Cnc 공작 기계 개발 동향
수치 제어 기술 및 장비의 개발 동향 및 대책
1 수치 제어 기술 개발 동향
디지털 제어 기술의 응용은 전통 제조업에 혁명적인 변화를 가져왔을 뿐만 아니라 제조업을 공업화의 상징으로 만들었을 뿐만 아니라, 일부 중요한 업종 (it, 자동차, 경공, 의료 등) 의 발전에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있다. ) 디지털 제어 기술의 지속적인 발전과 응용 분야가 확대됨에 따라, 이러한 업계에 필요한 장비의 디지털화가 현대 발전의 대세로 자리잡고 있기 때문이다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 세계 수치 제어 기술 및 장비의 발전 추세를 보면 주요 연구 핫스팟은 [1 ~ 4] 입니다.
1. 1 고속 고정밀 가공 기술 및 장비의 새로운 추세
효율성과 품질은 선진 제조 기술의 주요 구성 요소이다. 고속 고정밀 가공 기술은 효율성을 크게 향상시키고, 제품 품질과 등급을 향상시키고, 생산주기를 단축하고, 시장 경쟁력을 향상시킬 수 있습니다. 이에 따라 일본 선진기술연구협회는 이를 현대제조의 5 대 기술 중 하나로 꼽았고, cirp 는 이를 2 1 세기의 중심 연구 방향 중 하나로 확정했다.
자동차 공업 분야에서는 매년 30 만 대의 자동차 생산주기가 40 초이며, 다품종 가공은 자동차 장비가 반드시 해결해야 할 중요한 문제 중 하나이다. 항공 우주 분야에서 가공된 부품은 대부분 얇은 얇은 박근으로 강성이 떨어지고 재질은 알루미늄 또는 알루미늄 합금입니다. 이러한 리브와 벽은 높은 절삭 속도와 작은 절삭력 조건에서만 가공할 수 있습니다. 최근 많은 리벳, 나사 등의 연결 방식을 통해 여러 부품을 조립하는 대신 날개, 기체 등 대형 조립품을' 파내어' 대형 전체 알루미늄 가공물을 만드는 방법으로 조립품의 강도, 강성 및 신뢰성을 높였습니다. 이것들은 모두 가공 설비에 고속, 고정밀, 유연성이 높은 요구를 제시했다.
Emo200 1 에 따르면 고속 머시닝 센터의 이송 속도는 80m/min 이상, 공회전 속도는 100m/min 정도에 달할 수 있습니다. 현재 중국의 상하이 제너럴모터스 (Shanghai Foundation Company) 를 포함한 세계 많은 자동차 공장은 복합 공작 기계를 고속 머시닝 센터로 구성된 생산 라인 부분으로 대체했습니다. 미국 신시내티 hypermach 공작 기계의 최대 이송 속도 60m/min, 고속 100m/min, 가속 2g, 스핀들 속도 60 000r/min 에 도달했습니다. 얇은 벽 항공기 부품을 가공하는 데는 30 분 밖에 걸리지 않지만 일반 고속 밀링 머신에서 동일한 부품을 가공하는 데는 3 시간, 일반 밀링 머신에는 8 시간이 걸립니다. 독일 dmg 가 생산하는 이축 선반 스핀들 속도와 가속도는 각각 12* 에 달한다! 000 회전/밀리미터 및 1 g.
가공 정밀도의 경우, 거의 10 년 동안 일반 디지털 제어 기계 가공 정밀도는 10μm 에서 5μm 으로, 정밀 가공 센터는 3 ~ 5μ m 에서1~/KLOC 로 증가했습니다.
신뢰성 측면에서 외국 수치 제어 장치의 mtbf 값은 6,000H 이상이고 서보 시스템의 mtbf 값은 30000h 이상에 달하며 매우 높은 신뢰성을 보였다.
고속, 고정밀 가공을 달성하기 위해 스핀들, 직선 모터 등의 보조 기능 부품이 급속히 발전하여 응용 분야가 더욱 확대되었다.
1.2 5 축 연동 가공 및 복합 가공 기계가 빠르게 발전하고 있습니다.
