發(fā)展經(jīng)濟型數(shù)控機床的必要性

肖克銓

摘要：經(jīng)濟型數(shù)控機床由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維護調(diào)試方便、運行維護信用低，近年來在國內(nèi)市場得到了廣泛的應(yīng)用。文章著眼于經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢，分析了選擇其實際條件的必要性及其在未來市場發(fā)展中潛在的重要應(yīng)用價值前景。

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟型數(shù)控機床；經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)；必要性；優(yōu)點；應(yīng)用；前景

隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟社會條件的不斷改善和發(fā)展，對我國機械產(chǎn)品零部件的整體質(zhì)量性能和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝的現(xiàn)代化提出了更高的要求，特別強調(diào)通過設(shè)計對加工機械的形狀建模和整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面改進(jìn)，以實現(xiàn)機械裝配和產(chǎn)品加工全過程的高度自動化。這不僅需要大大提高設(shè)計人員自身的實際工作效率，降低生產(chǎn)成本，而且需要有效確保機械產(chǎn)品制造的整體高質(zhì)量要求，這正符合中國當(dāng)前的社會現(xiàn)實。許多自動化生產(chǎn)設(shè)備企業(yè)也或多或少地采用了各種自動加工機床、組合成型機床和各種專用自動加工生產(chǎn)線成套設(shè)備。通過生產(chǎn)先進(jìn)的生產(chǎn)線設(shè)備和高度集成的自動控制設(shè)備，取得了良好的市場經(jīng)濟效益。在最后階段，它將采用計算機集成制造系統(tǒng)技術(shù)作為其戰(zhàn)略發(fā)展的關(guān)鍵方向和目標(biāo)。

一、經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的必要性

研究中國生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的具體形成、發(fā)展和演變，是中國獨特而優(yōu)越的社會生產(chǎn)力和技術(shù)條件的逐步發(fā)展形成的。在經(jīng)濟型企業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中使用的伺服步進(jìn)控制器系統(tǒng)也被幾乎所有制造商廣泛使用。例如，您可以直接使用8位、16位MCU或32位MCU，步進(jìn)伺服電機控制器可以直接用于伺服驅(qū)動系統(tǒng)。大多數(shù)企業(yè)部門的系統(tǒng)控制器由單片機直接開環(huán)控制。這樣，系統(tǒng)控制器的匹配和使用組合將充分發(fā)揮其自身的最大綜合優(yōu)勢，即可以節(jié)省大量成本、經(jīng)濟、易于操作。近年來，隨著計算機科學(xué)技術(shù)在中國的迅速普及和發(fā)展，經(jīng)濟型計算機的數(shù)控系統(tǒng)正逐步發(fā)展，以滿足未來微機系統(tǒng)發(fā)展的需要。

未來，微機硬件和配置系統(tǒng)將更加簡單和靈活，信息資源將非常豐富。一般來說，價格相對較低，因此具有巨大的市場經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價值。通過實現(xiàn)計算機軟硬件系統(tǒng)的完美無縫結(jié)合，將大大提高經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的使用和經(jīng)濟價值。它還可以用來實現(xiàn)非常快速和靈活的功能。在升級普通微型工業(yè)機床制造企業(yè)和普通中小型工業(yè)機床制造加工行業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備或升級改造系統(tǒng)的同時，有效、經(jīng)濟地改造機床。近年來，全國人民致力于自主生產(chǎn)、研究和推廣高性能、經(jīng)濟的工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，并進(jìn)行綜合開發(fā)。盡管他們投入了大量昂貴的科技人力、物力和設(shè)備，以及經(jīng)濟和財政資源，但也取得了許多階段性的良好成果。未來，新一代經(jīng)濟高速數(shù)控機床將逐漸成為中國機械制造系統(tǒng)的重要科技組成部分。在開發(fā)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)平臺的同時，可以更好地實現(xiàn)中國數(shù)控機床新品種的設(shè)計、生產(chǎn)、應(yīng)用和新產(chǎn)品的開發(fā)，為國內(nèi)外大型企業(yè)進(jìn)行大型陳舊生產(chǎn)設(shè)備的改造和設(shè)計提供技術(shù)支持。

二、經(jīng)濟型數(shù)控機床的優(yōu)點

第一，產(chǎn)品種類繁多。早期經(jīng)濟型數(shù)控機床只應(yīng)用于簡單的機械加工機床?，F(xiàn)在，它已被開發(fā)和應(yīng)用于其他各種加工行業(yè)，從適應(yīng)各種大中型飛機部件和各種大型輔助系統(tǒng)設(shè)備部件的數(shù)控開發(fā)，如各種鉆控機、鏜床、車床、氣割機數(shù)控機床，到目前眾多的汽車制造、航空航天、武器，并已應(yīng)用于各種測試裝備。目前，經(jīng)濟型數(shù)控機床還可以應(yīng)用于電子醫(yī)療、印刷、化工、包裝等行業(yè)。在不同行業(yè)的過程中，經(jīng)濟型數(shù)控機床也能充分發(fā)揮其不同的功能和效益。

