Брзиот напредок на технологијата на CNC системите создаде услови за технолошки напредок на CNC машинските алатки. Со цел да се задоволат потребите на пазарот и да се задоволат повисоките барања на модерната производствена технологија за CNC технологија, моменталниот развој на светската CNC технологија и нејзината опрема главно се одразува во следните технички карактеристики:
1. Голема брзина
Развојот наCNC машински алаткикон насоката со голема брзина не само што може значително да ја подобри ефикасноста на обработката и да ги намали трошоците за обработка, туку и да го подобри квалитетот на површинската обработка и точноста на деловите. Технологијата за ултра брза обработка има широка применливост за постигнување производство со ниски трошоци во преработувачката индустрија.
Од 1990-тите, земјите во Европа, САД и Јапонија се натпреваруваат за развој и примена на нова генерација на високобрзински CNC машини, забрзувајќи го темпото на брзиот развој на машинските алатки. Направени се нови пробиви во единицата со високобрзинско вретено (електрично вретено, брзина 15000-100000 вртежи во минута), компонентите за движење со високобрзинско и високо забрзување/забавување (брза брзина на движење 60-120 м/мин, брзина на сечење до 60 м/мин), високоефикасните CNC и серво системи и CNC системите за алатки, достигнувајќи нови технолошки нивоа. Со решавањето на клучните технологии во низа технички области како што се ултрабрзиот механизам за сечење, ултрацврстите материјали за алатки отпорни на абење со долг век на траење и абразивните алатки за брусење, високомоќното високобрзи електрично вретено, компонентите за напојување управувани од линеарен мотор со високо забрзување/забавување, високоефикасните системи за контрола (вклучувајќи системи за следење) и заштитните уреди, обезбедена е техничка основа за развој и примена на новата генерација на високобрзински CNC машини.
Во моментов, во ултрабрзинската машинска обработка, брзината на сечење при стружење и глодање достигна над 5000-8000 m/min; Брзината на вретеното е над 30000 вртежи во минута (некои може да достигнат до 100000 вртежи во минута); Брзината на движење (брзина на напојување) на работната маса: над 100 m/min (некои до 200 m/min) при резолуција од 1 микрометар и над 24 m/min при резолуција од 0,1 микрометар; Автоматска брзина на менување на алатот во рок од 1 секунда; Брзината на напојување за интерполација на мали линии достигнува 12 m/min.
2. Висока прецизност
Развојот наCNC машински алаткиОд прецизна обработка до ултрапрецизна обработка е насока кон која се посветени индустриските сили ширум светот. Неговата точност се движи од микрометарско до субмикронско ниво, па дури и до нанометарско ниво (<10nm), а нејзиниот опсег на примена станува сè пораспространет.
Моментално, според барањата за високопрецизна обработка, точноста на обработката на обичните CNC машини е зголемена од ± 10 μ Зголемување m на ± 5 μ M; Точноста на обработката на прецизните центри за обработка се движи од ± 3 до 5 μ m. Зголемување на ± 1-1,5 μ m. Уште повисоко; Ултрапрецизната точност на обработката достигна нанометарско ниво (0,001 микрометри), а точноста на ротацијата на вретеното е потребна за да достигне 0,01~0,05 микрометри, со заобленост на обработката од 0,1 микрометри и грубост на површината на обработката од Ra = 0,003 микрометри. Овие машински алатки генерално користат векторски контролирани електрични вретена со променлив фреквентен погон (интегрирани со моторот и вретеното), со радијален распон на вретеното помал од 2 µ m, аксијално поместување помало од 1 µ m и нерамнотежа на вратилото што достигнува ниво G0,4.
Погонот за напојување на машините за машинска обработка со голема брзина и голема прецизност главно вклучува два вида: „ротационен серво мотор со прецизен топчест завртка со голема брзина“ и „директен погон на линеарен мотор“. Покрај тоа, новите паралелни машински алати се исто така лесни за постигнување на брзо напојување.
Поради својата зрела технологија и широка примена, топчестите завртки не само што постигнуваат висока прецизност (ISO3408 ниво 1), туку имаат и релативно ниска цена за постигнување на високобрзинска обработка. Затоа, тие сè уште се користат од многу машини за високобрзинска обработка до ден-денес. Сегашната машина за високобрзинска обработка, управувана од топчест завртка, има максимална брзина на движење од 90 m/min и забрзување од 1,5 g.
Топчестиот завртка припаѓа на механичкиот пренос, кој неизбежно вклучува еластична деформација, триење и обратен клиренс за време на процесот на пренос, што резултира со хистерезис на движење и други нелинеарни грешки. За да се елиминира влијанието на овие грешки врз точноста на обработката, директниот погон на линеарен мотор беше применет на машински алати во 1993 година. Бидејќи е „нулти пренос“ без средни врски, тој не само што има мала инерција на движење, висока цврстина на системот и брз одговор, туку може да постигне голема брзина и забрзување, а должината на ударот е теоретски неограничена. Точноста на позиционирањето може да достигне високо ниво под дејство на високопрецизен систем за повратни информации за позицијата, што го прави идеален метод на возење за високобрзински и високопрецизни машински алати за обработка, особено средни и големи машински алати. Во моментов, максималната брзина на брзо движење на високобрзинските и високопрецизните машински машини што користат линеарни мотори достигна 208 m/min, со забрзување од 2g, и сè уште има простор за развој.
