CNC სისტემის ტექნოლოგიის სწრაფმა განვითარებამ შექმნა პირობები CNC ჩარხების ტექნოლოგიური პროგრესისთვის. ბაზრის მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად და CNC ტექნოლოგიის თანამედროვე წარმოების ტექნოლოგიის უფრო მაღალი მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, მსოფლიო CNC ტექნოლოგიისა და მისი აღჭურვილობის მიმდინარე განვითარება ძირითადად აისახება შემდეგ ტექნიკურ მახასიათებლებში:
1. მაღალი სიჩქარე
განვითარებაCNC ჩარხებიმაღალსიჩქარიანი მიმართულებით გადასვლამ არა მხოლოდ მნიშვნელოვნად შეიძლება გააუმჯობესოს დამუშავების ეფექტურობა და შეამციროს დამუშავების ხარჯები, არამედ გააუმჯობესოს ზედაპირის დამუშავების ხარისხი და ნაწილების სიზუსტე. ულტრამაღალსიჩქარიანი დამუშავების ტექნოლოგიას ფართო გამოყენება აქვს წარმოების ინდუსტრიაში დაბალი ღირებულების წარმოების მისაღწევად.
1990-იანი წლებიდან მოყოლებული, ევროპის, ამერიკის შეერთებული შტატებისა და იაპონიის ქვეყნები ერთმანეთს ეჯიბრებიან მაღალსიჩქარიანი CNC ჩარხების ახალი თაობის შემუშავებასა და გამოყენებაში, რაც აჩქარებს ჩარხების მაღალსიჩქარიანი განვითარების ტემპს. ახალი მიღწევები იქნა მიღწეული მაღალსიჩქარიანი შპინდელის ერთეულში (ელექტრო შპინდელი, სიჩქარე 15000-100000 ბრ/წთ), მაღალსიჩქარიანი და მაღალი აჩქარების/შენელების მიწოდების მოძრაობის კომპონენტებში (სწრაფი მოძრაობის სიჩქარე 60-120 მ/წთ, ჭრის მიწოდების სიჩქარე 60 მ/წთ-მდე), მაღალი ხარისხის CNC და სერვო სისტემებში და CNC ხელსაწყოების სისტემებში, რამაც ახალ ტექნოლოგიურ დონეს მიაღწია. ტექნიკური სფეროების ისეთი ძირითადი ტექნოლოგიების გადაჭრით, როგორიცაა ულტრამაღალსიჩქარიანი ჭრის მექანიზმი, ულტრამყარი ცვეთამედეგი, ხანგრძლივი გამოყენების ხელსაწყოების მასალები და აბრაზიული სახეხი ხელსაწყოები, მაღალი სიმძლავრის მაღალსიჩქარიანი ელექტრო შპინდელი, მაღალი აჩქარების/შენელების ხაზოვანი ძრავით მართული მიწოდების კომპონენტები, მაღალი ხარისხის მართვის სისტემები (მონიტორინგის სისტემების ჩათვლით) და დამცავი მოწყობილობები, შეიქმნა ტექნიკური საფუძველი მაღალსიჩქარიანი CNC ჩარხების ახალი თაობის შემუშავებისა და გამოყენებისთვის.
ამჟამად, ულტრამაღალსიჩქარიანი დამუშავების სფეროში, დატრიალებისა და ფრეზირების ჭრის სიჩქარემ 5000-8000 მ/წთ-ს გადააჭარბა; შპინდელის ბრუნვის სიჩქარე 30000 ბრ/წთ-ზე მეტია (ზოგიერთმა შეიძლება 100000 ბრ/წთ-მდეც მიაღწიოს); სამუშაო მაგიდის მოძრაობის სიჩქარე (მიწოდების სიჩქარე): 100 მ/წთ-ზე მეტი (ზოგიერთმა 200 მ/წთ-მდე) 1 მიკრომეტრის გარჩევადობისას და 24 მ/წთ-ზე მეტი 0.1 მიკრომეტრის გარჩევადობისას; ხელსაწყოს ავტომატური შეცვლის სიჩქარე 1 წამის განმავლობაში; მცირე ხაზის ინტერპოლაციისთვის მიწოდების სიჩქარე 12 მ/წთ-ს აღწევს.
