淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

【摘 要】數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用使傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生了革命性的變化，數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，使其對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，數(shù)字現(xiàn)代化進(jìn)程已是發(fā)展的大趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】趨勢(shì)；發(fā)展

從現(xiàn)在世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的總體趨勢(shì)來(lái)看，其主要有下幾個(gè)方面的研究方向。

一、高速度、高精度加工的新趨勢(shì)

實(shí)現(xiàn)了加工的高度速、高精度就可以可極大地提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，能夠縮短生產(chǎn)周期從而提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。因此數(shù)刻技術(shù)已經(jīng)成為了21世紀(jì)的重點(diǎn)研究方向之一。甚至有人提出數(shù)控技術(shù)的發(fā)展是第四次工業(yè)革命的開端。

在轎生產(chǎn)領(lǐng)域，每40秒將生產(chǎn)一輛汽車，年產(chǎn)量為30萬(wàn)輛，而且汽車的生產(chǎn)需要上萬(wàn)種零部件需要加工，這是汽車產(chǎn)業(yè)必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題；在航空、航天領(lǐng)域，需要加工的零部件以薄壁和薄筋為主，其剛性很差，生產(chǎn)材料主要為鋁或鋁合金，因此只有在高速切削并且切削力很小的情況下，才能進(jìn)行加工?，F(xiàn)在只有高速、高精和高柔性的方式進(jìn)行加工才能解決這些問(wèn)題。

現(xiàn)在高速加工中心的進(jìn)給速度已經(jīng)可達(dá)80m/min，有的甚至更高，空運(yùn)行速度已經(jīng)可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車生產(chǎn)廠，包括我國(guó)的上海大眾汽車公司，已經(jīng)采用了高速加工中心組成的生產(chǎn)線進(jìn)行生產(chǎn)。

在提高加工精度方面，近年來(lái)，普通數(shù)控機(jī)床的加工精度已經(jīng)由10μm提高到5μm，精密加工中心的精度則從3～5μm，提高到了1～1.5μm，并且超精密加工的精度已進(jìn)入了納米級(jí)（0.01μm）。

為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)行高速、高精加工，與之配套的承擔(dān)功能的部件如主軸電機(jī)、直線電機(jī)等都得到了快速的發(fā)展，它們的應(yīng)用領(lǐng)域也得到了進(jìn)一步擴(kuò)大。

二、快速發(fā)展的5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床

使用5軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)三維曲面零件的加工，可以得非常高的表面質(zhì)量，大大提高了生產(chǎn)效率。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以大于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，尤其是現(xiàn)在使用立方氮化硼等超硬高速銑削刀具材料后，5軸聯(lián)動(dòng)比3軸聯(lián)動(dòng)加工實(shí)現(xiàn)了更高的效益。

現(xiàn)在高速電主軸的出現(xiàn)，大為簡(jiǎn)化了5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)，降低了其制造難度和成本，使數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距得到了進(jìn)一步縮小。因此促進(jìn)了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床的發(fā)展。

三、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(shì)

開放式效控系統(tǒng)是可以在同一的運(yùn)行平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)，使其面向機(jī)床廠家和終極用戶。IEEE關(guān)于開放式系統(tǒng)的定義是：開放式系統(tǒng)能有效地運(yùn)行于不同的平臺(tái)之上?？梢耘c其他應(yīng)用系統(tǒng)相互操縱。并提供與用戶交互的同逐一風(fēng)格。即所謂互操縱性、可移植性、可伸縮性和可互換性。

智能化數(shù)控系統(tǒng)，是指具有擬人智能特征。比如自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織、自識(shí)別、自規(guī)劃、自修復(fù)、自繁殖等。智能數(shù)控系統(tǒng)能夠通過(guò)進(jìn)行檢測(cè)、建模、提取特征、自動(dòng)感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速做智能決策，對(duì)進(jìn)給速度、切削深度、坐標(biāo)移動(dòng)、主軸轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使機(jī)床的加工過(guò)程處于最佳狀態(tài)。當(dāng)前數(shù)控系統(tǒng)所需要的功能將不只是高的性能（高速、高精度、高可靠性）。而且還包括很多智能功能。

在21世紀(jì)智能化數(shù)控系統(tǒng)還要應(yīng)用于新一代數(shù)控機(jī)床的調(diào)整、使用與維修等各個(gè)環(huán)節(jié)，大為簡(jiǎn)化人工參與。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)控就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將制造單元和控制部件進(jìn)行相連，或?qū)⒅圃爝^(guò)程所需的資源（如加工程序、檢測(cè)監(jiān)控儀器等）進(jìn)行共享。網(wǎng)絡(luò)化包括兩個(gè)方面：內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)是指數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)CNC單元與伺服驅(qū)動(dòng)及I/O邏輯控制等單元以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)連接。外部網(wǎng)絡(luò)指的是數(shù)控系統(tǒng)與系統(tǒng)外的其他控制系統(tǒng)或外部上位計(jì)算機(jī)以網(wǎng)絡(luò)連接。通過(guò)岡絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操縱、遠(yuǎn)程加工程序傳輸、遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程維修服務(wù)、技術(shù)服務(wù).并進(jìn)步機(jī)床生產(chǎn)率。

隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)向智能化發(fā)展。這種高性能的智能化的數(shù)控系統(tǒng)不但具有自動(dòng)編程、前饋控制、內(nèi)適應(yīng)切削，工藝參數(shù)自天生、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)裙δ?，更具特色的是考慮到操縱使的因素而呈現(xiàn)的極為友好的人機(jī)界面。

當(dāng)前采用模糊控制原理的加工數(shù)控系統(tǒng)和具有自學(xué)習(xí)、自建立數(shù)學(xué)模型、自調(diào)整參數(shù)的高性能數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)裝置已有產(chǎn)品并在市場(chǎng)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]庫(kù)祥臣，王潤(rùn)孝，雷建，高琳.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策.《機(jī)床與液壓》，2004年9期

[2]謝情燕.淺談現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì).《價(jià)值工程》，2011年7期

作者簡(jiǎn)介：

劉?。?984～），男，山東聊城人，畢業(yè)于天津工程師范學(xué)院，學(xué)士學(xué)位，初級(jí)職稱。endprint