關(guān)于數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展前景探析

劉中保

摘要：數(shù)控車床和數(shù)控技術(shù)在整個機(jī)械加工工業(yè)中已占有舉足輕重的作用，也代表著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平。本文通過對我國數(shù)控車床的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢進(jìn)行闡述，因此為我國數(shù)控車床發(fā)展提出一些建議。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

引言

車床是機(jī)械加工中加工量大而面廣的重要設(shè)備，而傳統(tǒng)車床普遍存在車削加工工步長，輔助時間多，利用率低等問題。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控裝置為數(shù)控車床的開發(fā)進(jìn)入全盛時代奠定了基礎(chǔ)。數(shù)控車床的普及和應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)的車床類界限，將普通車床、六角車床、單軸自動車床等多種車床的全部或部分工序工作融為一體。極大提高了加工精度，其極強(qiáng)的適應(yīng)能力也深受用戶歡迎。數(shù)控車床和數(shù)控技術(shù)在整個機(jī)械加工工業(yè)中已占有舉足輕重的作用，也代表著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展水平。

一、我國數(shù)控車床的現(xiàn)狀

數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、計(jì)算機(jī)、電機(jī)及其拖動、自動控制、檢測等技術(shù)為一身的自動化設(shè)備。目前我國的機(jī)床制造技術(shù)呈現(xiàn)出品種多樣化、功能專門化、結(jié)構(gòu)模塊化等技術(shù)趨勢，這與數(shù)字控制器功能的發(fā)展和機(jī)床自身機(jī)構(gòu)、制造工藝以及加工精度等方面的改進(jìn)密切相關(guān)。同時，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也在逐步適應(yīng)環(huán)境保護(hù)和安全方面的發(fā)展要求。如今數(shù)控技術(shù)已被世界各國制造業(yè)廣泛采用，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的車床制造也已成為各國加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

20世紀(jì)30年代，世界上第一臺電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，隨著新技術(shù)革命的開始，數(shù)控車床也隨之誕生。1952年美國研制出第一臺數(shù)控機(jī)床，幾年后日本成功研制出第一臺數(shù)控車床。此后，車床產(chǎn)業(yè)步入了數(shù)控化。

我國數(shù)控車床的發(fā)展始于20世紀(jì)70年代初。通過30多年的發(fā)展，由國內(nèi)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型臥式數(shù)控車床成為我國當(dāng)前的主流產(chǎn)品，以其實(shí)惠的價格和較少的設(shè)備投入費(fèi)用，贏得了國內(nèi)企業(yè)的信賴。除此之外，2軸控制的臥式數(shù)控車床和立式數(shù)控車床等國產(chǎn)產(chǎn)品也受到了用戶的認(rèn)可，基本能滿足用戶的需要。目前，國產(chǎn)數(shù)控車床的品種、規(guī)格較為齊全，質(zhì)量基本穩(wěn)定可靠，已步入全面發(fā)展階段。但是，畢竟我國的數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)與國外相比還不夠成熟，一些較為先進(jìn)的車床品種的開發(fā)與制造與較成熟的國家相比還存在很大差距。因此，我國各大機(jī)床廠家則采取與國外著名機(jī)床廠家合作、合資、技術(shù)引進(jìn)、樣機(jī)消化吸收等措施來提高我國的機(jī)床制造水平。于是，對于車削中心等3軸控制以上的中高檔數(shù)控車床，國內(nèi)用戶大部分選用進(jìn)口產(chǎn)品或合資、獨(dú)資企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品。經(jīng)過以上各種發(fā)展方式，近幾年，我國在數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展方面進(jìn)行高度重視，取得了較大進(jìn)步。在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，特別是以PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)走入了世界的前列。同時也開發(fā)了多個中高檔數(shù)控車床新品種。

