楊毅，孫亮

（池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 池州 247000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，中國(guó)制造行業(yè)不斷進(jìn)行改革，制造行業(yè)成為權(quán)衡國(guó)家綜合國(guó)力的標(biāo)志性行業(yè)。當(dāng)前，傳統(tǒng)的低效機(jī)械加工方式逐漸被現(xiàn)代化先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)所取代，制造行業(yè)得以快速發(fā)展。數(shù)控行業(yè)的發(fā)展技術(shù)即為數(shù)控機(jī)床，作為制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化技術(shù)的關(guān)鍵基石，數(shù)控技術(shù)發(fā)展又是中國(guó)制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志，目前應(yīng)用范圍較為廣泛，例如工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)床生產(chǎn)及航天制造等，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及科技進(jìn)步提供了重要支持。運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，有利于制造和加工精準(zhǔn)度高、大批量、種類多的零件，數(shù)控技術(shù)是工業(yè)制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化、集成化、數(shù)字化、自動(dòng)化的重要保證，是現(xiàn)代化機(jī)床行業(yè)的核心與靈魂。

1 國(guó)內(nèi)外數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

早在1952年，MIT研發(fā)出世界上第一套數(shù)控系統(tǒng)，自此傳統(tǒng)加工技術(shù)被顛覆。加之計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)被不斷研發(fā)和創(chuàng)新，其中以美國(guó)、德國(guó)、日本3 個(gè)國(guó)家為代表的數(shù)控技術(shù)在世界范圍內(nèi)具有極大的影響力。美國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)在政府的支持下，側(cè)重于實(shí)用性，生產(chǎn)技巧與經(jīng)驗(yàn)也最為豐富，以美國(guó)哈斯為例，從創(chuàng)立之初就致力于為用戶提供最具性價(jià)比的機(jī)床，2021 年哈斯展示了UMC-500 系列五軸機(jī)床，配備直徑為400 mm 的旋轉(zhuǎn)臺(tái)面、采用標(biāo)準(zhǔn)T 型槽和精密導(dǎo)向孔，具備較高的通用性，最高轉(zhuǎn)速為12 000 r/min，快移速度為30.5 m/min，可用于加工中小型5 軸復(fù)雜零件[1]；德國(guó)一直以嚴(yán)謹(jǐn)享譽(yù)全球，很大一部分原因都要?dú)w功于機(jī)床產(chǎn)業(yè)，西門子（SIEMENS）的數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK 在更新迭代后，代表型號(hào)有802、810、840 等，以840D 為例，該系統(tǒng)將CNC（Computerized Numerical Control，裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床）和驅(qū)動(dòng)控制集成在一塊板子上，實(shí)現(xiàn)操作、編程、監(jiān)控一體化，可實(shí)現(xiàn)鉆、車、銑、磨、切割、沖、激光加工和搬運(yùn)設(shè)備的控制，備有全數(shù)字化的SIMODRIVE611 數(shù)字驅(qū)動(dòng)模塊；日本在學(xué)習(xí)德國(guó)與美國(guó)的基礎(chǔ)上大力發(fā)展數(shù)控機(jī)床，如今也以精密制造著稱，其高端機(jī)床占據(jù)世界70%以上的市場(chǎng)，以山崎馬扎克公司的機(jī)床為例，其生產(chǎn)特點(diǎn)就是高精度與體驗(yàn)感強(qiáng)，“EML-2525AJ”作為旗下最快的沖床加工機(jī)，組合沖頭和模具配有不同直徑的炮塔，如上Φ1 010 mm、下Φ1200mm，或上Φ1 200 mm、下Φ1 200 mm 的高容量炮塔，沖程頻率相較傳統(tǒng)沖床高25%。