5 축 연동으로 3 차원 서피스 부품을 가공하면 커터가 최적의 형상을 절삭할 수 있어 마무리가 높을 뿐만 아니라 효율성이 크게 향상됩니다. 일반적으로 1 5 축 연계 기계의 효율은 2 개의 3 축 연계 기계의 효율성과 비슷할 수 있습니다. 특히 입방질화 붕소라는 초경 재료 밀링 커터는 고속 밀링 경화 강철 부품에 사용될 때 5 축 연계 가공이 3 축 연계 가공보다 더 큰 효과를 가져올 수 있습니다. 하지만 과거에는 5 축 수치 제어 시스템과 호스트 구조가 복잡하기 때문에 프로그래밍 기술이 어려웠고, 그 가격은 3 축 수치 제어 기계보다 몇 배나 높았으며, 5 축 수치 제어 기계의 발전을 제한했습니다.
현재 스핀들 출현으로 인해 5 축 연동 가공을 위한 복합 샤프트 헤드 구조가 크게 단순화되어 제조난도와 비용이 크게 절감되고 수치 제어 시스템의 가격 격차가 좁혀지고 있습니다. 이렇게 하면 복합 축 헤드 5 축 연동 기계 및 복합 가공 기계 (5 면 가공 기계 포함) 의 개발이 촉진됩니다.
Emo200 1 전시회에서 NIKO 의 5 면 가공 기계는 4 개의 수직 면과 임의 각도 가공을 가능하게 하는 복합 스핀들 헤드를 사용하여 5 면 가공과 5 축 가공을 동일한 작업셀에서 수행할 수 있으며 경사와 테이퍼 구멍의 가공도 가능합니다. 독일 dmg 가 전시한 Dmuvoution 시리즈 머시닝 센터는 한 번에 5 면 가공과 5 축 연동 가공을 할 수 있으며 CNC 시스템이나 cad/cam 이 직접 또는 간접적으로 제어할 수 있습니다.
1.3 지능화, 개방성, 네트워킹이 당대 수치 제어 시스템 발전의 주요 트렌드로 자리잡았다.
2 1 세기의 수치 제어 장치는 수치 제어 시스템의 모든 측면을 포함하는 지능형 시스템이 될 것입니다. 가공 효율 및 가공 품질의 지능을 추구하기 위해 (예: 가공 공정의 어댑티브 제어, 프로세스 매개변수의 자동 생성) 구동 성능과 쉽게 연결할 수 있는 인텔리전스 (예: 피드 포워드 제어, 모터 매개변수 가변 작동, 부하 자동 인식, 자동 선택, 자체 조정 등) 를 향상시키기 위해 프로그래밍을 단순화하고, 지능형 자동 프로그래밍, 지능형 인간-기계 인터페이스와 같은 작업의 지능을 단순화합니다. 지능형 진단, 지능형 모니터링, 시스템 진단 및 유지 관리를 용이하게 합니다.
폐쇄된 전통 수치 제어 시스템과 공업화 생산 수치 제어 응용 소프트웨어의 문제점을 해결하기 위해. 현재 많은 국가에서 미국의 NGC (차세대 워크스테이션/기계 제어), 유럽의 OSACA (자동화 시스템 내에서 제어되는 오픈 시스템 구조), 일본의 Osec (컨트롤러의 오픈 시스템 환경), 중국의 onc (개방형 디지털 제어 시스템) 등과 같은 개방형 디지털 제어 시스템을 연구하고 있습니다. 수치 제어 시스템의 개방성은 이미 수치 제어 시스템의 미래가 되었다. 개방형 디지털 제어 시스템이란 디지털 제어 시스템 개발이 통합 운영 플랫폼에서 기계 제조업체와 최종 사용자를 대상으로 할 수 있음을 의미합니다. 구조 개체 (수치 제어 기능) 를 변경, 추가 또는 줄임으로써 시리즈화를 형성할 수 있으며, 사용자의 특수 응용 프로그램 및 기술 노하우를 제어 시스템에 쉽게 통합할 수 있으므로 다양한 품종, 다양한 등급의 개방형 디지털 제어 시스템을 신속하게 구현할 수 있습니다. 개성이 뚜렷한 명품 제품을 형성하다. 현재 개방형 수치 제어 시스템의 아키텍처 사양, 통신 사양, 구성 사양, 운영 플랫폼, 수치 제어 시스템 라이브러리 및 수치 제어 시스템 기능 소프트웨어 개발 도구는 현재 연구의 핵심입니다.
