淺談數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀

摘 要：簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床近些年來(lái)的發(fā)展。最近這幾年國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅猛，產(chǎn)量不斷增加，但高端產(chǎn)品數(shù)量太少，無(wú)法與國(guó)外數(shù)控機(jī)床競(jìng)爭(zhēng)。而國(guó)外數(shù)控機(jī)床發(fā)展相當(dāng)不錯(cuò)，尤其是西門(mén)子和發(fā)那科則占據(jù)了絕大部分世界市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)外間的差距是有縮小的趨勢(shì)的，但是還存在諸多問(wèn)題有待解決。我國(guó)高端機(jī)床領(lǐng)域，發(fā)展起步較晚，還有許多問(wèn)題有待突破。數(shù)控機(jī)床行業(yè)如今面臨的一個(gè)嚴(yán)峻問(wèn)題，就是高端數(shù)控機(jī)床進(jìn)口占主導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；發(fā)展現(xiàn)狀

1 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過(guò)信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來(lái)。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問(wèn)題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

2 數(shù)控機(jī)床的組成

主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件；數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶瀏覽機(jī)等）和相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算和實(shí)現(xiàn)各種控制功能；驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床履行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸機(jī)電及進(jìn)給機(jī)電等。他在數(shù)控裝置的控制下通過(guò)電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工；輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的1些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和藹動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等；編程及其他附屬裝備，可用來(lái)在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。

機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)的載體和裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，主要為汽車(chē)、軍工、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、電力設(shè)備、鐵路機(jī)車(chē)、船舶等行業(yè)服務(wù)。我國(guó)已連續(xù)幾年成為世界最大的機(jī)床消費(fèi)國(guó)和機(jī)床進(jìn)口國(guó)，是世界第三大機(jī)床生產(chǎn)國(guó)。

3 數(shù)控機(jī)床分類(lèi)

1. 按工藝用途分類(lèi)

切削加工類(lèi)：數(shù)控鏜銑床、數(shù)控車(chē)床、數(shù)控磨床、加工中心、數(shù)控齒輪加工機(jī)床、FMC等。

成型加工類(lèi)：數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控彎管機(jī)等。

特種加工類(lèi)：數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)、激光加工機(jī)等。

其它類(lèi)型：數(shù)控裝配機(jī)、數(shù)控測(cè)量機(jī)等。

2.按控制功能分類(lèi)

（1）點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)

僅能實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的精確定位運(yùn)動(dòng)；

對(duì)軌跡不作控制要求；

運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。

適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)。

（2）輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)

輪廓控制（連續(xù)控制）系統(tǒng)：具有控制幾個(gè)進(jìn)給軸同時(shí)諧調(diào)運(yùn)動(dòng)（坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)），使工件相對(duì)于刀具按程序規(guī)定的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行連續(xù)切削加工的數(shù)控系統(tǒng)。

3. 按聯(lián)動(dòng)軸數(shù)分：2軸聯(lián)動(dòng)，3軸聯(lián)動(dòng)，4軸聯(lián)動(dòng)，5軸聯(lián)動(dòng)及6軸聯(lián)動(dòng)。聯(lián)動(dòng)軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的控制算法就越復(fù)雜。

4. 按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類(lèi)型分類(lèi)

按數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給伺服子系統(tǒng)有無(wú)位置測(cè)量裝置可分為開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

4 數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)的數(shù)控機(jī)床無(wú)論從產(chǎn)品種類(lèi)、技術(shù)水平、質(zhì)量和產(chǎn)量上都取得了很大的發(fā)展，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面也取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)可供市場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床有1500種，幾乎覆蓋了整個(gè)金屬切削機(jī)床的品種類(lèi)別和主要的鍛壓機(jī)械。這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。

有人指出，“十五”期間，我國(guó)機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因這正是市場(chǎng)需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快，汽車(chē)和機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅猛，外商投資企業(yè)增長(zhǎng)速度加快所致。與機(jī)床迅猛發(fā)展的現(xiàn)狀相比，作為機(jī)床“心臟部件”的數(shù)控系統(tǒng)，2005年銷(xiāo)量雖然超過(guò)3萬(wàn)臺(tái)，但處于低檔的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)較大比重。

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國(guó)家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國(guó)內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)我國(guó)在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后，國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒(méi)有形成品牌效應(yīng)。同時(shí)，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)能力和經(jīng)營(yíng)管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

5 總結(jié)

智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化將成為未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要趨勢(shì)。向高速、高效、高精度、高可靠性方向發(fā)展以及向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展是未來(lái)的方向。向PC—based化和開(kāi)放性方向發(fā)展，出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備，機(jī)械加工向虛擬制造的方向發(fā)展，信息技術(shù)（IT）與機(jī)床的結(jié)合，機(jī)電一體化先進(jìn)機(jī)床將得到發(fā)展，納米技術(shù)將形成新發(fā)展潮流，并將有新的突破。節(jié)能環(huán)保機(jī)床將加速發(fā)展，占領(lǐng)廣大市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)

1. 制造技術(shù)與機(jī)床 2016 第11期 數(shù)控機(jī)床的分類(lèi)

2. 劉曉玲，齊慶國(guó) 數(shù)控機(jī)床 北京：冶金工業(yè)出版社 2014 p233

3. 謝競(jìng)成 數(shù)控機(jī)床操作實(shí)訓(xùn)教程 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社 2015

作者簡(jiǎn)介

潘棟（1996-），男，漢族，鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)2014級(jí)學(xué)生。