淺析我國數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

摘 要：雖然數(shù)控技術(shù)已經(jīng)在我國的制造產(chǎn)業(yè)中有了一定規(guī)模的應(yīng)用，但相對于發(fā)達(dá)國家來說，我國數(shù)控技術(shù)仍存在創(chuàng)新力度不足、創(chuàng)新環(huán)境不完善、系統(tǒng)穩(wěn)定性欠佳、數(shù)控率低、開放度不高等諸多問題，今后我國仍需加大對數(shù)控技術(shù)的研發(fā)力度，使數(shù)控技術(shù)向高精度、高速度、五軸聯(lián)動、柔性化和綠色環(huán)保等方面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)技術(shù)的飛速增長，數(shù)控技術(shù)在我國各類機(jī)械制造、加工企業(yè)中的應(yīng)用越來越為廣泛，為提升國民經(jīng)濟(jì)水平和工業(yè)現(xiàn)代化程度作出了重要貢獻(xiàn)。相對于傳統(tǒng)的機(jī)械制造與加工技術(shù)來說，數(shù)控技術(shù)通過應(yīng)用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)、通信、傳感、控制等技術(shù)，能大大提高生產(chǎn)加工效率、質(zhì)量，具有很大的應(yīng)用前景。相對于國外發(fā)達(dá)國家，我國的數(shù)控技術(shù)起步相對較晚，其優(yōu)越性雖然已被廣泛認(rèn)識，各大企業(yè)為了提升市場競爭力也相繼采用了數(shù)控技術(shù)，但數(shù)控技術(shù)在我國的應(yīng)用還存在諸多問題，需進(jìn)一步解決。文章以下擬通過文獻(xiàn)調(diào)研并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)談?wù)剶?shù)控技術(shù)在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢。

1 我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展歷程

數(shù)控技術(shù)在我國的首次應(yīng)用追溯到上世紀(jì)80年代，隨著1985年我國首臺數(shù)控機(jī)床的誕生，數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢被不斷挖掘，越來越多的企業(yè)開始應(yīng)用數(shù)控技術(shù)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。總體來說，截至目前數(shù)控技術(shù)在我國經(jīng)歷了以下三個(gè)發(fā)展歷程：（1）封閉式發(fā)展階段[1，2]。該階段為20世紀(jì)80年代之前，當(dāng)時(shí)由于我國科技技術(shù)水平較弱，基礎(chǔ)條件也不足，國家開放性也不夠，基本處于“關(guān)起門來搞研究”的階段，因此數(shù)控技術(shù)在這一階段的發(fā)展很小。（2）國產(chǎn)化體系階段[1][2]。上世紀(jì)80年代后，隨著改革開放春風(fēng)的吹起，國家對機(jī)械制造、加工產(chǎn)業(yè)投入加大并大力支持發(fā)展數(shù)控機(jī)床，通過積極引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)來研究、開放國產(chǎn)化的數(shù)控技術(shù)，其中標(biāo)志性的成果就是由清華大學(xué)和北京第一機(jī)床廠共同研制成的我國首臺數(shù)控機(jī)床[2]。（3）市場競爭階段[1，2]。該階段我國的數(shù)控技術(shù)已逐漸成熟，數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平、種類、質(zhì)量等方面已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，特別是隨著我國加入WTO后，數(shù)控技術(shù)也逐漸被推向全世界范疇的市場競爭當(dāng)中。

2 我國當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀分析

2.1 技術(shù)創(chuàng)新力度不足

當(dāng)前，我國企業(yè)應(yīng)用的數(shù)控設(shè)備主要分兩種，一種是直接應(yīng)用國外成品的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，另一種則是應(yīng)用模仿國外數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品生產(chǎn)出來的國產(chǎn)數(shù)控設(shè)備。這樣的應(yīng)用現(xiàn)狀就直接導(dǎo)致了我國當(dāng)前數(shù)控技術(shù)創(chuàng)新力度不足情況的出現(xiàn)。因?yàn)閷τ诤笳?，國產(chǎn)數(shù)控設(shè)備主要是模仿國外產(chǎn)品，只是單純地引進(jìn)國外的技術(shù)來提高數(shù)控設(shè)備的國產(chǎn)化，而沒有進(jìn)行過多的吸收消化，還沒有上升到自主研發(fā)新的數(shù)控設(shè)備和技術(shù)創(chuàng)新的層次。因此，這兩種情況都沒能從根本上解決我國數(shù)控行業(yè)對國外先進(jìn)數(shù)控技術(shù)的依賴現(xiàn)狀。由于技術(shù)創(chuàng)新力量相對薄弱，因此我國當(dāng)前的數(shù)控行業(yè)還沒能形成核心技術(shù)，自主創(chuàng)新的意識還不夠強(qiáng)烈。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境尚不完善

