淺析數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景

1、    淺析數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景    沈晟摘 要：社會的發(fā)展，工業(yè)的進(jìn)步，催生了數(shù)控技術(shù)，當(dāng)今社會，數(shù)控技術(shù)面臨怎樣的狀況，以及未來如何發(fā)展，是一直思索的問題。數(shù)控技術(shù)是一門集計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)、測量技術(shù)、現(xiàn)代機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術(shù)。目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢為高速、高精度、智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化。該文就數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景做了綜合的評價與概述，以求尋找數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向，縮小國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的差距。關(guān)鍵詞：數(shù)控 數(shù)控技術(shù) 發(fā)展前景 高新技術(shù)：tg5

2、 ：a ：1672-3791（2014）12（c）-0007-02隨著社會生產(chǎn)力的提高，制造業(yè)蓬勃發(fā)展，從大工業(yè)革命至今，數(shù)控技術(shù)也隨之誕生。1952年美國麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng)，到今天開放式現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展可謂是突飛猛進(jìn)。數(shù)控加工技術(shù)一方面減輕了操作者的勞動強度、改善了工作條件，保障了安全，提高了生產(chǎn)企業(yè)的管理水平；另一方面使用數(shù)控加工技術(shù)，增加了經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，提升了企業(yè)競爭力?？梢?，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展具有廣闊的前景。1 我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入21世紀(jì)，社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也推動我國經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展，數(shù)控技術(shù)面臨機遇與挑戰(zhàn)。從“六五”到“十二五”，我國獨立生產(chǎn)出了“華中1號”

3、、“中華1號”、“航天1號”、“藍(lán)天1號”4種數(shù)控技術(shù)平臺，也預(yù)示著我國數(shù)控技術(shù)全面發(fā)展時代的開啟。到現(xiàn)如今，我國數(shù)控生產(chǎn)企業(yè)也逐步進(jìn)行技術(shù)革新，生產(chǎn)出性能更為優(yōu)良，可靠性更強，價格更為低廉的數(shù)控系統(tǒng)，來滿足不同企業(yè)的生產(chǎn)需求。至此，我國在數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)上，與國外齊頭并進(jìn)，也能夠進(jìn)行自主研發(fā)，生產(chǎn)國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)。2 數(shù)控技術(shù)的前景為了更好的促進(jìn)國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)的交流，在全世界范圍，開展數(shù)控機床展覽會，其中，四個最具有影響力的是北京cimt、芝加哥imts、東京jimtof、以及歐洲emo。通過2011年歐洲emo機床展覽會，出現(xiàn)了眾多的機床生產(chǎn)廠家，有德國的德馬吉（dmg）、斯來福臨、西門子、海德

4、漢、hermle、利勃海爾、科堡、希斯等，意大利的帕瑪（pama）、insse、bw、菲迪亞公司，西班牙的達(dá)諾巴特，日本的馬扎克、牧野、豐田工機、三菱、東芝、沙迪克、安田，中國參展企業(yè)97家、中國臺灣超過60家，在這次展會上，不難看出，機床的設(shè)計與發(fā)展更加強調(diào)高效的工藝設(shè)計、制造系統(tǒng)的可持續(xù)性，以及探索改進(jìn)切割和成型機床及其制造流程的能源和資源效率的技術(shù)解決方案，這就對我們接下來的數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。為了更好的適應(yīng)發(fā)展，我國數(shù)控技術(shù)需要朝著以下的方向發(fā)展。2.1 微處理機系統(tǒng)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，多采用微處理機系統(tǒng)，將數(shù)控系統(tǒng)朝向pc機的硬件構(gòu)成趨勢發(fā)展，在數(shù)控系統(tǒng)中，使用pc軟件、pc工具和p

5、c硬件則成為可能。這樣的一種做法，一方面由于pc機硬件具有廣闊的市場，且價格低廉，基于pc系統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)必然將大大降低成本；另外一方面，對于軟件系統(tǒng)，pc機的軟件系統(tǒng)廣為使用，操作方便快捷，更為容易接受與推廣。例如現(xiàn)有的各種標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)（windows），圖形工具、編輯器，實時數(shù)據(jù)庫、以及tcp/ip通信協(xié)議，都能夠被數(shù)控系統(tǒng)利用，吸收，更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，工藝操作。2.2 開放式數(shù)控系統(tǒng)2.2.1 外部開放在數(shù)控系統(tǒng)中，要求接口具有統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)性。例如采用統(tǒng)一的數(shù)控編程器、統(tǒng)一的通信接口、統(tǒng)一的伺服控制接口以及通用的操作控制接口。2.2.2 內(nèi)部開放內(nèi)部數(shù)控核心功能軟件采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，更好的

