數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢及對(duì)策探討

張吉祥　曹遵貿(mào)　鞏皓冰　張瑞　李凱凱　王永強(qiáng)

摘 要：未來制造要求低成本、高產(chǎn)品質(zhì)量、綠色制造、新工藝、新方法、制造方式柔性化等。而數(shù)控機(jī)床作為制造技術(shù)的重要支撐，需要不斷更新，才能適應(yīng)制造的新要求。本文主要對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢及對(duì)策進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;綠色制造;發(fā)展趨勢

一、我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

我國自20世紀(jì)80年代，機(jī)床制造業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是數(shù)控機(jī)床非常值得關(guān)注。通過“六五”、“七五”期間國家引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，加上科技公關(guān)創(chuàng)新，數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)得到很大的改善及提升。但是，我國的在中、高檔數(shù)控機(jī)床與發(fā)達(dá)國家相比仍然有很多路要走。表1為40號(hào)刀柄的中型加工中心我國與外國主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比，能夠看出仍然存在較大差距。

二、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢

計(jì)算機(jī)技術(shù)及智能技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的改進(jìn)及完善，數(shù)控系統(tǒng)不斷更新，到現(xiàn)在為止一共出現(xiàn)了六代機(jī)床，如表2所示。其中第一代到第三代為硬件數(shù)控，第四代到第六代為計(jì)算機(jī)數(shù)控。

最新的數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控技術(shù)方面取得了很大的提高，使性能向高速度、高精度以及高柔性方向快速發(fā)展。近些年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的革新，對(duì)數(shù)控機(jī)床有了新的要求，主要朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

（一）向智能化方向發(fā)展

計(jì)算機(jī)技術(shù)的革新及發(fā)展使得數(shù)控機(jī)床的智能化發(fā)展迅猛。新一代的數(shù)控機(jī)床中采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊系統(tǒng)等控制理論，使得其性能極大的改善。通過引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)，使得數(shù)控系統(tǒng)可以通過自動(dòng)調(diào)節(jié)切削速度、進(jìn)給量等，實(shí)現(xiàn)加工過程的最優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)加工精度控制，得到最佳的工件表面粗糙度、直線度等。

（二）向功能集成化、柔性化方向發(fā)展

通過數(shù)控多軸與換刀換箱式加工中心的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床正朝著系統(tǒng)化、智能化以及柔性化方向發(fā)展。并在數(shù)控機(jī)床上呈現(xiàn)出柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)以及柔性加工線?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床呈現(xiàn)多軸，比如五軸、六軸數(shù)控機(jī)床，并可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀及工作平臺(tái)交換，且功能集成化特征逐漸突出。一臺(tái)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)車、鏜、銑、磨、鉆，并可以實(shí)現(xiàn)加工、測量以及裝卸一體化。

（三）向高精度、高速度方發(fā)展

精度與速度為數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)非常重要的指標(biāo)，主要影響加工工件或產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)周期，對(duì)企業(yè)在市場中的競爭地位起到關(guān)鍵作用。數(shù)控機(jī)床的加工精度主要由兩部分組成：普通數(shù)控機(jī)床的加工精度和精密加工中心的加工精度。前者的加工精度從10μm增加到5μm，后者從3～5μm增加到1～1.5μm，隨著技術(shù)的進(jìn)步，超精密加工精度可以達(dá)到納米級(jí)（0.001μm）。

三、數(shù)控機(jī)床發(fā)展對(duì)策

（一）加強(qiáng)機(jī)床的集成化，發(fā)展復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床

要進(jìn)一步加快復(fù)合數(shù)控機(jī)床研發(fā)進(jìn)度，不斷提升工序的集中度，提升加工精度的同時(shí)，提高生產(chǎn)效率。加工數(shù)控機(jī)床的集成化，可以進(jìn)行工序的轉(zhuǎn)換，節(jié)約時(shí)間。

（二）優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)化制造單元，加強(qiáng)制造能力的高效柔性化

現(xiàn)在，國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控機(jī)床在強(qiáng)化自身管理能力的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)CAD/CAPP/CAM、PDM等信息的集成，從分布式網(wǎng)絡(luò)化聯(lián)盟制造的角度不斷研發(fā)相適應(yīng)的制造單元，通過加強(qiáng)與企業(yè)客戶的供應(yīng)鏈管理和客戶關(guān)系管理等方面的提升，實(shí)現(xiàn)智能化決策。

（三）推進(jìn)μm工程，進(jìn)一步研制高效精密數(shù)控機(jī)床

要進(jìn)一步推進(jìn)μm工程，研制兼顧高精化、高效化的數(shù)控機(jī)床，從而滿足中國制造的發(fā)展。

（四）完善全面質(zhì)量管理，開展可靠性設(shè)計(jì)

要不斷加強(qiáng)全面質(zhì)量管理，保證數(shù)控機(jī)床的可靠性，在開展設(shè)計(jì)的時(shí)候，既要考慮機(jī)床自身的功能及力學(xué)特性，還要考慮可靠性設(shè)計(jì)，依據(jù)其要求合理分配相關(guān)部件的可靠性指標(biāo)。可靠性管理體系的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

（五）進(jìn)一步提升數(shù)控機(jī)床的綜合性能

通過加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的高精化及高柔性來提高其高效化，實(shí)現(xiàn)金屬切除率的提升及高進(jìn)給和高主軸轉(zhuǎn)速。

四、結(jié)語

總之，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的革新及進(jìn)步，會(huì)朝著更加智能化、先進(jìn)化方向發(fā)展，人機(jī)交互性更強(qiáng)，對(duì)未來制造起到推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]盛伯浩.數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢及對(duì)策[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，2004（3）：18-22.

[2]郭靜.我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢與對(duì)策[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2017，44（8）：26-27.

[3]劉士杰，孫友芝.我國數(shù)控機(jī)床與技術(shù)的發(fā)展概況及趨勢研究[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2013（4）：22-24.

[4]楊冰.論我國數(shù)控技術(shù)當(dāng)前存在的主要問題、發(fā)展趨勢及其對(duì)策[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2006（11）：70.