Máy công cụ là máy được sử dụng để sản xuất máy, còn được gọi là "máy gia công" hoặc "máy công cụ".

Máy công cụ sơ khai xuất hiện vào đầu thế kỷ 15. Năm 1774, một chiếc máy doa thùng do Wilkinson người Anh phát minh được coi là máy công cụ thực sự đầu tiên trên thế giới. Nó đã giải quyết được vấn đề gia công xi lanh của động cơ hơi nước Watt.

Vào thế kỷ 18, các loại máy công cụ đã xuất hiện và phát triển nhanh chóng như máy tiện ren, máy công cụ kiểu giàn, máy phay ngang, bánh máy móc, vv, đặt nền móng cho việc chế tạo các công cụ cho cuộc cách mạng công nghiệp và hình thành nền công nghiệp hiện đại.

Năm 1952, máy công cụ điều khiển số (điều khiển số, NC) đầu tiên trên thế giới được ra mắt tại Viện Công nghệ Massachusetts, Hoa Kỳ, đánh dấu sự khởi đầu của kỷ nguyên điều khiển số của máy công cụ. Máy công cụ CNC là một máy công cụ được trang bị hệ thống điều khiển kỹ thuật số (gọi tắt là "hệ thống điều khiển số"). Hệ thống điều khiển số bao gồm hai phần: thiết bị điều khiển số và thiết bị trợ động. Thiết bị điều khiển số hiện nay chủ yếu được thực hiện bằng máy tính số điện tử, còn được gọi là thiết bị điều khiển số máy tính, CNC).

Máy công cụ CNC có thể được phân loại theo công nghệ gia công, chế độ chuyển động, chế độ điều khiển servo, hiệu suất của máy công cụ, ... Theo truyền thống, máy công cụ CNC thường được chia thành hai loại: máy công cụ cắt kim loại CNC và máy công cụ tạo hình kim loại CNC dựa trên đặc điểm của quá trình hình thành bề mặt của đối tượng gia công (bộ phận).

Trong những năm gần đây, do việc ứng dụng ngày càng nhiều vật liệu mới trong các sản phẩm phức tạp (như máy bay, ô tô, động cơ hàng không, v.v.), vật liệu của các bộ phận gia công của máy công cụ CNC không còn giới hạn ở vật liệu kim loại nữa mà đã mở rộng đến vật liệu phi kim loại như vật liệu composite và vật liệu gốm. Công nghệ chế biến cũng bao gồm các phương pháp xử lý đặc biệt.

Ngoài ra, từ góc độ chức năng và hiệu suất, máy công cụ CNC có thể được chia thành ba loại: tiết kiệm, tầm trung (hoặc bình dân) và cao cấp. Hiện tại, không có định nghĩa rõ ràng và thống nhất về máy công cụ CNC cao cấp. Tác giả cho rằng: máy công cụ CNC cao cấp là máy công cụ CNC có đặc tính hiệu suất cao, thông minh, giá trị cao và đạt các chức năng, chỉ tiêu kỹ thuật hoạt động tương ứng. Máy công cụ CNC cao cấp là đại diện tiêu biểu cho trình độ kỹ thuật của ngành máy công cụ CNC và khả năng cạnh tranh của ngành sản xuất thiết bị.

Lịch sử phát triển của máy CNC 

Với tư cách là “máy công nhân”, máy công cụ đã đồng hành cùng sự phát triển của công nghiệp hóa trong suốt quá trình. Sau cuộc cách mạng công nghiệp vào thế kỷ 18, máy công cụ đã phát triển cùng với sự phát triển của các thời đại công nghiệp khác nhau và thể hiện các đặc tính kỹ thuật của từng thời đại. Như trong Hình 1, tương ứng với kỷ nguyên Công nghiệp 1.0 đến Công nghiệp 4.0, máy công cụ đã phát triển từ truyền động cơ khí / vận hành bằng tay (máy công cụ 1.0), truyền động điện / điều khiển kỹ thuật số (máy công cụ 2.0) sang điều khiển kỹ thuật số máy tính (máy công cụ 3.0), và đang hướng tới không gian mạng Sự tiến hóa và phát triển của giải pháp đám mây / máy vật lý không gian mạng (máy công cụ 4.0).

