Industrielle Muttermaschine – CNC-Werkzeugmaschinen

Werkzeugmaschinen, bekannt als „industrielle Muttermaschine“ und „Herz der modernen Industrie“, sind die Grundlage der Fertigung und ein Schlüsselbereich für High-End-Durchbrüche in der Fertigungsindustrie und bieten insbesondere wichtige Unterstützung für High-End-Geräteherstellungsbereiche wie z Automobilindustrie, Schienenverkehr, elektronische Informationsausrüstung, Schiffbau und Luft- und Raumfahrt. Das technische Niveau hochwertiger CNC-Werkzeugmaschinen ist auch einer der Standards zur Messung der Kernfertigungsfähigkeiten eines Landes.
Geschichte der Werkzeugmaschinenentwicklung
Unter Werkzeugmaschinen versteht man die Maschinen, die Maschinen herstellen. Werkzeugmaschinen spielen eine unersetzliche und wichtige Rolle bei der Modernisierung der Volkswirtschaft.
Zu Beginn des 15. Jahrhunderts entstanden Werkzeugmaschinen, zunächst für die Herstellung von Uhren und Waffen, mit dem Aufkommen von Gewindedrehmaschinen und Zahnradbearbeitungsmaschinen sowie hydraulisch angetriebenen Rohrbohrmaschinen. Der Aufbau einer Schleifmaschine ist auch in dem während der Ming-Dynastie in China veröffentlichten Buch „Tiangong Kaiwu“ dokumentiert, das mit einem Fußpedal die Eisenplatte dreht und Sand und Wasser zum Schneiden von Jade hinzufügt.
Die industrielle Revolution löste die Entstehung und Verbesserung verschiedener Arten von Werkzeugmaschinen aus, darunter Portalhobelmaschinen, Horizontalfräsmaschinen, Zylinderschleifmaschinen, Koordinatenbohrmaschinen und Gewindeschleifmaschinen.
Vom späten 19. bis zum frühen 20. Jahrhundert entwickelten sich einzelne Drehmaschinen nach und nach zu Fräsmaschinen, Hobelmaschinen, Schleifmaschinen, Bohrmaschinen usw. Diese wichtigsten Werkzeugmaschinen waren bereits im Wesentlichen standardisiert, was die Voraussetzungen für die Mechanisierung und Teilautomatisierung der Produktion im frühen 20. Jahrhundert schuf.
In den 30 Jahren nach 1920 trat die mechanische Fertigungstechnik in eine Phase der Halbautomatisierung ein, in der hydraulische und elektrische Komponenten nach und nach in Werkzeugmaschinen und anderen Maschinen eingesetzt wurden.
1950 begann mit der Entwicklung von Werkzeugmaschinen das Zeitalter der Automatisierung, und 1951 erschien die erste CNC-Werkzeugmaschine.
Numerische Steuerungsmaschine
CNC-Werkzeugmaschine ist die Abkürzung für Computer Numerical Control Machine Tools, eine automatisierte Werkzeugmaschine, die mit einem Programmsteuerungssystem ausgestattet ist. Dieses Steuerungssystem ist in der Lage, Programme mit Steuercodes oder anderen symbolischen Anweisungen logisch zu verarbeiten, zu dekodieren, in kodierten Zahlen darzustellen und über einen Informationsträger in das CNC-Gerät einzugeben. Nach der Berechnung und Verarbeitung sendet das CNC-Gerät verschiedene Steuersignale aus, um die Aktion der Werkzeugmaschine zu steuern. Die Teile werden automatisch entsprechend den Form- und Größenanforderungen der Zeichnung verarbeitet.
CNC-Werkzeugmaschinen umfassen hauptsächlich die folgenden Teile:
Werkzeugmaschinenkörper: Der Werkzeugmaschinenkörper ist die Hauptkomponente und das wichtige mechanische Zubehörteil der Werkzeugmaschine, das mit bloßem Auge am leichtesten sichtbare Teil ist. Zur Hardware der Werkzeugmaschine gehören auch Teile wie Bett- und Grundgussteile, Spindel und Getriebe, Führungsschienen und Schiebetische, Schmierung, Spanabfuhr und Kühlung.
