文献综述-数控技术的发展现状与趋势

数控技术的发展现状与趋势

绪论

数控机床是装备制造业的基础，振兴装备制造业首先要振兴数控机床业。一个国家数控机床业的水平已经成为衡量该国制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要标志，直接关系到国家经济建设和国防安全及战略地位。在文章中简要分析了数控机床高速度、高精度化、高柔性化、复合化、智能化、网络化、绿色化、造型宜人化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。

1数控机床的发展趋势

1.1 网络化

数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻对于面临激烈竞争的企业来说是非常重要的。既可实现网络资源共享，又可实现数控机床的远程监视、控制、培训、教学、管理，还可实现数控装备的数字服务。数控系统的网络化技术还可以提供大容量存储器，实现资源共享。我国现有的大部分数控系统内存较小，没有网络功能(仅有速度较低的DNC接口)，没有大容量存储设备(如硬盘)。而大型复杂模具加工程序量非常大，一般以1MB为计量单位。应用网络数控系统即可在高速局域网上满足CAD／CAM 系统与数控系统进行大容量信息的通信与交换的要求。

1.2 高柔性化

柔性是指机床适应加工对象变化的能力。即当加工对象变化时只需要通过修改而无需更换或只做极少量快速调整即可满足加工要求的能力。数控机床对满足加工对象对变换有很强的适应能力。提高数控机床的柔性化正朝着两个方向努力，一是提高数控机床的单机柔性化，另一方面向单元柔性化和系统柔性化发展。实践证明，采用柔性自动化设备或系统，是提高加工效率、缩短生产和供货周期、

并能对市场变化需求做出快速反应和提高竞争力的有效手段。

1.3 高速度与高精度化

速度和精度是数控机床的两个重要指标，他直接关系到加工效率和产品质量。高速数控加工源于20世纪90年代初，以电主轴和和电动机的应用为特征，电主轴的发展实现了主轴的高转速；直线电动机的发展实现了坐标轴的高速移动。高速数控加工的应用领域首先是汽车和其他大批量生产的工业，目的使用单主轴的高主轴转速和高速直线进给运动的加工中心，来替代虽未多主轴但难以实现高主轴转速和高速进给的组合机床，但是，高速加工中心进给速度可达60~80m/min，甚至更高，是组合机床进给速度的数倍甚至十倍以上，加工空行程的速度可以高达100m/min左右，所以单主轴多次高速往复运动所消耗时间有可能少于多主轴一次往复运动所需时间。从而在大批量生产中用高速加工中心替代组合机床，既得到高速的柔性，又有利于产品快速的更新换代，而又不降低生产效率。

近二十年来主轴转速已经翻了几番，80年代中期，中等规格的加工中心主轴最高转速普遍为8000~12000r/min，90年代初期相继出现了15000r/min、20000r/min、30000r/min、50000r/min，目前国外用于加工中心的电主轴转速以达到75000r/min。切削速度和进给速度之所以能大幅提高，是由于数控系统，伺服驱动系统、位置检测装置、计算技术控系统的补偿功能刀具轴承等相关技术的突破及机床本省基础技术的进步。

1.4 智能化

智能加工是一种基于知识处理理论和技术的加工方式，以满足人们所要求的高效率、低成本、操作简单为基本特征。它的最终目标是由计算机取代或延生加工过程中人的部分脑力劳动，实现加工过程中监测，决策与控制的自动化。为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的需求，数控机床的智能化程度在快速提高。总之随着微电子技术、人工智能技术、计算机信息技术、先进材料技术、自动检测、自动控制等技术的发展，数控机床的性能将越来越可靠、智能化水平越来越高、加工效率越来越高、操作越来越简单和方便。

1.5绿色化

近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现，并在不断发展当中。在21世纪，绿色制造的大趋势将使各种节能环保机床快速发展，在世界上得到更好的发展。

1.6复合化

复合机床是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如加工中心、车削中心、铣镗复合加工中心等；工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，缩短了产品制造周期，提高了零件加工精度，使生产效率和制造商的市场反应能力得到提高，与传统的工序分散的生产方法相比具有明显的优势。

加工过程的复合化使机床向模块化、多轴化发展。最新推出的车削加工中心就是模块化结构，该加工中心能够完成车削、、钻削、铣削、滚齿、激光热处理、磨削等多种工序，可完成复杂零件的全部加工由于现代机械加工要求的不断提高，大量的多轴联动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。

1.7造型宜人化

造型宜人化是一种新的设计思想和观点，是将功能设计，人机工程学与工业美学有机结合起来，是技术与经济、文化艺术的协调统一，其核心实是使产品变为更具魅力，更适销对路的商品，引导人们进入一种新的工作环境。

近年来，国内数控机床厂家也将造型宜人化的设计理念引入自己的产品设计中，使国产数控机床在外形结构、颜色外观质量等方面较过去有了明显的改进和提高。

2对我国数控机床发展现状及思考

我国数控机床的发展起步于20世纪50年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业获得了相当大的成绩。尤其是最近几年，我国数控产业发展迅猛，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%34.9%。但是进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界、机床进口第一大国，机床消费第一大国。国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，其原因主要在于国产数控机床的制造水平依然落后、研究开发深度不够、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。所以应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力研究先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家数控水平的差距。主要从以下几方面改进：制造水平与管理手段比较落后、影响国产数控机床占有率的一个重要因素是服务水平与能力欠缺、提高国产数控机床水平的关键是不断加强技术创新、加强数控专业人才的培养力度。

3.总结

目前，数控机床的发展日新月异，高速、高精度化、高柔性化、复合化、智能化、网络化、绿色化、造型宜人化已成为数控机床发展的趋势和方向。中国在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。应抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，从而缩短与发达国家之间的差距。使自己的数控机床在世界上有立足之地。