CNC공작기계 변신페이퍼

국내에서도 CNC 기술과 장비의 발전이 큰 주목을 받고 있으며, 최근 몇 년간 상당한 진전이 있었습니다. 특히 일반 마이크로컴퓨터 수치제어 분야에서는 PC 플랫폼을 기반으로 한 국산 CNC 시스템이 세계 선두를 달리고 있다. 그러나 우리 나라도 CNC 기술 연구와 산업 발전, 특히 기술 혁신 역량, 상용화 과정, 시장 점유율 측면에서 많은 문제를 안고 있습니다. 새로운 세기가 오면 이러한 문제를 어떻게 효과적으로 해결하여 우리나라의 CNC 분야가 지속 가능한 발전의 길을 따르고 포괄적으로 세계 선진 대열에 진입하여 국제 경쟁에서 결정적인 위치를 차지할 수 있도록 하는 것이 관건이 될 것입니다. CNC 연구 및 개발은 부서 및 제조업체가 직면한 중요한 과제입니다.

이러한 과제를 완수하려면 먼저 중국의 국정에 부합하는 발전 경로를 구축해야 합니다. 이를 위해 이 기사에서는 전반적인 전략과 기술 경로뿐 아니라 CNC 시스템, 기능 구성 요소 및 CNC 기계와 같은 몇 가지 구체적인 측면이라는 두 가지 수준에서 새로운 세기의 개발 경로를 논의합니다.

1 종합전략

중국의 국정에 부합하는 종합적인 발전전략을 수립하는 것은 21세기 우리나라 CNC 기술과 산업의 발전에 있어서 매우 중요하다. 우리 나라 CNC 기술 및 산업의 발전 동향 분석과 CNC 분야의 기존 문제점에 대한 연구를 통해 기술 혁신이 선봉에, 상용화를 근간으로, 경영과 마케팅이 중점을 두고, 기술지원과 서비스를 뒷받침하는 것은 지속가능한 발전의 길은 우리나라의 국정에 맞는 CNC 기술과 산업을 발전시키는 종합적인 전략이 될 것입니다.

1.1 과학기술 혁신을 지침으로 삼아

40년 이상의 발전 끝에 중국의 CNC 기술과 산업은 처음부터 도입과 소화부터 독립 소유에 이르기까지 상당한 발전을 이루었습니다. 저작권. 큰 진전. 그러나 지난 수십 년 동안의 발전을 되돌아보면 CNC 분야의 발전은 주로 일부 외국 모델을 기반으로 하며 진정으로 혁신적인 요소가 거의 없이 단계적으로 개발되었음을 알 수 있습니다. 이러한 상황은 개발 초기 단계에서 정당화됩니다. 그러나 오늘날 CNC 강자들이 있는 세계와 지식 경제가 본격화되는 새로운 세기에 이러한 기존 접근 방식은 작동하기 어렵습니다. 예를 들어 외국 아날로그 서보 시스템이 노후화되기 직전에 우리는 아날로그 서보 시스템을 개발하기 시작했고, 시장이 안정화되기 전에 외국에서 중국에 펄스 구동 디지털 서보 시스템을 도입했을 때 우리는 이미 기술이 뒤처져 있었습니다. 이러한 소위 디지털 서보는 아직 큰 시장 규모를 형성하지 못했습니다. 최근 외국에서는 네트워크(광케이블 등)를 통해 CNC 장치에 연결하는 디지털 서보가 개발되었습니다. 이러한 시스템을 개발하기 위해 뒤따랐으며 미래는 여전히 낙관적이지 않습니다. 이런 식으로 남을 따라가며 기존 외국 제어 및 구동 모델을 기반으로 국산 CNC 시스템을 개발하는 것은 필연적으로 기술적으로 뒤처지게 됩니다. 또한, 외국 기업은 국내에 연구소와 생산 공장을 설립하여 현장 개발을 수행하게 됩니다. 현지 생산 및 현지 판매로 인해 당사 제품은 성능 대비 가격 측면에서 점점 유리해지기 때문에 더 이상 시장 점유율을 확대하기가 매우 어렵습니다.

이러한 상황을 바꾸려면 우리는 '과학기술이 주요 생산력'이라는 위대한 결론을 깊이 이해하고 양심적으로 실천해야 하며 CNC 분야의 과학기술 혁신을 적극 강화하고 노력해야 합니다. 중국의 특성을 지닌 실용적인 고급 CNC를 연구하고 점차적으로 독자적인 첨단 기술 시스템을 구축합니다. 이를 바탕으로 우리는 중국의 국가 상황에 맞는 CNC 제품을 적극적으로 개발하여 CNC 시스템, CNC 기능 부품에서 CNC 공작 기계 전체에 이르는 완전한 산업 시스템을 형성할 것입니다. 이런 식으로 우리는 외국에 의해 주도되지 않고 항상 다른 사람들에 의해 제한될 것입니다. 그래야만 우리는 첨단의 실용적인 CNC 제품을 사용하여 국내 시장을 되찾고 국제 시장을 개방할 수 있어 중국의 CNC 기술이 발전할 수 있습니다. 21세기는 CNC산업이 세계를 선도할 것입니다.