Übertragungssystem: Das Übertragungssystem ist ein wichtiges „Rückgrat“ von CNC-Werkzeugmaschinen. Es sorgt für den ordnungsgemäßen Betrieb verschiedener Teile der Werkzeugmaschine und erfüllt die Arbeitsaufgabe der Werkzeugmaschine, einschließlich Schneidwerkzeugen, Übertragungsmaschinen und Hilfsstromsystemen.
Werkzeugteil: inklusive Schutzvorrichtung, Werkzeugmagazin und Werkzeugwechselvorrichtung;
Übertragungsmaschinen: bestehend aus zwei Teilen: Kugelumlaufspindel, linearer Führungsschiene und Schneckengetriebe;
Hilfsenergiesystem: Besteht aus zwei Teilen: Hydrauliksystem und Startsystem, die auch die Stromversorgung von CNC-Werkzeugmaschinen darstellen.
CNC-System: Man kann sagen, dass das CNC-System die Seele von CNC-Werkzeugmaschinen ist, und es ist auch der intuitivste Teil der gesamten Werkzeugmaschine, der die Essenz für die Ausführung verschiedener Funktionen und Vorgänge der Werkzeugmaschine darstellt. CNC-Systeme werden grundsätzlich in zwei Kategorien unterteilt:
Antriebsgerät: Es umfasst eine Hochgeschwindigkeitsspindel, einen Drehmomentmotor, einen Linearmotor, einen normalen Motor und einen Schrittmotor.
Steuer- und Erkennungsgerät: einschließlich CNC-System, programmierbarer Controller, Vorschubservo-Steuermodul, Positionserkennungsmodul usw.
CNC-Werkzeugmaschinen haben komplexe, präzise Kleinserien- und Teilebearbeitungsprobleme mit mehreren Varianten effektiv gelöst. Sie sind eine flexible und effiziente automatisierte Werkzeugmaschine, die die Entwicklungsrichtung moderner Werkzeugmaschinensteuerungstechnologie darstellt und ein typisches mechatronisches integriertes Produkt ist.
CNC-Werkzeugmaschinen sind eines der 16 großen nationalen Wissenschafts- und Technologieprojekte in China.
Hochwertige CNC-Werkzeugmaschinen
High-End-CNC-Werkzeugmaschinen verfügen über Funktionen wie hohe Geschwindigkeit, Präzision, Intelligenz, Verbundwerkstoff, Mehrachsenverknüpfung und Netzwerkkommunikation. Ihre Entwicklung symbolisiert den fortgeschrittenen Stand der aktuellen Werkzeugmaschinenindustrie des Landes in der weltweiten Entwicklung der Werkzeugmaschinenindustrie. Die Mehrachsverbindungstechnologie ist eine der Kerntechnologien hochwertiger CNC-Werkzeugmaschinen. Unter Mehrachsenverknüpfung versteht man die gleichzeitige Bewegung jeder Vorschubachse (einschließlich linearer Koordinatenvorschubachse und rotatorischer Koordinatenvorschubachse) einer CNC-Werkzeugmaschine unter der Steuerung eines CNC-Geräts gemäß Programmanweisungen. High-End-CNC-Werkzeugmaschinen verfügen im Allgemeinen über 3-Achsen- oder mehr Verbindungssteuerungsfunktionen, meist 4-Achsenverbindung oder 5-Achsenverbindung.
International gelten High-End-Werkzeugmaschinentechnologien wie fünfachsige CNC-Maschinen als wichtiges Symbol der Industrialisierung eines Landes. Unter CNC-Werkzeugmaschinen mit Fünf-Achsen-Verbindung versteht man eine Werkzeugmaschine, die speziell für die Bearbeitung komplexer Oberflächen entwickelt wurde und Vorteile wie einen breiten Anwendungsbereich, eine hohe Arbeitseffizienz, eine verbesserte Bearbeitungsgenauigkeit und eine längere Werkzeuglebensdauer bietet. Mit der rasanten Entwicklung der fortschrittlichen Fertigung hat die fünfachsige CNC-Werkzeugmaschine als wichtiger Indikator für den Industrialisierungsgrad des Landes breite Entwicklungsaussichten gewonnen.
