數(shù)控技術(shù)發(fā)展及趨勢研究

夏敖

摘要：研究數(shù)控技術(shù)發(fā)展歷史，現(xiàn)狀以及未來趨勢。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；發(fā)展狀況；未來趨勢

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：1672—3198（2014）10—0194—01

數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Nunmerical Control，NC），它是以數(shù)字或數(shù)字代碼的形式來實現(xiàn)控制的一門技術(shù)，數(shù)控技術(shù)是集計算機，自動控制，精密測量，信息管理和機械制造等技術(shù)為一體的現(xiàn)代控制技術(shù)，廣泛應(yīng)用

于機械制造領(lǐng)域，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化，柔性化，集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

1數(shù)控技術(shù)發(fā)展狀況

世界制造業(yè)在20世紀末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復(fù)，曾一度幾乎快成為夕陽工業(yè)，所以美國人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。上世紀90年代的全世界數(shù)控機床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組。如美國、德國等幾大制造商都經(jīng)過較大變動，從上世紀90年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術(shù)更新浪潮。如德國機床行業(yè)從2000年至今已接受3個月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務(wù)飽滿。

在第一臺數(shù)控機床問世后，隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)也在不斷地更新?lián)Q代，先后經(jīng)歷了電子管（1952年），晶體管和應(yīng)刷電路板（1960年），小規(guī)模集成電路（1965年），小型計算機（1970年），微處理器或微型計算機（1974年）和基于PC-NC的智能數(shù)控系統(tǒng)（20世紀90年代后）6代數(shù)控系統(tǒng)。

前3代數(shù)控系統(tǒng)是屬于采用專用控制計算機的硬邏輯（硬線）數(shù)控系統(tǒng)，簡稱NC（Numerical Control），目前已被淘汰。

第4代數(shù)控系統(tǒng)采用小型計算機取代專用控制計算機，數(shù)控的許多功能由軟件來實現(xiàn)，不僅在經(jīng)濟上更為合算，而且提高了系統(tǒng)的可靠性和功能特色，故這種數(shù)控系統(tǒng)又稱為軟線數(shù)控，即計算機數(shù)控（Computer Numerical Control，CNC）。

第5代微型數(shù)控（Micro-computer Numerical Control，MNC）是1974年以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)。

第6代數(shù)控系統(tǒng)基于PC-NC，它充分利用現(xiàn)有PC機的軟硬件資源，規(guī)范設(shè)計新一代數(shù)控，其優(yōu)勢在于：

（1）元器件集成度高，可靠性好；

（2）技術(shù)進步快，升級換代容易；

（3）提供了開放式的基礎(chǔ)，可供利用的軟，硬件資源極為豐富。

我國數(shù)控機床的研制始于1985年，到20世紀60年代末70年代初，已經(jīng)研制出一些晶體管式的數(shù)控系統(tǒng)，并用于生產(chǎn)，如數(shù)控線切割機床，數(shù)控銑床等。自改革開放以來，通過技術(shù)引進，科學(xué)攻關(guān)和技術(shù)改造，我國數(shù)控機床及技術(shù)有了較大進步?！傲濉逼陂g國家支持引進數(shù)控技術(shù)產(chǎn)品；“七五”期間國家支持組織“科學(xué)攻關(guān)”及實施“數(shù)控機床引進消化吸收一條龍”項目。“八五”期間國家又組織近百家單位進行以發(fā)展自主版權(quán)為目的的“數(shù)控技術(shù)攻關(guān)”，從而為數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化建立了基礎(chǔ)。在數(shù)控機床全面發(fā)展的同時，數(shù)控技術(shù)在其他數(shù)控設(shè)備中得以迅速發(fā)展，如數(shù)控激光與火焰切割機，數(shù)控壓力機，數(shù)控彎管機等也得到了廣泛的應(yīng)用。

2數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。

（1）直接數(shù)字控制系統(tǒng)：DNC（Direct Nunerical Control）是由一臺計算機直接管理和控制一群數(shù)控機床進行零件加工或裝配的計算機群控系統(tǒng)。DNC系統(tǒng)具有生產(chǎn)管理，作業(yè)調(diào)度，工況顯示監(jiān)控和刀具壽命管理等功能，其發(fā)展趨勢是由一臺中央計算機與多臺NC或CNC機床組成分布式，實現(xiàn)分級控制管理，而不是分時控制方式。DNC系統(tǒng)的靈活性較大，適應(yīng)性強，可靠性也較高，但一次性投資比較大。

（2）柔性制造單元與柔性制造系統(tǒng)：FMS（Flexible Manufactuing Systerm）FMS是一組數(shù)控機床，他們能夠隨機地加工一組有不同加工順序及加工循環(huán)的零件，實行自動運送材料及計算機控制，以便動態(tài)地平衡資源應(yīng)用，從而使系統(tǒng)自動適應(yīng)零件生產(chǎn)混合的變化及生產(chǎn)量的變化。FMS的生產(chǎn)批量為10～1000件，其中300件以下的最多。加工對象很廣，品種為5～300鐘，一般為30種以下；生產(chǎn)行業(yè)主要集中在汽車，飛機，機床以及某些家用電器行業(yè)。由于FMS減少了零部件的存放，運輸以及等待時間，使機床的利用率提高到70%～90%，加工質(zhì)量穩(wěn)定，有較強的生產(chǎn)適應(yīng)性，可使生產(chǎn)周期縮短50%，生產(chǎn)率提高50%以上。

（3）計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrates Manufacturing，CIM）它是采用現(xiàn)代計算機技術(shù)將制造工廠的全部生產(chǎn)活動進行有機的集成，以實現(xiàn)更高效益，更高柔性的現(xiàn)代智能化生產(chǎn)系統(tǒng)。從功能角度看，一個制造企業(yè)的CIMS包含經(jīng)營管理，工程設(shè)計，產(chǎn)品制造，質(zhì)量保證和物質(zhì)保障五個功能系統(tǒng)，另外還要有一個能有效連接這些功能系統(tǒng)的支撐環(huán)境，即計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，從而構(gòu)成企業(yè)的信息集成系統(tǒng)。目前，CIMS技術(shù)還處于發(fā)展階段，但它的重要戰(zhàn)略意義已得到廣泛的重視。美國把CIMS看作21世紀的科技方向，歐共體將它列為信息技術(shù)研究三大重大項目之一；我國1986年制定了國家科技研究發(fā)展計劃（即“863”計劃），將CIMS確定為自動化研究領(lǐng)域的主題之一。

從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面：

（1）高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢；

（2）軸聯(lián)動加工；

（3）智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢；

（4）重視新技術(shù)標準、規(guī)范的建立。

希望我國能大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)，加速經(jīng)濟發(fā)展，提高綜合國力和國家地位。

參考文獻

[1]明興祖，陳書函.數(shù)控技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

[2]王立新.淺談數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢[J].赤峰學(xué)院學(xué)報，2007.

[3]張亞力.簡述數(shù)控發(fā)展新趨勢[M].北京：高等教育出版社，2005.