מכונת אם תעשייתית - מכונות CNC

כלי מכונות, הידועים כ"מכונת האם התעשייתית" ו"הלב התעשייתי המודרני", הם הבסיס לייצור ותחום מפתח לפריצות דרך מתקדמת בתעשיית הייצור, במיוחד מתן תמיכה חשובה לתחומי ייצור ציוד מתקדם כגון תעשיית הרכב, מעבר רכבות, ציוד מידע אלקטרוני, בניית ספינות ותעופה וחלל. הרמה הטכנית של כלי מכונת CNC מתקדמים היא גם אחד מהסטנדרטים למדידת יכולות הייצור המרכזיות של מדינה.
היסטוריה של פיתוח כלי מכונה
מכונות מתייחסות למכונות המייצרות מכונות. כלי מכונות ממלאים תפקיד חשוב ובלתי ניתן להחלפה במודרניזציה של הכלכלה הלאומית.
מכונות כלים החלו להתעצב בתחילת המאה ה-15, בתחילה לייצור שעונים וכלי נשק, עם הופעתן של מחרטות מושחלות ומכונות לעיבוד ציוד, כמו גם מכונות קידוח חביות מונעות הידראוליות. מבנה מכונת השחזה מתועד גם בספר "Tiangong Kaiwu" שפורסם בתקופת שושלת מינג בסין, אשר משתמש בדוושת רגל כדי לסובב את לוח הברזל ומוסיף חול ומים לחיתוך ירקן.
המהפכה התעשייתית עוררה את הופעתם ושיפורם של סוגים שונים של כלי מכונות, כולל מכונות גבלים, מכונות כרסום אופקיות, מטחנות גליליות, מכונות קידוח קואורדינטות ומטחנות חוטים.
מסוף המאה ה-19 ועד תחילת המאה ה-20, מחרטות בודדות התפתחו בהדרגה לכדי מכונות כרסום, כניחות, מטחנות, מכונות קידוח וכו'. כלי המכונות העיקריים הללו כבר היו סטנדרטיים ביסודו, מה שיצר תנאים למיכון ואוטומציה למחצה של הייצור בתחילת המאה ה-20.
ב-30 השנים שלאחר 1920, טכנולוגיית הייצור המכני נכנסה לתקופה של אוטומציה למחצה, כאשר רכיבים הידראוליים וחשמליים יושמו בהדרגה במכונות ובמכונות אחרות.
בשנת 1950 החל התפתחות המכונות להיכנס לעידן האוטומציה, ובשנת 1951 הופיע כלי ה-CNC הראשון.
מכונת בקרה מספרית
CNC Machine Tool הוא קיצור של Computer numerical machine tools, שהוא כלי מכונה אוטומטי המצויד במערכת בקרת תוכניות. מערכת בקרה זו מסוגלת לעבד באופן לוגי תוכניות עם קודי בקרה או הוראות סמליות אחרות, לפענח אותן, לייצג אותן במספרים מקודדים, ולהזין אותן להתקן ה-CNC באמצעות נושא מידע. לאחר חישוב ועיבוד, אותות בקרה שונים נשלחים על ידי מכשיר ה-CNC כדי לשלוט בפעולת הכלי. החלקים מעובדים אוטומטית בהתאם לדרישות הצורה והגודל של השרטוט.
כלי מכונת CNC כוללים בעיקר את החלקים הבאים:
גוף כלי המכונה: גוף כלי המכונה הוא המרכיב העיקרי והאביזר המכני החשוב של כלי המכונה, שהוא החלק הנראה הכי קל בעין בלתי מזוינת. כחומרה של כלי המכונה, הוא כולל גם חלקים כגון יציקות המיטה והבסיס, ציר ותיבת הילוכים, מסילות הדרכה ושולחנות הזזה, שימון, הסרת שבבים וקירור.
מערכת הילוכים: מערכת ההולכה מהווה "עמוד שדרה" חשוב של כלי מכונת CNC, המובילה את התפעול המסודר של חלקים שונים של הכלי והשלמת משימת העבודה של הכלי, לרבות כלי חיתוך, מכונות הילוכים ומערכות כוח עזר.
סעיף כלי: כולל התקן הגנה, מגזין כלים ומכשיר להחלפת כלים;
מכונות הילוכים: כולל שני חלקים: בורג כדורי, מסילה מובילה ליניארית וציוד תולעת;
מערכת כוח עזר: כוללת שני חלקים: מערכת הידראולית ומערכת התנעה, שהם גם הכוח של מכונות CNC.
מערכת CNC: ניתן לומר שמערכת CNC היא הנשמה של כלי מכונת CNC, והיא גם החלק האינטואיטיבי ביותר בכלי המכונה כולו, המהווה את המהות של השלמת פונקציות ופעולות שונות של כלי המכונה. מערכות CNC מחולקות בעיקרון לשתי קטגוריות:
התקן הנעה: הוא כולל ציר מהיר, מנוע מומנט, מנוע ליניארי, מנוע רגיל ומנוע צעד;
מכשיר בקרה וזיהוי: כולל מערכת CNC, בקר ניתן לתכנות, מודול בקרת סרוו הזנה, מודול זיהוי מיקום וכו'.
כלי מכונת CNC פתרו ביעילות בעיות מורכבות, מדויקות, אצווה קטנה ועיבוד חלקים רבים. הם כלי מכונה אוטומטי גמיש ויעיל, המייצג את כיוון הפיתוח של טכנולוגיית בקרת כלי מכונות מודרנית ומוצר משולב מכטרוניקה טיפוסי.
כלי מכונת CNC הם אחד מ-16 פרויקטי המדע והטכנולוגיה הלאומיים הגדולים בסין.
