數(shù)控機(jī)床的展望與未來(lái)

摘要：數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作。未來(lái)數(shù)控機(jī)床將會(huì)有一個(gè)前所未有的發(fā)展，世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；發(fā)展加工；發(fā)展趨勢(shì)

1. 數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床（Numerial Control Machine Tools）是指采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。國(guó)際信息處理聯(lián)盟第五次技術(shù)委員會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床作的定義是：“數(shù)控機(jī)床是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用代碼或其他編碼指令規(guī)定的程序。”它是集現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)于一體，采用數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)來(lái)部分或全部地取代一般通用機(jī)床在加工零件時(shí)的各種動(dòng)作（如啟動(dòng)、加工順序、改變切削量、主軸變速、選擇刀具、冷卻液開(kāi)停以及停車等）的人工控制，是高效率、高精度、高柔性和高自動(dòng)化的光、機(jī)、電一體化的數(shù)控設(shè)備。

2.數(shù)控機(jī)床的展望

2.1高速化、高精度化、高可靠性

提高進(jìn)給速度與提高主軸轉(zhuǎn)速。精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)。一般數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于數(shù)控設(shè)備的可靠性在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，但也不是可靠性越高越好，因?yàn)樯唐肥苄阅軆r(jià)格比的約束。

2.2復(fù)合化

數(shù)控機(jī)床的功能復(fù)合化的發(fā)展，其核心是在一臺(tái)機(jī)床上要完成車、銑、鉆、攻絲、絞孔和擴(kuò)孔等多種操作工序，從而提高了機(jī)床的效率和加工精度，提高生產(chǎn)的柔性。當(dāng)今的機(jī)械加工更趨向于高精度、多品種、小批量、低成本、短周期和復(fù)雜化的加工，復(fù)合加工是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要技術(shù)發(fā)展方向。復(fù)合功能使數(shù)控機(jī)床顯著提高了工件成品的生產(chǎn)速度，能夠大大消除散列工序加工過(guò)程中的運(yùn)輸、裝夾及等待時(shí)間，使加工周期大大縮短并降低加工車間的在制品數(shù)量。工件在機(jī)床上只有一次裝夾定位，既減少了加工輔助時(shí)間，又提高了工件的加工精度。

2.3智能化

隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。 數(shù)控機(jī)床的智能化體現(xiàn)在系統(tǒng)的各個(gè)方面，如提高加工效率和加工質(zhì)量的智能化，提高驅(qū)動(dòng)性能和方便使用連接的智能化，追求簡(jiǎn)化編程與操作的智能化，為方便系統(tǒng)診斷與維修的智能診斷、智能監(jiān)控等。目前數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)已經(jīng)在數(shù)控系統(tǒng)中得到了較多體現(xiàn)：（1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)，（2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工，（3）引入故障診斷專家系統(tǒng)，（4）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)裝置

2.4離速、離效、高精度、商可靠性

機(jī)床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能。不但可大幅度提高加工效率！降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度；要提高加工效率。首先必須提高切削和進(jìn)給速度，同時(shí)，還要縮短加工時(shí)間；要確保加工質(zhì)量，必須提高機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)軌跡的精度.對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性而言，一般要高于被控設(shè)備的可靠性在一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，它是高速、高效、高精度的基本保證。但也不是可靠性.越高越好，仍然是適度可靠，因?yàn)槭巧唐罚苄阅軆r(jià)格比的約束。

高速高精度并不僅僅是指數(shù)控機(jī)床對(duì)工件的加工速度要高要快，生產(chǎn)的產(chǎn)品精度更高，還要求數(shù)控機(jī)床在工件加工的整個(gè)過(guò)程中都要高速運(yùn)轉(zhuǎn)、精確定位，以減少工件在準(zhǔn)備、加工、轉(zhuǎn)運(yùn)、收儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)占用的時(shí)間，綜合提高工廠的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。更高精度的機(jī)械產(chǎn)品在實(shí)際使用中會(huì)帶來(lái)更多的益處，如減少運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的摩擦和發(fā)熱，降低能源損耗，使整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)可靠，減少故障出現(xiàn)的幾率等。

為了實(shí)現(xiàn)高速高精度的目標(biāo)，自動(dòng)化產(chǎn)品廠商們加大了技術(shù)投入和開(kāi)發(fā)力度，研發(fā)了更多的自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，如直線電機(jī)、電主軸、更高線數(shù)的編碼器、精度更高更穩(wěn)定的光柵尺等，這些自動(dòng)化產(chǎn)品為數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)高速高精度功能提供了強(qiáng)有力的支持。

2.5柔性化

機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合可以提高效率，得到了廣泛應(yīng)用。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造行業(yè)滿足市場(chǎng)需求和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新的主要手段。作為先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)，它已經(jīng)成為各國(guó)制造行業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

2.6環(huán)保節(jié)能的新理念

目前，全球范圍內(nèi)都在提倡綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)，這樣的發(fā)展趨勢(shì)和環(huán)保要求同樣在數(shù)控機(jī)床行業(yè)得到響應(yīng)和實(shí)踐。所謂綠色機(jī)床，就是要求機(jī)床的制造材料要環(huán)保，可以回收利用；能夠降低空運(yùn)轉(zhuǎn)功率，減少功率損耗；盡可能減少機(jī)床使用和工件加工過(guò)程中產(chǎn)生的各種廢棄物，并保證這些廢棄物不污染工作環(huán)境和自然環(huán)境。

自動(dòng)化產(chǎn)品、數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床制造商們根據(jù)各自的研究成果，采用新的環(huán)保材料和生產(chǎn)工藝，改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和方式，研發(fā)新的技術(shù)手段，改進(jìn)廢棄物的回收方式等，把環(huán)保節(jié)能的綠色要求和指標(biāo)嵌入到了數(shù)控機(jī)床中，以使數(shù)控機(jī)床對(duì)環(huán)境的影響降低到最小程度。

縱觀數(shù)控機(jī)床的發(fā)展之路，我們可以清晰的認(rèn)識(shí)到數(shù)控的發(fā)展他不僅代表著整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展，也代表著整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步。所以數(shù)控機(jī)床的明天一定是充滿輝煌，充滿希望。 目前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開(kāi)放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。

當(dāng)前。國(guó)產(chǎn)數(shù)控4機(jī)床與工業(yè)國(guó)家的機(jī)床產(chǎn)品相比，有一定差距。但差距所在，便是其努力方向及發(fā)展動(dòng)力所在。這也將促使我們?cè)趯W(xué)習(xí)掌握和運(yùn)用高速、高精數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)的同時(shí)。積極開(kāi)發(fā)新的現(xiàn)代制造技術(shù)。使國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床得到更大發(fā)展。（作者單位：1.大連理工大學(xué)機(jī)械與材料能源學(xué)部；2.大連理工大學(xué)化工與環(huán)境生命學(xué)部）

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