Es gibt viele Arten von CNC-Werkzeugmaschinen mit Fünf-Achsen-Verbindung. Je nach Stil können CNC-Werkzeugmaschinen mit fünf Achsenverbindungen in zwei Typen unterteilt werden: Doppelschwenkkopf mit vertikaler Spindel und Doppelschwenkkopf mit horizontaler Spindel; Je nach Struktur können CNC-Werkzeugmaschinen mit fünf Achsenverbindungen in eine Doppeldrehtischform, eine Schwenk- und eine Rotationsform, einen Pendelkopftyp mit hängendem Typ, einen Arbeitstischtyp mit hängendem Typ usw. unterteilt werden Werkzeugmaschinen sind das Mainstream-Produkt auf dem Markt. Im Jahr 2021 erreichte der weltweite Umsatz mit CNC-Werkzeugmaschinen mit vertikaler Spindel und Doppelpendel und fünfachsigem Gestänge 4,41 Milliarden US-Dollar, was fast 60 % des weltweiten Marktanteils von CNC-Werkzeugmaschinen ausmacht.
Fünfachsige CNC-Werkzeugmaschinen werden häufig in verschiedenen Bereichen eingesetzt, darunter in der Militärindustrie, bei Präzisionsinstrumenten, in der Luft- und Raumfahrt, im städtischen Schienenverkehr, in Fahrzeugen mit neuer Energie, in der Medizin und im Gesundheitswesen usw. Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist die größte Nachfrage nach CNC mit fünfachsiger Verbindung Werkzeugmaschinen, die 40,0 % der Nachfrage ausmachen. Fünfachsige CNC-Werkzeugmaschinen können das Schneiden und Bearbeiten von Flugzeugtriebwerksschaufeln, Flügeln, Laufrädern und Strukturkomponenten großer, mittlerer und kleiner Flugzeuge durchführen und spielen im Luft- und Raumfahrtbereich eine unersetzliche Rolle.
Die Entwicklung von CNC-Werkzeugmaschinen in China
Seit der Umsetzung des chinesischen CNC-Werkzeugmaschinenprojekts im Jahr 2009 wurden bedeutende innovative Erfolge erzielt. Insbesondere im Industriesystem war die gesamte Industriekette vom Host über die Funktionskomponenten bis zum CNC-System in der Lage, Produkte mit einem vollständigen Spektrum an Kategorien und unterschiedlichen Spezifikationen herzustellen. Allerdings ist Chinas Fundament im Bereich hochwertiger CNC-Werkzeugmaschinen schwach, und es gibt immer noch einige Kerntechnologien, die nicht beherrscht werden, was zu einem ernsthaften Engpassproblem geworden ist, das Chinas Fortschritt auf dem Weg zu einem „Produktionskraftwerk“ behindert.
Derzeit dominieren ausländische Marken den Markt für hochwertige CNC-Werkzeugmaschinen in China. Yamazaki Mazak Corporation aus Japan, DMG Mori aus Deutschland, GROB-WERKE aus Deutschland und Hermle aus Deutschland sind weltweit renommierte Anbieter von CNC-Werkzeugmaschinen mit Fünf-Achsen-Verbindung, die fast 60,0 % des Weltmarktanteils ausmachen . Die oben genannten Unternehmen haben in China Produktionsstandorte für CNC-Werkzeugmaschinen mit fünf Achsenverbindungen errichtet und nehmen eine Monopolstellung in der Branche ein.
Im harten Wettbewerb auf dem Markt erhöhen auch inländische Unternehmen für CNC-Werkzeugmaschinen mit fünf Achsenverbindungen in China kontinuierlich ihre Investitionen in technologische Forschung und Entwicklung. Führende inländische CNC-Werkzeugmaschinenunternehmen wie Shenyang Machine Tool, Dalian Kede CNC, Shanghai Rijin Machine Tool und Huazhong CNC beherrschen nach und nach die High-End-Universal-CNC-Werkzeugmaschinentechnologie mit fünf Achsenverbindungen und fördern so die weitere Lokalisierung von High-End-CNC-Werkzeugmaschinen in Chinas Markt für CNC-Werkzeugmaschinen.