數(shù)控技術(shù)在先進制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、數(shù)控技術(shù)在我國先進制造技術(shù)中的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢毛鵬梟1 諶永祥 李雙躍 李永橋 曾岳飛（西南科技大學制造學院，四川綿陽 621010）摘要：隨著我國加入世界貿(mào)易組織,經(jīng)濟一體化進程的加快,機械制造技術(shù)的發(fā)展已不僅體現(xiàn)了是一個國家科技水平的高低,更是提升一個國家世界競爭力的重要標志,數(shù)控技術(shù)對于實現(xiàn)機械自動化有重要作用,關(guān)系著一個國家工業(yè)水平狀況直接影響國家的綜合國力。數(shù)控技術(shù)作為先進制造技術(shù)的核心在機械制造行業(yè)得到廣泛的應用,是實現(xiàn)制造業(yè)集成化、網(wǎng)絡化、自動化以及柔性化的基礎。本文就數(shù)控在機械行業(yè)發(fā)展中的作用及其數(shù)控技術(shù)在先進制造技術(shù)中的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢展開探討。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；先進制造技術(shù)；機

2、械行業(yè)；發(fā)展趨勢The CNC technology in advanced manufacturing technology status and development trendMao Peng-xiao1, Chen Yong-xiang1,LI Shuang-yue,LI Yong-qiao,Zeng Yue-fei( College of Manufacture, Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010，Sichuan Province, China；)Abstract: With China&#

3、39;s accession to the World Trade Organization to accelerate economic integration process, mechanical manufacturing technology development has not only reflects the level of a national science and technology, but also to enhance the competitiveness of a country an important symbol of the world, digi

4、tal technology for the realization of automation machinery plays an important role, the relationship between the level of a direct impact on national industrial country's comprehensive national strength. CNC technology as the core of advanced manufacturing technology in the machinery manufacturi

5、ng industry has been widely used, is to achieve manufacturing integration, networking, automation and flexible basis. In this paper, numerical control in the machinery industry and its role in the development of CNC technology in advanced manufacturing technology and trends in the status to start lo

6、oking for.Key words:CNC technology; advanced manufacturing technology; machinery industry; trends中圖分類號：TH1文獻標識碼：A0 前言 在機械制造業(yè)中，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)越來越受到重視。隨著計算機技術(shù)為主流的現(xiàn)代科技技術(shù)發(fā)展和市場產(chǎn)品競爭的加劇，傳統(tǒng)的機械加工技術(shù)很難滿足現(xiàn)代產(chǎn)品多樣化的發(fā)展和日新月異的換代速度。面對多品種小批量生產(chǎn)比重的加大，產(chǎn)品交貨質(zhì)量和成本要求的提高，要求現(xiàn)代的加工技術(shù)具有很高的柔性。數(shù)控技術(shù)是先進制造技術(shù)的核心，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、網(wǎng)絡化、柔性化、集成化的基礎。數(shù)控裝備的整

7、體水平標志著一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國力的強弱。如何能增強機械加工對外因素的適應能力以及產(chǎn)品適應市場的變化能力，就需要我們能利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的靈活性，最大限度的應用于機械制造業(yè)。將機械設備的功能、效率、可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量提高到一個新的水平，從而滿足現(xiàn)代市場的競爭需求。基金項目：四川省科技廳支撐計劃項目（基于智能化補償與網(wǎng)絡自適應控制的超精密數(shù)控加工研究。2010GZ0135）作者簡介：毛鵬梟（1987），男，四川簡陽市人，西南科大碩士研究生，主要從事機械設計與制造，數(shù)控技術(shù)，Email：，電話：，。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代的新技術(shù)對傳統(tǒng)

8、制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品。 目前是采用計算機控制，預先編程然后利用控制程序?qū)崿F(xiàn)對設備的控制功能。由于計算機軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數(shù)控裝置，使得輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現(xiàn)場可編輯的軟件來完成，這樣極大的增強了機械加工的靈活性，提高設備的工作效率。1 數(shù)控技術(shù)的涵義以及發(fā)展現(xiàn)狀1.1數(shù)控技術(shù)的涵義 數(shù)控技術(shù)即是數(shù)字控制技術(shù),是一種利用數(shù)字信息對機械加工及運動過程進行自動控制的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是集傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)技術(shù),具有高精度、柔性化、自動化以及高效率的特點,其中數(shù)控技術(shù)應用到的機械制造技術(shù)主要包括光機電技術(shù)、傳感檢測