1.2 상용화에 힘쓰라

최근 몇 년간 우리나라의 CNC 제품이 비약적으로 발전했음에도 불구하고 실제로 시장에 진출한 제품은 많지 않습니다. CNC 시스템에 관한 한 국산 제품은 아직 대부분의 공작 기계 공장에서 제대로 수용되지 않았습니다. 따라서 기존 공작 기계를 개조하는 데 사용되는 국산 CNC 시스템의 사례는 많지만 새로운 제품을 갖춘 제품은 거의 없습니다. 공작기계 국내 CNC 공작기계는 대부분 공작기계 공장에서 생산되며 대부분 외국 시스템을 사용하고 있습니다. 물론 구형 공작기계의 CNC 변혁이 중요하지 않다는 것은 아니지만, 제품 측면에서 볼 때 우리 CNC 시스템과 외국 CNC 시스템 사이에는 여전히 상당한 격차가 있다는 것을 의미합니다.

기술적인 성능과 기능 외에도 CNC 시스템과 CNC 공작기계의 상용화에 영향을 미치는 주요 요인은 무엇보다 신뢰성과 안정성, 실용성이다. 과거에는 일부 CNC 기술 및 제품 연구 개발 부서에서 기술 수준(예: 채널 수, 축 연결 수, 이송 속도 분당 미터 수 등)을 반영하는 지표를 추구하는 경우가 많아 실용성에 영향을 미쳤습니다. 그러나 일부 지표와 사소한 문제는 크게 주의를 기울이지 않으며 제품의 안정성, 견고성, 신뢰성 및 실용성에 상대적으로 적은 에너지를 소비합니다. 그 결과, 일부 제품은 매우 높은 평가를 받았으며, 다양한 상을 수상하기도 했습니다. 그러나 이러한 고지수, 고성능 제품은 사소한 문제로 인해 사용자에게 도달할 때 만족스러운 성능을 발휘하지 못했으며 결국 신뢰성을 잃고 시장을 개척하지 못했습니다. 이는 고굴절률, 고성능 프로토타입 제품과 사용자가 실제로 필요로 하는 실용적이고 신뢰할 수 있는 제품 사이에는 상당한 거리가 있음을 보여줍니다. 고굴절률, 고성능 제품을 시장성 있는 제품으로 만드는 데는 여전히 오랜 시간이 걸립니다. .많은 노력을 기울이세요.

반면, CNC 시스템과 CNC 공작기계는 가전제품만큼 양산이 쉽지 않고, 적용 환경도 그리 단순하지 않다.

CNC 제품은 생산 환경에서 사용되며 다양한 공정 문제에 직면합니다. 개발 부서에서 이러한 문제를 철저히 파악하지 못하면 완벽한 제품을 설계하기 어려울 것입니다. 또한, CNC 제품의 일부 문제점은 개발, 시험, 심지어 평가 과정에서도 발견하기 어렵습니다. 이로 인해 동일한 모델의 CNC 공작 기계가 일부 사용자에게는 매우 잘 작동하지만 다른 사용자에게는 성능이 좋지 않습니다. 또는 동일한 모델의 CNC 기계가 일부 부품 가공에는 잘 작동하지만 다른 부품 가공에는 만족스럽지 않습니다. 이런 일이 발생하면 사용자 작업자의 수준에 문제가 있는 경우도 있지만, CNC 제품 자체의 잠재적인 문제가 노출되는 경우도 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 일부 외국 기업에서는 자사 제품을 테스트하기 위해 전문 기관을 설립했습니다. 예를 들어 새로 개발된 CNC 시스템을 테스트하기 위해 제조업체는 실제 생산에서 수많은 부품 프로그램을 설계하고 수집하여 다양한 운영을 위한 CNC 시스템 이러한 절차를 통해 문제가 발견되면 즉시 개발 부서에 피드백하여 해결합니다. 이러한 테스트 과정을 거치면 CNC 시스템의 잠재적인 문제가 크게 줄어듭니다. 과거에는 당사 제품이 이렇게 엄격하고 포괄적인 자체 테스트를 거친 경우가 거의 없었습니다. 많은 문제는 사용자가 선택할 때까지 기다려야 합니다. 이런 식으로 작은 문제라도 국내 CNC 제품의 평판에 심각한 영향을 미치게 됩니다.

따라서 우리는 위의 문제에 충분한 관심을 갖고 상용화에 힘쓰며 기술 연구, 제품 개발, 시험 생산, 생산의 전 과정에 걸쳐 이를 CNC 산업의 중추로 삼아야 합니다. , 등을 통해 당사의 기존 첨단 CNC 제품을 진정으로 시장성이 있는 좋은 제품으로 변화시키고 있습니다.

1.3 관리와 마케팅을 산업 발전의 초점으로 삼으세요

지난 20년 동안의 시장 폭풍의 영향 이후 중국인들은 기술이 중요하다는 것을 점점 더 깨닫게 되었습니다. 경제환경, 치열한 글로벌 경쟁에서 승리하기 위해서는 경영과 마케팅이 더욱 중요합니다. 예를 들어, 대만에서 생산되는 CNC 공작기계는 본토 시장에서 상당한 점유율을 차지할 뿐만 아니라 미국 시장에도 진출하고 있습니다. 대만의 CNC 공작기계 기술과 품질이 미국을 능가했나요? 당연히 아니. 그렇다면 그들은 무엇에 의존하는가? 가장 중요한 것은 경영관리와 제품 마케팅에 힘쓰는 것입니다. 오랫동안 우리는 주로 기술 개발과 표준 개선에만 집중해 왔으며 운영 및 관리, 시장 개발, 제품 마케팅 및 기타 측면을 무시했습니다. 그 결과 신기술과 신제품이 개발되고 제품 품질이 향상되었습니다. 기업들은 여전히 ​​어려움을 겪고 있습니다. 우리는 제품 판매가 부진한 상황에 처해 있습니다[1]. 국내외 경험을 통해 CNC 제품의 경쟁력은 기술뿐만 아니라 경영관리 능력, 마케팅 역량에도 달려 있음을 알 수 있습니다.

