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数控系统在汽车制造业中的应用

作者/出处: 网络 发布时间: 2017-07-18

随着工业4.0和中国制造2025核心规划的提出,昭示着全球第四次工业革命的到来,更多地强调产品制造过程信息化与工业化的融合,实现制造装备及其控制的智能化,如智能工厂、智能生产、人机交互、物联网、机器自组织、数字化制造等。数控机床和数控系统是实现智能化生产的核心要素,数控加工技术可实现复杂汽车零部件的快速成型制造,并且数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术都逐步在现代汽车加工制造业中得到了广泛应用。数控系统在汽车零部件制造过程中的智能化发展也将成为现代汽车制造产业的一项必然发展趋势。

随着汽车产业的迅速发展,对汽车复杂关键零部件的高效、高精度、高稳定性加工成为缩短产品生产周期、提高企业效益和竞争力的有效措施。数控加工技术可便捷实现复杂汽车零部件的快速成型制造,与此同时数控技术中的虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术都在现代汽车加工制造业中得到了广泛应用。与手工生产制造而言,数控技术为实现汽车零部件制造的规范性、标准化,提高国产汽车零部件生产质量和实际装备率奠定了基础。数控技术可为汽车关键零部件制造提供成套自动化解决方案,基于工业互联网和加工过程大数据的监控及远程服务接收加工数据,随后进行虚拟加工及程序代码检测,接下来利用数控系统的加工状态自感知、自学习、自适应、自优化功能实现工件的高质量加工,随后利用工业机器人和数控机床在线批量化检测方法实现数控机床在汽车关键零部件的高效柔性加工与批量化制造中的广泛应用。

在智能化方面,FANUC系统可以利用丰富的网络功能,构建适合CNC机床的系统,还可以将CNC与电脑连接起来,进行复杂零件的3D设计及NC代码转化(利用CAM软件)随后进行NC程序传输和监视CNC状态,实现复杂几何形貌零件的智能化制造。还可以通过以太网将工厂内的机床连接起来,对机床的运转状态进行集中统一管理、控制和监视,实现CNC与电脑的高度融合。图1展示了FANUC系统FS0i-F(C)在智能化生产或智能化工厂建立方面的应用。目前FANUC系统引入了实时优化控制实现对智能机床的控制,根据负载、温度、位置等机械状况的变化,进行实时优化控制。通过使用这些功能群来实现高速、高精度和高质量加工。尤其在汽车部件和金属模具等复杂形状的加工时,通过预读的程序指令判断指令形状,适当控制速度和加速度,在公差范围内获得平滑加工路径,使得机械性冲击减弱,发挥数控机床的最优性能和智能化制造。

针对于汽车行业薄壁壳体零件的制造,如发动机壳体、变速箱壳体等铣削过程应该装载一些特殊的后处理程序,比如切削过程中由于低刚度壳体造成的切削振颤导致加工精度的降低(如图2),装载自适应转速控制和机床各轴力矩、扭矩监测模块,通过自动调节主轴转速以达到各轴力矩维持切削稳定状态,提高加工质量和加工效率。

目前日本大隈公司已将该功能装在自研发的数控系统中,降低对操作者需具备大量加工经验的要求。同时装载各轴电机力矩及扭矩监测数控模块也有助于判别切削过程中刀具或刀柄与工件或夹具的瞬间碰撞,从而急停机床运动,保护主轴不受损伤。另外,希望FANUC系统装载在线检测模块如雷尼绍探头,尤其针对汽车多孔零件的孔径检测和位置检测,将一些简单的三坐标检测功能集成于数字控制系统,实现加工、检测和修复一体式的高精度、高效率加工模式。

面对多自由度复杂零部件高质量、高效率的一体化智能生产制造需求,未来的数控系统向着多自由度复合加工化的方向发展,实现一次装卡完成多加工面的车、铣、钻等多工艺复合加工。另外,数控系统需要拥有更先进的轨迹规划策略和电机控制策略以实现高速、高精度加工。随着智能化制造的发展趋势,数控系统需拥有高度智能化的人机界面,并实现加工工艺规划功能和加工过程的诊断和自适应控制策略,未来的数控系统将会实现机床自身制造全程全方位的自我监测和管理。


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