國內(nèi)外重型數(shù)控機(jī)床的技術(shù)對比與發(fā)展

陳云鵬

【摘??要】隨著時(shí)代的進(jìn)步，機(jī)械加工工藝的發(fā)展，大量的數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于機(jī)械加工當(dāng)中，也給機(jī)械加工行業(yè)帶來了新的改變，注入了新的活力。同時(shí)也進(jìn)一步的提高了機(jī)械加工的質(zhì)量還有效率。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用對于零件加工工藝方法進(jìn)行了不斷的優(yōu)化以及創(chuàng)新，使得加工出的產(chǎn)品質(zhì)量得以提升，也有效的改善了市場需求不足的現(xiàn)狀。基于此，文章對國內(nèi)外重型數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】國內(nèi)外;數(shù)控機(jī)床;發(fā)展

引言

隨著我國工業(yè)化水平的不斷提升，先進(jìn)的機(jī)械制造事業(yè)也實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，很多企業(yè)對機(jī)械加工質(zhì)量、效率也提出了越來越嚴(yán)格的要求，機(jī)械制造行業(yè)中五軸數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也越來越頻繁，使用范圍也在不斷的擴(kuò)大，帶來的經(jīng)濟(jì)效益也非常可觀。但是，最大限度提高五軸數(shù)控機(jī)床的工作效率仍然是機(jī)械加工的追求，不僅直接關(guān)乎機(jī)械加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)影響國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)進(jìn)程中工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

1、數(shù)控加工概述

數(shù)字化控制技術(shù)，俗稱數(shù)控技術(shù)（NC），指的是采用數(shù)字信號(hào)將相關(guān)部件的運(yùn)動(dòng)過程有效的控制。數(shù)控機(jī)床其含義是數(shù)字化控制車床（Computernumericalcontrolma-chinetools），指的是將自動(dòng)化程序加裝到機(jī)床上來進(jìn)行控制。其屬于柔性自動(dòng)化和高效率的數(shù)字化機(jī)床，可以將相關(guān)的程序編碼輸入到裝備當(dāng)中，其自主開展零件加工工作，能夠有效地將零件加工中遇到的一些復(fù)雜和精密的部件加工問題有效解決。其數(shù)字化加工主要指的是在數(shù)控機(jī)床方面進(jìn)行零部件加工工作。該種加工方式和以往的加工工藝規(guī)程沒有什么區(qū)別，其主要不同的地方是采用數(shù)字化技術(shù)對刀具的位置進(jìn)行有效控制，該種加工技術(shù)擁有效率高和速度快的特點(diǎn)。

2、我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1、封閉探索階段

數(shù)控機(jī)床作為高端裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)是關(guān)系到整個(gè)國家發(fā)展的核心機(jī)密，對于剛剛擺脫戰(zhàn)爭困擾的新中國來說很難通過國際合作得到相關(guān)的技術(shù)支持，20世紀(jì)50年代清華大學(xué)與北京第一機(jī)床廠在國家的支持下開始國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的開發(fā)研究，1958年經(jīng)過反復(fù)的實(shí)踐論證第一臺(tái)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床正是下線這標(biāo)志著這我國初步具有了數(shù)控機(jī)床開發(fā)與設(shè)計(jì)的能力。但是國產(chǎn)的第一代數(shù)控機(jī)床使用性能與國外數(shù)控機(jī)床相比依然具有不小的差距，自動(dòng)化程度偏低[1]。

2.2、交流借鑒階段

第一臺(tái)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的問世極大地鼓舞了國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代通過進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床的技術(shù)分析與原先的設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，尋找國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)缺陷。同時(shí)聘請相關(guān)的國外專家進(jìn)行技術(shù)研討，1980年左右國產(chǎn)的系列數(shù)控機(jī)床正是面向市場，雖然設(shè)備的先進(jìn)程度與發(fā)達(dá)國家相比還有一定距離，但是已經(jīng)可以達(dá)到一般的發(fā)展水平。

2.3、創(chuàng)新發(fā)展階段

2000年以來國家相繼設(shè)立數(shù)控機(jī)床研究專項(xiàng)計(jì)劃，通過項(xiàng)目研究帶動(dòng)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展。鼓勵(lì)各大企業(yè)、高校以及科研院所投入到數(shù)控機(jī)床的研發(fā)設(shè)計(jì)中來，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的創(chuàng)新化發(fā)展正在穩(wěn)步前進(jìn)，一大批先進(jìn)的研究成果落地轉(zhuǎn)化到目前為止我國已經(jīng)成為世界上僅次于美國、日本的機(jī)床生產(chǎn)大國。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)部門數(shù)據(jù)顯示我國的金屬切削機(jī)床的年均產(chǎn)量增長率保持在18%左右，同期的數(shù)控機(jī)床年均產(chǎn)量增長率保持在30%左右，并且呈逐年上升態(tài)勢[2]。