1.2 國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)關(guān)于數(shù)控技術(shù)的研究起步較晚，但在引進(jìn)技術(shù)、吸收探索方面已初具規(guī)模，同國(guó)外先進(jìn)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的差距也在逐漸縮小。在“十四五”規(guī)劃中，中國(guó)將持續(xù)推動(dòng)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，著力突破關(guān)鍵技術(shù)向高端市場(chǎng)沖擊，旨在打破受制于人的僵局。2008 年，由武漢重型機(jī)床廠主導(dǎo)研發(fā)的國(guó)產(chǎn)CKX5680 七軸五聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合機(jī)床問(wèn)世，最大承重為100 t，定位精度達(dá)0.025 mm，此外還能實(shí)現(xiàn)螺旋槳一次裝夾多表面的加工，大幅提高航母螺旋槳的整體加工質(zhì)量[2]；2020年由華中科技大學(xué)張海鷗團(tuán)隊(duì)研發(fā)的世界首臺(tái)鑄鍛銑一體化3D 打印數(shù)控機(jī)床問(wèn)世，將整個(gè)制造流程所需時(shí)間縮短1/2，同時(shí)加工制造部件的穩(wěn)定性也遠(yuǎn)超傳統(tǒng)制造工藝，并且該項(xiàng)數(shù)控技術(shù)同年被列入了限制出口目錄，標(biāo)志著中國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域有新突破。上述數(shù)控技術(shù)的突破無(wú)不預(yù)示著中國(guó)制造業(yè)將不斷崛起。

2 中國(guó)數(shù)控技術(shù)發(fā)展存在的問(wèn)題

縱觀中國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程，特別是在提出“中國(guó)制造2025”計(jì)劃以來(lái)，數(shù)控技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用已上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度，外加大部分行業(yè)致力于對(duì)數(shù)控技術(shù)的研究與創(chuàng)新，據(jù)此它獲得了巨大進(jìn)步。但中國(guó)數(shù)控技術(shù)在逐漸發(fā)展過(guò)程中仍具有諸多不容忽視的問(wèn)題。

2.1 技術(shù)缺乏創(chuàng)新

目前中國(guó)制造行業(yè)中正在使用2 種數(shù)控設(shè)備，即使用國(guó)外制造成品中的數(shù)控機(jī)床設(shè)施和使用模仿其他國(guó)家的數(shù)控機(jī)床而生產(chǎn)獲得的國(guó)產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品，這種使用現(xiàn)狀直接造成國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)缺乏創(chuàng)新力度的狀況。由于后者的數(shù)控設(shè)備為模仿外國(guó)的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品，僅是對(duì)國(guó)外技術(shù)的單純引進(jìn)而實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)數(shù)控設(shè)備的提升，并未完全吸收內(nèi)化這些前沿技術(shù)，使得新型數(shù)控機(jī)床的研發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新短時(shí)間內(nèi)未能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的提升。也正是由于上述2 類情況導(dǎo)致國(guó)內(nèi)數(shù)控企業(yè)大多集中于中低端產(chǎn)品市場(chǎng)，未能有效擺脫技術(shù)依賴的困境。由于在技術(shù)創(chuàng)新上缺乏主動(dòng)性，中國(guó)數(shù)控行業(yè)在技術(shù)研發(fā)上難以形成核心壁壘。

2.2 技術(shù)缺乏創(chuàng)新環(huán)境

與發(fā)達(dá)國(guó)家比較，國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)尚不具備完善的創(chuàng)新環(huán)境，主要表現(xiàn)在2 方面，即中國(guó)大環(huán)境與企業(yè)環(huán)境。當(dāng)前中國(guó)市場(chǎng)缺乏競(jìng)爭(zhēng)制度，仍有市場(chǎng)結(jié)構(gòu)層次問(wèn)題急需處理，造成中國(guó)大環(huán)境缺乏抵抗壓力的競(jìng)爭(zhēng)力，從而對(duì)企業(yè)創(chuàng)新能力造成直接影響。因創(chuàng)新系統(tǒng)不夠健全，在中國(guó)相同行業(yè)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，大部分企業(yè)往往會(huì)選擇以往的加工生產(chǎn)方式，有規(guī)劃性、組織性、規(guī)模性的技術(shù)創(chuàng)新行業(yè)較少，尤其是規(guī)模不大的中小型行業(yè)創(chuàng)新數(shù)控技術(shù)環(huán)境更是不佳。

2.3 數(shù)控體系的穩(wěn)固性不足

如今，國(guó)際上用于體現(xiàn)數(shù)控體系穩(wěn)固性的關(guān)鍵衡量指標(biāo)是無(wú)故障的平均時(shí)間，據(jù)相關(guān)人員的調(diào)研顯示，當(dāng)前國(guó)外數(shù)控體系無(wú)故障的平均時(shí)間超過(guò)10 000 h，中國(guó)數(shù)控體系無(wú)故障的平均時(shí)間只有3 000～6 000 h，所以中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯不足。