그러므로 이제부터 우리는 산업 발전의 중심으로 경영과 마케팅에 집중하고, 진정으로 계획경제 시대에 남겨진 사고방식과 일하는 습관의 족쇄를 풀고, 시장에 적응하는 효율적이고 민감한 운영 메커니즘과 효과적인 인센티브 메커니즘. 이러한 메커니즘을 통해 우리는 기업 경영을 효과적으로 강화하고, 기업 리더와 직원의 책임감, 창의성, 헌신 정신을 고취하며, 다른 한편으로는 제품 경쟁력을 향상시키기 위해 노력할 수 있으며, 모든 긍정적인 요소를 완전히 동원할 수 있습니다. 회사 내외부 및 업계 내에서 시장 개발 노력을 적극적으로 강화하고 마케팅 채널 개방에 노력합니다. 우리는 경쟁이 치열한 제품과 베이징 스위치 공장처럼 “찾고, 얻고, 뚫고, 잡아라”는 정신으로 시장 경쟁에서 승리할 수 있다고 굳게 믿습니다.

1.4 기술지원 및 서비스를 적극 강화

CNC 시스템과 CNC 공작기계는 대표적인 첨단제품으로서 사용자에게 기술지원과 서비스를 제공하는 데 매우 중요하다. 과거 국산 CNC 제품이 신뢰를 잃은 이유는 신뢰성 문제 외에도 강력한 기술 지원과 서비스가 부족했기 때문이었습니다. 사용자들은 CNC 공작기계나 CNC 시스템을 구입하기 위해 많은 돈을 썼습니다. 일단 문제가 발생하면 매일 무시되고 전 세계에서 앞으로 누가 감히 우리 제품을 구입할 것입니까? 따라서 사용자를 위한 기술 지원과 서비스는 중요한 일상 업무로 간주되어야 시장에 더 깊이 진출할 때 강력한 후방을 확보할 수 있습니다. 따라서 CNC 제품 시장 경쟁에서 종합적인 승리를 거두기 위해서는 기술 지원과 서비스를 핵심으로 하는 강력한 후방을 구축해야 합니다. 물론 주도권을 잡기 위해서는 후방도 주도권을 잡아야 한다. 현재 첨단 정보 기술 수단(인터넷, 멀티미디어 등)의 사용은 차세대 3차원 기술 지원 및 서비스 시스템을 구축하는 새로운 길을 열어줄 것입니다.

1.5 지속 가능한 발전의 길을 견지하십시오.

지속 가능한 발전은 다음 세기 기업 발전의 중요한 전략입니다. 우리나라의 CNC 산업이 위대한 발전을 이루려면 이 길을 따라야 합니다. 지속 가능한 개발. 녹색은 지속 가능한 개발을 달성하는 중요한 방법이며 주요 아이디어는 청결과 보존입니다. 이를 위해 친환경 CNC제품 개발을 적극 강화하고, CNC제품, CNC산업, 제조업 전체의 녹색화를 가속화해야 한다. 주요 전략조치는 다음과 같은 측면을 고려해야 한다. 제품 제조 및 사용. 예를 들어, CNC 공작 기계의 주조 구조를 줄이고 주조로 인한 환경 오염을 제거합니다. CNC 공작 기계 스핀들 윤활을 위해 오일 미스트 윤활을 오일-가스 윤활, 오일 주입 윤활 등으로 교체하여 생산 환경에 대한 오염을 줄입니다. 정밀 CNC 공작 기계 및 작동 환경 온도 제어에서 프레온 냉동의 항온 기술을 제거하고 기계식 변속기 대신 전기 변속기를 사용하여 소음 공해를 줄였습니다. ②자원 소비와 에너지 소비를 대폭 줄입니다.

예를 들어, 소프트웨어를 사용하여 하드웨어를 교체함으로써 하드웨어 제조의 자원 및 에너지 소비와 오염을 줄이고, 제품 수명이 끝난 후 하드웨어 장치의 분해 및 재활용 문제를 줄이기 위해 유도 드라이브를 영구 자석 드라이브로 교체합니다. 효율성 및 역률, 에너지 절약 전기 사용 전송은 기계적 전송을 대체하고 효율성을 향상시키며 에너지 소비를 줄입니다. ③ 전통적인 공작기계를 변화시키기 위해 CNC 기술의 활용을 강화한다. 이는 정보 기술과 자동화 기술을 활용해 전통 산업을 변혁하고 전통 산업 생산 기술과 장비를 현대화하려는 목표에 부합할 뿐만 아니라 산업의 지속 가능한 발전 목표를 달성하고 막대한 경제적 이익도 달성할 수 있습니다. 우리나라에는 수백만 개의 일반 공작 기계가 있습니다. 전통적인 공작 기계를 변형하기 위해 CNC 기술의 사용을 강화하는 것은 다음 세기 우리나라 CNC 분야의 중요한 발전 방향이 될 것입니다. ④ 친환경 CNC공작기계 개발을 적극 추진한다. 친환경 CNC 공작 기계는 재료 소비가 적고 에너지 소비가 적으며 오염이 없고 수명이 길며 분해 및 재활용이 쉬운 새로운 공작 기계여야 합니다. 예를 들어, 시리즈 구조를 병렬 구조로 대체하는 것은 친환경 CNC 공작 기계를 개발하는 한 가지 방법입니다. 이는 병렬 구조 공작 기계에서 소비되는 금속 재료가 기존 시리즈 구조 공작 기계에 비해 극히 적고 처리량이 많기 때문입니다. 특히, 대형 구조 부품의 주조 공정을 생략해 공작기계 제조 과정에서 에너지 소비와 환경 오염을 크게 줄일 수 있다. 또한, 병렬 구조 공작 기계는 전기 전송의 사용에 도움이 되며, 이는 매우 효율적이며 사용 중 에너지 소비를 효과적으로 줄일 수 있습니다.