כלי מכונת CNC ברמה גבוהה
לכלי מכונות CNC מתקדמים יש פונקציות כגון מהירות גבוהה, דיוק, אינטליגנציה, קומפוזיט, קישור רב צירים ותקשורת רשת. הפיתוח שלהם מסמל את השלב המתקדם של תעשיית ייצור כלי המכונות הנוכחית בארץ בפיתוח תעשיית כלי המכונות בעולם. טכנולוגיית הצמדה רב צירית היא אחת מטכנולוגיות הליבה של כלי מכונת CNC מתקדמים. הצמדה רב צירית מתייחסת לתנועה בו-זמנית של כל ציר הזנה (כולל ציר הזנת קואורדינטות ליניאריות וציר הזנת קואורדינטות סיבוביות) של מכונת CNC בשליטה של ​​מכשיר CNC לפי הוראות התוכנית. לכלי מכונות CNC מתקדמים יש בדרך כלל פונקציות של בקרת צירים 3-או יותר, בעיקר 4-הצמדת צירים או 5-הצמדת צירים.
מבחינה בינלאומית, טכנולוגיות כלי מכונות מתקדמים, כגון מכונות CNC עם חמישה צירים, נחשבות לסמל חשוב לתיעוש של מדינה. כלי מכונת CNC עם צירוף חמישה צירים מתייחס לכלי מכונה שתוכנן במיוחד לעיבוד משטחים מורכבים, שיש לו יתרונות כגון טווח יישומים רחב, יעילות עבודה גבוהה, דיוק עיבוד משופר וחיי הכלים מוגברים. עם ההתפתחות המהירה של ייצור מתקדם, כלי מכונת ה-CNC המחוברת חמשת הצירים, כאינדיקטור חשוב לרמת התיעוש של המדינה, צברה סיכויי פיתוח רחבים.
ישנם סוגים רבים של כלי מכונת CNC הצמדה עם חמישה צירים. על פי סגנונות שונים, חמש צירים הצמדה כלי מכונת CNC ניתן לחלק לשני סוגים: ציר אנכי ראש נדנדה כפול וציר אופקי ציר כפול ראש נדנדה; על פי מבנים שונים, ניתן לחלק כלי מכונת CNC הצמדה עם חמישה צירים לצורת פטיפון כפול, תנופה אחת וצורת סיבוב אחת, סוג ראש מטוטלת צניחת, סוג שולחן עבודה מסוג צניחת, וכו '. נכון לעכשיו, ציר אנכי כפול מטוטלת חמישה צירים הצמדה CNC כלי מכונות הם המוצר המרכזי בשוק. בשנת 2021, ההכנסות העולמיות של כלי מכונת CNC עם ציר כפול כפול ציר אנכי הגיעו ל-4.41 מיליארד דולר, המהווים כמעט 60% מנתח השוק העולמי של מכונות CNC.
כלי מכונת CNC לחיבור חמישה צירים נמצאים בשימוש נרחב בתחומים שונים, כולל תעשייה צבאית, מכשירים מדויקים, תעופה וחלל, מעבר רכבת עירונית, רכבי אנרגיה חדשים, שירותי רפואה ובריאות וכו'. תעשיית התעופה והחלל היא קצה הביקוש הגדול ביותר ל-CNC הצמדה עם חמישה צירים כלי מכונות, המהווים 40.0% מהביקוש. כלי מכונת CNC עם חמישה צירים יכולים לבצע חיתוך ועיבוד בלהבי מנועי מטוסים, להבים, אימפלרים ורכיבים מבניים של מטוסים גדולים, בינוניים וקטנים, ויש להם תפקיד שאין לו תחליף בתחום התעופה והחלל.
פיתוח כלי מכונת CNC בסין
מאז יישום פרויקט מכונת CNC של סין בשנת 2009, הושגו הישגים חדשניים משמעותיים. באופן ספציפי, במערכת התעשייתית, כל שרשרת התעשייה מהמארח, רכיבים פונקציונליים ועד למערכת CNC הצליחה לייצר מוצרים עם מגוון שלם של קטגוריות ומפרטים מגוונים. עם זאת, הבסיס של סין בתחום כלי מכונת CNC מתקדמים חלש, ועדיין ישנן כמה טכנולוגיות ליבה שלא שולטים בהן, מה שהפך לבעיית צוואר בקבוק חמורה המעכבת את התקדמותה של סין לקראת הפיכתה ל"מעצמת ייצור".
נכון לעכשיו, מותגים בחו"ל שולטים בשוק כלי מכונת CNC מתקדמים בסין. Yamazaki Mazak Corporation מיפן, DMG Mori מגרמניה, GROB-WERKE מגרמניה, והרמלה מגרמניה הם ספקים בעלי שם עולמי של כלי מכונת CNC עם חמישה צירים, המהווים כמעט 60.0% מנתח השוק העולמי . הארגונים לעיל הקימו בסיסי ייצור של כלי מכונת CNC עם חמישה צירים בסין, כשהם תופסים עמדה מונופוליסטית בתעשייה.
בתחרות העזה בשוק, מפעלי כלי מכונת CNC מקומיים עם חמישה צירים בסין מגדילים גם הם את ההשקעה שלהם במחקר ופיתוח טכנולוגיים. מפעלי מכונת CNC מקומיים מובילים כגון Shenyang Machine Tool, Dalian Kede CNC, Shanghai Rijin Machine Tool ו-Huazhong CNC שלטו בהדרגה בטכנולוגיית מכונת CNC הצמדת חמישה צירים אוניברסליים אוניברסליים, תוך קידום לוקליזציה נוספת של כלי מכונת CNC מתקדמים ב שוק כלי ה-CNC של סין.