네트워크화 수치 제어 설비는 최근 2 년 동안 국제적으로 유명한 공작기계 박람회의 새로운 하이라이트이다. 디지털 제어 장비의 네트워킹은 생산 라인, 제조 시스템 및 제조 기업의 정보 통합 요구 사항을 크게 충족시킬 것이며 민첩한 제조, 가상 기업 및 글로벌 제조와 같은 새로운 제조 모델을 실현하는 기본 단위입니다. 국내외 유명 디지털 제어 기계 및 디지털 제어 시스템 제조 회사들이 최근 2 년 동안 관련 신개념 및 원형을 출시했습니다. 예를 들어 mazak Yamazaki 가 emo200 1 에서 전시한' CPC (cyberproduction center)' 와 같은 새로운 개념 및 원형을 출시했습니다. 일본 대형 기계회사는' it 광장' (정보기술 광장, 일명 it 광장) 을 전시했다. 독일 Siemens 가 전시한 오픈 제조 환경 (ome) 은 디지털 제어 기계 가공의 네트워크화 추세를 반영하고 있습니다.
1.4 새로운 기술 표준과 규범의 설립을 중시한다.
1.4. 1 수치 제어 시스템 설계 및 개발 코드
앞서 언급했듯이 개방형 디지털 제어 시스템은 공통성, 유연성, 적응성 및 확장성이 향상되었습니다. 미국, 유럽, 일본은 개방형 아키텍처 수치 제어 시스템 사양 (omac, osaca, osec) 개발을 연구하는 전략 개발 계획을 잇달아 실시하고 있습니다. 세계 최대 3 개 경제가 단기간에 거의 동일한 과학 계획과 규범을 제정한 것은 수치 제어 기술의 새로운 변화의 시기를 예고하고 있다. 2000 년에는 우리나라도 우리나라 onc 수치 제어 시스템의 표준 틀을 개발하기 시작했다.
1.4.2 수치 제어 표준 정보
수치 제어 표준은 제조 정보화 발전의 추세이다. 디지털 제어 기술이 탄생한 후 50 년 동안 정보 교환은 iso6983 표준에 기반을 두고 있으며, G 와 M 코드를 사용하여 처리 방법을 설명하는데, 그 본질적인 특징은 가공 과정을 지향하는 것이다. 분명히, 그것은 더 이상 현대 수치 제어 기술의 급속한 발전의 요구를 충족시킬 수 없다. 따라서, 새로운 수치 제어 시스템 표준인 ISO 14649 (Step-NC) 는 특정 시스템에 의존하지 않고 전체 제품 수명 주기 통합 데이터 모델을 설명할 수 있는 중립 메커니즘을 제공하기 위해 국제적으로 연구되고 있습니다. 이를 통해 전체 제조 프로세스 및 다양한 산업 분야에서 제품 정보를 표준화할 수 있습니다.
Step-nc 의 출현은 수치 제어 기술 분야의 혁명일 수 있으며, 수치 제어 기술 및 전체 제조업의 발전에 큰 영향을 미칠 것입니다. 우선, step-nc 는 새로운 제조 이념을 제시했다. 전통적인 제조 관념에서, 디지털 가공 프로그램은 모두 단일 컴퓨터에 집중되어 있다. 새로운 표준에 따라 디지털 제어 프로그램을 온라인으로 게시할 수 있습니다. 이는 디지털 제어 기술 개방과 네트워크 개발의 방향입니다. 둘째, step-nc 시스템은 가공 도면 (약 75%), 프로그래밍 시간 (약 35%) 및 가공 시간 (약 50%) 을 크게 줄일 수 있습니다.
현재 유럽과 미국은 step-nc 연구에 큰 관심을 기울이고 있으며 유럽은 step-nc 의 IMS 프로그램 (1999.1..1~ 200/KLL) 을 시작했습니다. 유럽과 일본의 20 개 cad/cam/capp/cnc 사용자, 제조업체 및 학술 기관이 이 프로젝트에 참여했습니다. Step tools 는 데이터 교환 소프트웨어를 제조하는 글로벌 개발자인 미국 회사입니다. 그는 모든 가공 과정을 통일된 사양으로 설명하는 것을 목표로 CNC 공작 기계 정보 교환의 수퍼모델을 개발했습니다. 현재 이 새로운 데이터 교환 형식은 Siemens, fidia 및 유럽 osaca-nc 수치 제어 시스템이 설치된 원형에서 검증되었습니다.