국제표준화기구(International Organization for Standardization)는 ISO14000 환경 관리 표준을 제정했으며, 글로벌 환경 문제의 '합법화' 추세가 더욱 발전하고 있으며 지속 가능한 발전은 기업이 국제 시장에 진출하는 통로가 될 것입니다. ]. 따라서 우리 CNC 제품이 다음 세기에 국제 시장에 진출하려면 우리 기업은 "나부터 시작하고 지금부터 시작해야" 합니다.

2 기술적 접근

2.1 중국 특성을 지닌 차세대 PC CNC 시스템 개발

CNC 시스템은 모든 종류의 CNC 장비의 핵심이므로 기술 혁신을 통해 첫 번째 중국 특성을 지닌 새로운 CNC 시스템의 개발은 CNC 산업화 과정을 촉진하는 효과적인 기술 방법이 될 것입니다.

지난 10년 동안 우리가 걸어온 PC CNC 경로가 완전히 정확하다는 것이 실습을 통해 입증되었습니다. PC(산업용 PC 포함)는 대용량, 저렴한 가격, 빠른 기술 진보와 성능 향상, 높은 신뢰성을 갖추고 있습니다(산업용 PC 호스트의 MTBF는 30년에 달함[3]). 따라서 이를 CNC 시스템의 소프트웨어 및 하드웨어 플랫폼으로 사용하면 CNC 시스템의 가격 대비 성능 비율을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 범용 마이크로컴퓨터의 기존 소프트웨어 및 하드웨어 자원을 최대한 활용하고 최신 기술을 공유할 수 있습니다. 대용량 메모리, 고해상도 고속 컬러 디스플레이, 멀티미디어 정보 교환, 네트워크 통신 등 컴퓨터 분야에서의 성과 또한, 범용 마이크로컴퓨터를 CNC 플랫폼으로 사용하면 빠른 기술 발전을 이룰 수 있으며, PC가 업그레이드되면 그에 따라 CNC 시스템도 업그레이드될 수 있어 장기적인 기술적 우위를 유지하고 경쟁에서 무적 상태를 유지할 수 있습니다.

현재 PC CNC 시스템 아키텍처에는 두 가지 주요 형태가 있습니다. (1) 전용 CNC와 PC 프런트 엔드의 복합 구조, (2) 일반 PC와 위치 제어 카드의 계층 구조입니다. 디지털 분산 아키텍처도 발전하고 있습니다. 해결책은 DSP와 기타 구성 요소로 구성된 디지털 서보를 광케이블을 매개로 네트워크를 통해 CNC 장치에 연결하여 완전한 CNC 시스템을 구성하는 것입니다. 이러한 종류의 시스템은 성능은 좋지만 개발 및 생산 비용이 높기 때문에 가까운 시일 내에 국내 사용자가 수용하기 어렵습니다. 우리는 위의 구조가 중국의 국가 상황에 맞는 최선의 솔루션은 아니라고 생각합니다. 중국의 국가 상황에 맞는 것은 모든 CNC 기능이 완전히 소프트웨어 기반인 통합 구조여야 합니다. 시스템 비용 절감에 도움이 될 뿐만 아니라 더 중요한 것은 시스템의 신뢰성을 효과적으로 향상시킬 수 있다는 것입니다.

수십년의 경험을 통해 국내 CNC 시스템 개발의 핵심은 신뢰성이라는 사실이 입증되었습니다. CNC 시스템의 신뢰성에 영향을 미치는 요소는 많지만 과도한 하드웨어 규모와 낮은 하드웨어 제조 프로세스 수준은 종종 신뢰성에 가장 큰 위협이 됩니다. 과거에는 국내 CNC 시스템의 전반적인 설계상의 여러 가지 이유로 인해 기술적 지표가 그다지 높지 않은 일반 CPU를 사용해야 했으며, 이러한 방식으로 CNC의 복잡한 기능을 완성하려면 구성이 필요한 경우가 많았습니다. 여러 CPU가 있는 시스템, 때로는 추가 CPU가 필요했습니다. 일부 전용 또는 일반 하드웨어 회로는 CNC 시스템의 일부 높은 실시간 기능(예: 미세 보간, 위치 서보 제어 등)을 구현하는 데 사용됩니다. 대규모 시스템 하드웨어 규모. 소규모 배치의 CNC 시스템과 같은 제품의 경우 기존 국내 공정 조건에서는 하드웨어 제조 관점에서 시스템의 신뢰성을 보장하기 어렵기 때문에 생산 현장에서 국산 CNC 시스템의 성능이 좋지 않습니다. , 그리고 국내 CNC 시스템이 이미지와 평판에 심각한 영향을 미쳐 많은 사용자가 여전히 두려움을 느끼고 있습니다.