第二，適應(yīng)性強。為了進(jìn)一步滿足更廣泛的通用公共CNC系統(tǒng)用戶的需求，通過不斷升級和提高產(chǎn)品對通用經(jīng)濟型CNC系統(tǒng)技術(shù)的適應(yīng)性，該產(chǎn)品能夠完全滿足通用高端CNC系統(tǒng)產(chǎn)品和通用流行的具有多樣化產(chǎn)品功能的CNC系統(tǒng)技術(shù)的要求。從降低零件成本開始，我們可以實現(xiàn)高實用性，并滿足不同產(chǎn)品的批量要求。只需稍微改變傳統(tǒng)的加工制造技術(shù)，即可自動實現(xiàn)不同規(guī)格、不同類型零件的自動加工。經(jīng)濟型數(shù)控機床自動加工的數(shù)控產(chǎn)品通常具有較高的尺寸加工精度，這確保了加工后的數(shù)控產(chǎn)品的尺寸不僅在精度和尺寸上高度一致，而且及時有效地保證了企業(yè)生產(chǎn)和加工的CNC產(chǎn)品的質(zhì)量。

第三，價格很低。經(jīng)濟型工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)也具有價格低廉的經(jīng)濟優(yōu)勢。其產(chǎn)品的最低生產(chǎn)成本一般不允許超過主機總成本的1/3，因此產(chǎn)品具有較強的市場經(jīng)濟適用性。其值通常不超過原數(shù)控伺服電機系統(tǒng)等效配置參數(shù)的近1/4。它可以在工業(yè)生產(chǎn)線系統(tǒng)中快速應(yīng)用和推廣，最適合中小型普通臥式機床數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備改造。因此，在未來幾年的快速發(fā)展過程中，只要我們能夠繼續(xù)保持經(jīng)濟型數(shù)控產(chǎn)品的高質(zhì)量和低價格優(yōu)勢，它將始終在中國市場上占據(jù)更重要的地位，從而繼續(xù)在國際市場上有一個長期穩(wěn)定的立足點。

第四，系統(tǒng)的安裝、操作、維護和保養(yǎng)非常簡單、靈活和方便。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)并不局限于中國和其他國家流行的一些高端品牌數(shù)控系統(tǒng)。它自身的優(yōu)勢不僅在于它非常便宜，而且它的所有操作都非常直觀、方便和易于學(xué)習(xí)?？梢哉f，它很容易被中國最廣泛企業(yè)的普通員工、實際一線員工和其他現(xiàn)場用戶所接受。它具有很強的實用性和實際操作性，并能真正節(jié)省企業(yè)員工每年最后一次技術(shù)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)的成本。同時，它也非常靈活，便于日常使用和維護。在生產(chǎn)和應(yīng)用維護過程中不可避免地會出現(xiàn)一些小問題和大問題。我們沒有必要邀請這么多專業(yè)的數(shù)控加工和維護技術(shù)人員對經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的維護做出自己的判斷。相反，我們可以直接等待工廠進(jìn)行維護。由于這種經(jīng)濟型CNC系統(tǒng)所需的CNC系統(tǒng)維護和其他系統(tǒng)環(huán)節(jié)相對較少，結(jié)構(gòu)相對簡單，只有能夠根據(jù)需要進(jìn)行一般CNC設(shè)備維護的專業(yè)人員才能在現(xiàn)場直接檢查和維修單個故障部件，僅更換故障部件或簡單更換一些備件即可直接解決問題，這不僅大大節(jié)省了CNC設(shè)備的維護成本和其他相關(guān)成本，而且消除了延遲生產(chǎn)調(diào)試和安裝過程的需要。企業(yè)內(nèi)部調(diào)試可以直接解決，非常方便。

第五，可靠性很高。由于機床在日常工業(yè)和生產(chǎn)操作中不可避免地會遇到各種抗干擾硬件故障和干擾軟件，如電網(wǎng)電壓波動干擾和射頻脈沖干擾，在廣泛使用經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)機床產(chǎn)品之前，人們通過正確使用設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)，對各種諧波干擾問題進(jìn)行了正確的預(yù)防設(shè)計，并采取科學(xué)有效的抗干擾保護措施。因此，它在機床運行過程中更可靠，即使出現(xiàn)在粉塵濃度高、油濕度特殊的各種運行環(huán)境系統(tǒng)中，工作也更安全、更穩(wěn)定。

