數(shù)控技術(shù)在機械制造中的發(fā)展

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一、國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)在機械制造應(yīng)用的發(fā)展

當前數(shù)控技術(shù)在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用，在汽車制造、工程機械、農(nóng)業(yè)器具、航天等機械制造領(lǐng)域當中隨處可見。另外，數(shù)控化技術(shù)的應(yīng)用方面還有很多，包括畜牧業(yè)、化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)等多方面。

1.1國外機械制造數(shù)控技術(shù)發(fā)展

世界第一臺數(shù)控銑床在美國誕生，距今已經(jīng)有60年，數(shù)控技術(shù)與機械制造已經(jīng)融為了一體，數(shù)控技術(shù)所控制的數(shù)控車床，通過車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工等形式，制造出來種類多樣的機械產(chǎn)品。每年世界上新增的數(shù)控機床數(shù)量約為10~20萬臺，裝置的功能和質(zhì)量也不斷提高。夕陽產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)，在數(shù)控機床的誕生下，又才一次煥發(fā)了活力。以德國為代表的高水平數(shù)控技術(shù)，將機械與數(shù)控的融合發(fā)揮到了機制，德國也出現(xiàn)了以汽車為領(lǐng)先行業(yè)的機械制造業(yè)，其所制造的機器在全世界范圍內(nèi)享有盛譽。

1.2國內(nèi)機械制造數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

我國數(shù)控技術(shù)是起步于20世紀中期，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前較具規(guī)模的有廣州數(shù)控等。我國現(xiàn)在數(shù)控機床生產(chǎn)廠家有100多家，生產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品多種多樣，有幾千種以上。目前我國占據(jù)的市場的產(chǎn)品主要集中在經(jīng)濟型上，而中高檔產(chǎn)品市場的比例仍然非常小，與國外的先進產(chǎn)品相比，在穩(wěn)定性和精度等方面均存在較大的差距。目前我國是全世界擁有機床最多的國家，但我們機床的數(shù)控化率在2%以下，這與發(fā)達國家一般能達到20%以上有較大的差距。

二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)向著高速度、高精度化、多功能化和智能化發(fā)展。計算機技術(shù)三維技術(shù)發(fā)揮為數(shù)控技術(shù)的進步提供了強大支撐，同時數(shù)控機床的系統(tǒng)設(shè)備更新與更換，也讓數(shù)控技術(shù)演繹的更加完美。

2.1高速度、高精度化

國際生產(chǎn)工程學(xué)會(CIRP)將高速度、高精度化確定為21世紀的中心研究方向之一。三維曲面加工是數(shù)控加工技術(shù)的一大突破，通過64位CPU實現(xiàn)CAD/CAM，簡化操作指令，簡明操作界面，人性化的UI界面，讓加工指令的輸入更加輕便，同時計算機技術(shù)的提高，對加工精度提高發(fā)揮了重要作用。另外，“零傳動”直線伺服已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，直線電動機的劣勢在現(xiàn)在數(shù)控優(yōu)化下成為了其優(yōu)勢所在。該伺服系統(tǒng)對速度和位置的控制軟件，將圖像和實際加工對應(yīng)起來，高分辨率的位置檢測裝置，對工件狀態(tài)信息的收集和處理效果明顯。高速CPU和顯卡，加上內(nèi)置微處理器，讓工件圖片信息的分辨率大大提高，對隨時發(fā)出操作指令有重要作用。

2.2多功能化

當前機械制造行業(yè)當中數(shù)控機床，往往能夠達到一機多能的效果，合理進行加工動作執(zhí)行，配備較多的冗余，保證設(shè)備的較高的利用率。例如，自動換刀是當前全自動數(shù)控機床上運用最為廣泛的系統(tǒng)，自動換到系統(tǒng)配備了銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋，甚至磨削的道具，保證這些工序能夠迅速切換。將機床的前后臺分割開來，通過高速計算CPU對機床運轉(zhuǎn)過程進行全面控制。實現(xiàn)機床前臺工作后臺編輯的指令的要求，指令編輯后能夠立即進行動作調(diào)整，這又有賴于高速DNC接口，保證信號傳遞的高效率，甚至可以連接多個機床對同一大型工件進行立體加工。

2.3智能化

數(shù)控技術(shù)的另一個發(fā)展趨勢是加工過程的智能化。自適應(yīng)控制（AC，AdaptiveControl）是最近在國際上流行的道具控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)進給、切削用量等參數(shù)，自動調(diào)整道具的夾緊狀態(tài)和受力狀態(tài)，以保證加工過程中的道具效率切削效率最高，達到加工精度和光滑度的要求。另外，數(shù)控機床的故障自診和自我修復(fù)功能，采用了CNC系統(tǒng)，該系統(tǒng)在數(shù)控機床啟動的同時，也隨機啟動，對數(shù)控機床工作當中的參數(shù)進行監(jiān)控，當數(shù)控機床參數(shù)便利預(yù)定波動范圍之外，將自動修正，還會對硬件設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)控，提醒機械操作人員相應(yīng)的保養(yǎng)工作，例如刀面磨損和刀具溫度過高等都會有相應(yīng)的指示燈。

三、結(jié)束語

隨著生產(chǎn)方式的改變，數(shù)控機床慢慢的成為機械制造方面的主要設(shè)備。數(shù)控機床的精度、功能和加工能力是用來衡量數(shù)控機床水平的主要標志。加快數(shù)控技術(shù)在機械制造業(yè)的應(yīng)用，對提高我國機械制造生產(chǎn)力具有重要作用。

作者：馮建江 單位：麗水學(xué)院工學(xué)院