2. მაღალი სიზუსტე
განვითარებაCNC ჩარხებიზუსტი დამუშავებიდან ულტრაზუსტ დამუშავებამდე ის მიმართულებაა, რომელსაც მთელი მსოფლიოს ინდუსტრიული ძალები ესწრაფვიან. მისი სიზუსტე მიკრომეტრის დონიდან სუბმიკრონის დონემდე და ნანომეტრულ დონემდეც კი (<10 ნმ) მერყეობს და მისი გამოყენების დიაპაზონი სულ უფრო ფართოვდება.
ამჟამად, მაღალი სიზუსტის დამუშავების მოთხოვნის შესაბამისად, ჩვეულებრივი CNC ჩარხების დამუშავების სიზუსტე გაიზარდა ± 10 μ-დან ± 5 μ M-მდე; ზუსტი დამუშავების ცენტრების დამუშავების სიზუსტე მერყეობს ± 3-დან 5 μ m-მდე. იზრდება ± 1-1.5 μ m-მდე. კიდევ უფრო მაღალია; ულტრასიზუსტის დამუშავების სიზუსტე ნანომეტრულ დონეს (0.001 მიკრომეტრი) მიაღწია და შპინდელის ბრუნვის სიზუსტე უნდა მიაღწიოს 0.01~0.05 მიკრომეტრს, დამუშავების სიმრგვალით 0.1 მიკრომეტრი და დამუშავების ზედაპირის უხეშობით Ra=0.003 მიკრომეტრი. ეს ჩარხები ძირითადად იყენებენ ვექტორული კონტროლირებადი ცვლადი სიხშირის ამძრავ ელექტრო შპინდელებს (ინტეგრირებული ძრავასთან და შპინდელთან), შპინდელის რადიალური გადახრით 2 µm-ზე ნაკლები, ღერძული გადაადგილებით 1 µm-ზე ნაკლები და ლილვის დისბალანსით, რომელიც აღწევს G0.4 დონეს.
მაღალსიჩქარიანი და მაღალი სიზუსტის დამუშავების ჩარხების კვების ამძრავი ძირითადად ორი ტიპისაა: „მბრუნავი სერვოძრავა ზუსტი მაღალსიჩქარიანი ბურთულიანი ხრახნით“ და „წრფივი ძრავის პირდაპირი ამძრავი“. გარდა ამისა, ახალი პარალელური ჩარხები ასევე ადვილად აღწევს მაღალსიჩქარიან კვებას.
თავისი განვითარებული ტექნოლოგიისა და ფართო გამოყენების გამო, ბურთულიანი ხრახნები არა მხოლოდ მაღალ სიზუსტეს (ISO3408 დონე 1) აღწევენ, არამედ მაღალსიჩქარიანი დამუშავების შედარებით დაბალ ფასსაც ავლენენ. ამიტომ, ისინი დღემდე გამოიყენება მრავალი მაღალსიჩქარიანი დამუშავების მანქანის მიერ. ბურთულიანი ხრახნით მომუშავე ამჟამინდელი მაღალსიჩქარიანი დამუშავების დაზგის მაქსიმალური სიჩქარეა 90 მ/წთ და აჩქარება 1.5 გ.
ბურთულიანი ხრახნი მიეკუთვნება მექანიკურ გადაცემათა კოლოფს, რომელიც გარდაუვლად მოიცავს ელასტიურ დეფორმაციას, ხახუნს და უკუღმა კლირენსს გადაცემის პროცესში, რაც იწვევს მოძრაობის ჰისტერეზისს და სხვა არაწრფივ შეცდომებს. ამ შეცდომების დამუშავების სიზუსტეზე ზემოქმედების აღმოსაფხვრელად, 1993 წელს ჩარხებზე გამოიყენეს ხაზოვანი ძრავის პირდაპირი ამძრავი. რადგან ეს არის „ნულოვანი გადაცემა“ შუალედური რგოლების გარეშე, მას არა მხოლოდ აქვს მცირე მოძრაობის ინერცია, მაღალი სისტემის სიმტკიცე და სწრაფი რეაგირება, არამედ მას შეუძლია მიაღწიოს მაღალ სიჩქარეს და აჩქარებას, ხოლო მისი დარტყმის სიგრძე თეორიულად შეუზღუდავია. პოზიციონირების სიზუსტე ასევე შეიძლება მიაღწიოს მაღალ დონეს მაღალი სიზუსტის პოზიციონირების უკუკავშირის სისტემის მოქმედებით, რაც მას იდეალურ მამოძრავებელ მეთოდად აქცევს მაღალსიჩქარიანი და მაღალი სიზუსტის დამუშავების ჩარხებისთვის, განსაკუთრებით საშუალო და დიდი ზომის ჩარხებისთვის. ამჟამად, ხაზოვანი ძრავების გამოყენებით მაღალსიჩქარიანი და მაღალი სიზუსტის დამუშავების ჩარხების მაქსიმალური სწრაფი გადაადგილების სიჩქარემ მიაღწია 208 მ/წთ-ს, 2g აჩქარებით და ჯერ კიდევ არსებობს განვითარების ადგილი.