따라서 새로운 CNC 시스템을 개발할 때 새로운 고성능 CPU(고주파 펜티엄 II, 펜티엄 III 등)를 컴퓨팅 및 제어 코어로 사용하는 데 우선순위를 두어야 합니다. 시스템을 설치하고 소프트웨어를 사용하여 CNC의 모든 기능을 실현해 보십시오. 이러한 방식으로 시스템 하드웨어의 크기를 크게 줄일 수 있습니다. 또한 소프트웨어 설계, 전원 공급 장치 설계, 커넥터 설계 및 선택, 접지 및 차폐 설계 및 구성 등에 강력한 간섭 방지 및 고신뢰성 설계 및 제조 기술을 채택하여 시스템의 신뢰성을 종합적으로 향상시켜야 합니다.

새로운 고성능 CPU는 수십 개의 일반 CPU(80286, 80386 등)를 대체할 수 있기 때문에 CNC 시스템의 기본 기능(정보 처리 등)뿐만 아니라 고성능 CPU 처리, 공구 보상 계산, 보간 계산, 가감속 제어 등) 및 스위치 제어 기능(내장 PLC)을 기반으로 PC 플랫폼에서 완료되며 서보 제어 기능도 완료할 수 있습니다. 이로써 이전에 DSP에서 수행했던 디지털 서보 제어 기능(위치 제어, 속도 제어, 벡터 변환 제어 등)을 PC의 CPU에서 완료할 수 있어 내장 서보 제어를 실현할 수 있습니다. CNC 부품의 하드웨어 규모를 줄이고, 더욱이 서보 제어 부품의 하드웨어 규모도 대폭 축소했습니다.

PLC와 서보 제어 기능이 내장된 이러한 완전한 소프트웨어 기반 통합 CNC 시스템은 PC 플랫폼 외에 전체 CNC 시스템이 하드웨어 규모를 최소화합니다. 공작 기계 전원 인터페이스 및 피드백 인터페이스. 이는 시스템 신뢰성을 효과적으로 향상시키고 정보 전송 병목 현상을 제거하며 시스템 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 시스템 비용을 대폭 절감하므로 시스템(모터 포함) 가격을 기존 CNC 시스템의 절반 수준으로 낮출 수 있습니다. 분명히 고성능, 고신뢰성, 저비용을 갖춘 이 새로운 유형의 CNC 시스템은 매우 경쟁력이 있을 것이며 중국 CNC의 새로운 상황을 창출하는 데 기여할 것으로 예상됩니다.

또한 일체형 PC CNC 시스템은 개방형 구조 구현이 용이하다는 또 다른 큰 장점이 있다. 이는 이 시스템의 하드웨어 자체가 완전히 개방되어 있고 개방형 CNC 시스템을 구성하는 작업이 전적으로 소프트웨어에 있기 때문입니다. 표준과 프로토콜이 잘 확립되어 있는 한 정보 처리, 궤적 보간, 가속 및 감속 제어 등 모든 것이 소프트웨어에 있습니다. , 스위치 제어 서보 제어부터 서보 제어까지 모든 것이 열릴 수 있어 사용자의 사용이 크게 간편해집니다.

2.2 CNC 기능 부품의 전문 생산을 촉진

CNC 시스템의 문제를 해결한 후 CNC 공작 기계의 모듈러 설계 및 제조를 실현하는 방법은 우리나라 공작 기계 제조업체가 하는 방법입니다. 시장 수요에 신속하게 대응할 수 있습니다. 경쟁에서 승리하는 또 다른 열쇠입니다. CNC 공작 기계의 모듈식 설계 및 제조를 실현하려면 CNC 공작 기계의 기능 부품을 전문적으로 생산하는 문제를 해결해야 합니다. 현재 우리나라는 이와 관련하여 실제 요구에 비해 여전히 훨씬 뒤떨어져 있습니다. 따라서 향후 몇 년 동안 우리는 CNC 공작 기계의 기능 부품 개발 및 전문 생산을 적극적으로 추진해야 합니다. 핵심 사항은 다음과 같습니다:

(1) 새로운 영구 자석 전기 스핀들 장치 전기 스핀들은 국제 시장에서 CNC 공작 기계의 가장 인기 있는 기능 구성 요소가 되었습니다. 그러나 현재 이러한 제품은 거의 대부분 유도 비동기식으로 다음과 같은 현저한 문제점을 안고 있다. ① 회전자에 권선이 있어 큰 전류가 흐르므로 회전자 발열이 심하여 정밀도에 직접적인 영향을 미친다. 스핀들 ② 저속 출력이 작고 토크 맥동이 커서 광범위한 절단 요구 사항을 충족하기 어렵습니다. ③ 모터의 크기와 무게가 클 뿐만 아니라 효율성과 역률도 낮습니다. 그러나 또한 큰 인버터 용량과 높은 에너지 소비가 필요합니다. ④ 제어 시스템이 복잡하고 비용이 많이 듭니다.

