數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

李國巍，王　盼，孫凱旋，張志國，朱　浩

數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

李國巍，王盼，孫凱旋，張志國，朱浩

（黑龍江省科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶 163319）

隨著數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸廣闊，世界各國均在大力發(fā)展圍繞著數(shù)控技術(shù)展開的先進(jìn)制造技術(shù)。本文簡要介紹了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程，數(shù)控技術(shù)的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。

數(shù)控技術(shù)；發(fā)展歷程；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡稱，它的控制系統(tǒng)能夠邏輯化處理編碼及指令程序，并將其譯碼，指示機(jī)床加工所需零件。數(shù)控機(jī)床通常由四個系統(tǒng)組合而成，分別是：a.控制系統(tǒng)。b.伺服系統(tǒng)。c.檢測系統(tǒng)。d.機(jī)械系統(tǒng)。目前，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，世界各國都在大力發(fā)展圍繞數(shù)控技術(shù)展開的先進(jìn)制造技術(shù)。

1　數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程

1948年，美國空軍委托帕森斯公司研制用來加工飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的設(shè)備。但此樣板的形狀復(fù)雜且精度要求很高，普通加工設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)操作，于是計算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想因此形成。帕森斯公司與美國麻省理工學(xué)院在1949年開始數(shù)控機(jī)床研究，第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床于1952年試制成功，當(dāng)時采用了電子管原件數(shù)控裝置。1957年的投入使用標(biāo)志著數(shù)控加工時代正式開始。

1959年，數(shù)控裝置開始采用晶體管電路為主的硬件數(shù)控系統(tǒng)，這種數(shù)控機(jī)床更加靈敏，能夠自動換刀，大家稱之為加工中心。自此，數(shù)控裝置開始邁入了第二代。

1965年，出現(xiàn)了體積小，功率消耗又少，而且可靠性又有所提高的第三代集成電路數(shù)控裝置，價格的不斷下降促進(jìn)了不同品種的數(shù)控機(jī)床和其產(chǎn)量的發(fā)展。前三代是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的第一階段，主要由硬件聯(lián)結(jié)構(gòu)成，因此也稱為硬件數(shù)控階段。

1970年，先后出現(xiàn)了DNC系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)，開始了由小型計算機(jī)領(lǐng)導(dǎo)的第四代。

1974年，研制出了微型計算機(jī)控制的數(shù)控系統(tǒng)（簡稱MNC），其使用了微處理器以及半導(dǎo)體存貯器，開始了微型計算機(jī)帶領(lǐng)的第五代。

1990年，開始了采用工控PC機(jī)的通用CNC系統(tǒng)的第六代，此最新第六代系統(tǒng)是以PC機(jī)作為控制系統(tǒng)的硬件組成部分，并且還在PC機(jī)上面安裝NC軟件系統(tǒng)。最新一代的系統(tǒng)方便進(jìn)行維護(hù)，將網(wǎng)絡(luò)化制造付諸實(shí)踐［1］。后三代是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的第二階段，主要由軟件完成，因此也稱為軟件數(shù)控階段。

2　我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

從20世紀(jì)50年代末期起步后，在經(jīng)歷了各個階段的發(fā)展后，我國對數(shù)控技術(shù)完成了基本掌握，在此基礎(chǔ)上建立起了基地用來數(shù)控開發(fā)和生產(chǎn)，培養(yǎng)人才。在這些條件都具備的情況下初步形成我們自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)［2］。

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，設(shè)備需求變得越來越高，這就給國內(nèi)機(jī)械制造業(yè)帶來了高技術(shù)要求，在提高生產(chǎn)效率方面，數(shù)控技術(shù)成為關(guān)鍵性部分。雖然我國現(xiàn)已擁有100多家數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)產(chǎn)品也有多達(dá)幾千種，但在全球機(jī)床中的比例卻依然很低，還不到5%［3］。相比于發(fā)達(dá)國家，我國數(shù)控技術(shù)存在著許多不足，主要表現(xiàn)于以下幾點(diǎn)。

第一，照搬照抄，創(chuàng)新度低。我國的數(shù)控技術(shù)依然在模仿國外的數(shù)控市場，對于已有的國外產(chǎn)品照搬照抄，別人做什么我們就做什么，過度依賴國外技術(shù)，沒什么創(chuàng)新的成分。技術(shù)引進(jìn)這條加速我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的道路我們也沒有正確的應(yīng)用，我們并沒有對它進(jìn)行充分的、徹底的消化吸收，而是僅僅停留在掌握現(xiàn)有技術(shù)及提高國產(chǎn)化率上。這樣下去我們對國外數(shù)控技術(shù)的依賴性會越來越強(qiáng)，根本無法擺脫。

