國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床與技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)研究

曾帥

摘要：隨著教育事業(yè)的投入，科研力量的加強(qiáng)，我國(guó)各行各業(yè)的科技力量都取得了顯著的提升，數(shù)控技術(shù)作為機(jī)械制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，在科技興國(guó)的大環(huán)境中，我國(guó)的數(shù)控技術(shù)取得了巨大的成就，造就了一大批數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)械一體化設(shè)備，集成了計(jì)算技術(shù)、傳感技術(shù)以及自動(dòng)化控制技術(shù)，數(shù)控技術(shù)及機(jī)床的發(fā)展促使了中國(guó)制造趨向于智能化、機(jī)械化，極大的提高我國(guó)制造業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力，本位以國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床和技術(shù)為研究課題，首先闡述了二者在國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀，緊接著論述了二者的發(fā)展趨勢(shì)，為廣大興趣愛(ài)好者了解我國(guó)數(shù)控技術(shù)以及機(jī)床提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：數(shù)控;機(jī)床;技術(shù)

0? 引言

數(shù)控技術(shù)以及機(jī)床是一個(gè)國(guó)家從事高端制造的技術(shù)以及裝備支撐，國(guó)內(nèi)的很多尖端行業(yè)都需要以數(shù)控技術(shù)作為基礎(chǔ)技術(shù)，同時(shí)以數(shù)控機(jī)床作為生產(chǎn)精密零部件的基本裝備，數(shù)控技術(shù)是推動(dòng)一個(gè)國(guó)家的制造水平以及制造裝備邁上新臺(tái)階的重要技術(shù)推動(dòng)力量，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用能確保我國(guó)的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)大批量、多品種、高精度的模式，促使我國(guó)的制造行業(yè)從傳統(tǒng)的制造轉(zhuǎn)換成信息化、數(shù)字化、集成化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化的模式生產(chǎn)，這些年來(lái)，我國(guó)通過(guò)投入大量人力、物力、財(cái)力來(lái)研究數(shù)控技術(shù)，取得了十分喜人的成績(jī)，但我國(guó)的數(shù)控技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在很大一截的差距，本文通過(guò)現(xiàn)狀的研究來(lái)探討其發(fā)展趨勢(shì)。

1? 國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)以及數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

①不完善的技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境， 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展需要有一個(gè)很好的創(chuàng)新環(huán)境，但目前我國(guó)數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)企業(yè)的思想意識(shí)停留在操作數(shù)控技術(shù)技能的基礎(chǔ)上，缺乏通過(guò)操作數(shù)控技術(shù)來(lái)達(dá)到對(duì)數(shù)控技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)的思想覺(jué)悟，由于思想意識(shí)的落后，導(dǎo)致數(shù)控技術(shù)在我國(guó)企業(yè)中缺乏提升的基礎(chǔ)，我國(guó)企業(yè)對(duì)數(shù)控技術(shù)的研發(fā)和投入嚴(yán)重的不足，這也是我國(guó)數(shù)控技術(shù)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家數(shù)控技術(shù)水平差距甚遠(yuǎn)的一個(gè)重要原因。②數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性有待提升，衡量數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)是無(wú)故障時(shí)間的長(zhǎng)短，據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示我國(guó)數(shù)控機(jī)床的無(wú)故障時(shí)間大致在3000-6000小時(shí)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)控機(jī)床平均無(wú)故障時(shí)間在10000h以上，通過(guò)數(shù)值對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的與歐美國(guó)家的數(shù)控機(jī)床在無(wú)故障時(shí)間上的差距顯著，因此我國(guó)數(shù)控機(jī)床在系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠性上還有很大的提升空間。③機(jī)床數(shù)控化率低，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示我國(guó)是擁有機(jī)床數(shù)量最多的國(guó)家，但我國(guó)的數(shù)控機(jī)床僅有5.7萬(wàn)臺(tái)，占世界數(shù)控機(jī)床總量的百分比僅為1.9%，同時(shí)歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)控化率大多超過(guò)20%，通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)的機(jī)床數(shù)控化率嚴(yán)重偏低，可提升的空間巨大。

