数字孪生是指特定物理对象的数字镜像,包括描述其几何、材料、组件和行为的设计规范和工程模型以及其所代表实体特有的生产和运营数据,成为形影不离的“伴侣”,是物理对象属性及状态的最XIN和准确的实时镜像,包括形状、位置、状态和运动。机床的数字孪生可在多个信息域同时存在,有多个“化身”,在产品设计阶段承担方案论证、结构和功能验证以及性能参数优化的作用;在构建工厂的规划阶段参与完成布局规划、系统优化模拟仿真等工作;在运行阶段进行加工状态判断和预测,实现机床的智能控制和预防性维护,直到产品报废终结,甚至在其后还存在。
3.互联网数控系统及其生态系统
在互联网条件下,数控系统必须要成为一个能够产生数据的透明的智能终端,让制造过程及其全生命周期“数据透明”。通过智能终端的“透明”,实现制造过程的透明,不仅仅方便加工零件,同时产生服务于管理、财务、生产、销售的实时数据,实现设备、生产计划、设计、制造、供应链、人力、财务、销售、库存等一系列生产和管理环节的资源整合与信息互联。
沈阳机床集团围绕i5智能机床在世界上领XIAN建立起了机床生态系统,图6是i5智能机床关于数据产生和应用的示意图,通过“透明”的i5智能系统,i5智能机床可以实时在线,为上述管理过程提供精准的数据依据,成为新制造业态的基础。
2、高可靠性随着数控机床网络化应用的发展,数控机床的高可靠性已经成为数控系统制造商和数控机床制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言,如果要求在l6小时内连续正常工作,无故障率在P(t)>99%以上,则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。我们只对一台数控机床而言,如主机与数控系统的失效率之比为l0:1(数控的可靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时,而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于l0万小时。当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上,驱动装置达30000小时以上,但是,可以看到距理想的目标还有差距。
3、多功能化在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上,为了尽可能降低这些无用时间,人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上,因此数控机床实现了一机多能,以最da限度地提高设备利用率。另外前台加工、后台编辑的前后台功能,充分提高其工作效率和机床利用率。数控机床还具有更高的通讯功能,现代数控机床除具有通信口,DNC功能外,还具有网络功能。
4、多轴化随着5轴联动数控系统和编程软件的普及,5轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点,由于在加工自由曲面时,5轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单,并且能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切速,从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率,而在3轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参与切削,因此,5轴联动机床以其无可替代的性能优势已经成为各大机床厂家积极开发和竞争的焦点。
本届展会展出的国内生产制造的卧式加工中心企业有几十家,参展企业中出现了很多新面孔,展品从工作台300mm到800mm等各种规格。新入行的制造企业不乏高起点的,利用国外先进技术生产制造中、大型卧式加工中心及其他类型高DUAN数控产品。总的来说,本次展会展品的技术水平体现在以下几方面:
(1)机床的动静刚度得到进一步增强。利用有限元法对整机结构刚度进行优化分析应用日趋广泛,台中台、箱中箱、重心驱动、过定位约束、双丝杠同步驱动、预拉伸丝杠等结构和技术的应用,机床的刚度、精度、效率、工作稳定性得到很大提升。
(2)电主轴、高速滚珠丝杠、凸轮式换刀机构、超精密滚柱式线轨、陶瓷珠丝杠、高分辨率检测反馈元件以及直驱、直线导轨等技术和功能部件的广泛使用,大幅提升了机床的综合性能。
(3)通过对称性结构设计、热源综合管理、热补偿的应用,机床的热稳定性得到很大提高。
(4)自动化水平有新的提高。ATC、APC、机内对刀、机内测量、断刀检测、与机器人、机械手的融合等,将自动化水平推向新的高度。