第六，提供售后服務(wù)。售后服務(wù)和質(zhì)量保證也是國內(nèi)外許多家電制造商和分銷商長期以來努力發(fā)展的另一項新技術(shù)服務(wù)。在這樣一個激烈而復(fù)雜的國際市場和競爭環(huán)境中，我們不僅要比自己的硬件和軟件實力更好，還要比擁有軟實力的企業(yè)的服務(wù)更好。目前，所有經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的制造商都在全國范圍內(nèi)建立了相應(yīng)數(shù)量的維護和售后服務(wù)網(wǎng)點。

三、經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用

我們始終知道，一個發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)水平不僅取決于單個產(chǎn)品的水平，還取決于整個產(chǎn)品的綜合制造工藝水平，這代表著中國未來在新型集成制造技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。與傳統(tǒng)數(shù)控機床相比，經(jīng)濟型數(shù)控機床能夠充分實現(xiàn)增加產(chǎn)品系統(tǒng)尺寸穩(wěn)定性和進(jìn)一步提高生產(chǎn)過程效率的功能，實現(xiàn)其他普通工業(yè)機床難以獨立完成的任務(wù)。在許多發(fā)達(dá)和半工業(yè)化的民族國家，近年來數(shù)控機床的快速繁榮和生產(chǎn)已基本啟動，并進(jìn)入了高普及、快速發(fā)展、持續(xù)快速穩(wěn)定增長的特殊歷史階段，這一時期可以成為人們客觀衡量一個工業(yè)國家數(shù)控水平和發(fā)展成就的最后一個重要參考價值標(biāo)志。經(jīng)濟型數(shù)控機床行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展是避免未來中國經(jīng)濟新型工業(yè)化發(fā)展過快、過強的總體趨勢的重要歷史趨勢。這就更加需要認(rèn)識到，我們還應(yīng)該更加努力，積極開展研發(fā)，設(shè)計和制造一種新型的現(xiàn)代數(shù)控機床技術(shù)，適合未來中國大型機床制造業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，我們對傳統(tǒng)和舊機床控制系統(tǒng)的一些操作結(jié)構(gòu)和方法也做了很多改進(jìn)，簡化了一些機床的操作和控制過程，改善了許多控制系統(tǒng)的過時和落后，如何提高一些非常陳舊過時的機床操作控制系統(tǒng)和許多性能已經(jīng)太差的舊機床控制系統(tǒng)的安全生產(chǎn)能力和制造效率？因為他們以前的大部分改造都失敗了，或者沒有進(jìn)行這樣的改造，他們的制造成本又變得太高了。現(xiàn)在我們都需要知道，數(shù)控機床系統(tǒng)也非常精密，大多數(shù)都能賣到數(shù)百萬元。如果所有轉(zhuǎn)換和更新的成本太大，那么所有的轉(zhuǎn)換和更新都是不現(xiàn)實的。最好把所有舊的數(shù)控機床都報廢或升級為更普通的舊機床。因此，我們面臨著一個非常嚴(yán)重和復(fù)雜的新形勢。在企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營過程中，對一些環(huán)節(jié)薄弱、質(zhì)量差、效率低的舊工業(yè)設(shè)備進(jìn)行維修改造，無疑是一項極其困難和重要的技術(shù)任務(wù)。對于計算機數(shù)控機床行業(yè)來說，它是一種在我國應(yīng)用廣泛、成熟的經(jīng)濟型數(shù)控機床。它具有許多技術(shù)優(yōu)勢，同時可以完全滿足普通數(shù)控機床的要求。例如，通過對微機數(shù)控編程的改造，它只占用很少的人力和相對較少的投資。一般控制在10000元左右，見效快，開發(fā)周期短?；咎匦圆恍枰唵蔚馗淖冊泄ぷ鳈C床本身的使用功能，即可完全滿足加工產(chǎn)品的質(zhì)量要求，并能大大提高機床的生產(chǎn)和操作效率。具有非常顯著的經(jīng)濟效益功能和價值。

