數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及未來(lái)趨勢(shì)

張曉紅

（中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山 528403）

數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及未來(lái)趨勢(shì)

張曉紅

（中山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山 528403）

近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)獲得了空前的發(fā)展，相應(yīng)的促進(jìn)了制造工業(yè)的進(jìn)步。雖然我國(guó)在此方面亦已經(jīng)獲取了一定的發(fā)展成果，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較仍舊存在差距。為此，本文主要了解了數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)的產(chǎn)生，并且對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)和國(guó)外數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)的發(fā)展情況作出了分析，在此基礎(chǔ)上探索了未來(lái)數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

數(shù)控機(jī)床；數(shù)控技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

0 前言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)力一般均需要在制造業(yè)中有所體現(xiàn)，例如與人們生活相關(guān)的辦公、衣、食、住、行等。若能夠提高制造業(yè)的發(fā)展水平，則相應(yīng)的能夠提高工業(yè)國(guó)家自身的綜合實(shí)力和國(guó)際地位，促使其在當(dāng)前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)屬于比較先進(jìn)的、典型的生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)，當(dāng)前已經(jīng)被諸多發(fā)達(dá)國(guó)家所重視，且列入其戰(zhàn)略物資發(fā)展模式中。我國(guó)在此方面卻難以與其相匹敵。基于此，我國(guó)必須要對(duì)當(dāng)前的數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)發(fā)展?fàn)顟B(tài)、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)等作出詳細(xì)分析，以便提高自身的工業(yè)制造水平，提高國(guó)際影響力。

1 數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)的產(chǎn)生

數(shù)控機(jī)床主要將數(shù)字作為指令對(duì)機(jī)床的運(yùn)行進(jìn)行控制，屬于制造業(yè)生產(chǎn)設(shè)備不但更新發(fā)展中所產(chǎn)生的一種新型加工設(shè)備。最初在1940年，美國(guó)對(duì)對(duì)該新型加工設(shè)備的加工軌跡進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并且提出了數(shù)控的思想，后在1952年產(chǎn)生了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，主要應(yīng)用了電子管元件，體積十分龐大，具備自動(dòng)控制、綜合計(jì)算、測(cè)量、伺服驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。發(fā)展至1974年以后，數(shù)控系統(tǒng)不斷完善，隨著電子科技技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)已經(jīng)能夠使用半導(dǎo)體存貯器和微處理器進(jìn)行形成相應(yīng)的數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展歷程，先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)已經(jīng)能夠具有比較先進(jìn)的水平，當(dāng)仍舊要根據(jù)時(shí)代發(fā)展的需要作出不斷完善。

2 數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)的發(fā)展

2.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床以及數(shù)控技術(shù)發(fā)展比較晚，且進(jìn)度比較緩慢，直至上世紀(jì)五十年代仍舊處于封閉式的開(kāi)發(fā)階段，在“六五”和“七五”時(shí)期開(kāi)始進(jìn)入積極引進(jìn)與消化吸收的階段，“八五”和“九五”時(shí)期方進(jìn)入了生產(chǎn)階段，比較成熟的數(shù)控技術(shù)企業(yè)包括華中數(shù)控、廣州數(shù)控等，主要生產(chǎn)普及型和經(jīng)濟(jì)性的數(shù)控機(jī)床與系統(tǒng)。雖然我國(guó)至今已經(jīng)擁有了屬于自身的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，并且具有相應(yīng)的人才支持，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家之間仍舊存在一定差距［1］。主要由于我國(guó)所生產(chǎn)的數(shù)控產(chǎn)品均比較低端，難以具有較高的技術(shù)含量，亦不具有較高的附加值，在我國(guó)制造業(yè)雖然得到應(yīng)用，但遠(yuǎn)不能夠與國(guó)外先進(jìn)設(shè)備相匹敵，甚至只能夠進(jìn)入到低端設(shè)備市場(chǎng)中。與此同時(shí)，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)發(fā)展嚴(yán)重缺少自主創(chuàng)新，阻礙了數(shù)控技術(shù)發(fā)展水平的提高。鑒于此，我國(guó)數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)的發(fā)展，必須要進(jìn)一步作出分析和調(diào)整。

2.2 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)進(jìn)行研究比較早，部分達(dá)到國(guó)家已經(jīng)能夠應(yīng)用64位的操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)。當(dāng)前，例如德瑪吉加工中心等國(guó)外的諸多數(shù)控機(jī)床加工中心以及數(shù)控車削中心，基本上均能夠在生產(chǎn)加工較為復(fù)雜的零件時(shí)具有比較高的精度。例如，其數(shù)控機(jī)床擁有4-5軸聯(lián)動(dòng)，在數(shù)控技術(shù)的操控下，能夠僅通過(guò)一次裝夾便完成整個(gè)較為復(fù)雜的零件加工［2］。整個(gè)加工過(guò)程通過(guò)數(shù)控編程、主軸立或臥的轉(zhuǎn)換以及自動(dòng)換到，能夠輕而易舉的實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)定位與自動(dòng)裝夾。在國(guó)外數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，當(dāng)前國(guó)外的數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)已經(jīng)能夠具有越來(lái)月強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)化通訊功能，且十分智能化與柔性化。