3. Висока сигурност
Со развојот на мрежни апликации наCNC машински алатки, високата сигурност на CNC машините стана цел што ја следат производителите на CNC системи и производителите на CNC машински алати. За фабрика без екипаж што работи две смени на ден, доколку е потребно континуирано и нормално да работи во рок од 16 часа со стапка без дефекти од P(t)=99% или повеќе, просечното време помеѓу дефекти (MTBF) на CNC машината мора да биде поголемо од 3000 часа. Само за една CNC машина, односот на стапка на дефекти помеѓу домаќинот и CNC системот е 10:1 (сигурноста на CNC е еден ред на големина поголема од онаа на домаќинот). Во овој момент, MTBF на CNC системот мора да биде поголема од 33333,3 часа, а MTBF на CNC уредот, вретеното и погонот мора да биде поголема од 100000 часа.
Вредноста на MTBF на тековните странски CNC уреди достигна над 6000 часа, а уредот за управување достигна над 30000 часа. Сепак, може да се види дека сè уште постои јаз од идеалната цел.
4. Спојување
Во процесот на обработка на делови, се троши големо количество бескорисно време за ракување со обработуваниот дел, товарење и растоварување, инсталација и прилагодување, промена на алатот и забрзување на вретеното нагоре и надолу. Со цел да се минимизираат овие бескорисни времиња колку што е можно повеќе, луѓето се надеваат дека ќе интегрираат различни функции за обработка на истата машинска алатка. Затоа, машинските алатки со сложена функција станаа брзо развивачки модел во последниве години.
Концептот на обработка на композити од машински алати во областа на флексибилното производство се однесува на способноста на машинската алатка автоматски да извршува повеќепроцесна обработка на исти или различни типови на методи на обработка според програма за CNC обработка по стегање на обработуваниот дел одеднаш, со цел да се завршат различни процеси на обработка како што се стругање, глодање, дупчење, дупчење, брусење, набивање, развртување и проширување на дел со сложена форма. Што се однесува до призматичните делови, центрите за обработка се најтипични машински алати кои вршат повеќепроцесна обработка на композити користејќи го истиот метод на обработка. Докажано е дека обработката на композити од машински алати може да ја подобри точноста и ефикасноста на обработката, да заштеди простор, а особено да го скрати циклусот на обработка на деловите.
5. Полиаксијализација
Со популаризацијата на CNC системите со 5-оска врска и софтверот за програмирање, центрите за обработка со 5-оска врска и CNC фрезовите (вертикални центри за обработка) станаа моментално жариште за развој. Поради едноставноста на контролата на 5-оската врска во CNC програмирањето за фрезите со топчест крај при обработка на слободни површини и можноста за одржување на разумна брзина на сечење за фрезите со топчест крај за време на процесот на фрезирање на 3D површини, како резултат на тоа, грубоста на површината за обработка е значително подобрена и ефикасноста на обработката е значително подобрена. Сепак, кај машински алатки контролирани со 3-оска врска, невозможно е да се избегне учеството на крајот на фрезата со топчест крај со брзина на сечење блиску до нула во сечењето. Затоа, машински алатките со 5-оска врска станаа фокус на активен развој и конкуренција меѓу големите производители на машински алати поради нивните незаменливи предности во перформансите.
Неодамна, странските земји сè уште истражуваат контрола на 6-оската врска со користење на неротирачки алатки за сечење во машински центри. Иако нивната машинска форма не е ограничена, а длабочината на сечење може да биде многу тенка, ефикасноста на машинската обработка е премногу ниска и тешко е да се биде практична.
6. Интелигенција
Интелигенцијата е главна насока за развој на производствената технологија во 21 век. Интелигентната обработка е вид на обработка базирана на контрола на невронска мрежа, фази контрола, дигитална мрежна технологија и теорија. Таа има за цел да ги симулира интелигентните активности на човечките експерти за време на процесот на обработка, со цел да реши многу неизвесни проблеми што бараат рачна интервенција. Содржината на интелигенцијата вклучува различни аспекти во CNC системите:
Да се постигне ефикасност и квалитет на интелигентна обработка, како што се адаптивна контрола и автоматско генерирање на параметри на процесот;
За подобрување на перформансите на возењето и олеснување на интелигентно поврзување, како што се контрола на повратна струја, адаптивно пресметување на параметрите на моторот, автоматска идентификација на оптоварувањата, автоматско избирање на модели, самоподесување итн.;
Поедноставено програмирање и интелигентно работење, како што се интелигентно автоматско програмирање, интелигентен интерфејс човек-машина, итн.;
Интелигентната дијагноза и мониторинг го олеснуваат дијагностицирањето и одржувањето на системот.