1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)數(shù)控機(jī)床自2003年以來(lái)，一直保持上升的趨勢(shì)，08年數(shù)控產(chǎn)值高達(dá)800億美元，08年后隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)進(jìn)口數(shù)控機(jī)床數(shù)量急劇減少，目前我國(guó)的機(jī)床數(shù)量仍居世界第一，但我國(guó)的數(shù)控機(jī)床與歐美國(guó)家相比，還存在很大的差距，主要體現(xiàn)在機(jī)床的核心技術(shù)上，我國(guó)自主研發(fā)的機(jī)床的關(guān)鍵部位以及高性能程序系統(tǒng)都需要依賴(lài)外國(guó)的技術(shù)支撐，同時(shí)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上面也沒(méi)有很大的突破，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在老舊及不合理的地方，從而導(dǎo)致我國(guó)數(shù)控機(jī)床在精度上以及可靠性上面存在很大的缺陷。我國(guó)生產(chǎn)出的機(jī)床大多以普通機(jī)床為主，配備的刀具大多是普通刀具，機(jī)場(chǎng)的調(diào)試需要依靠手工來(lái)進(jìn)行，同時(shí)還存在管理水平落后的問(wèn)題。

2? 國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 高精度、高速度的數(shù)控技術(shù)

高精度、高速度是數(shù)控技術(shù)的兩大核心，保證產(chǎn)品精度的同時(shí)提高產(chǎn)品的生產(chǎn)速度是提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率的重要方式方法，當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的發(fā)展要求越來(lái)越高，需要，因此提高數(shù)控技術(shù)的精度是勢(shì)在必行的趨勢(shì)，目前國(guó)內(nèi)數(shù)技術(shù)取得了相當(dāng)大的發(fā)展，生產(chǎn)了一批高精度的數(shù)控機(jī)床，如JCS-027，031超精密型機(jī)床，數(shù)控機(jī)床高速度的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)高速切削加工數(shù)控技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用需要加快數(shù)控機(jī)床中道具供給速度、提升主軸的剛度以及穩(wěn)定性。

2.2 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)顯示一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，同等生產(chǎn)條件下，一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作效率相當(dāng)于兩臺(tái)三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的工作效率，但五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)的難度以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性都要高于三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控，因此目前五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用還存在很多的問(wèn)題，但隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的研究的更加深入，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)的弊端必將被克服，從而更好的造福于人類(lèi)的加工制造。

2.3 柔性化數(shù)控技術(shù)

柔性化是數(shù)控技術(shù)集成多種高新技術(shù)的結(jié)果，其具有綜合程度高、模塊化集中的特點(diǎn)，數(shù)控技術(shù)的柔性化能有效的提升生產(chǎn)效率，同時(shí)也能更好的服務(wù)于客戶(hù)。

2.4 綠色環(huán)保的數(shù)控技術(shù)

綠色環(huán)保是以后生產(chǎn)的主流方向，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展以及生產(chǎn)力水平的繼續(xù)提高，數(shù)控機(jī)床將會(huì)是未來(lái)生產(chǎn)加工的主要設(shè)備，因此未來(lái)制造業(yè)的主要污染將會(huì)來(lái)自數(shù)控機(jī)床，這個(gè)情況要求數(shù)控技術(shù)融入環(huán)保的理念，通過(guò)設(shè)計(jì)上的調(diào)整、材料上選擇以及工藝的上的改進(jìn)，使數(shù)控技術(shù)符合綠色環(huán)保的理念。

3? 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 設(shè)計(jì)制作綠色化

隨著環(huán)保的觀(guān)念日益深入人心，各行各業(yè)開(kāi)始注重生產(chǎn)的環(huán)保性，因此在數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)過(guò)程中也需要融入環(huán)保理念來(lái)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，在生產(chǎn)過(guò)程中需要充分考慮環(huán)境保護(hù)以及資源節(jié)約等兩個(gè)方面的因素，在不影響產(chǎn)品的性能和質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分考慮數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)行對(duì)環(huán)境的影響，通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案以及選取適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)材料，從而使設(shè)計(jì)出的機(jī)床對(duì)環(huán)境的影響達(dá)到最小化，這樣能有效的資源，達(dá)到提高我國(guó)資源的使用效率的目的，數(shù)控機(jī)床的綠色設(shè)計(jì)可以考慮的因素有機(jī)床的材料、節(jié)能、包裝、可回收等方面，數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)是一個(gè)完整的制造過(guò)程，在生產(chǎn)時(shí)需要著重考慮數(shù)控機(jī)床綠色生產(chǎn)以及節(jié)能節(jié)材兩個(gè)方面，當(dāng)今時(shí)代，隨著工業(yè)化生產(chǎn)給人類(lèi)的居住環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染以及人民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，綠色化生產(chǎn)已成為各行各業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)桿，數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)作為制造業(yè)的核心，在生產(chǎn)過(guò)程中更應(yīng)肩負(fù)起綠色生產(chǎn)的使命。

