CNC sistem teknolojisindeki hızlı ilerleme, CNC takım tezgahlarının teknolojik ilerlemesi için gerekli koşulları sağlamıştır. Pazarın ihtiyaçlarını karşılamak ve CNC teknolojisi için modern üretim teknolojisinin daha yüksek gereksinimlerini karşılamak amacıyla, dünya CNC teknolojisinin ve ekipmanlarının mevcut gelişimi esas olarak aşağıdaki teknik özelliklere yansımıştır:
1. Yüksek hız
GelişimiCNC takım tezgahlarıYüksek hızlı işleme yönündeki bu teknoloji, işleme verimliliğini önemli ölçüde artırıp işleme maliyetlerini düşürmekle kalmayıp, aynı zamanda parçaların yüzey işleme kalitesini ve hassasiyetini de artırabilir. Ultra yüksek hızlı işleme teknolojisi, imalat endüstrisinde düşük maliyetli üretim elde etmek için geniş bir uygulama alanına sahiptir.
1990'lardan bu yana, Avrupa, ABD ve Japonya ülkeleri, yeni nesil yüksek hızlı CNC takım tezgahlarını geliştirmek ve uygulamak için rekabet ediyor ve takım tezgahlarının yüksek hızlı gelişiminin hızını artırıyorlar. Yüksek hızlı mil ünitesinde (elektrikli mil, hız 15000-100000 dev/dak), yüksek hızlı ve yüksek ivmeli/yavaşlamalı besleme hareket bileşenlerinde (hızlı hareket hızı 60-120 m/dak, kesme besleme hızı 60 m/dak'ya kadar), yüksek performanslı CNC ve servo sistemlerinde ve CNC takım sistemlerinde yeni atılımlar yapılarak yeni teknolojik seviyelere ulaşılıyor. Ultra yüksek hızlı kesme mekanizması, ultra sert aşınmaya dayanıklı uzun ömürlü takım malzemeleri ve aşındırıcı taşlama takımları, yüksek güçlü yüksek hızlı elektrikli mil, yüksek ivmeli/yavaşlamalı doğrusal motor tahrikli besleme bileşenleri, yüksek performanslı kontrol sistemleri (izleme sistemleri dahil) ve koruyucu cihazlar gibi bir dizi teknik alandaki temel teknolojilerin çözülmesiyle, yeni nesil yüksek hızlı CNC takım tezgahlarının geliştirilmesi ve uygulanması için teknik bir temel sağlanmış oluyor.
Şu anda, ultra yüksek hızlı işlemede, torna ve frezeleme kesme hızı 5000-8000 m/dak'nın üzerine çıkmıştır; Mil hızı 30000 rpm'nin üzerindedir (bazıları 100000 d/dak'ya kadar ulaşabilir); Tezgahın hareket hızı (ilerleme hızı): 1 mikron çözünürlükte 100 m/dak'nın üzerindedir (bazıları 200 m/dak'ya kadar) ve 0,1 mikron çözünürlükte 24 m/dak'nın üzerindedir; 1 saniye içinde otomatik takım değiştirme hızı; Küçük hat enterpolasyonu için ilerleme hızı 12 m/dak'ya ulaşır.
2. Yüksek hassasiyet
GelişimiCNC takım tezgahlarıHassas işlemeden ultra hassas işlemeye geçiş, dünya çapındaki endüstriyel güçlerin kendini adadığı bir yönelimdir. Hassasiyeti mikrometre seviyesinden mikron altı seviyeye ve hatta nanometre seviyesine (<10 nm) kadar uzanır ve uygulama yelpazesi giderek yaygınlaşmaktadır.
Günümüzde yüksek hassasiyetli işleme gereksinimi altında, sıradan CNC takım tezgahlarının işleme hassasiyeti ± 10 μ m'den ± 5 μ m'ye yükselmiştir; Hassas işleme merkezlerinin işleme hassasiyeti ± 3 ila 5 μ m arasında değişmektedir. ± 1-1,5 μ m'ye yükselmektedir. Daha da yükseğe; Ultra hassas işleme hassasiyeti nanometre seviyesine (0,001 mikrometre) girmiş olup, iş mili dönüş hassasiyetinin 0,01 ~ 0,05 mikrometreye, 0,1 mikrometre işleme yuvarlaklığına ve Ra = 0,003 mikrometre işleme yüzey pürüzlülüğüne ulaşması gerekmektedir. Bu takım tezgahları genellikle vektör kontrollü değişken frekans tahrikli elektrikli iş millerini (motor ve iş mili ile entegre) kullanır; iş milinin radyal kaçıklığı 2 µ m'den az, eksenel yer değiştirmesi 1 µ m'den az ve mil dengesizliği G0,4 seviyesine ulaşır.