Quá trình phát triển của máy công cụ CNC đã trải qua một số bước ngoặt quan trọng.

Năm 1952, máy công cụ CNC đầu tiên trên thế giới được phát triển thành công tại Viện Công nghệ Massachusetts, Hoa Kỳ. Đây là một bước nhảy vọt mang tính cách mạng trong công nghệ sản xuất. Máy công cụ CNC áp dụng lập trình kỹ thuật số, thực hiện chương trình, điều khiển servo và các công nghệ khác để thực hiện điều khiển tự động chuyển động quỹ đạo và hoạt động của máy công cụ bằng chương trình xử lý kỹ thuật số được biên soạn phù hợp với mẫu bộ phận. Kể từ đó, công nghệ NC đã cho phép phát triển máy công cụ và điện tử, máy tính, điều khiển, thông tin và các công nghệ khác. Không thể tách rời. Sau đó, để giải quyết vấn đề tự động của lập trình NC, các công cụ lập trình tự động (APT) và các phương pháp sử dụng máy tính thay vì thủ công đã trở thành công nghệ then chốt, và công nghệ thiết kế / chế tạo có sự hỗ trợ của máy tính (CAD / CAM) cũng nhanh chóng được phát triển và phổ biến. Có thể nói, số hóa sản xuất bắt đầu với sự ra đời của máy công cụ CNC và công nghệ điều khiển kỹ thuật số cốt lõi của chúng.

Đó chính là do một số đặc điểm chính của máy công cụ CNC và công nghệ CNC khi mới bắt đầu hình thành các ý tưởng và phương pháp điều khiển kỹ thuật số, sự kết hợp "mềm (miếng)-cứng (miếng)", "máy (cơ khí)-điện ( phụ) - Kiểm soát (điều khiển) -thông tin (thông tin) “đa lĩnh vực, vì vậy tiến bộ lớn sau này của máy công cụ CNC và công nghệ CNC có liên quan trực tiếp đến sự phát triển của công nghệ điện tử và công nghệ thông tin (Hình 2).

Thiết bị điều khiển số sớm nhất đã sử dụng các ống chân không điện tử để tạo thành một đơn vị tính toán. Bóng bán dẫn được phát minh vào cuối những năm 1940, và các mạch tích hợp được giới thiệu vào cuối những năm 1950. Đầu những năm 1960, máy tính kỹ thuật số điện tử sử dụng mạch tích hợp và mạch tích hợp quy mô lớn đã xuất hiện. Sự đột phá về khả năng, thu nhỏ và độ tin cậy đã mang lại điểm uốn đầu tiên cho sự phát triển của công nghệ máy công cụ CNC - từ điều khiển kỹ thuật số dựa trên thành phần rời rạc (NC) sang điều khiển kỹ thuật số máy tính (CNC), máy công cụ CNC cũng bắt đầu đi vào sản xuất công nghiệp thực tế các ứng dụng.

Sự phát triển của PC đã mang đến điểm uốn thứ hai cho công nghệ máy công cụ CNC. Vào những năm 1980, IBM đã giới thiệu máy tính cá nhân (PC) với bộ vi xử lý 16 bit, cho phép phát triển các thiết bị điều khiển số (bao gồm cả phần cứng và phần mềm) bởi các nhà sản xuất chuyên dụng trước đây và hướng tới máy tính số dựa trên PC nói chung. điều khiển. Đồng thời, một hệ thống CNC kiến ​​trúc mở cũng đã xuất hiện để thúc đẩy sự phát triển của công nghệ điều khiển số lên một mức độ cao hơn của số hóa và kết nối mạng. Trên cơ sở này, các công nghệ mới như máy công cụ tốc độ cao, máy công cụ trục ảo và máy công cụ xử lý phức hợp đã nhanh chóng được lặp lại và hợp nhất. ứng dụng.

Kể từ thế kỷ 21, bước ngoặt thứ ba của máy công cụ CNC đã bắt đầu trở nên rõ ràng. Công nghệ điều khiển số thông minh cũng bắt đầu nở rộ. Với sự phát triển của công nghệ thông tin thế hệ mới và công nghệ trí tuệ nhân tạo thế hệ mới, các công nghệ mới như cảm biến thông minh, Internet vạn vật, dữ liệu lớn, cặp song sinh kỹ thuật số, hệ thống vật lý mạng, điện toán đám mây và trí tuệ nhân tạo, v.v. được tích hợp với công nghệ CNC, công nghệ CNC sẽ mở ra một điểm uốn mới hoặc thậm chí là một bước nhảy vọt mới hướng tới một thế hệ CNC thông minh mới tích hợp vật lý mạng.