9、技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡通信技術(shù)。目前數(shù)控技術(shù)普遍采用計算機控制,事先編好程序然后利用控制程序來對設備進行控制,計算機引入到數(shù)控系統(tǒng)中改變了早期使用的純硬電路組成的數(shù)控裝置,更加加強了機械制造的靈活性,使得數(shù)據(jù)的運算、存儲以及處理等功能都由可編輯的軟件來完成,大大提高了設備的工作效率。 1.2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 回顧我國數(shù)控的發(fā)展歷史，自1958年我國研制出第一臺電子管式數(shù)控系統(tǒng)樣機后，經(jīng)歷了三落三起的發(fā)展歷程。5070年代中期，國內(nèi)機床制造技術(shù)幾經(jīng)努力，在機械部分已經(jīng)能與外國進行競爭，但控制部分卻與國際先進技術(shù)相差甚遠。70年代末，由于引進了日本先進技術(shù)，國內(nèi)數(shù)控機床才上了一個臺階。80年

10、代，國內(nèi)外匯緊張影響了機床散件進口，再一次的走向下坡路。到1979年為止，我國NC機床無法正式生產(chǎn)，也無法在生產(chǎn)中正式使用。我國從1980年起，先后引進了日、德、美、西班牙的NC系統(tǒng)，各種NC機床，各類機、電、液氣基礎元部件等進行合作生產(chǎn)。采用國外先進產(chǎn)品配置，學習國外先進生產(chǎn)技術(shù)，有的使用國外關(guān)鍵元部件，對NC機床的有關(guān)主機，NC系統(tǒng)和基礎部件進行生產(chǎn)，由此改變了過去產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性問題，NC機床才逐步開始批量生產(chǎn)并正式用于生產(chǎn)制造。在19802000年間，我國NC機床在品種上、技術(shù)上、產(chǎn)量上提高較快，取得了較大成績。1980年我國NC機床產(chǎn)量592臺，至1999年，產(chǎn)量達9007臺，200

11、0年超過一萬臺。在品種上，各類NC全切機床、成形機床、激光加工機床等都能生產(chǎn)，也較齊全，在設計、制造技術(shù)上也有了很大提高。許多國產(chǎn)NC機床已在廣大用戶生產(chǎn)現(xiàn)場使用，有的取得了用戶的好評。但由于主機設計本領(lǐng)不過硬，許多NC機床，特別是較先進的高性能機床上仍有問題。我國NC機床的現(xiàn)狀，可用下面3句話來描述：“進步很大，問題不少；擁有量較多，但利用率不高；產(chǎn)量較少，高性能產(chǎn)品缺乏?！? 數(shù)控技術(shù)在機械行業(yè)發(fā)展中的主要應用2.1 在機床方面的應用。 將數(shù)控技術(shù)應用到機床上,即把計算機控制裝置安裝到機床上,利用數(shù)控技術(shù)對機床進行控制面對目前現(xiàn)代化的機械制造業(yè)的需要,具備有良好控制能力的機床設備,是現(xiàn)代機

12、電一體化產(chǎn)品的重要組成部分。數(shù)控機床以代碼來實現(xiàn)對機床的控制,將刀具和主軸變速的選擇以及刀具、工件間的相對位置等操作以數(shù)字碼的形式記錄在控制介質(zhì)上,發(fā)出指令來控制機床的伺服系統(tǒng)和其他的執(zhí)行元件,使機床自動加工生產(chǎn)出需要的零件。數(shù)控機床與普通的機床相比,數(shù)控機床可以實現(xiàn)自動化,即按照預算編制好的加工程序自動加工出生產(chǎn)所需要的零件,而普通的機床則離不開人工操作,改變控制機床的程序就可以實現(xiàn)加工不同零件的目的。2.2 在采煤機制造方面的應用。 將數(shù)控技術(shù)應用到采煤制造上面,采用數(shù)控氣割,使用龍骨板程序?qū)L筒和采煤機葉片等下料,優(yōu)化了套料的選用方案,不僅開發(fā)速度快、質(zhì)量優(yōu),大大提高生產(chǎn)效率,并且數(shù)控氣

13、割配備有自動可調(diào)的切縫補償裝置,對構(gòu)件的輪廓進行程序控制。在切削加工上面,實現(xiàn)了對精度要求嚴密、形狀復雜的零件的加工。2.3 在工業(yè)機器人中的應用。 數(shù)控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中有著重要作用,由驅(qū)動單元、控制單元以及執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)成的工業(yè)機器人可以在復雜惡劣的勞作環(huán)境下完成人類難以完成的高難度操作,比如太空作業(yè)或是深水作業(yè)等,可以模擬人的動作完成對一些物件的搬運,在很大層面上改善了勞作環(huán)境,確保了人身安全和質(zhì)量問題。在實際的控制操作中,控制單元可以指揮機器人安裝預先編制入內(nèi)核的程序向驅(qū)動單元發(fā)出指令,完成操作并且可以同步檢測動作的正確性,大大提高操作效率。2.4 在木材的加工方面的應用。 將數(shù)控技術(shù)應