3. მაღალი საიმედოობა
ქსელური აპლიკაციების განვითარებასთან ერთად,CNC ჩარხები, CNC ჩარხების მაღალი საიმედოობა CNC სისტემების მწარმოებლებისა და CNC ჩარხების მწარმოებლების მიზანი გახდა. უპილოტო ქარხნისთვის, რომელიც დღეში ორ ცვლაში მუშაობს, თუ საჭიროა უწყვეტი და ნორმალური მუშაობა 16 საათის განმავლობაში P(t)=99% ან მეტი ხარვეზის გარეშე, CNC ჩარხების საშუალო დრო (MTBF) უნდა იყოს 3000 საათზე მეტი. მხოლოდ ერთი CNC ჩარხისთვის, მასპინძელსა და CNC სისტემას შორის ხარვეზის სიხშირის თანაფარდობაა 10:1 (CNC-ს საიმედოობა ერთი რიგით მეტია მასპინძელთან შედარებით). ამ ეტაპზე, CNC სისტემის MTBF უნდა იყოს 33333.3 საათზე მეტი, ხოლო CNC მოწყობილობის, შპინდელის და ამძრავის MTBF უნდა იყოს 100000 საათზე მეტი.
ამჟამინდელი უცხოური CNC მოწყობილობების MTBF მნიშვნელობამ 6000 საათზე მეტი მიაღწია, ხოლო მამოძრავებელი მოწყობილობის - 30000 საათზე მეტს. თუმცა, ჩანს, რომ იდეალურ მიზანთან ჯერ კიდევ არის ჩამორჩენა.
4. შერწყმა
ნაწილების დამუშავების პროცესში დიდი რაოდენობით უსარგებლო დრო იხარჯება სამუშაო ნაწილის დამუშავებაზე, ჩატვირთვასა და გადმოტვირთვაზე, მონტაჟსა და რეგულირებაზე, ხელსაწყოს შეცვლაზე, ასევე შპინდელის სიჩქარის აწევასა და დაწევაზე. ამ უსარგებლო დროის მაქსიმალურად მინიმიზაციის მიზნით, ადამიანები იმედოვნებენ, რომ ერთსა და იმავე დაზგაზე სხვადასხვა დამუშავების ფუნქციას ინტეგრირებენ. ამიტომ, ბოლო წლებში რთული ფუნქციის მქონე დაზგები სწრაფად განვითარებად მოდელად იქცა.
მოქნილი წარმოების სფეროში დაზგის კომპოზიტური დამუშავების კონცეფცია გულისხმობს დაზგის უნარს, ავტომატურად შეასრულოს ერთი ან სხვადასხვა ტიპის დამუშავების მეთოდების მრავალპროცესორიანი დამუშავება CNC დამუშავების პროგრამის მიხედვით, სამუშაო ნაწილის ერთი მოძრაობით დამაგრების შემდეგ, რათა დასრულდეს სხვადასხვა დამუშავების პროცესი, როგორიცაა დატრიალება, ფრეზირება, ბურღვა, ბურღვა, დაფქვა, დაჭერა, დახრა, გაშლა და გაფართოების პროცესი. რაც შეეხება პრიზმულ ნაწილებს, დამუშავების ცენტრები ყველაზე ტიპიური დაზგებია, რომლებიც ასრულებენ მრავალპროცესორიან კომპოზიტურ დამუშავებას ერთი და იგივე დამუშავების მეთოდის გამოყენებით. დადასტურებულია, რომ დაზგის კომპოზიტური დამუშავება აუმჯობესებს დამუშავების სიზუსტეს და ეფექტურობას, ზოგავს ადგილს და განსაკუთრებით ამცირებს ნაწილების დამუშავების ციკლს.
