiente aceleren su desarrollo y ocupen una mayor proporción del mercado mundial.

12.Uso de tecnologías multimedia

La tecnología multimedia combina tecnologías informáticas, audiovisuales y de comunicación, de modo que las computadoras tienen la capacidad de procesar información de sonido, texto, imagen y video de manera integrada y, por lo tanto, también imponen requisitos gráficos a la interfaz de usuario. La interfaz de usuario humana razonable facilita enormemente el uso por parte de usuarios no profesionales, las personas pueden operar a través de ventanas y menús para facilitar la programación de dibujos y la programación rápida, visualización gráfica dinámica estéreo en color tridimensional, simulación gráfica, seguimiento y simulación dinámica gráfica, múltiples direcciones de visualización. y funciones de escala de visualización local. Además de esto, la aplicación de la tecnología multimedia en el campo de la tecnología de control numérico puede hacer que el procesamiento de la información sea integrado, inteligente, aplicado al sistema de monitoreo en tiempo real y al diagnóstico de fallas del equipo del sitio de producción, monitoreo de parámetros del proceso de producción, etc., y por lo tanto tiene valor aplicado significativo.

Las máquinas herramienta CNC nacionales, las tecnologías centrales, desde sistemas CNC de alto rendimiento hasta componentes funcionales clave, dependen principalmente de las importaciones, aunque en los últimos años, algunos fabricantes nacionales se han esforzado por establecer sus propias marcas, pero las funciones y la confiabilidad del rendimiento de sus productos aún tienen una brecha con los productos extranjeros. En los últimos años, los fabricantes nacionales de máquinas herramienta CNC mediante la introducción de tecnología, fusiones y adquisiciones en el país y en el extranjero, y la adquisición extranjera de CNC y otras tecnologías avanzadas, pero la falta de estructura y precisión de la máquina herramienta, confiabilidad y otras investigaciones tecnológicas centrales, Haciendo caso omiso del cultivo de capacidades de desarrollo independientes, el nivel técnico, la productividad y la calidad de las máquinas CNC nacionales aún están lejos de los extranjeros.

Algunos fabricantes nacionales de máquinas herramienta CNC no prestan suficiente atención al proceso general y al nivel de producción, los medios de procesamiento son principalmente máquinas ordinarias y herramientas ineficientes, el montaje y la puesta en marcha son completamente manuales, la calidad del procesamiento en el programa de producción a presión no puede ser estable ni mejorada. . Además, muchos fabricantes nacionales de máquinas herramienta CNC todavía utilizan libros de contabilidad manuales en el proceso de gestión de producción, como resultado, las empresas no pueden formar una escala de producción suficiente. Por ejemplo, los fabricantes extranjeros de máquinas herramienta pueden ensamblar y configurar productos semanalmente, mientras que el ciclo de producción nacional es demasiado largo y difícil de controlar. Por lo tanto, se debe prestar atención a la introducción de tecnología y al mismo tiempo fortalecer su transformación tecnológica y su nivel de gestión.

Debido al rápido desarrollo de la industria de las máquinas herramienta CNC, algunas empresas no se preocupan por los intereses a largo plazo, no se presta suficiente atención a mejorar el nivel de servicio integral e incluso no existe una verdadera comprensión del servicio, concentrándose solo en las ventas. sin prestar atención al servicio de preventa y posventa. Algunas empresas envían personal a producir máquinas CNC sin la comprensión y el conocimiento suficientes. El usuario no puede guiar el uso de buenas máquinas, algunas de las herramientas avanzadas y eficientes no tienen conocimientos básicos, no pueden proporcionar la mejor solución tecnológica y el usuario, naturalmente, no confía en el fabricante. Los fabricantes de máquinas herramienta y servicios deben comenzar por estudiar los productos de procesamiento del usuario, los procesos, los tipos de producción, los requisitos de calidad para ayudar a los usuarios a seleccionar el equipo, las tecnologías y herramientas avanzadas recomendadas, equipadas con personal profesional, capacitación para ayudar a los usuarios a aprovechar al máximo la máquina de procesamiento de alta calidad. -productos finales de calidad. Poco a poco podremos ganar la aceptación de los usuarios y mejorar la cuota de mercado de las máquinas herramienta CNC nacionales.

Fuente: Red de programación CNC, Foro mundial de fabricación avanzada

Como fabricante líder de tornos industriales y máquinas herramienta en China con 20 años de experiencia en la fabricación de máquinas herramienta, Shanghai Ants ha seguido el desarrollo de la industria durante muchos años y continúa innovando para ayudar a los fabricantes de máquinas herramienta a mejorar sus productos e ingresar al mercado global. mercado.

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