我國(guó)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

王凱　王耀銳　李猛

【摘 要】對(duì)于裝備制造業(yè)而言，數(shù)控機(jī)床是必不可少的重要裝備。數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)不僅影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展情況，也是對(duì)國(guó)家綜合水平進(jìn)行體現(xiàn)的重要標(biāo)志。本文從實(shí)際情況出發(fā)對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)所取得的相關(guān)成果進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)分析了現(xiàn)存于其中的一系列問題，并進(jìn)一步對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了深入探究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床；發(fā)展情況；問題；趨勢(shì)

0 引言

在世界范圍內(nèi)，工業(yè)行業(yè)的發(fā)展都離不開先進(jìn)的制造技術(shù)，作為工業(yè)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的一大核心支柱，先進(jìn)的制造技術(shù)已受到了各工業(yè)大國(guó)的高度重視。而對(duì)于先進(jìn)制造技術(shù)而言，數(shù)控機(jī)床是必不可少的設(shè)備，不僅被運(yùn)用到了航天、航空領(lǐng)域，還在各類工業(yè)制造行業(yè)中發(fā)揮著重要作用。因此，在對(duì)原有數(shù)控技術(shù)進(jìn)行提升的基礎(chǔ)之上，各類工業(yè)制造企業(yè)還對(duì)數(shù)控系統(tǒng)新技術(shù)進(jìn)行了更深層次的研究。

1 我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)所取得的成果

對(duì)我國(guó)機(jī)床工業(yè)協(xié)會(huì)的相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行深入分析可知，我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)已對(duì)一系列數(shù)控機(jī)床研究中心進(jìn)行了建立，其中主要包括國(guó)家精密儀器工程技術(shù)研究中心、國(guó)家數(shù)控工程技術(shù)研究中心、國(guó)家精密機(jī)床工程技術(shù)研究中心等。隨著時(shí)代的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也隨之取得了極大成功，在對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)資源進(jìn)行吸收的同時(shí)已能做到自主創(chuàng)新，并在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得了優(yōu)勢(shì)地位。

首先，在設(shè)計(jì)研發(fā)方面，高中檔數(shù)控機(jī)床已取得了較好的發(fā)展，在一系列關(guān)鍵技術(shù)，例如五軸聯(lián)動(dòng)、超精加工、數(shù)字化設(shè)計(jì)、高速加工以及復(fù)合加工上都取得了明顯進(jìn)步。應(yīng)東方汽輪機(jī)廠的需求，北京機(jī)電研究院對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)加工中心進(jìn)行了研發(fā)和建立，該中心的出現(xiàn)一方面使汽輪機(jī)葉片加工的質(zhì)量得到了保障和提升，另一方面還提升了工作效率、降低了加工成本。與此同時(shí)，應(yīng)安彩集團(tuán)成都電子玻殼有限公司的要求，沈陽機(jī)床股份公司對(duì)背投彩電玻殼數(shù)控壓屏專用生產(chǎn)線進(jìn)行了研發(fā)，和國(guó)際同類產(chǎn)品相比，此生產(chǎn)線的技術(shù)是毫不遜色的。因此，在繼美國(guó)和日本之后，我國(guó)也成為了能對(duì)此類專用設(shè)備進(jìn)行研發(fā)、生產(chǎn)的國(guó)家。另外，針對(duì)上海磁懸浮列車軌道，沈陽機(jī)床股份有限公司還對(duì)具有科學(xué)性、系統(tǒng)性的數(shù)控加工成套設(shè)備進(jìn)行了研發(fā)。

其次，在創(chuàng)新研發(fā)方面，高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)也取得了明顯突破。例如，濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)結(jié)合當(dāng)前實(shí)際情況，對(duì)高速五軸數(shù)控龍門銑床進(jìn)行了自主研發(fā)，不僅使大型水泵葉片曲面的加工精度得到了提升，還使大型模具加工的相關(guān)需求得到了滿足。與此同時(shí)，在五軸車銑復(fù)合加工中心得到研發(fā)以后，科學(xué)化、系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)就得到了實(shí)現(xiàn)，一系列大型復(fù)雜零件的加工需求也隨之得到了滿足。在我國(guó)，第一臺(tái)由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速加工中心已得到了研發(fā)，15000r/min為其最高轉(zhuǎn)速，0.8g和1.5g分別為，x、y軸的最大加速度。另外，杭州機(jī)床集團(tuán)還對(duì)七軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控成形磨床進(jìn)行了研發(fā)，此設(shè)備不僅滿足了難加工材料零件的精密加工，還使材料的生產(chǎn)效率得到了有效提升。當(dāng)前，武漢重型機(jī)床廠對(duì)重型七軸五聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合加工機(jī)床進(jìn)行了研發(fā)，此機(jī)床可對(duì)螺旋槳的全部工序進(jìn)行一次性完成，其工作效率以及工作質(zhì)量也達(dá)到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2 現(xiàn)存于我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)中的相關(guān)問題