따라서 우리나라의 희토류 영구자석 재료를 활용하여 새로운 고출력, 고효율, 넓은 속도 범위의 영구자석 동기 AC 스핀들 장치를 개발하면 기존 전기 스핀들의 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. .중국 특성을 지닌 차세대 전기 스핀들 제품을 형성하십시오. 영구자석 전동스핀들은 유도 비동기 전동스핀들에 비해 기계적 구조와 제어시스템이 단순하므로 전문적인 대량생산이 용이하다. 물론 이를 위해서는 스핀들 지지(세라믹 베어링, 유체역학 및 정압 베어링, 자기 서스펜션 베어링) 기술, 고정밀 및 고속 동적 밸런싱 기술, 고속 구동, 감지 및 제어 기술과 같은 극복 핵심 기술도 필요합니다. , 고신뢰성 안전보장 기술을 보유하고 있습니다.

(2) 저렴한 고성능 서보 시스템 현재 피드 AC 서보 시스템(드라이버 + 모터)의 가격은 일반적으로 10,000위안 이상이며 스핀들 서보 시스템의 가격도 그만큼 높습니다. 수만 위안에 달하는 이는 국내 CNC 공작 기계의 비용을 절감하는 데 큰 장애물이 되었습니다. 따라서 새로운 통합형 국산 CNC 시스템의 개발과 함께 저렴하고 고성능의 빌트인 서보 시스템의 개발도 활발히 이루어져야 할 것이다. 내장 서보의 하드웨어 부분에는 모터와 전원 인터페이스만 있으므로 우리나라 영구자석 자원의 장점을 최대한 활용하고 전문 생산을 통해 모터 비용을 절감할 수 있으며 지능형 IPM 모듈을 전원 인터페이스로 사용합니다. 또한 매우 저렴하므로 내장 피드 서보의 가격을 몇 천 위안 이내로, 내장 스핀들 서보의 가격을 20,000 위안 이내로 조절하는 것이 전적으로 가능합니다.

(3) 선형 AC 서보 시스템 선형 AC 서보 시스템은 다음 세기 CNC 공작 기계의 필수 기능 구성 요소입니다. 현재 우리나라에는 성숙한 제품이 없으므로 연구, 개발, 홍보 및 적용을 강화해야 합니다. 기존 공작기계의 반자성 문제는 해결하기 어려운 반면, 병렬형 공작기계의 반자성 문제는 상대적으로 쉽다는 점을 고려하면, 기존 구조 공작기계에서는 유도 비동기 리니어 모터를, 병렬형 공작기계에서는 영구자석 동기 리니어 모터를 개발할 수 있다. 강점을 극대화하고 약점을 피하도록 공작 기계를 구성하고 응용 분야에 필요한 새로운 고속 및 고정밀 공급 시스템을 형성합니다. 이를 바탕으로 구동과 지지를 하나로 결합한 자기부상 작업대가 더욱 발전될 수 있다.

(4) 무전송 CNC 턴테이블 및 스윙 헤드 CNC 턴테이블 및 스윙 헤드는 다좌표 CNC 공작 기계의 핵심 구성 요소이며 고정밀 웜 기어 및 기타 변속기를 사용하는 기존 턴테이블 및 스윙 헤드는 그렇지 않습니다. 제조가 어려울 뿐만 아니라 제조 비용도 높으며, 고속 가공에 필요한 속도와 정밀도를 달성하기 어렵기 때문에 새로운 제로 전송 방식을 개발하는 방법이 필요합니다. 기계식 변속기 체인) CNC 턴테이블과 스윙 헤드를 활용하여 우리나라의 고속, 고정밀 다좌표 CNC 공작 기계 개발을 촉진합니다.

(5) 고속, 고정밀 검출 장치 차세대 CNC 공작기계 개발의 화두는 고속, 고정밀입니다. 이는 단지 고성능 제어만을 요구하는 것은 아닙니다. 따라서 기존 기술을 기반으로 0.1μm 이상의 고속(60m/min 이상) 선형 변위 센서와 각도 변위 센서를 더욱 개발해야 한다. 100만 펄스/r의 기술은 우리나라 해외에서는 차단되어 있습니다.

2.3 CNC 공작기계 국산화 가속화 및 시장 반전 승리

CNC 산업화의 궁극적인 성공 여부는 CNC 공작기계 국산화와 시장점유율에 반영될 것이다. 위의 전체 전략에 따라 두 가지 측면(저가 CNC 공작 기계와 고속 및 효율적인 CNC 공작 기계)에 중점을 두고 중간 측면(일반 CNC 공작 기계)을 추진하며 중형 CNC 공작 기계를 촉진하는 정책을 채택합니다. 듀티(중형 핵심장비)는 국내 시장에서 잃어버린 입지를 빠르게 회복할 것이며, 이는 국제 시장에서 꾸준히 진출하여 궁극적으로 국내 CNC 공작기계 시장에서 턴어라운드를 이룰 수 있는 효과적인 전술이자 전략입니다. 많은 기사가 일반 CNC 공작 기계의 개발에 집중되어 있으므로 다음에서는 저가형 CNC 공작 기계, 고속 및 효율적인 CNC 공작 기계 및 견고한 CNC 공작 기계의 개발 문제에 대해서만 논의합니다.