四、經(jīng)濟型數(shù)控機床的發(fā)展趨勢

未來，中國機床經(jīng)濟技術(shù)和專用數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)的總體技術(shù)體系發(fā)展應(yīng)始終遵循系統(tǒng)工作的總體方針，既強調(diào)機床技術(shù)的強通用性，又強調(diào)行業(yè)的弱專用性，具有較強的通用性和實用性，并對行業(yè)的強普及性和提高適用性提出了進(jìn)一步關(guān)注機床技術(shù)體系產(chǎn)品功能的相對開放性?？蛻舻姆?wù)范圍主要集中在新型鏜床的生產(chǎn)和配套設(shè)備的加工安裝，輔以現(xiàn)有常規(guī)機床的改造升級或改造技術(shù)的升級，并逐步將發(fā)展空間擴大到原普通車床行業(yè)以外的生產(chǎn)所需的機床產(chǎn)品，以及各類機床的其他配套機床，以及其他普通機床行業(yè)的制造和生產(chǎn)需要市場外銷售的補充，以及其他相關(guān)機電技術(shù)和集成機電系統(tǒng)產(chǎn)品。電氣控制和主機部分應(yīng)注重開發(fā)多功能、易于維護和操作、高可靠性的電氣可靠性，以進(jìn)一步全面提高電氣控制系統(tǒng)及其自身設(shè)備的技術(shù)性能價格比。在控制和驅(qū)動系統(tǒng)的電源部分，應(yīng)能進(jìn)一步向大功率三相混合式步進(jìn)電機的驅(qū)動、變轉(zhuǎn)矩多級伺服電機細(xì)分伺服電機的驅(qū)動以及大功率發(fā)電機的驅(qū)動系統(tǒng)等方面發(fā)展，以進(jìn)一步提高平穩(wěn)性，電氣控制和驅(qū)動系統(tǒng)整個系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性和可靠性。經(jīng)濟型工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)研究與開發(fā)的關(guān)鍵研究方向之一是：產(chǎn)品可靠性高，加工和使用易于控制，多功能，實現(xiàn)廣泛的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計、工業(yè)場地和操作應(yīng)用環(huán)境，最適合中國現(xiàn)階段的最特定階段。其中，提高新產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)和可靠性始終是制約國內(nèi)經(jīng)濟生產(chǎn)企業(yè)數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)的最重要、最關(guān)鍵的三個基本問題。

我國經(jīng)濟數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展也應(yīng)著眼于系統(tǒng)的普遍性和行業(yè)的特殊性，考慮聯(lián)合推進(jìn)應(yīng)用和應(yīng)用提升，共同創(chuàng)新發(fā)展，加強學(xué)術(shù)系統(tǒng)領(lǐng)域的研究和開放創(chuàng)新。這主要是基于更新機床配置的技術(shù)，以及通過升級現(xiàn)有的新舊機床，實現(xiàn)機床集成在機床車削行業(yè)以外其他行業(yè)的跨越式發(fā)展目標(biāo)的主要戰(zhàn)略目標(biāo)。研究開發(fā)新型智能數(shù)控系統(tǒng)，以充分滿足機床工業(yè)技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展水平的目標(biāo)要求，開發(fā)工藝快速、操作方便的生產(chǎn)工藝要求。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的經(jīng)濟發(fā)展和應(yīng)用潛力仍然很大。此外，企業(yè)還努力自主開發(fā)新型步進(jìn)伺服步進(jìn)電機系統(tǒng)或伺服步進(jìn)電動機控制器、新型主軸同步調(diào)速電機控制器和同步變速驅(qū)動系統(tǒng)，開發(fā)多樣化的伺服主機。因此，在伺服主機的應(yīng)用領(lǐng)域中，需要簡單、易于控制和操作。高可靠性、高性能和實用多功能迅速發(fā)展，提高國內(nèi)經(jīng)濟型工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)市場的性價比。為了進(jìn)一步適應(yīng)中國工業(yè)社會現(xiàn)代化大發(fā)展，確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行性能，從而為中國未來發(fā)展的高速經(jīng)濟數(shù)控機床技術(shù)創(chuàng)造豐富多彩、優(yōu)越的技術(shù)條件，實現(xiàn)更加豐富、高效的數(shù)控機床技術(shù)，更廣闊、無限的應(yīng)用和發(fā)展空間。

五、結(jié)語

經(jīng)濟型工業(yè)數(shù)控機床的開發(fā)和研究必須滿足現(xiàn)階段中國生產(chǎn)的實際需要。本文著重總結(jié)和分析了一系列重要的實用優(yōu)勢和創(chuàng)新優(yōu)勢，全面、系統(tǒng)地闡述了經(jīng)濟型工業(yè)數(shù)控機床的發(fā)展必要性和趨勢，將在未來工業(yè)中真正得到廣泛應(yīng)用和推廣。因此，有必要進(jìn)一步加大對經(jīng)濟型工業(yè)生產(chǎn)CNC系統(tǒng)核心技術(shù)的研發(fā)投入，使其成果能夠快速、更好地服務(wù)于現(xiàn)階段中國的主要工業(yè)制造業(yè)。通過其易于學(xué)習(xí)的操作，它可以實現(xiàn)真正高效和低成本的生產(chǎn)。為加快中國整體經(jīng)濟水平的穩(wěn)步提高和現(xiàn)代化發(fā)展做出應(yīng)有貢獻(xiàn)，為中國現(xiàn)代制造技術(shù)產(chǎn)品未來在國際市場上的競爭力快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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（作者單位：福建省三明市高級技工學(xué)校）