Trong quá trình này, hiệu quả gia công và độ chính xác gia công của máy công cụ không ngừng được cải thiện. Tiến bộ không ngừng và áp dụng công nghệ sản xuất tiên tiến đã rút ngắn đáng kể thời gian xử lý và nâng cao hiệu quả xử lý. Hình 7a là một biểu đồ được trích dẫn rộng rãi cho thấy sự phát triển của công nghệ sản xuất tiên tiến và sự tiến bộ của thời gian xử lý (hiệu quả). Nhìn từ khía cạnh xu hướng phát triển, một mặt, từ năm 1960 đến năm 2020, tổng thời gian gia công (bao gồm thời gian cắt, thời gian phụ trợ và thời gian chuẩn bị) trong sản xuất chế tạo đã giảm xuống còn 16% so với thời gian gia công ban đầu, tức là hiệu quả xử lý được nâng lên rõ rệt; Mặt khác, một mặt, tỷ lệ "thời gian cắt, thời gian phụ trợ và thời gian chuẩn bị" đang dần trở nên giống nhau. 

Do đó, để nâng cao hiệu quả xử lý trong tương lai, không chỉ phải tập trung vào việc tối ưu hóa và cải tiến các phương pháp quy trình và tăng mức độ tự động hóa, mà còn phải thực hiện các quan điểm kỹ thuật số, được nối mạng và thông minh của ban quản lý để rút ngắn thời gian chờ đợi một cách hiệu quả. Hình 7b là dự báo về độ chính xác gia công có thể đạt được bằng các máy công cụ khác nhau của Taniguchi trong những năm 1980 (đường đứt nét về cải thiện độ chính xác từ năm 2000 đến năm 2020 trong hình được tác giả thêm vào). Có thể thấy rằng gia công đa dạng Sự phát triển của các phương pháp gia công và công nghệ máy công cụ (hoặc thiết bị) đã mang lại sự cải tiến không ngừng về độ chính xác của quá trình gia công, nhưng lĩnh vực gia công cơ khí khác với lĩnh vực sản xuất mạch tích hợp. Tăng gấp đôi trong 24 tháng), việc cải thiện độ chính xác của nó là sự tích lũy công nghệ lâu dài và quá trình lặp lại liên tục (ví dụ: Gia công chính xác đã tăng theo thứ tự về độ chính xác trong hơn 20 năm).

Xu hướng phát triển của công nghệ máy công cụ CNC

Về xu hướng phát triển chính trong tương lai, tác giả cho rằng công nghệ máy công cụ CNC thể hiện xu hướng phát triển về hiệu suất cao, đa chức năng, tùy biến, thông minh và xanh, đó là:

• (1) Hiệu suất cao. Trong quá trình phát triển của máy công cụ CNC, chúng tôi luôn nỗ lực theo đuổi độ chính xác gia công, tốc độ cắt, hiệu quả sản xuất và độ tin cậy cao hơn. Trong tương lai, máy công cụ CNC sẽ đạt được tốc độ cao và độ chính xác cao nội suy trực tiếp các đường cong và bề mặt phức tạp và điều khiển servo với phản ứng động cao thông qua cấu trúc máy được tối ưu hóa hơn nữa, hệ thống điều khiển tiên tiến và các thuật toán toán học hiệu quả; thông qua mô phỏng ảo kỹ thuật số, tối ưu hóa tĩnh thiết kế Độ cứng động, kiểm soát ổn định nhiệt, bù động trực tuyến và các công nghệ khác giúp cải thiện đáng kể độ tin cậy và duy trì độ chính xác.
• (2) Đa chức năng. Từ sự kết hợp của các quy trình cắt khác nhau (như tiện và phay, phay) đến sự kết hợp của các phương pháp tạo hình khác nhau (chẳng hạn như sự kết hợp hoặc pha trộn của các phương pháp tạo hình như sản xuất phụ gia, sản xuất trừ và sản xuất vật liệu đẳng cấp), máy công cụ CNC và rô bốt Phát triển "máy-máy" theo hướng tích hợp và cộng tác; từ chuỗi quy trình nối tiếp truyền thống “CAD-CAM-CNC” sang hướng xử lý một bước “tích hợp CAD + CAM + CNC” dựa trên mô hình 3D solid; từ mạng kết nối “máy-máy” đến Sự phát triển của xử lý dữ liệu lớn được hỗ trợ bởi kết nối “người-máy-vật” và điện toán biên / đám mây.
• (3) Tùy biến. Theo nhu cầu của người dùng, cung cấp phát triển tùy chỉnh về cấu trúc máy công cụ, cấu hình hệ thống, lập trình chuyên nghiệp, dụng cụ cắt, đo lường trên máy, v.v. và cung cấp các dịch vụ tùy chỉnh trong công nghệ xử lý, thông số cắt, chẩn đoán lỗi, vận hành và bảo trì, v.v. Các công nghệ như thiết kế mô-đun, cấu hình có thể cấu hình lại, cộng tác được nối mạng, sản xuất do phần mềm xác định và sản xuất di động sẽ cung cấp hỗ trợ kỹ thuật cho việc thực hiện tùy chỉnh.
• (4) Thông minh. Thông qua các cảm biến và giao diện truyền thông tiêu chuẩn, trạng thái máy công cụ và các tín hiệu và dữ liệu của quá trình xử lý được cảm nhận và thu nhận. Quá trình xử lý được học thông qua xử lý chuyển đổi, phân tích mô hình và khai thác dữ liệu, đồng thời hình thành thông tin và hướng dẫn hỗ trợ việc ra quyết định tối ưu. Việc theo dõi, dự báo và kiểm soát quá trình xử lý đáp ứng yêu cầu của quá trình xử lý chất lượng cao, hiệu quả cao, linh hoạt và thích ứng. "Nhận thức, liên kết, học hỏi, ra quyết định và tự thích ứng" sẽ trở thành các đặc điểm chức năng chính của máy công cụ CNC. Xử lý dữ liệu lớn, IoT công nghiệp, cặp song sinh kỹ thuật số, điện toán biên / điện toán đám mây, học sâu,… sẽ thúc đẩy mạnh mẽ các công cụ máy móc thông minh trong tương lai, sự phát triển và tiến bộ của công nghệ.
• (5) Xanh hóa. Công nghệ đáp ứng nhu cầu phát triển bền vững trong tương lai, với thiết kế thân thiện với môi trường, cấu trúc nhẹ, sản xuất tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường, quản lý hiệu quả năng lượng tối ưu, công nghệ cắt sạch, giao diện người-máy dễ chịu và các dịch vụ xanh trong vòng đời sản phẩm.

Máy công cụ cắt là các quá trình khác nhau (như tiện, phay, doa, khoan, mài, v.v.) sử dụng công cụ hoặc mài mòn để tác động lên phôi thông qua năng lượng cơ học. Các vấn đề thiết yếu có thể quy về hai điểm. Một là sử dụng Năng lượng loại bỏ vật chất gì? Thứ hai, làm thế nào để kiểm soát việc sử dụng năng lượng? Như đã đề cập ở phần đầu của bài viết này, máy công cụ 1.0 sử dụng năng lượng hơi nước để cung cấp trực tiếp năng lượng cơ học cho máy công cụ để thực hiện các quá trình cắt khác nhau. Phương pháp kiểm soát là kiểm soát thủ công; máy công cụ 2.0 biến đổi năng lượng điện thành cơ năng. Lái máy công cụ và mang đến sự xuất hiện của máy công cụ được điều khiển kỹ thuật số. Phương pháp điều khiển là điều khiển tự động; Machine Tool 3.0 là một máy công cụ điều khiển số máy tính do máy tính và công nghệ thông tin mang lại. Nó thay đổi phương pháp điều khiển máy công cụ và phương pháp tổ chức sản xuất để làm cho nó trở thành kỹ thuật số và được nối mạng. .

