淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

史洪松

【摘 要】我國(guó)進(jìn)入了第十二個(gè)五年計(jì)劃，經(jīng)濟(jì)建設(shè)永遠(yuǎn)是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的主基調(diào)。作為現(xiàn)代化制造工業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力是非常重要的。我國(guó)的數(shù)控技術(shù)也將順應(yīng)潮流，向前發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控技術(shù)；數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控技術(shù)是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。從數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，主要有運(yùn)行高速化、加工高精化、功能復(fù)合化、控制智能化、體系開放化、驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化和交互網(wǎng)絡(luò)化。

一、高速、高精、高效加工

為了能夠使產(chǎn)品具有更高的質(zhì)量、更高的檔次，就需要更高的加工精度。近10年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3μm～5μm，提高到1μm～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)（0.01μm）。為了提高加工的效率，則需要提高加工的速度與自動(dòng)化控制的水平。首先是更高的進(jìn)給速度，在分辨率為1um的情況下，已經(jīng)可以達(dá)到240m/min，并且在這么快的速度下，還能夠?qū)?fù)雜型面進(jìn)行高精度加工。其次主軸的轉(zhuǎn)速已然能夠達(dá)到200000r/min，主軸轉(zhuǎn)速的加速度能夠達(dá)到一個(gè)g。最后自動(dòng)化程度較高的換刀過(guò)程，可以做到刀到刀0.9s，切削到切削2.8s。還有自動(dòng)物料的裝卸，自動(dòng)檢測(cè)等等過(guò)程，速度都越來(lái)越快。

二、加工功能多樣化

各種加工中心的加工范圍可以有更大拓展，一臺(tái)數(shù)控加工設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)更多的加工工藝融于一身。例如銑鏜鉆磨復(fù)合加工中心，能夠?qū)崿F(xiàn)四種加工工藝的集成，加工的效率與范圍都有非常大的提高。多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床是數(shù)控技術(shù)加工功能多樣化的集中變現(xiàn)，例如采用5軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控加工中心對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小，因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床的發(fā)展。

三、智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)

未來(lái)的數(shù)控裝備將是具相當(dāng)?shù)闹悄芑南到y(tǒng)，智能化的內(nèi)容體現(xiàn)在為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等。而且數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象，形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。

四、重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立

開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性。美歐西方發(fā)達(dá)國(guó)紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范的研究和制定，我國(guó)早在2000年也開始進(jìn)行中國(guó)的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定，加大積極參與世界多國(guó)關(guān)于數(shù)控技術(shù)在世界范圍內(nèi)的開放式系統(tǒng)的研發(fā)。數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述加工方式，其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程，顯然，他已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP-NC），其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。STEP-NC的出現(xiàn)對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在新的標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙、加工程序編制時(shí)間和加工時(shí)間。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]楊紅華.數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].湖南農(nóng)機(jī).2008（3）：188～189