試論我國數(shù)控機床技術發(fā)展趨勢

李祥明

摘 要：隨著數(shù)控加工的日益成熟越來越多的零件產(chǎn)品都用數(shù)控機床來加工，因此如何改進數(shù)控加工的工藝問題就越來越重要。在數(shù)控機床上由于機床空間及機床的其他局限了數(shù)控加工的靈活性，這樣就要求我們要懂得如何改進加工工藝，提高數(shù)控機床的應用范圍和加工性能。從而達到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。

關鍵詞：數(shù)控機床；技術應用；發(fā)展趨勢

1.前言

數(shù)控車床是一種高精度高效率的自動化機床，直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復雜工件，具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復雜零件的批量中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟效果。隨著新興技術更新?lián)Q代速度的加快，數(shù)控技術也在不斷的發(fā)展，對設備的效率和制造品質提出了越來越高的要求，數(shù)控加工作為一種高效率高精度的生產(chǎn)方式，尤其是形狀復雜精度要求很高的模具制造行業(yè)，以及成批大量生產(chǎn)的零件。因此數(shù)控加工在航空業(yè)、電子行業(yè)還有其他各行業(yè)都廣泛應用。

2.數(shù)控技術的核心

高速加工技術發(fā)展迅速，在高檔數(shù)控機床中得到廣泛應用。應用新的機床運動學理論和先進的驅動技術，優(yōu)化機床結構，采用高性能功能部件，移動部件輕量化，減少運動慣性。在刀具材料和結構的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發(fā)展到機床加工全面高速化，如數(shù)控機床主軸的轉速從每分鐘幾千轉發(fā)展到幾萬轉、幾十萬轉；快速移動速度從每分鐘十幾米發(fā)展到幾十米和超過百米；換刀時間從十幾秒下降到10秒、3秒、1秒以下，換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應用高速加工技術達到縮短切削時間和輔助時間，從而實現(xiàn)加工制造的高質量和高效率。數(shù)控車床是實現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的基礎裝備，以其高速、高效、高精度、高可靠性，以及柔性化、網(wǎng)絡化、智能化的卓越性能開創(chuàng)了機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河。隨著數(shù)控機床的飛速發(fā)展，對數(shù)控人才的需求也越來越大。

數(shù)控編程是數(shù)控技術的核心，是充分發(fā)揮數(shù)控機床效率的關鍵，是連接數(shù)控機床與數(shù)控加工工藝的紐帶，同時也是利用CAD/CAM軟件進行自動編程加工的基礎。學好數(shù)控編程技術對充分利用數(shù)控機床的功能與效率起著舉足輕重的作用。

3.發(fā)展趨勢

車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等都是機械加工 方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度 和幾何精度兩個方面。 能完成以上功能的設備都稱為機床，數(shù)控機床就是在普通 機床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。數(shù)控系統(tǒng)是由顯示器、控制器伺 服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。當然，普通機床發(fā)展到數(shù)控機床不只 是加裝數(shù)控系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機床結構發(fā)生變化， 最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆 的功能。我們一般所說的數(shù)控設備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。

目前，隨著技術的進步以及機床消費市場的升級，機床智能化正在成為機床企業(yè)的發(fā)展共識。我國機床行業(yè)由于發(fā)展問題，長期徘徊于機床消費中低端市場，如何提高機床制造水平，在高端市場更有作為，已經(jīng)成為機床企業(yè)乃至機床行業(yè)亟需解決的問題。智能化概念的出現(xiàn)，無疑給了中國機床發(fā)展的機遇。從各大機床生產(chǎn)商發(fā)布的各類智能化產(chǎn)品來看，智能機床一般具有以下特征。

3.1精密加工技術有所突破

通過機床結構優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動誤差補償技術的應用等，從而提高機床加工的幾何精度、運動精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，從1950年至2000年50年內提升100倍。目前，精密數(shù)控機床的重復定位精度可以達到1μm，進入亞微米超精加工時代。

3.2技術集成和技術復合趨勢明顯

技術集成和技術復合是數(shù)控機床技術最活躍的發(fā)展趨勢之一，如工序復合型——車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術復合，跨加工類別技術復合——金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結與鏡面切削復合等，目前已由機加工復合發(fā)展到非機加工復合，進而發(fā)展到零件制造和管理信息及應用軟件的兼容，目的在于實現(xiàn)復雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過程集約化管理。技術集成和復合形成了新一類機床——復合加工機床，并呈現(xiàn)出復合機床多樣性的創(chuàng)新結構。

3.3智能校準

區(qū)別于傳統(tǒng)機床費時費力調校方式，智能機床依靠傳感器、機電一體化等技術，實現(xiàn)對加工的幾何誤差檢測，并自動確定誤差補償值?？梢园l(fā)現(xiàn)，智能校準的出現(xiàn)不僅大大降低了操作的難度，節(jié)約人力成本，還提高了加工的精度，以精確的感知彌補機床加工中的精度誤差。

3.4智能感知

機床的智能感知可以分為對環(huán)境的感知和對加工的感知兩部分。對環(huán)境的感知包括對溫度的感知、對力的感知等。如裝備智能感知功能的機床將對加工中產(chǎn)生的熱進行靈活應對，降低溫度對精度的影響；可以在不必要的人機接觸時作出反應，避免工傷意外發(fā)生。對加工的智能感知包括對工件狀態(tài)的感知、對刀具狀態(tài)的感知等。具體表現(xiàn)為在加工中，能夠對工件的尺寸、形狀、位置做出準確的識別和抓??；實時監(jiān)控刀具狀況等。

3.5智能預測與維護

機床加工中會發(fā)生什么，發(fā)生了該怎么辦？以前這兩個問題都是交由富有經(jīng)驗的機床師傅解決，現(xiàn)在則可以交給具有智能預測和維護功能的機床解決。機床智能預測可以通過對程序的預讀預判，提前透析加工狀態(tài)。智能維護則可以通過加工中反饋上來的數(shù)據(jù)做出靈活調整，及時上報或自主優(yōu)化。除此之外，智能機床還具有網(wǎng)絡化、數(shù)字化、個性化等特征。

4.結束語

制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21世紀我國數(shù)控技術與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。本文在對數(shù)控技術和發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領域存在的問題進行研究的基礎上。對基礎數(shù)控加工工藝的介紹，數(shù)控車床技術上的指導，對數(shù)控車床再加工零件中的所遇到問題加以解釋。在此基礎上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床整機的具體技術途徑。

目前，數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、并聯(lián)驅動化、網(wǎng)絡化、綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國，數(shù)控產(chǎn)品的核心技術研發(fā)方面還是與國際同行存在著很多的不足。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)在引進先進技術的同時應該重視對國內技術人才的培養(yǎng)，努力打造具有自主品牌的核心產(chǎn)品。

參考文獻：

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[2]吳連連，黃愛華，淺談我國數(shù)控機床的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]，機械管理開發(fā)，2013.03.059.