2. 중국의 수치 제어 기술 및 산업 발전의 기본 추정
중국 수치 제어 기술은 1958 부터 약 50 년 동안의 발전 과정은 크게 세 단계로 나눌 수 있다. 첫 번째 단계는 1958 부터 1979 까지 폐쇄 발전 단계다. 이 단계에서 외국의 기술 봉쇄와 우리나라의 기초 조건의 제한으로 인해 수치 제어 기술의 발전이 비교적 느리다. 두 번째 단계는 65, 75 기, 85 기 초반, 즉 기술 도입, 소화 흡수, 초보적으로 국산화 체계를 세우는 단계다. 이 단계에서 개혁개방과 국가의 중시, R&D 환경 및 국제 환경 개선으로 우리나라 수치 제어 기술의 R&D 와 제품 국산화는 장족의 발전을 이루었다. 세 번째 단계는 85, 95 후기, 즉 산업화 연구를 진행하여 시장 경쟁에 진출하는 것이다. 이 단계에서 우리나라 국산 수치 제어 장비의 산업화는 실질적인 진전을 이루었다. 95' 말 국산 디지털 제어 기계 국내 시장 점유율은 50%, 국산 수치 제어 시스템 (보급형) 도 10% 에 달했다.
우리나라 수치 제어 기술의 50 년 동안의 발전을 살펴보면, 특히 4 개의 5 년 계획을 거쳐 전반적으로 다음과 같은 성과를 거두었다.
A 는 디지털 제어 기술의 발전 기반을 마련하고, 기본적으로 현대 디지털 제어 기술을 습득했다. 현재, 우리나라는 이미 기본적으로 수치 제어 시스템, 서보 드라이브, 수치 제어 호스트, 전세기 및 액세서리의 기초 기술을 파악했으며, 대부분 이미 상업화의 기초를 갖추고 있으며, 일부 기술은 상업화와 산업화를 실현하였다.
B. 수치 제어 산업 기지의 예비 형성. 공관과 일부 기술의 상품화를 바탕으로 화중 수치 제어, 우주 수치 제어 등 대량 생산 능력을 갖춘 수치 제어 시스템 제조업체를 설립했다. 란저우 모터 공장, 화중 수치 제어 등 서보 시스템 및 서보 모터 제조업체, 베이징 제 1 공작 공장, 제남 제 1 공작 공장 등 수치 제어 호스트 제조업체. 이 공장들은 기본적으로 중국의 수치 제어 산업 기지를 형성했다.
수치 제어 연구, 개발 및 관리 인원의 기본 팀을 세웠다.
수치 제어 기술의 연구와 산업화는 큰 진전을 이루었지만, 우리 나라의 고급 수치 제어 기술의 연구 개발, 특히 산업화 방면의 기술 수준은 우리나라의 실제 수요와는 아직 큰 차이가 있다는 것을 분명히 깨달아야 한다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 중국의 발전 속도를 세로로 보면 빠르지만, 수평비 (외국과 비교) 는 기술 수준뿐만 아니라 어떤 면에서는 발전 속도상의 격차도 있다. 즉, 일부 정교한 수치 제어 장비의 기술 수준 격차는 확대된 추세다. (윌리엄 셰익스피어, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언) 국제적으로 중국의 수치 제어 기술 수준과 산업화 수준에 대한 추정치는 대체로 다음과 같다.
A 기술 수준에서 볼 때 외국의 선진 수준보다 약 10 ~ 15 년 정도 뒤떨어져 있으며, 고도의 정교한 기술로는 더 크다.
B 산업화 수준, 시장 점유율이 낮고, 품종 커버가 작으며, 아직 규모화 생산이 형성되지 않았다. 기능 구성 요소 전문 생산 수준 및 완벽한 기능 세트가 낮습니다. 외관 품질이 비교적 나쁘다. 신뢰성이 높지 않고 상업화 정도가 부족하다. 국산 수치 제어 시스템은 아직 자신의 브랜드 효과를 확립하지 못하여 사용자 자신감이 부족하다.
C. 지속 가능한 발전 능력에 있어서 경쟁 전 수치 제어 기술의 연구, 개발 및 엔지니어링 능력이 약하다. 수치 제어 기술의 응용 분야는 크게 확장되지 않았습니다. 관련 표준 사양의 연구 개발은 상대적으로 뒤떨어져 있습니다.
위의 격차의 주요 원인은 다음과 같습니다.
A. 인지. 국내 수치 제어 산업 과정의 어려움, 복잡성, 장기적 인식이 부족하다. 시장 비표준, 외국 봉쇄 및 억압, 제도적 어려움에 대한 추정치가 부족하다. 우리나라 수치 제어 기술에 대한 응용 수준과 능력 분석이 부족하다.
