數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

李襲桐+薛迪

摘 要：數(shù)控技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)以及數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到加工的智能化以及自動(dòng)化的目的。這種技術(shù)本身是一種集多種功能于一體的高新技術(shù)，具備高精度、柔性自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域中，能夠加工出復(fù)雜的、精密的零件。因此，數(shù)控技術(shù)被視為先進(jìn)制造技術(shù)的研發(fā)基礎(chǔ)，文章就當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及其未來的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行綜合性分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

1 數(shù)控技術(shù)的基本發(fā)展現(xiàn)狀分析

上世紀(jì)80年代，我國數(shù)控機(jī)床制造業(yè)處于高速發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品從傳統(tǒng)生產(chǎn)向數(shù)控化的轉(zhuǎn)型。但是從數(shù)控技術(shù)的整體發(fā)展?fàn)顩r來看，技術(shù)水平還相對(duì)較低，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量不佳。上世紀(jì)90年代，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)經(jīng)歷了最蕭條的時(shí)期，生產(chǎn)能力降至50%。1995年，國家擴(kuò)大內(nèi)需，機(jī)床市場(chǎng)得以啟動(dòng)，數(shù)控系統(tǒng)以及數(shù)控設(shè)備獲得了較大的投資，一定程度上促進(jìn)了數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)。1999年以后，數(shù)控設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出繁榮的景象，但是也存在一些問題，主要表現(xiàn)為產(chǎn)品的技術(shù)水平較低，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中難以立足；其次，產(chǎn)品的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒有完全推廣使用，沒有較強(qiáng)的自行開發(fā)能力，與高技術(shù)水平的產(chǎn)品相比，數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)主要依靠引進(jìn)圖紙等方式進(jìn)行產(chǎn)品的組裝。隨著近年來的發(fā)展，雖然縮小了我國同其他國家在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域發(fā)展的差距，但是我國數(shù)控機(jī)床的利用率低和開動(dòng)率低等各種問題依舊存在。

2 數(shù)控技術(shù)在發(fā)展的過程中存在的問題分析

2.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展缺乏創(chuàng)新

我國的數(shù)控技術(shù)在發(fā)展的過程中很大程度上依賴于國外的數(shù)控技術(shù)，大部分內(nèi)容缺少創(chuàng)新，在很多方面只是一味的模仿甚至是改進(jìn)國外的技術(shù)，應(yīng)用中出現(xiàn)問題時(shí)，無法自行解決，必須邀請(qǐng)專家進(jìn)行解決，這一缺陷在很大程度上限制了我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。從總體上來看，我國的數(shù)控技術(shù)沒有形成整體的創(chuàng)新能力。目前我國在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展主要是將引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)作為一條捷徑，但是如果不對(duì)國外的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究，無法從根本上提升我國的數(shù)控技術(shù)水平。只有對(duì)國外的數(shù)控技術(shù)進(jìn)行全面詳細(xì)的研究，并且將其轉(zhuǎn)變?yōu)樽约旱难芯恐R(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，才可以改善我國當(dāng)前數(shù)控技術(shù)方面存在的問題，提高技術(shù)含量，改變數(shù)控設(shè)備的穩(wěn)定性。

2.2 沒有完善的技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境

事物的發(fā)展必然和環(huán)境有一定的關(guān)聯(lián)，技術(shù)的創(chuàng)新自然也難以離開具體的環(huán)境。目前我國還沒有形成具體的技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境。造成這一問題的主要原因在于我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中缺乏完善的市場(chǎng)機(jī)制，同時(shí)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中還存在深層次的矛盾，企業(yè)在發(fā)展的過程中沒有健全的法制，企業(yè)之間存在不平等的競(jìng)爭(zhēng)等一系列問題。除此之外，與我國數(shù)控技術(shù)行業(yè)相關(guān)的企業(yè)面臨著來自同行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和壓力，很多企業(yè)為了在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存下去，只能選擇犧牲自身的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制，導(dǎo)致企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新在很長一段時(shí)間內(nèi)處于停滯的狀態(tài)，也難以獲得更好的技術(shù)成果。

2.3 數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性有待提升

一般情況下，數(shù)控技術(shù)的可靠性的衡量都會(huì)選擇無故障時(shí)間來衡量。就國外的技術(shù)無故障時(shí)間來看，平均時(shí)間超過了10000小時(shí)以上，而國內(nèi)的數(shù)控技術(shù)一般在6000小時(shí)左右，相對(duì)比而言，我國的數(shù)控技術(shù)在可靠性上還有待提升。不僅如此，機(jī)床的數(shù)控化率低也是我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展中存在的重要問題。我國目前是世界上國有機(jī)床量最多的國家，但是機(jī)床的數(shù)控化率僅僅占據(jù)1.9%，與國外的國家之間相比還存在較大的差距，國外的機(jī)床數(shù)控化率基本達(dá)到了20%。由此可見，機(jī)床的數(shù)控化率已經(jīng)成為我國現(xiàn)階段數(shù)控技術(shù)發(fā)展中存在的重要問題。