14、用到木材加工方面,生產(chǎn)了許多數(shù)控技術(shù)木材加工設備,其中數(shù)控鏤銑機,有多個高速主軸電機,可以實現(xiàn)多個工件的同時加工,效率高;數(shù)控帶鋸機,針對板材的曲線加工,提高了板材的利用效率;數(shù)控板材下料鋸,有自動板材進料裝置、先導鋸以及壓梁裝置板材的下料通過按鍵存儲;數(shù)控多排鉆,實現(xiàn)加工數(shù)據(jù)的輸入,自動進行鉆排的定位,有效地提高了工件精度。3. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢3.1 數(shù)控裝置向高速化、高精度以及開放式數(shù)控系統(tǒng)方向發(fā)展。 隨著數(shù)字控制系統(tǒng)核心處理器性能的不斷進步,當前空運行速度已經(jīng)達到100米每分鐘,高速度加工中心速度最高可達到80米每分鐘。傳感器技術(shù)和伺服控制技術(shù)的不斷發(fā)展,在數(shù)控系統(tǒng)的控制下,機床的精

15、確運動已經(jīng)進入亞微米級階段,超精密加工可以執(zhí)行納米級的精確運動。在數(shù)控機床向高精度化和高速化方向發(fā)展,數(shù)控裝置能夠告訴處理輸入的指令數(shù)據(jù),同時還可計算出伺服機構(gòu)的位移量,伺服電機也以高速做出反應。由于個人計算機軟件資源豐富且有良好的人機界面,實現(xiàn)開放式數(shù)控系統(tǒng),計算機數(shù)控系統(tǒng)更易實現(xiàn)機電一體化、經(jīng)濟性好、功能更加強大、柔性好并且可靠性高。3.2 數(shù)控編程技術(shù)也進入新的發(fā)展階段。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控編程技術(shù)也進入新的發(fā)展階段,編程有傳統(tǒng)的脫機進行到現(xiàn)在的在線編程,現(xiàn)代化的數(shù)控裝置具有很強的運算和存儲功能,由計算機、人工和編程機共同來完成,在輸入到數(shù)控裝置中;編程系統(tǒng)之前只能處理幾何信息,到

16、現(xiàn)在發(fā)展到幾何信息和工藝信息可以同時處理的新型階段;程序編制功能也在不斷的增強,不僅可以進行固定循環(huán)、圖形循環(huán)以及圓切削,同時還有子程序設計功能和宏程序設計功能等。3.2 機械結(jié)構(gòu)向柔性化、自動化方面發(fā)展。為順應數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,機械結(jié)構(gòu)也不斷發(fā)生變化向柔性化和自動化的方向發(fā)展?，F(xiàn)在更多的采用的是機電一體化機構(gòu),不僅可以縮小面積,同時可以減少占地面積。自動交換刀具在很大程度上提高了自動化程度,機床主機和伺服系統(tǒng)良好的機電匹配也提高了數(shù)控機床的動態(tài)性。網(wǎng)絡化，數(shù)控設備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求。網(wǎng)絡化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點 數(shù)控裝備的網(wǎng)絡

17、化將極大地滿足生產(chǎn)線制造系統(tǒng) 制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造 虛擬企業(yè) 全球制造的基礎單元 國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，這也反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。4. 結(jié)束語總之，通過學習先進制造技術(shù)這門課程，了解數(shù)控技術(shù)已成為先進制造技術(shù)的核心，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化網(wǎng)絡化柔性化集成化的基礎實用的高速加工技術(shù)跟隨引進的先進數(shù)控自動生產(chǎn)線刀具（工具）數(shù)控機床（設備），在機械制造業(yè)得到廣泛應用，數(shù)控裝備的整體水平也逐漸成為一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平和綜合國力的強弱標志我國只有采取有效的競爭戰(zhàn)略對策，實施切實可行的競爭方案，通過信息化系統(tǒng)不斷提升企業(yè)的自主創(chuàng)新能力管理水平和服務質(zhì)量，堅持培育長期的可持續(xù)發(fā)展的核心競爭能力，才能使我國的機械制造企業(yè)在國際化競爭中永遠立于不敗之地。參考文獻：1明興祖.數(shù)控加工技術(shù)M.化學工業(yè)出版社，2003，1.2馬莉敏.數(shù)控銑床與編程M.國家數(shù)控系統(tǒng)工程中心，2001.3北京機床研究所.李佳特.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢N.中國機電日報,2000年.4蘇靜