縱觀我國數(shù)控車床的發(fā)展歷程，盡管取得了不少成績，但同時也存在不少問題。主要問題有：科技基礎(chǔ)薄弱、自主創(chuàng)新能力不強(qiáng);低檔產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，高檔產(chǎn)品產(chǎn)能不足;產(chǎn)品質(zhì)量以及可靠性服務(wù)能力不足，功能部件發(fā)展滯后等?？偟膩碚f，目前我國數(shù)控車床技術(shù)產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng)，需要加大機(jī)床主機(jī)以及重要元器件的創(chuàng)新力度，同時加大數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)力度，不斷完善和提高機(jī)床加工精度和自動化效率，努力追趕世界先進(jìn)水平。

二、我國數(shù)控車床未來發(fā)展趨勢

隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)以及網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)和信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，我國數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢。

（一）高速化與高精度化

高速化、高精度化主要體現(xiàn)在主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給率、運(yùn)算速度及換刀速度的高效率。目前一些歐洲的高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到60000r/min，而轉(zhuǎn)速高達(dá)160000r/min的超高速主軸也在研制開發(fā)中。因?yàn)楦咚佟⒏呔庸ぜ夹g(shù)可極大地提高效率、產(chǎn)品質(zhì)量和檔次，同時縮短生產(chǎn)周期，從而提高市場競爭能力。

（二）高性能

隨著數(shù)控技術(shù)的不斷完善，數(shù)控車床也實(shí)現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，機(jī)床制造商可以建立機(jī)床遠(yuǎn)程技術(shù)支持體系，實(shí)現(xiàn)工況信息的傳輸、存儲、查詢和顯示以及遠(yuǎn)程智能診斷。為了擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率，應(yīng)實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、一機(jī)多能，進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。

（三）多軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工

高速高精加工的實(shí)現(xiàn)需要配套功能部件的同步支持。因此電主軸、直線電機(jī)等也需快速發(fā)展。采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，可大幅度提高效率。當(dāng)前電主軸的出現(xiàn)使得5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，制造難度和成本大幅降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。從而促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型機(jī)床的發(fā)展。

（四）高柔性化

柔性是指數(shù)控設(shè)備適應(yīng)加工對象變化的能力。我國數(shù)控車床將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。我國的數(shù)控車床對加工對象的變化適應(yīng)能力強(qiáng)，在提高單機(jī)柔性化的同時，朝著系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。從點(diǎn)（數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床）、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段車間獨(dú)立制造島、FA）、體（CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)）的方向發(fā)展。如出現(xiàn)了PLC控制的可調(diào)組合機(jī)床、多軸數(shù)控加工中心、換刀換箱式加工中心。此外，還應(yīng)兼顧應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。

（五）綠色化

隨著人類環(huán)境保護(hù)意識的逐步加強(qiáng)，各行各業(yè)在經(jīng)濟(jì)和效益發(fā)展的同時也密切關(guān)注著其對環(huán)境的影響。因此，當(dāng)下的數(shù)控車床發(fā)展必須把環(huán)保和節(jié)能納入考慮范疇，即要實(shí)現(xiàn)切削工藝的綠色化。為了節(jié)約資源，減少對環(huán)境的破壞，近年來出現(xiàn)了不用或少用冷卻液的干切削或半干切削的數(shù)控車床，這類產(chǎn)品節(jié)能環(huán)保，不僅為用戶所歡迎，更贏得了社會各界的認(rèn)可。因此，綠色制造是數(shù)控車床發(fā)展的大趨勢，抓住這一方向，將使我國節(jié)能環(huán)保車床發(fā)展迅速并占領(lǐng)更多國際市場。

結(jié)語

綜合上述對我國數(shù)控車床發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢的分析，可知我國數(shù)控車床產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng)的狀況仍十分明顯。各大企業(yè)應(yīng)抓住“十二五”的發(fā)展機(jī)遇，不斷改進(jìn)和完善數(shù)控技術(shù)，加大創(chuàng)新力度，增強(qiáng)國產(chǎn)數(shù)控車床的核心競爭力，樹立自主創(chuàng)新的品牌意識，實(shí)現(xiàn)我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)由生產(chǎn)大國向生產(chǎn)強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。

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