對電子機械數(shù)控機床發(fā)展的研究

摘 要：隨著科學技術(shù)的高速發(fā)展，機電一體化技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)控機床在企業(yè)普遍應用，對生產(chǎn)線操作人員的知識和能力要求越來越高。本文主要介紹了數(shù)控機床的優(yōu)點與缺點，指出了數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展與數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電子機械；數(shù)控車床；發(fā)展；研究

一、數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機床控制技術(shù)是集計算機及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機械等技術(shù)為一體的多學科交叉的綜合技術(shù)。數(shù)控機床是一個國家制造業(yè)水平高低的象征，數(shù)控機床是機床制造技術(shù)、微電子和計算機技術(shù)三者相結(jié)合的產(chǎn)物，其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計，我們的數(shù)控系統(tǒng)80%以上是進口的。這些數(shù)控系統(tǒng)不僅價格高，進口周期也不能滿足主機廠的要求。而且，使用進口的東西組裝起來的機床，可靠性和質(zhì)量也會受到極大的影響。

據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2009年全國金屬加工機床進口金額為58.63億美元；出口金額為13.49億美元。其中：數(shù)控機床進口量為1.05萬臺，進口金額為27.33億元；出口1.04萬臺，金額為2.93億美元；加工中心進口量為8820臺，金額為15.59億美元；出口636臺，出口額0.55億美元；組合機床進口量為486臺，價值2.27億美元；出口1795臺，價值919萬美元。以上數(shù)據(jù)表明，我國生產(chǎn)的數(shù)控機床還是停留在中低檔市場，極度缺乏高檔產(chǎn)品，目前出口數(shù)控機床產(chǎn)品還是以中低檔次廉價產(chǎn)品為主。這其中主要原因就是缺乏數(shù)控系統(tǒng)的核心知識產(chǎn)權(quán)，未形成數(shù)控機床的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

二、數(shù)控機床的優(yōu)點

1.對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。在同一臺數(shù)控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面（如螺旋表面），數(shù)控機床也能實現(xiàn)自動加工。

2.加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。目前，數(shù)控機床控制的刀具和工作臺最小移動量（脈沖當量）普遍達到0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機床達到很高的加工精度。此外，數(shù)控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產(chǎn)者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。

3.生產(chǎn)效率高。由于數(shù)控機床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉(zhuǎn)速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數(shù)控機床的切削效率，節(jié)省了機動時間。與普通機床相比，數(shù)控機床的生產(chǎn)效率可提高2—3倍。

4.良好的經(jīng)濟效益。使用數(shù)控機床進行單件、小批量生產(chǎn)時，可節(jié)省劃線工時，減少調(diào)整、加工和檢驗時間，節(jié)省直接生產(chǎn)費用；同時還能節(jié)省工裝設計、制造費用；數(shù)控機床加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，減少了廢品率，使生產(chǎn)成本進一步下降。此外，數(shù)控機床還可實現(xiàn)一機多用，所以數(shù)控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經(jīng)濟效益。

5.自動化程度高。數(shù)控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數(shù)，同時有利于現(xiàn)代化管理，可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。

三、數(shù)控機床控制技術(shù)的發(fā)展

機械設備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運性能大為改善，而且減少了機械設備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統(tǒng)。

在20世紀的60年代出現(xiàn)一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應用，在20世紀70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業(yè)控制。

隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機數(shù)控系統(tǒng)、計算機群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計算機集成制造系統(tǒng)及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現(xiàn)產(chǎn)品從設計到制造的全部自動化。

綜上所述，機械設備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。

結(jié)束語

目前，我國機床制造業(yè)存在的三大問題尚未從根本上解決，還需政府繼續(xù)加大對科研投入專項資金，出臺相關(guān)的政策法規(guī)，加快建立以企業(yè)為主，產(chǎn)、學、研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，加大培養(yǎng)人才的力度，盡快趕上世界技術(shù)發(fā)展的步伐。發(fā)電設備、航空、航天、船舶需要的高精、大型、專門化工作母機和工藝復合化機床，汽車制造業(yè)需要的成套、高效、高精度、高可靠性及柔性制造系統(tǒng)等對我國機床制造業(yè)提出了新的需求，我國數(shù)控機床制造業(yè)發(fā)展之道還任重而道遠。

參考文獻

[1]北方科技信息研究所.借鑒海外經(jīng)驗促進國產(chǎn)數(shù)控機床發(fā)展[EB/OL].中國設備網(wǎng)，2010-2-27.

[2]徐冠華.科技創(chuàng)新與經(jīng)濟發(fā)展[Z].中國經(jīng)濟大講堂，2005-10-14.

作者簡介

劉新雨，男，遼寧省北鎮(zhèn)市鮑家鄉(xiāng)大柳村，本科，就讀于遼東學院機械電子工程學院B1503機械設計制造及其自動化專業(yè)，學號：0616150311，研究方向：數(shù)控車床。

（作者單位：遼東學院機械電子工程學院）