當(dāng)前，我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)在各方面都取得了進(jìn)步，但受技術(shù)水平以及工業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)等因素的影響，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的精度以及生產(chǎn)效率都較低，和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，其可靠性、安全性、工作水平都是較差的。具體而言，現(xiàn)存于我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)中的相關(guān)問題主要有：

2.1 未和市場(chǎng)需求達(dá)到一致性

對(duì)于企業(yè)而言，要使產(chǎn)品能夠滿足市場(chǎng)需求，就必須進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。

2.2 關(guān)鍵功能元部件依舊需進(jìn)口

對(duì)于數(shù)控機(jī)床而言，關(guān)鍵功能元部件是極其重要的。一般而言，關(guān)鍵功能元部件由諸多部分構(gòu)成，主要有數(shù)控系統(tǒng)、主軸單元、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副、數(shù)控刀架以及刀庫及滾珠絲杠副等。因此，倘若這些關(guān)鍵部件的性能以及技術(shù)水平不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，那么數(shù)控機(jī)床的使用性能以及生產(chǎn)技術(shù)水平就會(huì)受到嚴(yán)重的影響。對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析可知，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的故障往往都出現(xiàn)在功能部件上，而這也是造成國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)問題的主要原因。當(dāng)前，我國(guó)許多中高端數(shù)控機(jī)床都只處于制造和組裝環(huán)節(jié)，重要的零部件還是需要從國(guó)外進(jìn)口，即核心技術(shù)未得到采用。例如，當(dāng)前我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)都不具較高的質(zhì)量和水平，因而大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都需依賴于進(jìn)口。在世界范圍內(nèi)，兩大著名的數(shù)控系統(tǒng)廠商分別是來自德國(guó)的SIMENES以及來自日本的FANUC。另外，和國(guó)外生產(chǎn)的數(shù)控刀具相比較，我國(guó)的數(shù)控刀具在安全性、可靠性以及使用性能上都是較為落后的，具體表現(xiàn)在其使用質(zhì)量和使用性能都無法滿足市場(chǎng)的需求，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率會(huì)因其受到嚴(yán)重影響[2]。

3 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)也隨之具備了較好的發(fā)展條件。但為了對(duì)日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求進(jìn)行有效滿足，進(jìn)而在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，我國(guó)數(shù)控技術(shù)就需從實(shí)際情況出發(fā)向更高端的領(lǐng)域跨進(jìn)，躋身世界一流水平。具體而言，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 高效性

具體而言，就是對(duì)數(shù)控機(jī)床的運(yùn)作速度進(jìn)行有效提升，一方面使產(chǎn)品的質(zhì)量得到保障，提升工作效率，另一方面減少投入成本，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)零部件的高速加工進(jìn)行廣泛運(yùn)用。

3.2 高可靠性

對(duì)于數(shù)控機(jī)床制造商以及數(shù)控系統(tǒng)制造商而言，數(shù)控機(jī)床的可靠性是其最為關(guān)注的一個(gè)問題。倘若一臺(tái)數(shù)控機(jī)床不具備較好的穩(wěn)定性，那么此數(shù)控機(jī)床就很容易出現(xiàn)故障，不僅阻礙到了正常制造工作的進(jìn)行，還對(duì)生產(chǎn)效率造成了嚴(yán)重的影響。因此，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行衡量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)就是數(shù)控機(jī)床的可靠性。

3.3 高精度

對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工精度進(jìn)行有效提高已成了各工業(yè)大國(guó)主要的追求目標(biāo)。一般而言，機(jī)床使用的加工精度以及機(jī)床生產(chǎn)的幾何精度構(gòu)成了數(shù)控機(jī)床的加工精度。依靠輔助措施、補(bǔ)償技術(shù)、機(jī)床穩(wěn)定性提升等途徑都可對(duì)機(jī)床的精度進(jìn)行提升。

3.4 智能化

對(duì)于各行各業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)來說，智能化已成為了共同的追求。依靠一種數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及模擬網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，將原本人工操作的工作步驟依靠電子計(jì)算機(jī)編制為一種既定的模式，并將人力控制變?yōu)闄C(jī)器控制的一種方法就稱之為智能加工。一般來說，智能化應(yīng)用主要涵蓋了智能監(jiān)控、智能分析以及智能維修[3]。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)已取得了飛速發(fā)展，但其中依舊存在著諸多問題。因此，我們就需從實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)具有創(chuàng)新性、可靠性的技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)，提高數(shù)控機(jī)床的性能以及工作效率，使市場(chǎng)實(shí)際需求以及國(guó)家重點(diǎn)工程的需求得到滿足，進(jìn)而拉近和世界先進(jìn)數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)的差距，最終使我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)獲得質(zhì)的飛躍。

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊慶東，孟玲霞，米潔.精密數(shù)控立式靜壓圓臺(tái)磨床熱特性分析[J].北京信息科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014（01）.

[2]林敬亭，李嬌.基于要素分析的機(jī)床產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)研究[J].設(shè)計(jì)，2013（11）.

[3]吳連連，黃愛華.淺談我國(guó)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械管理開發(fā)，2013（03）.

[責(zé)任編輯：湯靜]