馬歡

摘 要：隨著我國科技的發(fā)展，在機床制造業(yè)領域方面有了很大的改觀，數(shù)控技術和計算機技術的發(fā)展始終保持同步，至今已經(jīng)歷了從電子管、晶體管、集成電路、計算機到微處理器的演變，系統(tǒng)的功能日益增強，應用領域日益擴大，發(fā)展異常迅速，更新?lián)Q代十分頻繁。據(jù)統(tǒng)計，目前我國可供市場的數(shù)控機床有1500種，幾乎覆蓋了整個金屬切削機床的品種類別和主要的鍛壓機械，占據(jù)著不可估量的地位。這標志著國內(nèi)數(shù)控技術已進入快速發(fā)展的時期，并且在一定程度上促進工業(yè)的產(chǎn)值，提高工作效率。

關鍵詞：數(shù)控技術；數(shù)控機床；數(shù)控系統(tǒng)

1 數(shù)控技術的介紹

數(shù)控技術，英文名稱：Numerical Control （簡稱NC），即采用電腦程序控制機器的方法，按工作人員事先編好的程式對機械零件進行加工的過程。數(shù)控技術是制造業(yè)信息化的重要組成部分。

2 數(shù)控機床技術的概況

2.1 數(shù)控機床的發(fā)展階段

我國機床行業(yè)發(fā)展至今，已經(jīng)有了比較完善的行業(yè)基礎。我國數(shù)控機床的發(fā)展時間卻比較短，起步較發(fā)達國家落后不少。作為現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的重要裝備， 數(shù)控機床已經(jīng)成為國家重要的戰(zhàn)略裝備，它的技術水平可以反映一個國家的綜合國力。過去，我國還不能自主生產(chǎn)數(shù)控機床的時候都是以高昂的價格從國外引進產(chǎn)品，而技術還是掌握在發(fā)達國家手中，目前我國數(shù)控機床行業(yè)的旺盛需求仍將保持高速增長，年均復合增長率達到37.4%。數(shù)控機床已成為機床消費的主流。十二五期間我國將持續(xù)投入，且力度加大，每年重大專項將帶動資金投入100億以上。不僅帶動了我國國產(chǎn)數(shù)控機床及其數(shù)控系統(tǒng)和相關功能部件的市場發(fā)展，也為國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商不斷發(fā)展自己的技術，擴大市場提供了極好的機遇。

2.2 數(shù)控機床技術的現(xiàn)狀

2.2.1 呈現(xiàn)地域性

從我國的數(shù)控機床的產(chǎn)生格局來看，我國數(shù)控機床發(fā)展的地域性特點非常明顯。地域的明顯也反映了我國數(shù)控機床發(fā)展的不均衡。如我國一些老工業(yè)生產(chǎn)基地，數(shù)控機床發(fā)展速度相對還是緩慢的。

2.2.2 缺乏創(chuàng)新

長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機床始終處于低檔迅速膨脹、中檔進展緩慢、高檔依靠進口的局面。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設計水平、質量、精度、性能等方面與國外先進水平落后5-10年，在高、精、尖技術方面的差距則達到了10-15年，并且國產(chǎn)的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)還缺少完善的技術培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高，同時，中國在應用技術及技術集成方面的能力也還比較低，相關的技術規(guī)范和標準的研究制度相對滯后。國產(chǎn)的數(shù)控機床還沒有形成品牌效應。更重要的原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，萬全擁有自主知識產(chǎn)權的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 數(shù)控技術發(fā)展的趨勢

3.1 高、精、尖加工技術的轉變

速度、質量是數(shù)控技術行業(yè)的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。普通級數(shù)控機床的加工精度已由10um提高到5um，精密級加工中心則從3-5um，提高到1-1.5um，并且超精密加工精度已開始進入納米級（0.01um）。在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到了30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。

3.2 五軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展

采用五軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬剛零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展，當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床的發(fā)展。

3.3 智能化、開放式、網(wǎng)絡化成為當代數(shù)控技術發(fā)展的主要趨勢

21世紀的數(shù)控將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定的模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC，中國的ONC等。數(shù)控的系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結構規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前的研究核心。網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。

4 數(shù)控技術的發(fā)展前景

隨著我國機床行業(yè)的快速進步，在2009年工業(yè)總產(chǎn)值和銷售收入超越日本和德國，首次躍居世界機床制造第一大國，尤其是中國沈陽、北一、大連激光切割機等大型機床集團率先抓住機遇迎接挑戰(zhàn)，進入世界舞臺。

沈陽機床廠集團通過自主研發(fā)，數(shù)控技術已經(jīng)成為了其領導機床產(chǎn)品的核心。為了探索新形勢下產(chǎn)學研模式，沈陽機床廠集團牽頭組成“數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新聯(lián)盟”有9家企業(yè)、6家大學和1家研究所參加。這就意味著如果我們能在普及型數(shù)控技術成品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國數(shù)控技術產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時，還需要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國的自主設計、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術水平。

5 結束語

數(shù)控機床技術無論從產(chǎn)品種類、技術水品、質量和產(chǎn)品上都取得了很大的發(fā)展，在一些關鍵的技術方面也取得了重大突破。數(shù)控機床及由數(shù)控機床組成的制造系統(tǒng)以其卓越的柔性自動化的性能、高效而可靠的生產(chǎn)效率、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能，充分顯示出它是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、構建先進的數(shù)字化企業(yè)的重要基礎制造裝備。因此，數(shù)控技術已成為先進制造技術中的一項核心技術，隨著用戶需求的多樣化和市場競爭化激劇化，促進數(shù)控技術的加速發(fā)展。

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