5. პოლიაქსიალიზაცია
5-ღერძიანი შეერთებითი CNC სისტემებისა და პროგრამირების პროგრამული უზრუნველყოფის პოპულარიზაციასთან ერთად, 5-ღერძიანი შეერთებით მართვადი დამუშავების ცენტრები და CNC საღარავი მანქანები (ვერტიკალური დამუშავების ცენტრები) თანამედროვე განვითარების ცენტრად იქცა. თავისუფალი ზედაპირების დამუშავებისას ბურთულიანი ბოლოების საღარავი საჭრელების CNC პროგრამირებაში 5-ღერძიანი შეერთების კონტროლის სიმარტივისა და 3D ზედაპირების დაფქვის პროცესში ბურთულიანი ბოლოების საღარავი საჭრელების გონივრული ჭრის სიჩქარის შენარჩუნების შესაძლებლობის გამო, შედეგად, დამუშავების ზედაპირის უხეშობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია და დამუშავების ეფექტურობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია. თუმცა, 3-ღერძიანი შეერთებით მართვად დაზგებში შეუძლებელია თავიდან ავიცილოთ ბურთულიანი ბოლოების საღარავი საჭრელის ბოლო, რომლის ჭრის სიჩქარეც ნულთან ახლოსაა, ჭრაში მონაწილეობისგან. ამიტომ, 5-ღერძიანი შეერთებით მართვადი დაზგები ძირითადი დაზგების მწარმოებლებს შორის აქტიური განვითარებისა და კონკურენციის საგანი გახდა მათი შეუცვლელი შესრულების უპირატესობების გამო.
ბოლო დროს, უცხო ქვეყნები კვლავ იკვლევენ 6-ღერძიან შეერთების კონტროლს დამუშავების ცენტრებში არამბრუნავი საჭრელი ხელსაწყოების გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ მათი დამუშავების ფორმა შეზღუდული არ არის და ჭრის სიღრმე შეიძლება ძალიან თხელი იყოს, დამუშავების ეფექტურობა ძალიან დაბალია და მისი პრაქტიკული გამოყენება რთულია.
6. ინტელექტი
ინტელექტი XXI საუკუნეში წარმოების ტექნოლოგიების განვითარების ერთ-ერთი მთავარი მიმართულებაა. ინტელექტუალური დამუშავება არის დამუშავების სახეობა, რომელიც დაფუძნებულია ნეირონული ქსელის კონტროლზე, ფაზურ კონტროლზე, ციფრული ქსელის ტექნოლოგიასა და თეორიაზე. მისი მიზანია დამუშავების პროცესში ადამიანი ექსპერტების ინტელექტუალური საქმიანობის სიმულირება, რათა გადაწყდეს მრავალი გაურკვეველი პრობლემა, რომელიც მოითხოვს ხელით ჩარევას. ინტელექტის შინაარსი მოიცავს CNC სისტემებში სხვადასხვა ასპექტს:
ინტელექტუალური დამუშავების ეფექტურობისა და ხარისხის მიღწევა, როგორიცაა ადაპტური კონტროლი და პროცესის პარამეტრების ავტომატური გენერირება;
მართვის მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად და ინტელექტუალური კავშირის ხელშეწყობისთვის, როგორიცაა პირდაპირი უკუკავშირის კონტროლი, ძრავის პარამეტრების ადაპტური გაანგარიშება, დატვირთვების ავტომატური იდენტიფიკაცია, მოდელების ავტომატური შერჩევა, თვითრეგულირება და ა.შ.
გამარტივებული პროგრამირება და ინტელექტუალური ოპერაცია, როგორიცაა ინტელექტუალური ავტომატური პროგრამირება, ინტელექტუალური ადამიან-მანქანის ინტერფეისი და ა.შ.