Yüksek hızlı ve yüksek hassasiyetli işleme tezgahlarının besleme tahriki esas olarak iki tiptir: "hassas yüksek hızlı bilyalı vidalı döner servo motor" ve "doğrudan doğrusal motor tahriki". Ayrıca, yeni geliştirilen paralel tezgahlarda yüksek hızlı besleme elde etmek de kolaydır.
Gelişmiş teknolojisi ve geniş uygulama alanı sayesinde bilyalı vidalar, yüksek hassasiyete (ISO3408 seviye 1) ulaşmanın yanı sıra, yüksek hızlı işleme maliyetlerini de nispeten düşük tutar. Bu nedenle, günümüzde hala birçok yüksek hızlı işleme tezgahında kullanılmaktadırlar. Bilyalı vida ile tahrik edilen mevcut yüksek hızlı işleme tezgahının maksimum hareket hızı 90 m/dak ve ivmesi 1,5 g'dir.
Bilyalı vida, mekanik şanzımana aittir ve bu da iletim işlemi sırasında kaçınılmaz olarak elastik deformasyon, sürtünme ve ters boşluk oluşmasına neden olur ve bu da hareket histerezisi ve diğer doğrusal olmayan hatalara yol açar. Bu hataların işleme hassasiyeti üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için, 1993 yılında takım tezgahlarına doğrusal motor doğrudan tahriki uygulanmıştır. Ara bağlantılar içermeyen "sıfır şanzıman" olması nedeniyle, düşük hareket ataleti, yüksek sistem sertliği ve hızlı tepki süresine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda yüksek hız ve ivmeye ulaşabilir ve strok uzunluğu teorik olarak sınırsızdır. Konumlandırma hassasiyeti, yüksek hassasiyetli konum geri bildirim sisteminin etkisi altında da yüksek bir seviyeye ulaşabilir ve bu da onu özellikle orta ve büyük takım tezgahları olmak üzere yüksek hızlı ve yüksek hassasiyetli işleme tezgahları için ideal bir tahrik yöntemi haline getirir. Şu anda, doğrusal motor kullanan yüksek hızlı ve yüksek hassasiyetli işleme tezgahlarının maksimum hızlı hareket hızı, 2g ivme ile 208 m/dak'ya ulaşmıştır ve hala geliştirilmeye açıktır.
3. Yüksek güvenilirlik
Ağ uygulamalarının gelişmesiyle birlikteCNC takım tezgahlarıCNC takım tezgahlarının yüksek güvenilirliği, CNC sistem üreticileri ve CNC takım tezgahı üreticileri tarafından takip edilen bir hedef haline gelmiştir. Günde iki vardiya çalışan insansız bir fabrika için, P(t)=99% veya daha fazla arızasızlık oranıyla 16 saat içinde sürekli ve normal bir şekilde çalışması gerekiyorsa, CNC takım tezgahının arızalar arasındaki ortalama süresi (MTBF) 3000 saatten fazla olmalıdır. Sadece bir CNC takım tezgahı için, ana makine ile CNC sistemi arasındaki arıza oranı 10:1'dir (CNC'nin güvenilirliği, ana makinenin güvenilirliğinden bir büyüklük sırası daha yüksektir). Bu noktada, CNC sisteminin MTBF'si 33333,3 saatten fazla ve CNC cihazının, milin ve sürücünün MTBF'si 100000 saatten fazla olmalıdır.
Mevcut yabancı CNC cihazlarının MTBF değeri 6000 saatin, sürüş cihazının ise 30000 saatin üzerine çıkmıştır. Ancak, ideal hedeften hala bir adım geride olduğumuz görülmektedir.
4. Bileşik faiz
Parça işleme sürecinde, iş parçası taşıma, yükleme ve boşaltma, montaj ve ayarlama, takım değiştirme ve iş mili hızını artırma ve azaltma gibi işlemlerde büyük miktarda gereksiz zaman harcanmaktadır. Bu gereksiz zamanları mümkün olduğunca en aza indirmek için, farklı işleme fonksiyonlarını aynı takım tezgahında entegre etmek istenmektedir. Bu nedenle, bileşik fonksiyonlu takım tezgahları son yıllarda hızla gelişen bir model haline gelmiştir.
Esnek üretim alanında takım tezgahı kompozit işleme kavramı, bir takım tezgahının, iş parçasını tek seferde sıkıştırdıktan sonra, tornalama, frezeleme, delme, delme, taşlama, diş açma, raybalama ve karmaşık şekilli bir parçayı genişletme gibi çeşitli işleme süreçlerini tamamlamak için bir CNC işleme programına göre aynı veya farklı işlem yöntemlerinin çoklu işlemli işlemesini otomatik olarak gerçekleştirebilme yeteneğini ifade eder. Prizmatik parçalarda ise, işleme merkezleri, aynı işlem yöntemini kullanarak çoklu işlemli kompozit işleme gerçekleştiren en tipik takım tezgahlarıdır. Takım tezgahı kompozit işlemenin, işleme hassasiyetini ve verimliliğini artırabileceği, yerden tasarruf sağlayabileceği ve özellikle parçaların işleme döngüsünü kısaltabileceği kanıtlanmıştır.