3 數(shù)控技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 向著高性能化的方向發(fā)展

精度、效率和速度是機(jī)械制造行業(yè)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。未來的數(shù)控技術(shù)將會(huì)采用高速的CPU芯片以及RISC芯片，選擇多CPU控制系統(tǒng)，元件采用高分辨率絕對(duì)是檢測(cè)元件，從而構(gòu)成整個(gè)數(shù)字伺服系統(tǒng)，此外，還將采取有效的措施改善機(jī)床的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，這樣一來，就能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床的高速、高精度以及高效化的發(fā)展，更好的滿足不同客戶對(duì)機(jī)床使用的需求。數(shù)控系統(tǒng)中的群控制系統(tǒng)也會(huì)向著柔性化的方向發(fā)展，能夠根據(jù)不同生產(chǎn)流程的需求，實(shí)現(xiàn)物料流和信息流的調(diào)整，促進(jìn)群控制系統(tǒng)性能的最大化發(fā)揮，以減少加工工序，使整個(gè)數(shù)控技術(shù)朝著多軸、多系列的控制功能方向發(fā)展。不僅如此，工藝復(fù)合化也是數(shù)控技術(shù)的性能轉(zhuǎn)化結(jié)果。將同一工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾之后，可以通過自動(dòng)換刀以及更換旋轉(zhuǎn)軸等方式，完成多次工序的復(fù)合加工。早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境要求不高，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的任務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了人工系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，使得整個(gè)系統(tǒng)向著更加智能化的方向發(fā)展。

3.2 向著多功能化的方向發(fā)展

數(shù)控系統(tǒng)和使用者之間的對(duì)話接口往往是用戶界面，用戶不同時(shí)對(duì)界面的要求也會(huì)有所不同，因此，用戶界面的開發(fā)需要較大的工作量。科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，出現(xiàn)了圖形用戶界面，對(duì)非專業(yè)用戶提供了更大的便捷性，通過菜單或者是窗口等操作，就可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)圖編輯和快速編程的工作，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)視圖的模擬以及局部顯示比例的縮放功能。數(shù)控計(jì)算可視化的實(shí)現(xiàn)還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，拓展了信息交流和表達(dá)的方式，通過圖形或者是圖像等可視信息就能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳達(dá)。可視化技術(shù)和虛擬環(huán)境技術(shù)的結(jié)合，使得數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域得到了擴(kuò)展，一定程度上可以縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展中也應(yīng)用了多媒體技術(shù)，集計(jì)算機(jī)、聲像以及通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具備綜合處理聲音、圖像和文字等多種能力，多媒體技術(shù)還可以做到信息處理的綜合化以及智能化，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀況，對(duì)于生產(chǎn)過程中參數(shù)的監(jiān)測(cè)也具有很大的意義。

3.3 體系結(jié)構(gòu)向一體化的方向發(fā)展

數(shù)控技術(shù)在未來的發(fā)展中，可以引進(jìn)先進(jìn)的互連技術(shù)，同時(shí)融合半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)，利用高集成電路以減少互連的長度，降低產(chǎn)品的價(jià)格，改進(jìn)產(chǎn)品的性能，最終提升系統(tǒng)的可靠性。硬件結(jié)構(gòu)體系會(huì)向著模塊化的方向發(fā)展，通過系統(tǒng)的模塊化最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)功能的不同，將基本模塊和通訊模塊連接在一起，形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的產(chǎn)品，通過增減模塊數(shù)量，最終構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床同互聯(lián)網(wǎng)的連接可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和無人操作，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)的情況下，任何一臺(tái)機(jī)床都可以進(jìn)行編程和參數(shù)設(shè)定，并且可以將不同機(jī)床的畫面顯示在同一臺(tái)機(jī)床上，最終實(shí)現(xiàn)加工目標(biāo)的優(yōu)化。

4 結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國數(shù)控技術(shù)必須改變傳統(tǒng)的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，將管理和營銷作為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，統(tǒng)一附加售后服務(wù)的支撐，在可持續(xù)發(fā)展的思想基礎(chǔ)上，堅(jiān)持走發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)的道路，以此提升我國制造行業(yè)的技術(shù)水平，改變我國的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，縮小同國外技術(shù)發(fā)展之間的差距，促進(jìn)我國數(shù)控領(lǐng)域的現(xiàn)代化步伐。

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