(1) 저가형 CNC 공작기계를 적극 개발한다. 저가형 공작기계는 기능이 사용자 요구 사항을 충족하고(기능 낭비가 없음) 적당한 기술 지표, 우수한 신뢰성 및 낮은 품질을 갖춘 인기 있는 CNC 공작 기계이다. 가격. 이러한 유형의 공작기계는 국제 시장에서 CNC 공작기계의 개발 추세 중 하나가 되었으며 많은 국내 사용자가 원하는 제품이기도 하며 시장 전망도 상당히 넓습니다. 그러나 외국산 CNC 시스템(서보 포함)을 이용해 전통적인 사상에 따라 저가형 공작기계를 개발한다면 대다수의 사용자가 수용할 수 있는 수준으로 가격을 낮추는 것은 어려울 것이다. 따라서 본 논문에서 제안한 새로운 통합형 국산 CNC 시스템을 활용하여 고성능, 저가형 CNC 공작기계를 개발하는 것이 가장 유망한 성공 경로가 될 것이다. 특정 배치 크기가 있는 한 전국적으로 생산되는 인기 CNC 선반의 가격은 100,000위안 내에서 제어할 수 있으며 3좌표 CNC 밀링 머신은 약 150,000위안 내에서 제어할 수 있으며 머시닝 센터는 약 10만 위안 내에서 제어할 수 있습니다. 200,000위안. 이 가격이라면 국산 CNC 공작기계의 경쟁력은 매우 높을 것입니다.

(2) 고속 및 효율적인 CNC 공작 기계 개발을 가속화합니다. 고속 및 고효율은 CNC 공작 기계 개발의 또 다른 주요 추세입니다. 고속이고 효율적인 CNC 공작기계를 개발하는 기술적인 방법은 여러 가지가 있습니다. ① 절삭 속도와 이송 속도를 높여 생산 효율을 두 배로 높이고 부품의 표면 가공 품질과 가공 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며 특정 문제가 있습니다. 기존 가공으로는 해결하기 어려운 일부 특수 재료(예: 알루미늄-티타늄 합금, 금형강, 경화강) 및 특수 형상 부품(예: 복잡한 얇은 벽 부품)을 효율적으로 가공할 수 있습니다. ② 프로세스 컴파운딩을 통해 공작물 설치 횟수를 줄이고 핸들링 및 클램핑 시간을 효과적으로 단축합니다. 예를 들어, 5면 5축 머시닝 센터와 수직 선반이 결합되어 하나의 설정으로 부품의 대부분(또는 모든) 가공을 완료할 수 있는 범용 머시닝 센터를 형성합니다. ③ 고속, 고정밀 원주 밀링과 같은 새로운 가공 방법을 채택하여 구멍을 가공하고 나선형 궤적 보간을 사용하여 바닥 구멍을 뚫지 않고 직접 태핑을 실현하여 공구 교환 횟수를 크게 줄이고 가공 효율성을 향상시킵니다. ④ CNC 공작기계용 지능형 위치 지정 처리 기능을 개발하여 정밀 고정 장치 및 수동 정렬에 대한 의존도를 없애고 단일 부품 및 소규모 배치 처리 준비 시간을 효과적으로 단축합니다.

우리나라의 실정에서는 전통적인 사상을 따르면 위의 접근 방식을 달성하기 어렵습니다. 따라서 우리는 국가적 상황에 기초하여 혁신에 용기를 갖고 과감하게 새로운 길을 모색해야 합니다. 현실. 기존 CNC 공작기계의 전체 구조가 기본적으로 공작기계 전달 링크의 강성이 부족하고 마찰 저항이 크기 때문에 공작물과 공구가 각각의 가이드 레일을 따라 동시에 이동하는 방식을 채택하고 있다는 점을 고려하면, 가이드 레일에서는 이동 부품이 높은 정밀도를 얻기가 어렵습니다. 반면에 공작물, 고정 장치 및 작업대의 총 질량이 상대적으로 크기 때문에 높은 가속도를 얻기가 어렵습니다. 또한, 기존의 공작기계 구조는 링크가 많은 직렬 오픈체인 구조이고, 캔틸레버 부품과 링크 사이의 연결 간격이 존재하기 때문에 전체적인 높은 강성을 얻기가 쉽지 않다. 고속 및 효율적인 처리에 대한 특별한 요구 사항에 적응합니다. 이러한 이유로 국산 고속, 고효율 CNC 공작기계를 개발할 경우 공작물을 고정할 수 있고, 리니어 모터를 이용하여 평행한 짧은 체인을 형성하여 스핀들과 공구의 이동을 직접 구동할 수 있으며, 고속 고정밀 전동과 고강성 서포트를 하나로 결합하여 고속, 고효율의 새로운 구조의 머시닝센터에 적합합니다. 이러한 구조를 이용한 고속, 효율적인 CNC 공작기계는 속도가 빠르고 강성이 높을 뿐만 아니라, 변속기와 제어장치를 적절하게 다루면 기존 공작기계에 비해 높은 가공 정밀도와 가공 품질을 얻을 수 있다는 장점도 있다. 기계적 구조와 보편적이고 표준화된 부품으로 높은 정확도, 낮은 제조 비용, 경제적인 대량 생산이 용이하다는 장점이 있습니다. 따라서 이러한 사고방식에 따라 고속이면서 효율적인 CNC 공작기계를 개발하는 것이 국정에 부합하고 성공하기 쉬운 길이 될 것입니다.

