國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

金華

摘 要：我國的國產(chǎn)數(shù)控機床技術(shù)經(jīng)過大家多年的努力，不但掌握了一些高檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，還掌握了部分功能部件的核心技術(shù)、制造技術(shù)等一些關(guān)鍵性的技術(shù)，促使著我國國產(chǎn)數(shù)控機場技術(shù)水平的提高，使其市場競爭能力有了更大的優(yōu)勢。因此該文對國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析并根據(jù)其現(xiàn)狀做出了相應(yīng)的展望，希望為我國數(shù)控機床的發(fā)展提供參考性的建議。

關(guān)鍵詞：技術(shù)特點 現(xiàn)狀 展望

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0123-02

1 數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)的特點

目前我國很多產(chǎn)品對于其零件、結(jié)構(gòu)的加工過程有了更高的要求，如越來越關(guān)注效率、質(zhì)量、成本以及環(huán)境等，而數(shù)控機床的關(guān)鍵技術(shù)就具備高精度、高柔性以及高效率等特點，因而被廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)中。

1.1 高性能

目前數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)的主要特點就是高性能，被廣泛地應(yīng)用于一些難加工的材料上。如現(xiàn)代第四代的軍用機，其材料、強度都要求必須具備耐高溫、抗低溫、耐老化、抗腐蝕、韌性以及抗疲勞性等特征，因此就會在加工一些鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料、工程陶瓷等方面應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)，來滿足其對高性能的需求。

1.2 輕量化

數(shù)控機床加工技術(shù)采用整體薄壁結(jié)構(gòu)，因此具有輕量化的特點。像很多航天產(chǎn)品對輕量化的要求比較高，它們大多形狀比較復(fù)雜，構(gòu)件也比較多，如飛機上的梁、框、肋以及壁板等，不但面形復(fù)雜，而且過渡圓角半徑也很小，因此航空公司一般都會采用數(shù)控加工技術(shù)來對構(gòu)件的精度進行加工，提高機動的性能，加大載荷，從而降低使用成本。

1.3 精密化

目前我國數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)的加工精度不斷在提高，因此又具有精密化的特點。在航空飛行器的產(chǎn)品中，一些導(dǎo)航、控制、彈頭等機載設(shè)備，有一些部件，如伺服機構(gòu)、精密偶件、探測器、光學(xué)器件等精密度比較高、批量比較小、結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，因此在加工過程中，采用精密、薄壁等技術(shù)來進行加工，在加工過程中，對尺寸、形狀以及表面粗糙度都有著非常高的要求，促使數(shù)控加工技術(shù)更加精密化。

1.4 高效化

目前很多行業(yè)都對加工設(shè)備的速度和效率要求越來越高，數(shù)控機床技術(shù)具有高效化的特點。如在我國的航空航天產(chǎn)品中，產(chǎn)品的型號越來越多，批量變化越來越大，應(yīng)用數(shù)控機床明顯縮短了研制周期。因為航天產(chǎn)品中切削加工的零件數(shù)量越來越多，材料去除量非常大，很多航空公司都采用了數(shù)控機床中的高速加工技術(shù)來提高其設(shè)備的利用率，增加材料的去除率。

1.5 可靠性和經(jīng)濟性

隨著對加工質(zhì)量和加工成本要求越來越高，數(shù)控機床技術(shù)又顯示出可靠性和經(jīng)濟性。尤其是在航天產(chǎn)品中，很多產(chǎn)品都對質(zhì)量和成本有著非常高的要求，因此數(shù)控加工技術(shù)，不但可以幫助航空公司降低生產(chǎn)成本，還能夠縮短產(chǎn)品周期，提高航天產(chǎn)品的市場競爭力。

2 國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)主要呈現(xiàn)三高、三缺以及一低的現(xiàn)象。

2.1 三高

所謂的三高主要是指加工設(shè)備的數(shù)控化率越來越高，根據(jù)相關(guān)部門的調(diào)查，目前加工設(shè)備的數(shù)控化率已經(jīng)增加到30%以上，有很多重點企業(yè)數(shù)控化率已經(jīng)超過了50%。并且加工零件的比例越來越高，基本上有很多企業(yè)的產(chǎn)品有將近80%～100%的零件都是用數(shù)控加工而成的。同時對工藝要求越來越高，對零件的加工精度和加工效率都有了更高的要求。

2.2 三缺

所謂的三缺就是指缺少合理化的切削參數(shù)、缺少工藝數(shù)據(jù)庫和知識庫以及缺少數(shù)字化制造管理系統(tǒng)。其中由于缺少合理化的切削參數(shù)，影響著數(shù)控設(shè)備能力的發(fā)揮，如果數(shù)控機床加工時間比較長就會影響整體的效率，無法滿足如今高效化加工的要求。而因為切削加工工藝數(shù)據(jù)庫建設(shè)比較散，目前已有的數(shù)據(jù)庫資源又有限，尤其是在制造業(yè)共享的新型數(shù)控加工切削數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的資源有限，影響著數(shù)控加工效率。同時多數(shù)企業(yè)的數(shù)控車間都缺少MES系統(tǒng)，即數(shù)字化的制造執(zhí)行系統(tǒng)。