3 數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 開(kāi)放智能化

當(dāng)前諸多國(guó)家均比較重視數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)開(kāi)放智能化的研究。所謂數(shù)控機(jī)床開(kāi)放性，主要是指其在同一個(gè)操作平臺(tái)上，終端用戶與生產(chǎn)商均能夠?qū)ζ鋽?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以便滿足生產(chǎn)加工的不同控制系統(tǒng)要求，實(shí)現(xiàn)不同檔次、不同品種的數(shù)控機(jī)床加工，更加專業(yè)化和個(gè)性化。開(kāi)放智能化可以與我國(guó)的工業(yè)4.0相結(jié)合，從數(shù)字工廠逐漸發(fā)展成為職能工程，建立獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)層級(jí)之間的有效溝通與互聯(lián)。因此，數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)的智能化可以體現(xiàn)在提高數(shù)控加工的質(zhì)量與效率、增加加工自適應(yīng)控制、自動(dòng)生成工藝參數(shù)、簡(jiǎn)化操作與編程等方面。與此同時(shí)，亦要能夠相應(yīng)的縮短數(shù)控機(jī)床維護(hù)與檢修時(shí)間。

3.2 高速高精化

數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用時(shí)需要切削，而高速切削能夠相應(yīng)的保障切削表面光滑，提高生產(chǎn)效率與加工質(zhì)量。鑒于此，未來(lái)的數(shù)控機(jī)床及其技術(shù)發(fā)展時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)高速高精化。高速需要數(shù)控機(jī)床具有較高的主軸轉(zhuǎn)速，應(yīng)該達(dá)到12000-40000r/min，工作臺(tái)亦具有比較大的進(jìn)給速度，應(yīng)該達(dá)到40-60m/min，相關(guān)零部件則要具有較高穩(wěn)定性和剛度。高精則要求機(jī)床具有熱不廠加工系統(tǒng)，且能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行高速與高精的處理。

3.3 節(jié)能環(huán)保化

工業(yè)國(guó)家的發(fā)展需要將制造業(yè)作為支柱型產(chǎn)業(yè)，以此為國(guó)家產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。但是，與此同時(shí)卻亦會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的能源消耗，增加制造生產(chǎn)的成本，甚至?xí)?duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞。國(guó)外就制造業(yè)產(chǎn)生能源污染這一現(xiàn)象作出了調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)污染率已經(jīng)達(dá)到了所有能源消耗污染率的30%以上［3］。由此，數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)作為制造業(yè)的重點(diǎn)機(jī)械和技術(shù)，亦要向低耗能、低污染方向發(fā)展。隨著我國(guó)近年來(lái)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，人們已經(jīng)能夠重視環(huán)境保護(hù)，制造領(lǐng)域亦應(yīng)該充分利用先進(jìn)技術(shù)改變其原本的生產(chǎn)加工狀態(tài)。所謂綠色機(jī)械，必須要具有高速、低耗能、無(wú)污染、使用綠色切削液、使用過(guò)程中采用無(wú)污染或低污染技術(shù)進(jìn)行潤(rùn)滑等特點(diǎn)，能夠相應(yīng)的達(dá)到節(jié)能減排的目的。

4 結(jié)論

綜上所述，數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)對(duì)工業(yè)國(guó)家的制造業(yè)具有重要影響，亦能夠促進(jìn)整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提升國(guó)家的綜合實(shí)力。鑒于當(dāng)前我國(guó)的數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)與西方部分發(fā)達(dá)國(guó)家仍舊存在較大差距，我國(guó)必須要加緊法方面的研究，積極借鑒國(guó)外該方面的先進(jìn)研究成果并充分創(chuàng)新，在保證數(shù)控機(jī)床與數(shù)控技術(shù)能夠逐漸開(kāi)放智能化、高速高精化、節(jié)能環(huán)保化的基礎(chǔ)上，爭(zhēng)取能夠擁有自主研發(fā)的，具有先進(jìn)水平的數(shù)控機(jī)床，促進(jìn)制造業(yè)進(jìn)一步良好發(fā)展。

［1］劉偉平.淺析數(shù)控機(jī)床的技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)［J］.價(jià)值工程，2013，01（08）：24-25.

［2］段冶.數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)初探［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，01（03）：120.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.258