3、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展展望

時(shí)代的發(fā)展，也促使我國的數(shù)控機(jī)床技術(shù)在不斷的順應(yīng)時(shí)代潮流、做出改變。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)流程也朝著現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢去做出了改變。當(dāng)前，我國的數(shù)控機(jī)床運(yùn)用流程同傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)流程也不同，還是主要依靠主動(dòng)空軸進(jìn)行傳動(dòng)的，使得傳控的功率能夠達(dá)到最大化，在促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展效率提升的同時(shí)，還提高了運(yùn)行的質(zhì)量。進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)變化的時(shí)候，也能夠更加充分的發(fā)揮出功率的作用，降低噪音的污染，提升運(yùn)轉(zhuǎn)的效率。集中體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，依靠運(yùn)轉(zhuǎn)流程的現(xiàn)代化發(fā)展能夠有效的實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)指令的現(xiàn)代化發(fā)展，充分的運(yùn)用數(shù)字化控制程序的方式，促進(jìn)加工工序的正常化運(yùn)行，通過時(shí)還能夠促進(jìn)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行高效化，改善數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行和流轉(zhuǎn)過程中的復(fù)雜性[3]。

3.1、五軸數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工效率

（1）制定健全的規(guī)章制度。企業(yè)必須要制定相對完善的規(guī)章制度，對五軸數(shù)控機(jī)床操作和維護(hù)的相關(guān)要點(diǎn)予以詳細(xì)的介紹和說明，以保證五軸數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而有效提高機(jī)械加工效率。（2）培養(yǎng)或配備綜合素質(zhì)高的操作人員。首先，為了從根源上解決五軸數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工的效率問題，必須要儲(chǔ)備一些相關(guān)的人才，增強(qiáng)他們的操作能力，豐富他們的工作經(jīng)驗(yàn)。其次，針對操作人員要對他們進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)，增加他們知識(shí)的攝取量，以及學(xué)習(xí)相關(guān)的規(guī)章制度，增強(qiáng)自身的素質(zhì)。此外，操作人員在五軸數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工過程中，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，豐富自身的知識(shí)，提高生產(chǎn)的效率，增加企業(yè)的利益。（3）制定科學(xué)、規(guī)范的五軸數(shù)控機(jī)床加工流程。在五軸數(shù)控機(jī)床操作過程中，首先，技術(shù)人員在操作前夕需要學(xué)習(xí)五軸數(shù)控機(jī)床操作的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作步驟，并且了解五軸數(shù)控機(jī)床加工設(shè)備的相關(guān)知識(shí)，為后期的操作奠定基礎(chǔ)。其次，制定科學(xué)、規(guī)范的五軸數(shù)控機(jī)床加工流程，這樣不僅可以簡化加工步驟，而且還可以提高加工的效率[4]。

3.2、人工智能技術(shù)在數(shù)控加工中的應(yīng)用

數(shù)控加工過程中，導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的因素有很多。所以，在智能數(shù)控機(jī)床制造零件和產(chǎn)品時(shí)，可以借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具來進(jìn)行對照，然后再進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，提升產(chǎn)品加工過程中的工作效率，保障設(shè)備在工作中時(shí)刻處于最佳的狀態(tài)。其中，熱誤差具有非線性、時(shí)滯的特點(diǎn)，因?yàn)闊嵴`差的產(chǎn)生是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，利用傳統(tǒng)方法無法進(jìn)行精確補(bǔ)償。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱誤差補(bǔ)償技術(shù)具有不可比擬的柔性和應(yīng)變性。基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱誤差補(bǔ)償原理如圖。由熱傳感器對數(shù)控機(jī)床相應(yīng)部位的溫度值進(jìn)行收集，進(jìn)而輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行熱誤差補(bǔ)償計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果反饋給CNC控制器，由控制器下達(dá)熱補(bǔ)償指令，對熱誤差進(jìn)行補(bǔ)償，從而提供數(shù)控加工精度。

3.3、3D打印技術(shù)領(lǐng)域

相比較而言，3D打印技術(shù)比數(shù)控技術(shù)更先進(jìn)，科技感更加強(qiáng)烈，但是，這兩項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)、輔助發(fā)展，從某一角度而言，3D技術(shù)是在數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展壯大的。就目前發(fā)展而言，3D打印技術(shù)需要數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢特點(diǎn)支撐，并且兩者在相互結(jié)合的情況下，可以實(shí)現(xiàn)不同水平但質(zhì)量較高的制作效果。在對數(shù)控機(jī)床的使用過程中，同時(shí)與相關(guān)生產(chǎn)類適配器和控制軟件輔助合作，可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)化為3D打印機(jī)。在未來具有非常廣闊的發(fā)展空間[5]。

結(jié)束語

我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成就有目共睹在一些方面確實(shí)已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，但是在許多核心領(lǐng)域依然受制于人技術(shù)的創(chuàng)新一刻都不能停止。新時(shí)代是我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展新的歷史時(shí)期，抓住挑戰(zhàn)與機(jī)遇打破國外的技術(shù)壟斷，加強(qiáng)對自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)開發(fā)的，在基本滿足國內(nèi)市場的前提下走向國際，縮小國際技術(shù)差距打造中國數(shù)控機(jī)床品牌。

參考文獻(xiàn)：

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[2]趙樹松.淺談數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（23）：115.

[3]陳興云.淺析提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工效率的方法[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（23）：117.

[4]卞云飛，劉金南.強(qiáng)化數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效能的途徑研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（23）：126.

[5]劉碧云.數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)新動(dòng)態(tài)的研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（23）：135+139.

（作者單位：齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司）