2.3 一低

所謂的一低主要是指數(shù)控加工綜合效率低，其具體表現(xiàn)在數(shù)控機床的主軸開動率比較低，而且數(shù)控加工過程中，其主軸功率的利用率也比較低，其切削過程中，單位時間材料的去除率比較低。

3 我國國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)的展望

目前我國正在圍繞著如何提高數(shù)控機床切削加工的效率，來展開對先進的高效數(shù)控加工技術(shù)的研究，如數(shù)控機床加工過程中的力學(xué)仿真與參數(shù)優(yōu)化、數(shù)控機床加工中的變形快速分析及預(yù)測、切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫以及切削加工用“低溫冷卻和微量潤滑”系統(tǒng)等。未來我國的國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)勢必會廣泛地應(yīng)用于航空航天、汽車設(shè)備以及國防等各行各業(yè)中，為其節(jié)約成本，提高工作效率。

3.1 數(shù)控加工過程中的力學(xué)仿真與參數(shù)優(yōu)化技術(shù)

數(shù)控加工過程運動仿真之后勢必會往切削過程力學(xué)仿真與切削參數(shù)優(yōu)化方向發(fā)展，我國專門針對軍工業(yè)推出了高速銑削加工過程動力學(xué)仿真優(yōu)化系統(tǒng)和數(shù)控機床加工動力學(xué)特性測試分析系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，又進一步開發(fā)了中低速數(shù)控銑削加工過程力學(xué)仿真與優(yōu)化系統(tǒng)和銑削加工動力學(xué)切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，逐漸形成了一條X-CUT系列的以切削過程力學(xué)仿真為基礎(chǔ)的數(shù)控機床增效勢能工具，并且先后向眾多企業(yè)提供將近200多套這樣的硬件系統(tǒng)。未來還會根據(jù)各個行業(yè)的需求，開展車銑復(fù)合加工過程力學(xué)仿真與優(yōu)化系統(tǒng)，為更多的車銑復(fù)合加工提供參數(shù)和技術(shù)上的支持。

3.2 數(shù)控加工變形快速分析與預(yù)測技術(shù)

航空整體結(jié)構(gòu)的零件中有很多都是有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的，弱剛性的零配件，數(shù)控加工變形快速分析與預(yù)測技術(shù)就是專門針對這些零配件，通過分析其實際結(jié)構(gòu)跟效力學(xué)模型間的力學(xué)特性之間的關(guān)系，以通用有限元軟件為基礎(chǔ)，來進行二次開發(fā)的一項技術(shù)。其可以快速地計算一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零配件各個階段的頻率、靜態(tài)特性參數(shù)以及彈性變形，在實際的操作中，可以為切削參數(shù)提供量化依據(jù)，以此來優(yōu)化切削的參數(shù)，還可以為加工過程提供依據(jù)，彌補加工過程中的變形。未來其還會有更好的發(fā)展，為我國的數(shù)控機床提供參數(shù)依據(jù)。

3.3 綠色切削加工技術(shù)與系統(tǒng)

未來國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)會朝著綠色切削加工技術(shù)方向發(fā)展。目前我國已經(jīng)圍繞著綠色切削加工需求，在低溫冷風(fēng)技術(shù)、微量潤滑技術(shù)、低溫微量潤滑技術(shù)以及微細冰粒冷卻潤滑技術(shù)等領(lǐng)域，開發(fā)了以自主專利技術(shù)為基礎(chǔ)的多個型號工程化樣機，并已經(jīng)成功應(yīng)用在航空航天企業(yè)數(shù)控加工車間。未來綠色切削加工技術(shù)還會應(yīng)用在更多的加工零件材料上，如高強鋼、鈦合金及高溫合金等，以此來降低切削力，提高加工表面質(zhì)量，同時減少切削液用量，實現(xiàn)綠色切削加工。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)需求的增加，使得國產(chǎn)數(shù)控機床也有了很好的發(fā)展，在航空、航天、船舶、汽車以及發(fā)電設(shè)備方面也被廣泛應(yīng)用。相信經(jīng)過數(shù)控機床與眾多行業(yè)的努力，未來我國國產(chǎn)的數(shù)控機場在滿足我國各行業(yè)的需求的同時，開發(fā)出更高檔的數(shù)控操作系統(tǒng)，提高我國數(shù)控機床的核心技術(shù)，促使我國國產(chǎn)數(shù)控機床有更好的發(fā)展。

參考文獻

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