6、實現(xiàn)軟件集成，并被用戶所接受。采用通用的軟硬件資源，可以大大減少開發(fā)費用，操作性更強，使用更加方便快捷，系統(tǒng)性能與可靠性得到保障。2.2.3 向特殊需求用戶開放在統(tǒng)一化的基礎(chǔ)上，對于有特殊需求的用戶，進(jìn)行訂單化生產(chǎn)，為特殊用戶，提供相應(yīng)的特殊產(chǎn)品。2.2.4 開放數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的建立，現(xiàn)已成為現(xiàn)實，國際新的cnc系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)iso14649（step-nc）被提出，旨在提供不依賴于具體系統(tǒng)，作為獨立部分，描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)整個制造過程乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。2.3 基于cad/cam的系統(tǒng)連接cad/cam（計算機輔助設(shè)計及制造）與pdm（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）構(gòu)成了一

7、個現(xiàn)代制造型企業(yè)計算機應(yīng)用的主干。對于制造行業(yè)，設(shè)計、制造水平和產(chǎn)品的質(zhì)量、成本及生產(chǎn)周期，人工設(shè)計、單件生產(chǎn)這種傳統(tǒng)的設(shè)計與制造方式已無法適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的要求。采用cad/cam的技術(shù)已成為整個制造行業(yè)當(dāng)前和將來技術(shù)發(fā)展的重點。對于數(shù)控系統(tǒng)來說，諸多實際操作中，對于標(biāo)準(zhǔn)的制定，工具的尺寸，利用cad繪圖，就能夠很快的完成，達(dá)到高效、高產(chǎn)。2.4 智能化隨著人工智能的出現(xiàn)，數(shù)控系統(tǒng)也相應(yīng)的發(fā)生了一些變化，加入了智能化操作，具體有以下幾點。2.4.1 故障自診自修復(fù)根據(jù)已發(fā)生的故障，進(jìn)行信息處理記錄，再發(fā)生同樣故障時，及時定位找到故障，進(jìn)行故障排除。與此相對應(yīng)的，還有故障回放與仿真技術(shù)，將數(shù)控機床

8、在操作過程中發(fā)生的各種故障進(jìn)行回放與仿真模擬，找到故障，解決問題。2.4.2 4m數(shù)控系統(tǒng)4m指測量（measurement）、建模（modeling）、加工（manufacturing）、機器操作（manipulator），將整個過程融為一體，實現(xiàn)快速生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。2.4.3 加工過程自適應(yīng)技術(shù)強調(diào)加工過程的監(jiān)控，以辨識刀具受力、磨損、破損以及機床加工的穩(wěn)定性，并及時調(diào)整加工參數(shù)和加工指令，使設(shè)備處于最佳的運行狀態(tài)。endprint2.5 高速、高精、高效2.5.1 高精度隨著國家各行各業(yè)的發(fā)展，在國防、航空、航天事業(yè)等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)需要大型、性能良好的數(shù)控機床，而在精密加工行業(yè)，超精密加工

9、技術(shù)和微納米技術(shù)也迅速發(fā)展，微型機床的需求量也在逐漸增大，如：超精密加工精度進(jìn)入納米級（0.001 mm），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.010.05 mm，加工圓度為 0.1 mm，加工表面粗糙度ra=0.003 mm等。包括微切削加工（車、銑、磨）機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機。高速高精加工機床的進(jìn)給驅(qū)動，主要體現(xiàn)在“回轉(zhuǎn)伺服電機加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅(qū)動”兩種類型。此外，新興的并聯(lián)機床也易于實現(xiàn)高速進(jìn)給。2.5.2 高速自從進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，歐美、日等國家相應(yīng)開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機床。在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5 0008 000 m/m

10、in以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30 000 r/min（有的高達(dá)10萬r/min）以上；工作臺的移動速度（進(jìn)給速度）：在分辨率為1 mm時，在100 m/min（有的到200 m/min）以上，在分辨率為0.1 mm時，在24 m/min以上；自動換刀速度在1 s以內(nèi)；小線段插補進(jìn)給速度達(dá)到12 m/min。2.6 綠色化現(xiàn)代社會提倡低碳、環(huán)保，環(huán)境的保護(hù)是為了人類后代的繁衍生息。在數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)過程中，也要注意環(huán)保與節(jié)能。例如：不使用切削液，以此減少環(huán)境污染以及對人體的危害。3 結(jié)語縱觀時代變遷，現(xiàn)代工業(yè)革命給社會帶來了巨大的財富，而制造業(yè)的發(fā)展是不可或缺的功臣?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，必將推動社會的前進(jìn)發(fā)展。參考文獻(xiàn)1 劉祖其.數(shù)控系統(tǒng)及發(fā)展趨勢j.制造業(yè)自動化，2009（12）：4-5.2 孔億賓.淺析數(shù)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢j.機電信息，2010（18）：47-48.3 王正兵.開放式體系結(jié)構(gòu)-數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的潮流j.制造技術(shù)與機床，2002（1）：42.4 jiang changsheng.research of robust adaptive trajectory linearization control based on t-s fuzzy systemj.系統(tǒng)工程與電子技術(shù)