第二，不完善的技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境。國內(nèi)數(shù)控技術(shù)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新意識薄弱。并不強(qiáng)烈的對經(jīng)濟(jì)利益的追求和未怎么感受到的外部市場競爭壓力，使得企業(yè)并沒有多少技術(shù)創(chuàng)新的動力，無法形成有利于我國企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的競爭環(huán)境。一種良好的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制也是一個優(yōu)秀企業(yè)必不可少的，可我國絕大多數(shù)的企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新組織并沒有建立起這種機(jī)制，整體看來還是一盤散沙。若要取得高水平的科研成果，目前看來還是無法達(dá)到的。

第三，產(chǎn)品可靠性不高。平均無故障時間（MTBF）一般用來確定產(chǎn)品的可靠性。國外數(shù)控系統(tǒng)的MTBF都在10 000h以上，而國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF僅是國外數(shù)控系統(tǒng)的30%~60%，這會極大影響產(chǎn)品在市場中的占有率。

除此之外，我國還存在著網(wǎng)絡(luò)化程度低以及體系結(jié)構(gòu)比較閉塞等問題，這都導(dǎo)致我國數(shù)控技術(shù)與國際差距較大。我們應(yīng)想辦法與國際接軌，縮小這種差距。

3　數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1愈加廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域

數(shù)控技術(shù)未來的發(fā)展目標(biāo)一定是智能化和精細(xì)化。數(shù)控技術(shù)水平在機(jī)械自動化領(lǐng)域里緩慢發(fā)展，是為了適應(yīng)并且滿足生產(chǎn)領(lǐng)域的各項(xiàng)要求。其中汽車制造和航空航天就歸屬于技術(shù)集中型的機(jī)械制造行業(yè)，如果數(shù)控技術(shù)能夠?qū)@些行業(yè)進(jìn)行有效控制，就可以從根本上提升一個國家的綜合實(shí)力，從而使生產(chǎn)更加精確和規(guī)范化。

3.2即將快速發(fā)展的五軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床

五軸聯(lián)動，能夠最大限度地保證零件的光潔度，同時也使效率得到極大的提高。據(jù)調(diào)查顯示，兩臺三軸聯(lián)動機(jī)床的效率仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及一臺五軸聯(lián)動機(jī)床，尤其是在處理硬材料時。目前，市場還沒有廣泛采用五軸聯(lián)動，是受到了價格和實(shí)用技術(shù)難度的限制。但隨著電主軸的出現(xiàn)，簡化了軸頭結(jié)構(gòu)，降低了制造過程中所需的成本和打造難度，使數(shù)控系統(tǒng)間的差價日益縮小，這就會大力推動五軸聯(lián)動機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床的快速發(fā)展，帶動一系列經(jīng)濟(jì)效益。

3.3大勢所趨的智能化網(wǎng)絡(luò)平臺

在這個智能的時代，具有智能系統(tǒng)的數(shù)控裝備才能自由應(yīng)對日益精準(zhǔn)的機(jī)械自動化現(xiàn)狀。智能化的目的是提高加工的效率和質(zhì)量，既開放又智能的數(shù)控系統(tǒng)能夠?qū)⒂脩舻奶厥庑枨笈c技術(shù)的核心部分一起集中到數(shù)控系統(tǒng)中，這樣就能既便捷又高效地實(shí)現(xiàn)不同級別和種類的開放式數(shù)控系統(tǒng)，打造出的品牌產(chǎn)品也極具鮮明個性。

4　結(jié)語

數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為目前先進(jìn)的制造技術(shù)，有了這個堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，制造業(yè)才能實(shí)現(xiàn)自動化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化。它的整體水平甚至能夠代表一個國家所處的工業(yè)現(xiàn)代化水平及綜合國力的強(qiáng)弱。它關(guān)系著國計民生的各個方面，價值無處不在，這是行業(yè)同時也是國家發(fā)展的大勢所趨。

［1］ 宋春華.裝備制造技術(shù)［J］.裝備制造技術(shù)，2011，（03）：114-117.

［2］ 吳義榮，林雨.我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及對策［J］.CMET鍛壓裝備與制造技術(shù)，2005，（02）：22-25.

［3］ 閆梅.我國數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.機(jī)床電器，2006，（06）：5-8.

Current situation and trend of developm ent of num erical control technology

LIGuo-wei,WANGPan,SUN Kai-xuan,ZHANG Zhi-guo,ZHUHao
(Daqing Branch ofHeilongjiang Academy of Sciences,Daqing163319,China)

With the application domain of numerical control technology gradually broad,countries around the world are developingaround the NC technology ofadvancedmanufacturing technology.Thispaperbriefly introduced the development course ofnumerical control technology,the developmentpresentsituation ofnumerical control technology athome and the development trend ofnumerical control technology.

Numericalcontrol technology;Developmentcourse;Presentsituation;Development trend

TH164

A

1674-8646（2016）04-0014-02

2016-02-01