С начала XXI века непрерывное совершенствование технологии ЧПУ и расширение областей ее применения играют все более важную роль в развитии ключевых секторов, влияющих на национальную экономику и жизнь людей, таких как ИТ, автомобилестроение, легкая промышленность и здравоохранение, поскольку цифровизация оборудования в этих отраслях стала одной из главных тенденций современного развития. В целом, токарные станки с ЧПУ демонстрируют следующие три тенденции развития:
1. Высокая скорость и высокая точность
Высокая скорость и высокая точность являются постоянными целями развития станков. С быстрыми темпами научно-технического прогресса цикл модернизации электромеханических изделий ускорился, что привело к все более жестким требованиям к точности обработки деталей и качеству поверхности. Чтобы удовлетворить потребности этого сложного и постоянно меняющегося рынка, станки в настоящее время развиваются в направлении высокоскоростной резки, сухой резки и резки, близкой к сухой, в то время как точность обработки продолжает улучшаться. Кроме того, успешное применение встроенных моторизованных шпинделей (моторизованных шпинделей) и линейных двигателей, а также появление на рынке функциональных компонентов, таких как керамические шарикоподшипники, высокоточные шариковинтовые передачи с большим ходом (с полым внутренним охлаждением и принудительным охлаждением гайки) и линейные направляющие с шариковыми фиксаторами, создали необходимые условия для достижения станками более высоких скоростей и большей точности.
Внедрение моторизованных шпинделей в токарные станки с ЧПУ исключает промежуточные компоненты, такие как ремни, шкивы и шестерни. Это значительно снижает инерцию вращения главного привода, повышает скорость динамического отклика шпинделя и точность работы, а также полностью решает проблемы вибрации и шума, связанные с ременными и шкивными передачами при работе на высоких скоростях. Моторизованные шпиндельные конструкции позволяют достигать скорости вращения шпинделя более 10 000 об/мин.
Линейные двигатели обеспечивают высокие скорости вращения, отличные характеристики ускорения и замедления, а также превосходную точность отклика и слежения. Использование линейных двигателей для сервоприводов исключает промежуточный этап передачи шариковинтовой передачи и устраняет люфт в передаче (включая люфт при реверсировании); это приводит к низкой инерции движения и высокой жесткости системы, обеспечивая точное позиционирование на высоких скоростях и тем самым значительно повышая точность сервопривода.
Линейные направляющие роликового типа имеют нулевой зазор во всех направлениях и минимальное трение качения. Они отличаются низким износом и незначительным тепловыделением, обеспечивая превосходную термическую стабильность, что улучшает как точность позиционирования на полном ходе, так и повторяемость. Применение линейных двигателей и линейных направляющих роликового типа позволяет увеличить скорость перемещения станков с 10–20 м/мин до 60–80 м/мин, при этом пиковые скорости достигают 120 м/мин.
2. Высокая надежность
Надежность является ключевым показателем качества станков с ЧПУ. Способность станка с ЧПУ обеспечивать высокую производительность, точность и эффективность - и в конечном итоге приносить хорошую экономическую выгоду - в корне зависит от уровня его надежности.
3. Проектирование на основе САПР и модульное структурное проектирование для токарных станков с ЧПУ
Благодаря широкому распространению компьютерных приложений и развитию программных технологий, САПР (системы автоматизированного проектирования) получили значительное развитие. Помимо простой замены ручного черчения, САПР позволяет выбирать схемы проектирования; анализировать, рассчитывать, прогнозировать и оптимизировать статические и динамические характеристики основных компонентов и всей машины; а также динамически моделировать различные рабочие части машины. Модульное проектирование позволяет визуализировать трехмерные геометрические модели и реалистично отображать цвета на этапе проектирования. Кроме того, использование САПР значительно повышает эффективность работы и процент правильного проектирования с первого раза, тем самым сокращая цикл опытного производства, снижая затраты на проектирование и повышая конкурентоспособность на рынке.