5. Poliaksiyelizasyon
5 eksenli bağlantı CNC sistemleri ve programlama yazılımlarının yaygınlaşmasıyla birlikte, 5 eksenli bağlantı kontrollü işleme merkezleri ve CNC freze makineleri (dikey işleme merkezleri) güncel bir geliştirme merkezi haline gelmiştir. Serbest yüzeylerin işlenmesinde bilyalı uçlu frezeler için CNC programlamada 5 eksenli bağlantı kontrolünün basitliği ve 3 boyutlu yüzeylerin frezelenmesi sırasında bilyalı uçlu frezeler için makul bir kesme hızının korunabilmesi sayesinde, işleme yüzeyinin pürüzlülüğü önemli ölçüde iyileştirilmiş ve işleme verimliliği büyük ölçüde artırılmıştır. Ancak, 3 eksenli bağlantı kontrollü takım tezgahlarında, sıfıra yakın bir kesme hızına sahip bilyalı uçlu frezenin ucunun kesme işlemine katılmasını önlemek imkansızdır. Bu nedenle, 5 eksenli bağlantı takım tezgahları, yeri doldurulamaz performans avantajları nedeniyle büyük takım tezgahı üreticileri arasında aktif geliştirme ve rekabetin odağı haline gelmiştir.
Son zamanlarda, yabancı ülkeler hala işleme merkezlerinde dönmeyen kesici takımlar kullanarak 6 eksenli bağlantı kontrolü üzerinde araştırmalar yapmaktadır. İşleme şekilleri sınırlı olmasa ve kesme derinlikleri çok ince olabilse de, işleme verimliliği çok düşüktür ve pratikte uygulanması zordur.
6. Zeka
Zekâ, 21. yüzyılda üretim teknolojisinin gelişiminde önemli bir yöndür. Akıllı işleme, sinir ağı kontrolü, bulanık kontrol, dijital ağ teknolojisi ve teoriye dayalı bir işleme türüdür. Manuel müdahale gerektiren birçok belirsiz problemi çözmek için, işleme sürecinde insan uzmanların akıllı faaliyetlerini simüle etmeyi amaçlar. Zekânın kapsamı, CNC sistemlerindeki çeşitli yönleri içerir:
Uyarlanabilir kontrol ve proses parametrelerinin otomatik oluşturulması gibi akıllı işleme verimliliğini ve kalitesini hedeflemek;
Sürüş performansını artırmak ve ileri beslemeli kontrol, motor parametrelerinin adaptif hesaplanması, yüklerin otomatik tanımlanması, modellerin otomatik seçilmesi, kendi kendine ayarlama vb. gibi akıllı bağlantıyı kolaylaştırmak için;
Basitleştirilmiş programlama ve akıllı çalışma, örneğin akıllı otomatik programlama, akıllı insan-makine arayüzü, vb.;
Akıllı teşhis ve izleme, sistem teşhisini ve bakımını kolaylaştırır.
Dünyada araştırılmakta olan çok sayıda akıllı kesme ve işleme sistemi bulunmaktadır; bunların arasında Japonya Akıllı CNC Cihaz Araştırma Derneği'nin delme alanındaki akıllı işleme çözümleri örnek teşkil etmektedir.
7. Ağ Oluşturma
Takım tezgahlarının ağ üzerinden kontrolü, esas olarak, donanımlı CNC sistemi aracılığıyla takım tezgahı ile diğer harici kontrol sistemleri veya üst bilgisayarlar arasında ağ bağlantısı ve ağ kontrolü anlamına gelir. CNC takım tezgahları genellikle önce üretim sahasına ve işletmenin dahili LAN'ına bakar, ardından İnternet/İntranet teknolojisi adı verilen internet aracılığıyla işletmenin dışına bağlanır.