Во светот се истражуваат многу интелигентни системи за сечење и обработка, меѓу кои репрезентативни се решенијата за интелигентна обработка за дупчење на Јапонската асоцијација за истражување на интелигентни CNC уреди.
7. Вмрежување
Мрежното управување на машинските алатки главно се однесува на мрежно поврзување и мрежно управување помеѓу машинското решение и други надворешни контролни системи или горни компјутери преку опремениот CNC систем. CNC машините генерално прво се насочени кон производствениот објект и внатрешната локална мрежа на претпријатието, а потоа се поврзуваат со надворешноста на претпријатието преку Интернет, што се нарекува Интернет/Интранет технологија.
Со зрелоста и развојот на мрежната технологија, индустријата неодамна го предложи концептот на дигитално производство. Дигиталното производство, познато и како „е-производство“, е еден од симболите на модернизација во претпријатијата за машинско производство и стандарден метод на снабдување за меѓународните производители на напредни машински алати денес. Со широкото усвојување на информатичката технологија, сè повеќе домашни корисници бараат услуги за далечинска комуникација и други функции при увоз на CNC машински алати. Врз основа на широкото усвојување на CAD/CAM, претпријатијата за машинско производство сè повеќе користат опрема за CNC обработка. CNC апликативниот софтвер станува сè побогат и лесен за користење. Виртуелниот дизајн, виртуелното производство и другите технологии сè повеќе се користат од страна на инженерскиот и техничкиот персонал. Заменувањето на сложениот хардвер со софтверска интелигенција станува важен тренд во развојот на современите машински алати. Во рамките на целта на дигиталното производство, голем број напредни софтвери за управување со претпријатија, како што е ERP, се појавија преку реинженерство на процеси и трансформација на информатичката технологија, создавајќи повисоки економски придобивки за претпријатијата.
8. Флексибилност
Трендот на CNC машините кон флексибилни системи за автоматизација е да се развиваат од точка (единечна CNC машина, центар за обработка и CNC машина за композитна обработка), линија (FMC, FMS, FTL, FML) до површина (независен производствен остров, FA) и тело (CIMS, дистрибуирана мрежа со интегриран производствен систем), а од друга страна, да се фокусираат на примена и економичност. Технологијата за флексибилна автоматизација е главното средство за производствената индустрија да се прилагоди на динамичните барања на пазарот и брзо да ги ажурира производите. Тоа е мејнстрим тренд на развој на производството во различни земји и фундаментална технологија во напредната област на производството. Нејзиниот фокус е на подобрување на сигурноста и практичноста на системот, со цел лесно вмрежување и интеграција; Нагласување на развојот и подобрувањето на единечната технологија; CNC единечната машина се развива кон висока прецизност, голема брзина и висока флексибилност; CNC машините и нивните флексибилни системи за производство можат лесно да се поврзат со CAD, CAM, CAPP, MTS и да се развиваат кон интеграција на информации; Развој на мрежни системи кон отвореност, интеграција и интелигенција.
9. Зеленизација
Машинските алатки за сечење метал во 21 век мора да дадат приоритет на заштитата на животната средина и заштедата на енергија, односно да постигнат позеленување на процесите на сечење. Во моментов, оваа зелена технологија за обработка главно се фокусира на некористење на течност за сечење, главно затоа што течноста за сечење не само што ја загадува животната средина и го загрозува здравјето на работниците, туку и ја зголемува потрошувачката на ресурси и енергија. Сувото сечење генерално се изведува во атмосферска атмосфера, но вклучува и сечење во специјални гасни атмосфери (азот, ладен воздух или користење на технологија на суво електростатско ладење) без употреба на течност за сечење. Сепак, за одредени методи на обработка и комбинации на обработени парчиња, сувото сечење без употреба на течност за сечење во моментов е тешко да се примени во пракса, па затоа се појави квази суво сечење со минимално подмачкување (MQL). Во моментов, 10-15% од механичката обработка на големи парчиња во Европа користи суво и квази суво сечење. За машински алатки како што се центрите за обработка кои се дизајнирани за повеќе методи на обработка/комбинации на обработени парчиња, главно се користи квази суво сечење, обично со прскање мешавина од екстремно мали количини масло за сечење и компримиран воздух во областа на сечење преку шупливиот канал во вретеното на машината и алатот. Меѓу различните видови машини за сечење метал, машината за сечење со запчаник е најчесто користена за суво сечење.
Накратко, напредокот и развојот на технологијата на CNC машински алатки обезбедија поволни услови за развој на модерната производствена индустрија, промовирајќи го развојот на производството во похуманизирана насока. Може да се предвиди дека со развојот на технологијата на CNC машински алатки и широката примена на CNC машински алатки, производствената индустрија ќе воведе длабока револуција што може да го потресе традиционалниот модел на производство.