(3) 대형 CNC 공작 기계의 설계 및 제조 기술의 획기적인 발전. 대형 CNC 공작 기계(특히 다좌표 대형 CNC 공작 기계)는 국가의 주요 핵심 장비입니다. CNC 공작기계는 우리에게 해외 판매가 불가능한 전략적 소재이며, 따라서 다음 세기 우리나라의 CNC 제품 개발은 이에 의존해야 합니다. 문제를 해결하는 우리 자신의 힘. CNC 중형 공작기계의 개발은 탄탄한 기반을 갖추어야 하며 CNC 공작기계의 국산화 과정에서 지속적으로 경험을 정리하고 기초기술과 핵심기술에 대한 연구를 강화하며 결합의 장점을 최대한 발휘해야 합니다. 우리 나라의 산, 학, 연구 모든 부서가 함께 노력하여 목표를 달성하고 다음 세기 초에 획기적인 진전을 이룰 것입니다.

현재 중형 CNC 공작기계 개발에서는 기초 이론 연구를 강화하는 것 외에도 핵심 기술에 대한 연구도 강화해야 한다. 예를 들어, 중장비의 제어는 특별한 솔루션이 필요한 중요한 문제입니다. 대형 공작 기계로 가공한 공작물은 가격이 매우 비싸고 폐기할 수 없기 때문에 공작 ​​기계의 안정적인 작동을 보장하기 위해 CNC 시스템에서 이중(또는 다중) CPU 중복 작업 방식을 사용할 수 있습니다. 계산 및 제어의 절대적인 정확성을 보장하고 자동 진단, 자동 수리 또는 자동 교체를 통해 처리 문제가 없는지 확인합니다. 또한 듀얼 배터리로 구동되는 완전 절연형 전원 공급 장치 솔루션을 전원 공급 장치로 채택할 수 있습니다. 즉, 한 세트의 배터리가 시스템에 전원을 공급할 때 다른 배터리 세트를 충전할 수 있으며 전력망과 제어 장치를 제어할 수 있습니다. 시스템이 완전히 격리되었습니다. 이는 대규모 작업장에서 CNC 시스템에 대한 심각한 그리드 전압 변동 및 심각한 간섭의 영향을 완전히 제거하여 시스템의 신뢰성을 효과적으로 보장합니다. 또 다른 예로, 대형 CNC 공작 기계의 구동도 중요한 문제입니다. 스트로크 길이가 5m를 초과하면 일반 볼 스크류는 큰 하중을 전달할 수 없으므로 일반적으로 예압 이중 기어 랙 메커니즘, 정역학적 웜-웜 바 메커니즘, 4개 다리(또는 이중 다리) 메커니즘이 사용됩니다. 메커니즘 등을 사용하여 긴 스트로크 전달을 실현합니다. 그러나 이들 솔루션은 구조가 복잡하고, 속도와 가속도가 낮으며, 동적 성능이 좋지 않고, 고정밀도 달성이 어렵고, 유지 관리가 복잡한 등의 문제를 안고 있습니다. 이를 위해 어레이형 고효율 리니어 모터 직접 구동 기술과 공간 병렬 메커니즘 구동 기술을 개발하여 대형 CNC 공작기계의 고속, 고정밀 구동 문제를 새로운 방식으로 해결할 수 있다. 또한, 공작기계 구조의 최적화 설계, 장행정 정밀도 검출, 중력 변형 보상, 절삭력 변형 보상, 열변형 보상 등도 대형 CNC 공작기계에서 해결해야 할 핵심 문제이며 충분히 숙지해야 할 사항이다. 주목.

3 결론

중국의 국가 상황에 부합하는 전반적인 발전 전략을 수립하고 국제 표준에 부합하는 발전 경로를 수립하는 것은 우리나라 CNC 산업의 발전에 중요합니다. 21세기 기술과 산업. 본 논문에서는 우리나라 CNC 기술 및 산업 발전 동향 분석과 CNC 분야의 기존 문제점 연구를 바탕으로 21세기 우리나라 CNC 기술 및 산업 발전 경로를 논의하고 다음과 같은 사항을 제안한다. 기술 혁신은 지침이자 필수품이어야 합니다. 전반적인 발전 전략은 기술 지원과 서비스를 뒷받침하면서 관리와 마케팅에 중점을 두고 지속 가능한 발전의 길을 고수하는 것입니다. 이를 바탕으로 새로운 CNC 시스템, CNC 기능 부품, CNC 공작 기계 등을 개발하기 위한 구체적인 기술적 접근 방식이 연구되었습니다.

우리는 우리나라의 과학기술계, 산업계, 교육계가 함께 협력하여 지식경제가 우리에게 가져온 흔치 않은 기회를 포착하고, 경쟁적인 세계화로 인한 심각한 도전에 대처하고, 21세기 지식 활용을 준비하십시오. 우리나라의 CNC 기술과 산업이 세계 선두로 나아가고 있기 때문에 우리나라 경제는 계속해서 강력한 발전 추세를 유지할 것이며 우리는 함께 열심히 노력할 것입니다!

저자 소개

저우 카이(Zhou Kai), 남성, 1954년생. 칭화대학교 정밀기기기계학과 부교수 겸 공학박사(베이징 100084) 주로 CNC 기술, 전자 기계 제어 공학, 제조 과학 및 제조 시스템 분야의 연구 작업에 종사하고 있습니다. 15개의 과학 연구 결과를 얻었습니다. 70편 이상의 논문을 출판했습니다.

참고문헌

1 Yang Wansu, Yan Honghe. 기계과학과 기술, 1997, 26(4):1~6

2 Chen Yuxiang. 공학, 1998, 9(5): 1~4

3 Zhou Yanyou 중국 기계공학, 1998, 9(5): 5~24