Ağ teknolojisinin olgunlaşması ve gelişmesiyle birlikte, sektör son zamanlarda dijital üretim kavramını ortaya atmıştır. "E-üretim" olarak da bilinen dijital üretim, mekanik üretim işletmelerinde modernizasyonun sembollerinden biri ve günümüzde uluslararası gelişmiş takım tezgahı üreticileri için standart tedarik yöntemidir. Bilgi teknolojilerinin yaygınlaşmasıyla birlikte, giderek daha fazla yerli kullanıcı CNC takım tezgahlarını ithal ederken uzaktan iletişim hizmetlerine ve diğer işlevlere ihtiyaç duymaktadır. CAD/CAM'in yaygınlaşmasıyla birlikte, mekanik üretim işletmeleri giderek daha fazla CNC işleme ekipmanı kullanmaktadır. CNC uygulama yazılımları giderek daha zengin ve kullanıcı dostu hale gelmektedir. Sanal tasarım, sanal üretim ve diğer teknolojiler, mühendislik ve teknik personel tarafından giderek daha fazla tercih edilmektedir. Karmaşık donanımların yazılım zekasıyla değiştirilmesi, çağdaş takım tezgahlarının geliştirilmesinde önemli bir trend haline gelmektedir. Dijital üretim hedefi doğrultusunda, süreç yeniden mühendisliği ve bilgi teknolojisi dönüşümü yoluyla ERP gibi bir dizi gelişmiş kurumsal yönetim yazılımı ortaya çıkmış ve işletmeler için daha yüksek ekonomik faydalar sağlamıştır.
8. Esneklik
CNC takım tezgahlarının esnek otomasyon sistemlerine doğru eğilimi, noktadan (CNC tek makine, işleme merkezi ve CNC kompozit işleme makinesi), hattan (FMC, FMS, FTL, FML) yüzeye (bağımsız üretim adası, FA) ve gövdeye (CIMS, dağıtılmış ağ entegre üretim sistemi) doğru gelişirken, diğer yandan uygulama ve ekonomiye odaklanmaktadır. Esnek otomasyon teknolojisi, üretim endüstrisinin dinamik pazar taleplerine uyum sağlaması ve ürünleri hızla güncellemesi için ana araçtır. Çeşitli ülkelerdeki üretim gelişiminin ana eğilimi ve ileri üretim alanındaki temel teknolojidir. Odak noktası, kolay ağ oluşturma ve entegrasyon hedefi ile sistemin güvenilirliğini ve pratikliğini artırmaktır; Birim teknolojisinin geliştirilmesi ve iyileştirilmesine vurgu yapar; CNC tek makine, yüksek hassasiyet, yüksek hız ve yüksek esnekliğe doğru gelişmektedir; CNC takım tezgahları ve esnek üretim sistemleri CAD, CAM, CAPP, MTS ile kolayca bağlanabilir ve bilgi entegrasyonuna doğru gelişebilir; Ağ sistemlerinin açıklık, entegrasyon ve zekaya doğru geliştirilmesi.
9. Yeşillendirme
21. yüzyılın metal kesme takım tezgahları, çevre koruma ve enerji tasarrufuna öncelik vermeli, yani kesme süreçlerinin çevre dostu olmasını sağlamalıdır. Günümüzde bu çevre dostu işleme teknolojisi, kesme sıvısının yalnızca çevreyi kirletmesi ve işçi sağlığını tehlikeye atması değil, aynı zamanda kaynak ve enerji tüketimini de artırması nedeniyle kesme sıvısı kullanmamaya odaklanmaktadır. Kuru kesme genellikle atmosferik atmosferde gerçekleştirilir, ancak kesme sıvısı kullanılmadan özel gaz atmosferlerinde (azot, soğuk hava veya kuru elektrostatik soğutma teknolojisi kullanılarak) kesmeyi de içerir. Ancak, belirli işleme yöntemleri ve iş parçası kombinasyonları için, kesme sıvısı kullanılmadan kuru kesmenin pratikte uygulanması şu anda zordur, bu nedenle minimum yağlamalı yarı kuru kesme (MQL) ortaya çıkmıştır. Şu anda, Avrupa'daki büyük ölçekli mekanik işlemenin %10-15'i kuru ve yarı kuru kesme kullanmaktadır. Çoklu işleme yöntemleri/iş parçası kombinasyonları için tasarlanmış işleme merkezleri gibi takım tezgahlarında, çoğunlukla yarı kuru kesme yöntemi kullanılır. Bu yöntem, genellikle makine mili ve takım içindeki içi boş kanaldan kesme alanına çok az miktarda kesme yağı ve basınçlı hava karışımı püskürtülerek gerçekleştirilir. Çeşitli metal kesme makineleri arasında, kuru kesme için en yaygın kullanılanı dişli freze tezgahıdır.
Kısacası, CNC takım tezgahı teknolojisinin ilerlemesi ve gelişimi, modern imalat sanayinin gelişimi için elverişli koşullar sağlamış ve üretimin daha insancıl bir yöne doğru ilerlemesini teşvik etmiştir. CNC takım tezgahı teknolojisinin gelişmesi ve CNC takım tezgahlarının yaygınlaşmasıyla birlikte, imalat sanayinin geleneksel üretim modelini sarsabilecek köklü bir devrime öncülük edeceği öngörülebilir.