Nhìn về tương lai, máy công cụ 4.0 sẽ phải đối mặt với những thay đổi mang tính cách mạng mới. Thứ nhất là năng lượng được sử dụng trực tiếp trong quá trình loại bỏ vật chất chuyển từ năng lượng cơ học sang năng lượng cơ học, năng lượng điện, năng lượng ánh sáng, năng lượng hóa học và các trường năng lượng khác và sự kết hợp của chúng. Thứ hai là phương pháp kiểm soát việc sử dụng năng lượng. Một mặt, điều khiển thông minh là tính năng quan trọng nhất và là xu hướng phát triển gần đây của máy công cụ trong tương lai. Nó làm cho máy công cụ cao hơn (độ chính xác), nhanh hơn (hiệu quả), mạnh hơn (chức năng) và kinh tế hơn (màu xanh lá cây). ); Mặt khác, máy tính lượng tử và máy tính lượng tử sắp ra mắt, cũng như máy tính điện tử đã mang lại bước nhảy vọt mang tính cách mạng cho máy công cụ CNC, định nghĩa lại thế hệ máy công cụ CNC và khai sinh ra các nguyên tắc và khái niệm mới về máy công cụ và quy trình sản xuất CNC.

Với tư cách là một cỗ máy lao động, máy công cụ đã cung cấp những công cụ và phương pháp chế tạo cho cuộc cách mạng công nghiệp và phát triển công nghiệp hiện đại trong nhiều năm; sự phát triển công nghiệp trong tương lai và sự tiến bộ của nền văn minh nhân loại vẫn không thể tách rời sự hỗ trợ và thúc đẩy của máy công cụ CNC. Nhìn về tương lai, một vòng cách mạng công nghiệp mới mang đến những thách thức và cơ hội mới cho sự phát triển của máy công cụ CNC. Việc tích hợp công nghệ sản xuất tiên tiến với thế hệ công nghệ thông tin mới và trí tuệ nhân tạo thế hệ mới cũng sẽ mang lại sự đổi mới công nghệ, nâng cấp sản phẩm và nâng cấp công nghiệp cho máy công cụ CNC. Được cung cấp hỗ trợ kỹ thuật, máy công cụ CNC sẽ hướng tới hiệu suất cao, đa chức năng, tùy biến, thông minh và xanh hóa, đồng thời nắm lấy công nghệ điện toán lượng tử mới của tương lai, đồng thời cung cấp mạnh mẽ hơn, thuận tiện hơn và thuận tiện hơn cho cuộc cách mạng công nghiệp mới và sự tiến bộ của nền văn minh nhân loại. Công cụ sản xuất hiệu quả.

Liên kết đến bài viết này ： Tóm tắt lịch sử phát triển, đặc tính kỹ thuật và xu hướng phát triển của máy CNC

Tuyên bố Tái bản: Nếu không có hướng dẫn đặc biệt, tất cả các bài viết trên trang web này là bản gốc. Vui lòng ghi rõ nguồn để tái bản: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

PTJ® cung cấp đầy đủ các Độ chính xác tùy chỉnh máy gia công cnc trung quốc Chứng nhận ISO 9001: 2015 & AS-9100. Độ chính xác nhanh 3, 4 và 5 trục Cơ khí CNC dịch vụ bao gồm xay xát, tấm kim loại theo thông số kỹ thuật của khách hàng, Có khả năng gia công các bộ phận bằng kim loại và nhựa với dung sai +/- 0.005 mm. cắt laser, khoan,đúc chết, kim loại tấm và dậpCung cấp nguyên mẫu, chạy sản xuất đầy đủ, hỗ trợ kỹ thuật và kiểm tra đầy đủ. ô tô, hàng không vũ trụ, khuôn và vật cố định, ánh sáng dẫn,y khoa, xe đạp và người tiêu dùng thiết bị điện tử các ngành nghề. Giao hàng đúng hẹn. Hãy cho chúng tôi biết một chút về ngân sách dự án của bạn và thời gian giao hàng dự kiến. Chúng tôi sẽ cùng bạn lập chiến lược để cung cấp các dịch vụ hiệu quả nhất về chi phí nhằm giúp bạn đạt được mục tiêu của mình, Chào mừng bạn đến với Liên hệ với chúng tôi ( sales@pintejin.com ) trực tiếp cho dự án mới của bạn.