数控技术发展状况及策略综述

数控技术发展状况及策略综述

摘要：随着当前科学技术的进一步发展，数控加工已经成为国家机械化和工业

化水平的重要标志。这项技术涉及到的领域范围很多，包括机械制造技术、信息

处理技术、自动控制技术以及相应的计算机软件处理技术等新技术的使用，改变

了传统的制造业，在未来，数控加工技术会朝着更好的方向发展，将会促使我国

制造业的发展进步。

关键词：数控技术；发展状况；策略；综述

对于数控系统而言，一方面由于传统数控系统的各个模块相互耦合，使得结

构变更和功能扩展异常困难；另一方面由于数控系统结构的开放程度低，其研发

过程无法充分利用先进的电子信息技术，极大降低了数控系统的研发效率，同时

基于小团队的数控系统研发不能充分调动社会的有效资源和积极性，包括工艺过

程实现在内的各模块难以全面细致，使得开发的高端数控并不高端。我国数控行

业的发展很大程度上受限于数控系统自身的封闭性，数控系统的不开放以及制造

工艺流程未体现等问题成为目前制约我国数控行业发展的主要瓶颈。随着先进计

算机和电子信息技术的发展，充分利用组件式软件技术、通过互联网手段把全社

会乃至全球的资源集中起来，有效发挥掌握工艺经验的一线人员等社会资源参与

开发和甄别成为可能。

1数控木工机械的发展现状

1.1数控木工机械发展现状

数控机床具有高精度、质量好、加工性能强、生产效率高、稳定性强等优点，并受到了越来越多企业的青睐。其中木材加工行业广泛应用起数控机床，且相关

研究也在逐步深入，在近几年，我国数控木工机械发展迅速，以下将会对一些具

有代表性的数控技术进行分析。①数控木工机械硬件发展现状。当前我国木工机械硬件仍未建立起系统的体系，基本是由背景文泰垄断中低档数控镂铣机，其不

但销售软件，同时还出处全套硬件。②数控木工机械软件发展现状。当前主要是由中国台湾恩德控制了大部分高档数控镂铣机数控软件，其销售软件时通常都是

配套硬件一同销售，基本在我国大陆形成了垄断局面。③木工机械数控机床技术发展现状。当前我国的数据砂光机、数控阶段锯切设备以及数控带锯机技术等发

展极为迅速，就以砂光机为例，当前我国已成为了生产砂光机最大的国家，基本

垄断中低端砂光机市场，且逐步实现了中低端砂光机数字控制功能。

1.2数控技术发展概况

数控该技术在我国发展时间尚短，最早是将其应用在金属加工行业，从发展

至今共经历了3个发展阶段：①初始阶段（1958~1979），在该阶段我国生产的

数控系统可靠性不足，且应用范围极为有限；②发展阶段（1980~1993），经历

改革开放，我国有效吸收与借鉴外国优秀生产经验，并积极引进先进的数控系统，在很大程度上促进了我国数控技术的发展；③缓慢发展阶段（1994至今），在

全球金融危机影响下，在20世纪末我国出现了负增长的情况，发展到21世纪逐

步得到了恢复，当前我国机械加工设备数控化率在85~90%范围内，其中木工机

械制造业其设备数控率约45%。

2数控加工技术的应用

2.1数控车加工的应用

①精度要求较高的零件，数控车床整体的刚性很好，制造的精度极高，因此

对于尺寸强度要求较高的零件这项技术的使用十分有效；②超精密、超低表面粗

糙的零件。例如磁盘、照相机等设备，制造的精度和轮廓精度要求都很高，因此这些零部件的制造适合在高精度的、高功能的数控车床上进行加工；③表面形状较为复杂的回转体零件。带特殊螺纹的零部件的加工，传统的车床对于带螺纹的部件的切削十分有限，数控技术对于那些螺纹比较复杂的零部件加工起来毫无压力，因此数控车床车削螺纹的零部件效率极高，再加上使用最先进的合金螺纹军刀，转速也会增加，因此车削出来的螺纹零部件不是很粗糙，精度也较高。

2.2数控铣加工的应用

数控铣床在应用中促使制造发生革命性的转变，数控铣床的应用使得传统技术难以实现的复杂加工变得简单，也能够减少制造时间，提高制造精度，减少了使用手工的概率，缩短了整个制造的周期。数控铣加工在制造中的应用主要包括以下几种：①轮廓加工，对于曲线轮廓的加工，运用传统的铣床技术生产效率十分低下，也难以保证加工产品的精度，而运用数控铣床技术就可以改善传统铣床的不足，精确的对于平面内的曲线轮廓进行加工；②曲面加工，曲面加工是数控铣加工最为典型的一种加工工艺，再结合一些CAD的软件进行编程，数控铣床可以对多种类型的复杂曲面进行加工，而且制成的部件很少存在残余；③孔加工，使用数控加工技术进行孔加工，可以在一台机床上完成所有的程序，提高了加工的精度，缩短了制造时间。

3新一代数控技术发展策略

近年来计算机和电子信息技术和方法得到快速发展，为实现先进数控技术提供了实现手段。一方面，CPU处理速度、数据读写、传输速度都不断提高，处理速度达到每秒千万亿次，同时，互联网、海量存储、大数据技术的迅猛发展也实现了海量数据实时处理与传输，这都为新一代数控技术的发展提供了硬件基础。另一方面在软件工程领域，提出软件工厂和软件组装生产线的思想，实现软件复用，基于标准的零部件/组件，像“搭积木”一样组装生产软件产品。所以充分利用计算机、电子信息技术和方法的发展成果，推动我国数控技术的发展，应该是数控行业需要重点研究的课题。

3.1建立制造工艺数据收集激励机制和甄别平台，支撑高端数控发展

全面细致的制造工艺数据是实现智能制造的重要基础，是高档数控的重要支撑。一方面，对于不同的机械设备、不同的加工零件、加工材料，数控加工工艺数据各不相同。对同一类数控机床，需要根据加工的零件，选取不同的刀具、主轴转速和加工速度[26]等加工参数实现高速、高效、高精度加工，例如箱体类、薄壁类零件[27]等；对于不同的数控机床，需要控制的工艺参数各不相同，例如数控车床、数控铣床、龙门加工中心等；对于不同的数控机械，更有不同的工艺控制需求，例如数控激光加工、数控折弯机、数控编织机等。另一方面，我国现有数控系统开发过程中不可能有也不可能实现不同设备、不同零件、不同材料等的海量制造工艺数据，所以工艺数据无法在控制系统中得到全面细致的体现与应用，当然也就不可能开发出高档智能的数控系统。而全面细致的制造工艺数据掌握在广大一线的制造工人、工艺师、技术人员手中，他们才是掌握有效工艺数据的基本节点。

为此，本文提出了建立“制造工艺大数据”收集激励机制和甄别平台，支撑高端数控发展的思想。首先开发工艺数据收集工具如手机APP等工具，通过激励机制将一线工人掌握的加工数据通过工艺APP上传到云端服务器；然后经过专业甄别和优化，建立工艺参数数据库；最后，通过数据成果效益分享等机制，实现工艺数据分享，突破智能制造的围墙，让工艺数据充分流动，补足我国数控行业制