淺析數控技術的發展前景

沈晟

摘 要：社會的發展，工業的進步，催生了數控技術，當今社會，數控技術面臨怎樣的狀況，以及未來如何發展，是一直思索的問題。數控技術是一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術，是近年來應用領域中發展十分迅速的一項綜合性的高新技術。目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢為高速、高精度、智能化、開放式、網絡化。該文就數控技術的發展前景做了綜合的評價與概述，以求尋找數控技術的發展方向，縮小國內外數控技術的差距。

關鍵詞：數控 數控技術 發展前景 高新技術

中圖分類號：TG5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（c）-0007-02

隨著社會生產力的提高，制造業蓬勃發展，從大工業革命至今，數控技術也隨之誕生。1952年美國麻省理工學院研制出世界上第一臺試驗性數控系統，到今天開放式現代數控系統，數控技術的發展可謂是突飛猛進。數控加工技術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，提高了生產企業的管理水平；另一方面使用數控加工技術，增加了經濟產出，提升了企業競爭力?？梢?，數控技術的發展具有廣闊的前景。

1 我國數控技術的發展

進入21世紀，社會經濟的發展也推動我國經濟全面發展，數控技術面臨機遇與挑戰。從“六五”到“十二五”，我國獨立生產出了“華中1號”、“中華1號”、“航天1號”、“藍天1號”4種數控技術平臺，也預示著我國數控技術全面發展時代的開啟。到現如今，我國數控生產企業也逐步進行技術革新，生產出性能更為優良，可靠性更強，價格更為低廉的數控系統，來滿足不同企業的生產需求。至此，我國在數控系統的開發上，與國外齊頭并進，也能夠進行自主研發，生產國內數控系統。

2 數控技術的前景

為了更好的促進國內外數控技術的交流，在全世界范圍，開展數控機床展覽會，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，出現了眾多的機床生產廠家，有德國的德馬吉（DMG）、斯來福臨、西門子、海德漢、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97家、中國臺灣超過60家，在這次展會上，不難看出，機床的設計與發展更加強調高效的工藝設計、制造系統的可持續性，以及探索改進切割和成型機床及其制造流程的能源和資源效率的技術解決方案，這就對我們接下來的數控技術提出了更高的要求。為了更好的適應發展，我國數控技術需要朝著以下的方向發展。

2.1 微處理機系統

現代數控系統，多采用微處理機系統，將數控系統朝向PC機的硬件構成趨勢發展，在數控系統中，使用PC軟件、PC工具和PC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系統的數控系統必然將大大降低成本；另外一方面，對于軟件系統，PC機的軟件系統廣為使用，操作方便快捷，更為容易接受與推廣。例如現有的各種標準操作系統（windows），圖形工具、編輯器，實時數據庫、以及TCP/IP通信協議，都能夠被數控系統利用，吸收，更好地實現數據存儲，工藝操作。

2.2 開放式數控系統

2.2.1 外部開放

在數控系統中，要求接口具有統一性和標準性。例如采用統一的數控編程器、統一的通信接口、統一的伺服控制接口以及通用的操作控制接口。

2.2.2 內部開放

內部數控核心功能軟件采用統一的標準，更好的實現軟件集成，并被用戶所接受。采用通用的軟硬件資源，可以大大減少開發費用，操作性更強，使用更加方便快捷，系統性能與可靠性得到保障。

2.2.3 向特殊需求用戶開放

在統一化的基礎上，對于有特殊需求的用戶，進行訂單化生產，為特殊用戶，提供相應的特殊產品。

2.2.4 開放數控標準

數控標準的建立，現已成為現實，國際新的CNC系統標準ISO14649（STEP-NC）被提出，旨在提供不依賴于具體系統，作為獨立部分，描述產品整個生命周期內的統一數據模型，實現整個制造過程乃至各個工業領域產品信息的標準化。

2.3 基于CAD/CAM的系統連接

CAD/CAM（計算機輔助設計及制造）與PDM（產品數據管理）構成了一個現代制造型企業計算機應用的主干。對于制造行業，設計、制造水平和產品的質量、成本及生產周期，人工設計、單件生產這種傳統的設計與制造方式已無法適應工業發展的要求。采用CAD/CAM的技術已成為整個制造行業當前和將來技術發展的重點。對于數控系統來說，諸多實際操作中，對于標準的制定，工具的尺寸，利用CAD繪圖，就能夠很快的完成，達到高效、高產。

2.4 智能化

隨著人工智能的出現，數控系統也相應的發生了一些變化，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

根據已發生的故障，進行信息處理記錄，再發生同樣故障時，及時定位找到故障，進行故障排除。與此相對應的，還有故障回放與仿真技術，將數控機床在操作過程中發生的各種故障進行回放與仿真模擬，找到故障，解決問題。

2.4.2 4M數控系統

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，實現快速生產，提高生產效率。

2.4.3 加工過程自適應技術

強調加工過程的監控，以辨識刀具受力、磨損、破損以及機床加工的穩定性，并及時調整加工參數和加工指令，使設備處于最佳的運行狀態。endprint

2.5 高速、高精、高效

2.5.1 高精度

隨著國家各行各業的發展，在國防、航空、航天事業等基礎產業需要大型、性能良好的數控機床，而在精密加工行業，超精密加工技術和微納米技術也迅速發展，微型機床的需求量也在逐漸增大，如：超精密加工精度進入納米級（0.001 mm），主軸回轉精度要求達到0.01～0.05 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給驅動，主要體現在“回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。此外，新興的并聯機床也易于實現高速進給。

2.5.2 高速

自從進入20世紀90年代以來，歐美、日等國家相應開發應用新一代高速數控機床。在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到5 000～8 000 m/min以上；主軸轉數在30 000 r/min（有的高達10萬r/min）以上；工作臺的移動速度（進給速度）：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；小線段插補進給速度達到12 m/min。

2.6 綠色化

現代社會提倡低碳、環保，環境的保護是為了人類后代的繁衍生息。在數控系統的開發過程中，也要注意環保與節能。例如：不使用切削液，以此減少環境污染以及對人體的危害。

3 結語

縱觀時代變遷，現代工業革命給社會帶來了巨大的財富，而制造業的發展是不可或缺的功臣。現代數控技術的發展，必將推動社會的前進發展。

參考文獻

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