相對于歐美等發(fā)達(dá)國家，我國數(shù)控技術(shù)的創(chuàng)新環(huán)境尚不完善，這主要體現(xiàn)為國家大環(huán)境和企業(yè)內(nèi)部環(huán)境兩方面。國家大環(huán)境方面，目前我國的市場化還不完善，市場競爭機(jī)制不足，仍存在著一些市場結(jié)構(gòu)深層次方面的問題有待解決，這就導(dǎo)致了國家大環(huán)境下的競爭壓力不足，進(jìn)而影響企業(yè)的創(chuàng)新能動性。企業(yè)內(nèi)部環(huán)境方面，由于缺乏健全的企業(yè)創(chuàng)新體系，在國內(nèi)外同類企業(yè)的競爭壓力下，很多企業(yè)還是會選擇傳統(tǒng)生產(chǎn)加工模式，而有計(jì)劃、有組織、有規(guī)模地進(jìn)行長遠(yuǎn)的技術(shù)創(chuàng)新的企業(yè)很少，特別是一些中小型企業(yè)的數(shù)控技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境更為惡劣。

2.3 數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性欠佳

平均無故障時(shí)間是目前國際上用來表征數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標(biāo)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前國外數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間在一萬小時(shí)以上，而國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間僅有三千至六千小時(shí)。因此，與國外數(shù)控技術(shù)相比，我國的數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性還相對不足。

2.4 數(shù)控技術(shù)應(yīng)用率低，開放度不高

雖然我國時(shí)當(dāng)今世界上機(jī)床擁有量最大的一個(gè)國家，但我國現(xiàn)有機(jī)床的數(shù)控率很低，不到2%，而一些發(fā)達(dá)國家的機(jī)床數(shù)控率是我國的10倍以上。例如，日本現(xiàn)有的機(jī)床數(shù)量雖然只有我國的1/3不到，但其機(jī)床數(shù)控率是我國的近10倍之多。由此可見，我國機(jī)床領(lǐng)域的數(shù)控率明顯不足，這將嚴(yán)重影響我國制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，進(jìn)而影響國民經(jīng)濟(jì)的有效發(fā)展。

此外，我國很多企業(yè)現(xiàn)有的數(shù)控產(chǎn)品自動化開放程度并不高，這主要體現(xiàn)在兩方面。一是還未能實(shí)現(xiàn)全部產(chǎn)品的數(shù)控開放功能；二是即使有部分?jǐn)?shù)控產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了開放，但大多處于半開放狀態(tài)，還未實(shí)現(xiàn)全面開放。

3 我國數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展趨勢

3.1 高精度、高速度的數(shù)控技術(shù)

精度和切削速度是衡量數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的主要指標(biāo)。因此，為更好地提高數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，高精度和高速度是我國數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展的主要趨勢。

一方面，隨著制造業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，市場對產(chǎn)品制造、加工的精度要求會越來越嚴(yán)格，這就必然要求提高數(shù)控技術(shù)的精度。近年來，我國已經(jīng)著手在研發(fā)一系列高精度的數(shù)控機(jī)床，如北京機(jī)床研發(fā)的 JCS-027、031、035型超精密車床、銑床等。

另一方面，研究發(fā)現(xiàn)高速切削數(shù)控加工技術(shù)通過改變切削紋理不僅能大大提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，還能提高切削刀具的使用壽命，降低切削溫度，消除切削振動，提高數(shù)控機(jī)床的使用壽命，具有優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。但要實(shí)現(xiàn)高速度切削，不僅需要提高數(shù)控機(jī)床工作臺的進(jìn)給速度，還應(yīng)保證主軸具有足夠的剛度、穩(wěn)定性和制冷效果。

3.2 五軸聯(lián)動加工的數(shù)控技術(shù)

實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，相對于三軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床來說，五軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床不僅能大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，還更能保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，1臺五軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床效率相當(dāng)于2臺三軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率，特別是在用立方氮化硼制成的銑刀切割零件時(shí)，五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性更為顯著。但是，相對于前者，后者在主機(jī)結(jié)構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)編程等方面較為復(fù)雜，單價(jià)高，這是目前制約五軸聯(lián)動數(shù)量加工技術(shù)發(fā)展的主要因素。

但是，隨著我國數(shù)控軟硬件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，上述制約因素將被逐一克服，五軸聯(lián)動加工的數(shù)控技術(shù)將成為我國數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。

3.3 柔性化的數(shù)控技術(shù)

柔性化的數(shù)控技術(shù)主要是指發(fā)展集全過程多功能于一體、模塊化設(shè)計(jì)和群控系統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)。柔性化數(shù)控技術(shù)一方面可以大幅度降低產(chǎn)品加工時(shí)間，提高數(shù)控機(jī)床的利用效率；另一方面可以更好地滿足客戶對數(shù)控產(chǎn)品的加工要求；再者還可以實(shí)現(xiàn)信息流和物料流進(jìn)行自動動態(tài)的調(diào)整，從而能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造、加工全過程的柔性化控制和管理。

3.4 綠色環(huán)保的數(shù)控技術(shù)

數(shù)控加工作為未來制造業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)和手段，其環(huán)保性能如何將直接關(guān)系到制造業(yè)未來對環(huán)節(jié)污染的比重。因此，數(shù)控技術(shù)必須向綠色環(huán)保方向發(fā)展，如可以使用無潤滑液、無冷卻液、無氣味的環(huán)保材料，提高數(shù)控機(jī)床除塵、排屑能力。

4 結(jié)束語

綜合以上可以看出，數(shù)控技術(shù)在我國已經(jīng)有了一定程度的應(yīng)用，但仍然存在一些問題。為了繼續(xù)壯大我國生產(chǎn)制造業(yè)，振興國家經(jīng)濟(jì)，需要進(jìn)一步加大技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)制造業(yè)全面、高效的數(shù)控化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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