淺談數控技術的發展新趨勢

章家祺

煙臺工程職業技術學院數控技術系，山東 煙臺 264006

1 數控技術的發展

隨著科學技術的飛速發展，特別是以電子計算機為主要特征的信息技術的發展，機械制造業發生了翻天腹地的變化，傳統的加工方法、工藝面臨著前所未有的挑戰。加工制造業大力采用新技術，改造傳統制造業是在競爭中立于不敗之地的關鍵。

為滿足多品種、小批量的自動化生產，迫切需要一種靈活的、通用的、能適應產品頻繁變化的柔性自動化機床。數控機床就是在這樣的背景下誕生于發展起來的。它為單件、小批量的精密復雜零件提供了自動化加工的手段。

2 數控技術的特點

數控加工技術是將普通金屬切削加工、計算機數控、計算機輔助制造等技術綜合的一門先進加工技術。在以上各個領域進步的推動下，尤其是計算機技術的飛速發展下，數控加工技術正從深度、廣度上對機械加工技術進行革命性的變革。數控加工技術有許多顯著的特點，綜合起來可以概括為以下幾個方面：

1）工藝復合化和功能集成化

所謂“工藝復合化”，簡單的說，就是“一次裝夾、多工序加工”。“功能集成化”主要是指數控機床的自動換刀機構和自動托盤交換裝置的功能集成化。隨著數控機床向柔性化和無人化發展，功能集成化的水平更高地體現在工件自動定位、機內對刀、刀具破損監控、機床與工件精度檢測和補償等功能上。

2）數控加工的應用范圍

數控機床存在一般機床所不具備的許多優點，數控機床的應用范圍正在不斷擴大，但目前它并不能完全代替普通機床，也還不能以最經濟的方式解決機械加工中的所有問題。數控機床最適合加工具有以下特點的工件：（1）多品種小批量生產的工件；（2）形狀結構比較復雜的工件；（3）需要頻繁改型的工件；（4）價值昂貴，不允許報廢的關鍵工件；（5）需要最少周期的急需工件；（6）批量較大精度要求較高的工件。

3）良好的經濟效益

數控機床雖然設備昂貴，加工時分攤到每個工件上的設備折舊費較高，但在單件、小批量生產情況下，使用數控機床加工，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還節省了工藝裝備費用；數控機床加工精度穩定、減少了廢品率，是生產成本進一步下降。此外，數控機床可實現一機多用，節省廠房面積、節省建廠投資。因此，使用數控機床仍可獲得良好的經濟效益。除以上外，數控加工還具備加工精度高、生產效率高、自動化程度高等特點。

3 數控技術發展新趨勢

隨著國際上計算機技術突飛猛進的發展，數控技術正不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就，使其朝著高速化、高精化、復合化、智能化、高柔性化及信息網絡化等方向發展。

3.1 高速切削

為滿足高生產率的需要，高速化是現代機床技術發展的重要方向之一。機床高速化既表現在主軸轉速上，也體現在工作臺快速移動和進給速度的提高，以及刀具交換、托盤交換時間的縮短上。

目前一些超高速數控立式銑床，主軸最高轉速達100000r/min，換刀時間可達0.9s，這些數據的進步都大的提高了加工效率，也顯示出數控機床的發展方向。

3.2 高精度加工

高精度加工實際上是高速加工技術和數控機床的廣泛應用的必然結果。隨著計算機硬盤、高精度液壓軸承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.0001mm，加工精度進入了亞微米的世界。

提高數控設備的加工精度，除通過提高機械設備的制造精度和裝配精度外，還可通過減小數控系統的控制誤差和采用補償技術來達到。在采用補償技術方面，除采用齒隙補償、絲杠螺距補償誤差和刀具誤差補償等技術外，近年來設備的熱變形誤差和空間誤差綜合補償技術的研究已成為設計范圍的研究熱點。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應用可將加工誤差減少60%～80%。

3.3 復合化加工

復合化加工有兩重含義：一是工序和工藝的集中，即在一臺機床上一次裝夾可完成多工種、多工序的任務；二是指工藝的成套。機床高速化主要是從提高機床的運行速度來提高機床的加工生產率，而機床的復合化加工則是通過增加機床的功能，減少工件加工過程中的多次裝夾、重新定位、對刀等輔助工藝時間，來提高機床利用率的，因此復合化加工是現代機床技術發展的另一重要方面。復合化加工減少了輔助工序，減少夾具和所需機床數量，因此降低了整體加工和機床維護費用。

3.4 方便使用

數控機床制造廠把建立友好的人機界面，提高數控機床的可靠性作為提高競爭能力的重要方面。

3.5 控制智能化

隨著人工智能技術的不斷發展，并為滿足制造業生產柔性化、制造自動化的發展需求，數控技術智能化程度不斷提高，具體體現在：1）加工過程中自適應控制技術；2）加工參數的智能優化與選擇；3）故障自診斷功能；4）智能化交流伺服驅動裝置。

隨著世界各國數控技術的不斷飛躍，我國也引進、借鑒了他國的經驗。現在我國已經建立了以中、低檔數控機床為主的產業體系。20世紀90年代開始了高檔數控機床的研發和生產。21世紀的未來，將為我國各種數控機床的開發、生產和應用，開辟更加廣闊的前景。未來幾十年，我國將成為數控機床的生產、使用大國。

[1]熊光華.數控機床.北京：機械工業出版社，2001，3.

[2]肖云山.最新數控機床設計及優化技術手冊.中國知識出版社，2009，4.

[3]孫漢卿.數控機床維修技術.北京：機械工業出版社，2001，3.