2.4 數(shù)控技術(shù)利用率不高

雖然中國(guó)制造業(yè)產(chǎn)值名列前茅，機(jī)床數(shù)量也位居世界第一，但數(shù)控化率還有待提升。反觀日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，前者機(jī)床數(shù)控化率高達(dá)90%，后者也有75%，中國(guó)歷經(jīng)20 年的發(fā)展數(shù)控化率從最初的7.79%上升至41.11%，雖然有了顯著的提升，但相較之下還存在一定的提升空間。若數(shù)控率難以得到提升，中國(guó)制造業(yè)落后的困境也無(wú)法得到逆轉(zhuǎn)[3]。

中國(guó)仍有諸多行業(yè)現(xiàn)存的數(shù)控產(chǎn)品的自動(dòng)開(kāi)放程度不足，具體表現(xiàn)在以下方面：全部產(chǎn)品尚未實(shí)現(xiàn)數(shù)控的開(kāi)放性功能；雖然有些數(shù)控產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)放，但多數(shù)處在半開(kāi)放現(xiàn)象，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全面開(kāi)放。

3 數(shù)控技術(shù)發(fā)展提升對(duì)策

3.1 重視人才培養(yǎng)，引入技術(shù)成果

優(yōu)秀的人才是一個(gè)行業(yè)發(fā)展的基石，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展更是如此，技術(shù)人員既要具備創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)需要有豐富的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備，因此企業(yè)要注重營(yíng)造人才培養(yǎng)的良好氛圍。應(yīng)邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)知名數(shù)控專家定期到企業(yè)舉辦技術(shù)講座，提高員工的知識(shí)素養(yǎng)；鼓勵(lì)企業(yè)之間的人才交流或委派骨干人員前往科研所學(xué)習(xí)，促進(jìn)員工技術(shù)水平全方位提升；完善獎(jiǎng)懲機(jī)制，以技術(shù)研發(fā)、創(chuàng)新實(shí)踐成果等內(nèi)容作為重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)量化指標(biāo)適當(dāng)轉(zhuǎn)化為精神獎(jiǎng)勵(lì)或績(jī)效等反饋給員工，激發(fā)員工的工作積極性，從而提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

3.2 深化產(chǎn)業(yè)改革，拓寬應(yīng)用前景

供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下，數(shù)控企業(yè)革新傳統(tǒng)技術(shù)已是大勢(shì)所趨。企業(yè)應(yīng)當(dāng)不斷拓寬新型數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍，最大化發(fā)揮實(shí)際應(yīng)用價(jià)值[4]。為打破行業(yè)壟斷局面，應(yīng)當(dāng)提升數(shù)控技術(shù)加工效率，持續(xù)擴(kuò)大企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。不僅如此，制造企業(yè)應(yīng)當(dāng)致力于提升產(chǎn)業(yè)化與管理營(yíng)銷水平，為進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)夯實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 引入先進(jìn)技術(shù)，強(qiáng)化創(chuàng)新力度

誠(chéng)然中國(guó)現(xiàn)階段數(shù)控技術(shù)相比于美、德、日等國(guó)家還存在一定差距，為此相關(guān)企業(yè)應(yīng)當(dāng)正視這一點(diǎn)，并結(jié)合自身實(shí)際情況調(diào)整發(fā)展策略。一方面要積極引入國(guó)外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但不要盲目引進(jìn)，企業(yè)技術(shù)人員必須合理使用先進(jìn)理念，與引進(jìn)的技術(shù)設(shè)備相適配；另一方面要立足于數(shù)控企業(yè)發(fā)展瓶頸加大研發(fā)資金的投入力度，在充分借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)理念的基礎(chǔ)上完成技術(shù)創(chuàng)新，最終研發(fā)出契合中國(guó)制造業(yè)發(fā)展要求的數(shù)控技術(shù)。

4 數(shù)控技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 朝柔性化方向發(fā)展

數(shù)控技術(shù)的柔性化發(fā)展即指在同一個(gè)機(jī)床上整合不同加工功能，促進(jìn)機(jī)床操作輔助時(shí)間的減少，自動(dòng)柔性化技術(shù)可對(duì)市場(chǎng)動(dòng)態(tài)化需求實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，緊隨產(chǎn)品的換代更新腳步，屬于制造行業(yè)未來(lái)主流的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)柔性化發(fā)展可以促進(jìn)制造流程實(shí)現(xiàn)信息集成。