ინტელექტუალური დიაგნოსტიკა და მონიტორინგი ხელს უწყობს სისტემის დიაგნოსტიკასა და მოვლა-პატრონობას.
მსოფლიოში მრავალი ინტელექტუალური ჭრისა და დამუშავების სისტემა მიმდინარეობს, რომელთა შორის წარმომადგენლობითია იაპონიის ინტელექტუალური CNC მოწყობილობების კვლევის ასოციაციის მიერ ბურღვისთვის შემუშავებული ინტელექტუალური დამუშავების გადაწყვეტილებები.
7. ქსელური მუშაობა
ჩარხების ქსელური მართვა ძირითადად გულისხმობს ქსელურ კავშირს და ქსელურ კონტროლს ჩარხსა და სხვა გარე მართვის სისტემებს ან ზედა კომპიუტერებს შორის აღჭურვილი CNC სისტემის მეშვეობით. CNC ჩარხები, როგორც წესი, ჯერ საწარმოს წარმოების ობიექტსა და შიდა ლოკალურ ქსელს უდგება, შემდეგ კი ინტერნეტის საშუალებით უკავშირდება საწარმოს გარე ნაწილებს, რასაც ინტერნეტი/ინტრანეტის ტექნოლოგია ეწოდება.
ქსელური ტექნოლოგიების სიმწიფესა და განვითარებასთან ერთად, ინდუსტრიამ ცოტა ხნის წინ შემოგვთავაზა ციფრული წარმოების კონცეფცია. ციფრული წარმოება, ასევე ცნობილი როგორც „ელექტრონული წარმოება“, მექანიკური წარმოების საწარმოებში მოდერნიზაციის ერთ-ერთი სიმბოლოა და დღესდღეობით საერთაშორისო მოწინავე ჩარხების მწარმოებლებისთვის მიწოდების სტანდარტული მეთოდია. ინფორმაციული ტექნოლოგიების ფართოდ გავრცელებასთან ერთად, სულ უფრო მეტ ადგილობრივ მომხმარებელს სჭირდება დისტანციური კომუნიკაციის სერვისები და სხვა ფუნქციები CNC ჩარხების იმპორტისას. CAD/CAM-ის ფართოდ გავრცელების საფუძველზე, მექანიკური წარმოების საწარმოები სულ უფრო ხშირად იყენებენ CNC დამუშავების აღჭურვილობას. CNC აპლიკაციების პროგრამული უზრუნველყოფა სულ უფრო მდიდარი და მოსახერხებელი ხდება. ვირტუალურ დიზაინს, ვირტუალურ წარმოებას და სხვა ტექნოლოგიებს სულ უფრო მეტად იყენებენ ინჟინერიისა და ტექნიკური პერსონალი. რთული აპარატურის პროგრამული ინტელექტით ჩანაცვლება თანამედროვე ჩარხების განვითარებაში მნიშვნელოვან ტენდენციად იქცევა. ციფრული წარმოების მიზნის ფარგლებში, პროცესების რეინჟინერიისა და ინფორმაციული ტექნოლოგიების ტრანსფორმაციის გზით გაჩნდა საწარმოს მართვის მრავალი მოწინავე პროგრამული უზრუნველყოფა, როგორიცაა ERP, რაც საწარმოებისთვის უფრო მაღალ ეკონომიკურ სარგებელს ქმნის.