B. 시스템 측면. 기술적 관점에서 수치 제어 산업화 문제에 더 많은 관심을 기울이고, 시스템 및 산업 체인 관점에서 수치 제어 산업화 문제에 덜 관심을 기울입니다. 완벽한 고품질 지원 체계, 완벽한 교육 및 서비스 네트워크 등의 지원 체계가 없습니다.
C. 메커니즘. 메커니즘이 좋지 않아 인재유출을 초래하고, 기술과 기술 노선, 제품의 혁신을 제한하고, 계획의 효과적인 시행을 제한하는 것은 종종 이상적이고 구현하기 어렵다.
D. 기술적 측면. 기업의 기술상의 자주혁신 능력은 강하지 않고, 핵심 기술의 공학화 능력은 강하지 않다. 기계 표준이 낙후되고 수준이 낮아 수치 제어 시스템의 새로운 표준에 대한 연구가 부족하다.
3 중국의 수치 제어 기술 및 산업화 발전에 관한 전략적 사고
3. 1 전략적 고려 사항
우리나라는 제조업대국으로, 세계 산업 이전 중 가능한 한 프런트 엔드 이전을 받아들여야 한다. 즉, 선진 제조업의 핵심 기술을 장악하는 것이다. 그렇지 않으면 새로운 국제산업 구조조정에서 우리나라 제조업은 더욱' 중공화' 될 것이다. 자원, 환경, 시장을 대가로 우리는 핵심 기술을 보유한 제조업 센터가 아니라 세계 신경제 구도의 국제' 가공센터' 와' 조립센터' 를 얻을 수 있을 뿐, 이는 우리나라 현대 제조업의 발전 과정에 심각한 영향을 미칠 것이다.
우리는 국가 안보 전략의 관점에서 수치 제어 기술과 산업 문제에 집중해야 한다. 우선 사회보장 차원에서 제조업은 우리나라에서 취업인구가 가장 많은 업종이기 때문에 제조업을 발전시키면 인민의 생활수준을 높일 수 있을 뿐만 아니라 우리나라의 취업압력을 완화하고 사회 안정을 보장할 수 있다. 둘째, 서구 선진국은 국방안전의 관점에서 하이테크 수치 제어 제품을 국가 전략 물자로 등재하고 우리나라에 금수 조치와 제한을 실시한다. "도시바 사건" 과 "콕스 보고서" 가 가장 좋은 예입니다.
3.2 개발 전략
우리나라의 기본 국정에서 출발하여 국가 전략 수요와 국민 경제 시장 수요를 지향하여 우리나라 제조 장비 산업의 종합 경쟁력과 산업화 수준을 높이는 것을 목표로 2 1 세기 초 우리나라 제조 장비 산업의 발전을 이끌 수 있는 핵심 기술, 그리고 산업화 발전을 뒷받침하는 보조 기술 및 지원 기술을 연구 개발 내용으로 삼아 우리나라 제조 장비 산업의 비약적인 발전을 실현하다.
시장 수요 중심, 즉 수치 제어 터미널 제품 위주로 전체 기계 (예: 수치 제어 선반, 밀링 머신, 고속 고정밀 디지털 제어 기계, 일반적인 디지털 기계, 주요 산업 핵심 장비 등) 를 강조합니다. ) 수치 제어 산업의 발전을 이끌었다. 수치 제어 시스템 및 관련 기능 부품 (디지털 서보 시스템 및 모터, 고속 스핀들 시스템 및 새로운 장비 액세서리 등) 의 신뢰성과 생산 규모를 중점적으로 해결합니다. ). 규모가 없으면 신뢰성이 높은 제품은 없을 것이다. 규모가 없다면 저가의 경쟁력 있는 제품은 없을 것이다. 물론 중국 규모의 수치 제어 장비가 없어도 결국 밝은 미래를 갖기가 어렵다.
하이테크 장비의 R&D 에서 생산, 학습, 연구 및 최종 사용자의 긴밀한 결합을 강조하고' 제조, 사용, 판매' 를 목표로 국가의 의지에 따라 중점 연구를 진행하여 국가의 급박한 문제를 해결해야 한다.
경기 전 수치 제어 기술 방면에서 혁신과 R&D 가 자주적 지적재산권을 지닌 기술과 제품을 강조하여 우리나라 수치 제어 산업, 장비 제조업, 전체 제조업의 지속 가능한 발전을 위한 토대를 마련하였다.