淺談數控技術的現狀及發展

李鳳來?黃澎

[摘 要]隨著計算機和軟件技術的發展，數控技術日益多功能化，廣泛應用于制造業，滿足了機械工業復雜零件和高精度工藝的要求，就數控技術的現狀及發展趨勢進行分析。

[關鍵詞]數控技術；現狀；發展

[中圖分類號]TG659 [文獻標識碼]A

數控技術及裝備，是發展高新技術產業和尖端工業的基本技能技術和最基本的裝備。大力發展以數控技術為核心的先進制造技術，已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

1 數控技術的發展歷史

數控技術的發展前后一共經歷了硬件數控時代和軟件數控時代兩個階段，硬件數控時代起自1952年的電子管時代，最終發展到1965年小規模的集成電路時代。軟件數控時代從1970年的小型計算機開始，經歷微處理時代發展到基于個人計算機的數控時代。

當前數控機床的構成主要包括三個基本構件——機床主體，數控裝置和伺服機構。其中伺服機構通過依靠先進傳感器，調速裝置等技術，經歷了開環、半閉環、閉環三個發展階段，從而使機床運行穩定性得到質的提高。而數控裝置包括程序讀入裝置，從而實現點位控制、直線控制和連續軌跡控制。

2 數控技術的國內外現狀

當前我國數控機床產業快速發展，但同國外先進國家比較仍存在不小的差距。主要體現在技術含量不高、低端產品過剩、高端產品不足、自有獨創技術缺乏，高質量的功能部件仍然依靠進口或者靠合資生產。比如我國機床數量已達300萬臺高居世界第一，但數控化率才僅僅不到2%，大大低于西方發達國家。這已成為我國走向高端制造業的現實瓶頸。

在國外，目前絕大多數國外生產的數控機床，已廣泛采用了32的系統，而國內生產的數控機床由于受到進口技術的限制，大多采用的是16的系統。這就使得國產數控機床在功能上就先天不足，與國外數控機床相比，有明顯的差距。不論是加工中心或是數控車削中心，這類新型的數控設備均顯示出能滿足許多復雜零件在批量生產中的強大的生產力，一般均具有4～5軸連動，一次裝夾可進行多面加工的功能。特別是隨著計算機在機器制造的各個領域的廣泛應用，機床設備越來越趨向柔性化、智能化、多功能化。

3 數控技術的發展趨勢

從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，主要體現為以下發展趨勢：

3.1 性能發展趨勢

第一智能控制。在數控技術領域智能控制已經成為主要的發展方向，智能控制更體現為實時智能控制，模糊控制，學習控制，網絡控制能領域。比如在數控系統中往往包含有故障自動診斷系統，刀具自動管理系統，編程專家系統等多個模塊，實現數控機床的提前預測，動態反饋，事后修正等多項功能。

第二工藝合成化。現在的數控技術共建往往通過各種自動化技術，完成多工序、多表面的復雜加工過程。特別是伴隨人工智能技術的不斷進步，實時系統和人工智能相結合，實現了實時系統智能化復雜化的發展趨勢。西門子著名的880系統控制軸數已經可以達到驚人的24軸，讓人嘆為觀止。

第三高效化。效率是機械技術核心的指標，伴隨伺服系統高速芯片，多 CPU技術應用，數控機床的高速度、高精度已顯著提高，效率也有了質的飛躍。為了便于滿足不同用戶的需求；群控制系統的柔性，同一群控系統，能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控制系統的效能，以減少工序。

3.2 功能發展趨勢

用戶界面人性化設計。眾所周知作為數控系統和使用者之間的對話紐帶，由于用戶不同，用戶界面也千差萬別，開發用戶界面是一項繁瑣的工作。當前圖形界面廣泛使用，大大提高了界面的人性化設計，通過藍圖和快速編程，3D彩色動態界面，各類虛擬仿真技術，能實現各類視圖的不同方向和角度的真實模擬和大小的多層縮放。這些可視化的發展使人機交流進入了圖像動畫時代，而不是過去呆板的文字語言表達。

當前虛擬現實技術廣泛應用使數控技術進入了新的時代。特別是可視化技術和虛擬環境技術的結合，如無圖紙技術和虛擬樣機技術等對提高產品質量，降低產品額成品，減少設計的周期有重要的價值。

此外多媒體技術應用化，多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著客觀的意義。

3.3 體系結構的發展趨勢

數控技術在體系結構方面也有了顯著的發展。通過互連技術和封裝技術的結合，降低了數控車床的互連的數量和長度，改進了數控車床的組件尺寸，降低了產品的價格，提高了系統的安全和可靠性。

此外通過硬件模塊化，實現了數控車床系統的標準化和集成化。根據不同的功能，將各種功能模塊做成標準的系列化產品，通過各類模塊的組合，如通信模塊、儲存器模塊、伺服模塊等，實現各類檔次的數控車床產品類型。而加工過程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD、伺服控制等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環控制體系，從而實現數控技術的集成化、網絡化、無人化。

4 結語

總之，數控技術日新月異，當前我國正在推進2030年制造強國戰略，數控技術占據著基礎的作用，結合“十三五”規劃，對當前的數控發展技術和方向進行分析，確定我國的數控技術發展戰略，引領我國今后若干年的數控技術發展。我們應堅持質量為本，創新為基，堅持可持續發展的總方針，有所為有所不為，研究發展新型數控系統、數控功能部件、數控機床整機等數控基礎技術，提升我國制造業的技術水平，使我國制造業真正走向高端。

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