8. მოქნილობა
CNC ჩარხების მოქნილი ავტომატიზაციის სისტემებისკენ ტენდენცია გულისხმობს წერტილიდან (CNC ერთი მანქანა, დამუშავების ცენტრი და CNC კომპოზიტური დამუშავების მანქანა), ხაზიდან (FMC, FMS, FTL, FML) ზედაპირამდე (დამოუკიდებელი წარმოების კუნძული, FA) და კორპუსამდე (CIMS, განაწილებული ქსელური ინტეგრირებული წარმოების სისტემა) განვითარებას და, მეორე მხრივ, გამოყენებასა და ეკონომიურობაზე ფოკუსირებას. მოქნილი ავტომატიზაციის ტექნოლოგია წარმოების ინდუსტრიის მთავარი საშუალებაა დინამიური ბაზრის მოთხოვნებთან ადაპტაციისა და პროდუქციის სწრაფი განახლების მიზნით. ეს არის წარმოების განვითარების ძირითადი ტენდენცია სხვადასხვა ქვეყანაში და ფუნდამენტური ტექნოლოგია მოწინავე წარმოების სფეროში. მისი ფოკუსირება ხდება სისტემის საიმედოობისა და პრაქტიკულობის გაუმჯობესებაზე, მარტივი ქსელური და ინტეგრაციის მიზნით; ხაზგასმულია ერთეული ტექნოლოგიის განვითარება და გაუმჯობესება; CNC ერთი მანქანა ვითარდება მაღალი სიზუსტის, მაღალი სიჩქარისა და მაღალი მოქნილობისკენ; CNC ჩარხები და მათი მოქნილი წარმოების სისტემები ადვილად შეიძლება დაუკავშირდეს CAD-ს, CAM-ს, CAPP-ს, MTS-ს და განვითარდეს ინფორმაციის ინტეგრაციისკენ; ქსელური სისტემების განვითარება ღიაობის, ინტეგრაციისა და ინტელექტისკენ.
9. გამწვანება
XXI საუკუნის ლითონის საჭრელი დაზგები პრიორიტეტს გარემოს დაცვას და ენერგიის დაზოგვას უნდა ანიჭებდეს, ანუ ჭრის პროცესების გამწვანებას უნდა გულისხმობდეს. ამჟამად, ეს მწვანე დამუშავების ტექნოლოგია ძირითადად ფოკუსირებულია ჭრის სითხის გამოუყენებლობაზე, ძირითადად იმიტომ, რომ ჭრის სითხე არა მხოლოდ აბინძურებს გარემოს და საფრთხეს უქმნის მუშაკთა ჯანმრთელობას, არამედ ზრდის რესურსებისა და ენერგიის მოხმარებას. მშრალი ჭრა, როგორც წესი, ატმოსფერულ ატმოსფეროში ხორციელდება, მაგრამ ასევე მოიცავს სპეციალურ გაზის ატმოსფეროში (აზოტი, ცივი ჰაერი ან მშრალი ელექტროსტატიკური გაგრილების ტექნოლოგიის გამოყენება) ჭრას ჭრის სითხის გამოყენების გარეშე. თუმცა, გარკვეული დამუშავების მეთოდებისა და სამუშაო ნაწილების კომბინაციებისთვის, მშრალი ჭრა ჭრის სითხის გამოყენების გარეშე პრაქტიკაში ამჟამად რთულია, ამიტომ გაჩნდა კვაზი მშრალი ჭრა მინიმალური შეზეთვით (MQL). ამჟამად, ევროპაში მასშტაბური მექანიკური დამუშავების 10-15% იყენებს მშრალ და კვაზი მშრალ ჭრას. ისეთი დაზგებისთვის, როგორიცაა დამუშავების ცენტრები, რომლებიც შექმნილია დამუშავების მრავალი მეთოდისთვის/სამუშაო ნაწილების კომბინაციებისთვის, ძირითადად გამოიყენება კვაზი მშრალი ჭრა, როგორც წესი, ჭრის არეში ძალიან მცირე რაოდენობით ჭრის ზეთისა და შეკუმშული ჰაერის ნარევის შესხურებით მანქანის შპინდელისა და ხელსაწყოს შიგნით ღრუ არხით. ლითონის საჭრელი მანქანების სხვადასხვა ტიპს შორის, მშრალი ჭრისთვის ყველაზე ხშირად გამოიყენება გადაცემათა კოლოფისებრი დამუშავების მანქანა.
მოკლედ, CNC ჩარხების ტექნოლოგიის პროგრესმა და განვითარებამ ხელსაყრელი პირობები შექმნა თანამედროვე წარმოების ინდუსტრიის განვითარებისთვის, რაც ხელს უწყობს წარმოების განვითარებას უფრო ჰუმანიზებული მიმართულებით. შესაძლებელია ვივარაუდოთ, რომ CNC ჩარხების ტექნოლოგიის განვითარებით და CNC ჩარხების ფართოდ გამოყენებით, წარმოების ინდუსტრია ღრმა რევოლუციას გამოიწვევს, რამაც შეიძლება შეარყიოს ტრადიციული წარმოების მოდელი.