4.2 朝綠色環(huán)保方向推進(jìn)

工業(yè)快速發(fā)展，容易引起環(huán)境污染問(wèn)題，且伴隨工業(yè)化持續(xù)推進(jìn)，環(huán)境問(wèn)題日益明顯化。隨著人們生活質(zhì)量逐漸提高，人們開(kāi)始重視環(huán)境保護(hù)。制造行業(yè)加工生產(chǎn)污染環(huán)境無(wú)法避免，而在制造行業(yè)中數(shù)控加工為核心，因此數(shù)控加工未來(lái)必將朝著綠色環(huán)保的發(fā)展方向前進(jìn)[5]。比如，目前要求數(shù)控機(jī)床無(wú)潤(rùn)滑液、無(wú)冷卻液、無(wú)氣味等，數(shù)控設(shè)備勢(shì)必會(huì)發(fā)生巨大變革。

4.3 朝智能化方向發(fā)展

數(shù)控技術(shù)未來(lái)必然的發(fā)展趨勢(shì)為智能化加工生產(chǎn)，它將人工模擬智能活動(dòng)引進(jìn)加工生產(chǎn)流程，處理加工中技術(shù)方面存在的諸多問(wèn)題。其中包含優(yōu)化加工參數(shù)、智能優(yōu)化交流驅(qū)動(dòng)設(shè)備、主動(dòng)診斷故障與修復(fù)等，處理問(wèn)題更簡(jiǎn)便，從而保證操作更便捷，保證數(shù)控機(jī)床可控性逐漸提升的過(guò)程中，提高自動(dòng)化水平。為了滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品提出的動(dòng)態(tài)化要求，數(shù)控技術(shù)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為必然的選擇，一方面可以讓數(shù)控技術(shù)從點(diǎn)線狀態(tài)轉(zhuǎn)向面體狀態(tài)，同時(shí)，還需提高數(shù)控技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性。

4.4 朝開(kāi)放化方向發(fā)展

數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放化可讓用戶處于統(tǒng)一界面，可以保證各平臺(tái)上的機(jī)床實(shí)現(xiàn)共同生產(chǎn)，具備簡(jiǎn)單易操作的優(yōu)勢(shì)，可提升機(jī)床的兼容性。用戶需按照本身要求進(jìn)行裁剪、增加及改善，保證數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種類、多檔位開(kāi)放化。此外，在實(shí)踐發(fā)展中對(duì)多媒體加以運(yùn)用，擁有綜合處理信息的能力，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備，從而成為具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。

4.5 朝高精準(zhǔn)度及高速度方向發(fā)展

中國(guó)制造行業(yè)未來(lái)對(duì)產(chǎn)品精準(zhǔn)度與速度的要求逐漸升高，保證切削加工實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)度較高作為數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的主要方向和趨勢(shì)。機(jī)床技術(shù)朝高精準(zhǔn)度方向發(fā)展，勢(shì)必會(huì)促進(jìn)各種高精度機(jī)床的有效發(fā)展。此外，因切削速度加快可提升加工效果，且提高工件表層的精準(zhǔn)度，因此加快切削速度為數(shù)控機(jī)床未來(lái)必然的發(fā)展趨勢(shì)。但加快切削速度，提高了對(duì)內(nèi)部其他零件的要求，比如主軸剛度及穩(wěn)固性等。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使制造行業(yè)獲得了有利的發(fā)展條件，同時(shí)也使得產(chǎn)品加工的質(zhì)量要求愈發(fā)嚴(yán)格，如何有效推進(jìn)行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，提升自身社會(huì)性價(jià)值是目前相關(guān)研究的重點(diǎn)考慮問(wèn)題。其中數(shù)控技術(shù)作為制造工業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，它發(fā)揮的作用尤為關(guān)鍵，它對(duì)整個(gè)行業(yè)的生存發(fā)展會(huì)造成直接的影響，不僅能提升生產(chǎn)效率，還能增強(qiáng)加工精度控制的整體效果，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。然而中國(guó)數(shù)控技術(shù)目前尚不先進(jìn)，需要與本身實(shí)況相結(jié)合后，增加研發(fā)數(shù)控技術(shù)與投入，促進(jìn)它主動(dòng)研發(fā)與創(chuàng)新水平不斷提升的同時(shí)，延著數(shù)控技術(shù)發(fā)展方向加速前進(jìn)。