淺談數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀

摘 要：簡述了國內(nèi)數(shù)控機(jī)床近些年來的發(fā)展。最近這幾年國內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅猛，產(chǎn)量不斷增加，但高端產(chǎn)品數(shù)量太少，無法與國外數(shù)控機(jī)床競爭。而國外數(shù)控機(jī)床發(fā)展相當(dāng)不錯，尤其是西門子和發(fā)那科則占據(jù)了絕大部分世界市場。國內(nèi)外間的差距是有縮小的趨勢的，但是還存在諸多問題有待解決。我國高端機(jī)床領(lǐng)域，發(fā)展起步較晚，還有許多問題有待突破。數(shù)控機(jī)床行業(yè)如今面臨的一個嚴(yán)峻問題，就是高端數(shù)控機(jī)床進(jìn)口占主導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；發(fā)展現(xiàn)狀

1 數(shù)控機(jī)床簡介

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

2 數(shù)控機(jī)床的組成

主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件；數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶瀏覽機(jī)等）和相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算和實(shí)現(xiàn)各種控制功能；驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機(jī)床履行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給單元、主軸機(jī)電及進(jìn)給機(jī)電等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動。當(dāng)幾個進(jìn)給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工；輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的1些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和藹動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等；編程及其他附屬裝備，可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲等。

機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)的載體和裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，主要為汽車、軍工、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、電力設(shè)備、鐵路機(jī)車、船舶等行業(yè)服務(wù)。我國已連續(xù)幾年成為世界最大的機(jī)床消費(fèi)國和機(jī)床進(jìn)口國，是世界第三大機(jī)床生產(chǎn)國。

3 數(shù)控機(jī)床分類

1. 按工藝用途分類

切削加工類：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、FMC等。

成型加工類：數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。

特種加工類：數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)、激光加工機(jī)等。

其它類型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測量機(jī)等。

2.按控制功能分類

（1）點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)

僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動；

對軌跡不作控制要求；

運(yùn)動過程中不進(jìn)行任何加工。

適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機(jī)。

（2）輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)

輪廓控制（連續(xù)控制）系統(tǒng)：具有控制幾個進(jìn)給軸同時諧調(diào)運(yùn)動（坐標(biāo)聯(lián)動），使工件相對于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動，在運(yùn)動過程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。

3. 按聯(lián)動軸數(shù)分：2軸聯(lián)動，3軸聯(lián)動，4軸聯(lián)動，5軸聯(lián)動及6軸聯(lián)動。聯(lián)動軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復(fù)雜。

4. 按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類

按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無位置測量裝置可分為開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

4 數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀

我國的數(shù)控機(jī)床無論從產(chǎn)品種類、技術(shù)水平、質(zhì)量和產(chǎn)量上都取得了很大的發(fā)展，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面也取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國可供市場的數(shù)控機(jī)床有1500種，幾乎覆蓋了整個金屬切削機(jī)床的品種類別和主要的鍛壓機(jī)械。這標(biāo)志著國內(nèi)數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入快速發(fā)展的時期。

有人指出，“十五”期間，我國機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因這正是市場需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快，汽車和機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅猛，外商投資企業(yè)增長速度加快所致。與機(jī)床迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀相比，作為機(jī)床“心臟部件”的數(shù)控系統(tǒng)，2005年銷量雖然超過3萬臺，但處于低檔的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)較大比重。

長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進(jìn)水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時我國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時，我國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5 總結(jié)

智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化將成為未來數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要趨勢。向高速、高效、高精度、高可靠性方向發(fā)展以及向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展是未來的方向。向PC—based化和開放性方向發(fā)展，出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備，機(jī)械加工向虛擬制造的方向發(fā)展，信息技術(shù)（IT）與機(jī)床的結(jié)合，機(jī)電一體化先進(jìn)機(jī)床將得到發(fā)展，納米技術(shù)將形成新發(fā)展潮流，并將有新的突破。節(jié)能環(huán)保機(jī)床將加速發(fā)展，占領(lǐng)廣大市場。

參考文獻(xiàn)

1. 制造技術(shù)與機(jī)床 2016 第11期 數(shù)控機(jī)床的分類

2. 劉曉玲，齊慶國 數(shù)控機(jī)床 北京：冶金工業(yè)出版社 2014 p233

3. 謝競成 數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)教程 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社 2015

作者簡介

潘棟（1996-），男，漢族，鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程專業(yè)2014級學(xué)生。