3.2 復(fù)合化和系統(tǒng)化

數(shù)控機(jī)床的復(fù)合化是指一臺(tái)數(shù)控機(jī)床具備多種加工工序，其能把一個(gè)毛坯品經(jīng)過(guò)多種工序的加工操作，從而打造出一個(gè)成品，數(shù)控機(jī)床的復(fù)合化包括工藝的復(fù)合化和工序復(fù)合化兩種類(lèi)型，數(shù)控機(jī)床復(fù)合化的優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省了機(jī)器安裝、拆卸、調(diào)整刀具等花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)也避免了這些過(guò)程中錯(cuò)誤的產(chǎn)生，另外其也提升了零部件加工的精密度，縮短了加工的時(shí)間，從而達(dá)到提升生產(chǎn)加工效率的目的。

3.3 智能化

隨著人工智能技術(shù)的深入發(fā)展，人工智能技術(shù)被融入于各行各業(yè)，制造業(yè)作為我國(guó)的基礎(chǔ)行業(yè)，為了滿(mǎn)足人民不斷攀升的物質(zhì)需求量，制造業(yè)走上自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)是時(shí)代發(fā)展的需要，數(shù)控機(jī)床是我國(guó)制造業(yè)的核心，數(shù)控機(jī)床的智能化是制造業(yè)智能化升級(jí)的關(guān)鍵之處，數(shù)控機(jī)床的智能化主要包括機(jī)床的自動(dòng)控制、故障智能診斷、加工參數(shù)智能、智能故障信息回收等方面。數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)控制是指數(shù)控機(jī)床通過(guò)電腦上的一些程序來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)電腦來(lái)控制機(jī)床的目的，從而可以大大的解放人力在數(shù)控機(jī)床操作中的作用，有效的避免了因?yàn)槿藶殄e(cuò)誤導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床故障產(chǎn)生的事情的發(fā)生，數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)控制是通過(guò)監(jiān)測(cè)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的信息，然后通過(guò)相關(guān)的算法進(jìn)行核算，從而達(dá)到調(diào)整相應(yīng)參數(shù)的目的，通過(guò)參數(shù)的調(diào)整使數(shù)控機(jī)床的狀態(tài)達(dá)到最佳，從而提升產(chǎn)品生產(chǎn)的效率與產(chǎn)品的質(zhì)量，加工參數(shù)智能是指選取出加工過(guò)程最佳的參數(shù)值，加工參數(shù)智能需要以工藝師平時(shí)的加工經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)電腦程序結(jié)合實(shí)際因素來(lái)挑選出最好的加工參數(shù)值，為高質(zhì)量的生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)的鋪墊，故障智能診斷是指通過(guò)高科技的技術(shù)手段對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障進(jìn)行排查以及排查后故障的修復(fù)等。

3.4 體系開(kāi)放化

隨著科技的不斷向前邁進(jìn)，數(shù)控機(jī)床的體系會(huì)日益趨向于開(kāi)放化，數(shù)控機(jī)床的開(kāi)放化主要包括數(shù)控技術(shù)的開(kāi)放化和面向用戶(hù)的開(kāi)放化這兩個(gè)方面，數(shù)控機(jī)床體系的開(kāi)放有利于人民對(duì)數(shù)控機(jī)床的了解，從而達(dá)到更好的運(yùn)用數(shù)控機(jī)床的目的，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的一些小的問(wèn)題也能及時(shí)修復(fù)解決。

4? 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控技術(shù)作為衡量一個(gè)國(guó)家科技制造能力強(qiáng)弱的重要指標(biāo)，高超的數(shù)控技術(shù)是制造出高端精密產(chǎn)品的前提，數(shù)控技術(shù)的好壞代表著一個(gè)國(guó)家制造能力的強(qiáng)弱，同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力強(qiáng)弱的重要體現(xiàn)，關(guān)系到國(guó)內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，我國(guó)數(shù)控技術(shù)雖取得了一定的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大的差距，需要繼續(xù)加大研發(fā)投入來(lái)提升我國(guó)的數(shù)控技術(shù)，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的技術(shù)水平差距。

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