國產數控機床及其關鍵技術發展現狀及展望

金華

摘 要：我國的國產數控機床技術經過大家多年的努力，不但掌握了一些高檔數控系統的開發與應用，還掌握了部分功能部件的核心技術、制造技術等一些關鍵性的技術，促使著我國國產數控機場技術水平的提高，使其市場競爭能力有了更大的優勢。因此該文對國產數控機床及其關鍵技術的發展現狀進行了分析并根據其現狀做出了相應的展望，希望為我國數控機床的發展提供參考性的建議。

關鍵詞：技術特點 現狀 展望

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0123-02

1 數控機床關鍵技術的特點

目前我國很多產品對于其零件、結構的加工過程有了更高的要求，如越來越關注效率、質量、成本以及環境等，而數控機床的關鍵技術就具備高精度、高柔性以及高效率等特點，因而被廣泛地應用在各行各業中。

1.1 高性能

目前數控機床關鍵技術的主要特點就是高性能，被廣泛地應用于一些難加工的材料上。如現代第四代的軍用機，其材料、強度都要求必須具備耐高溫、抗低溫、耐老化、抗腐蝕、韌性以及抗疲勞性等特征，因此就會在加工一些鋁合金、鈦合金、復合材料、工程陶瓷等方面應用數控加工技術，來滿足其對高性能的需求。

1.2 輕量化

數控機床加工技術采用整體薄壁結構，因此具有輕量化的特點。像很多航天產品對輕量化的要求比較高，它們大多形狀比較復雜，構件也比較多，如飛機上的梁、框、肋以及壁板等，不但面形復雜，而且過渡圓角半徑也很小，因此航空公司一般都會采用數控加工技術來對構件的精度進行加工，提高機動的性能，加大載荷，從而降低使用成本。

1.3 精密化

目前我國數控機床關鍵技術的加工精度不斷在提高，因此又具有精密化的特點。在航空飛行器的產品中，一些導航、控制、彈頭等機載設備，有一些部件，如伺服機構、精密偶件、探測器、光學器件等精密度比較高、批量比較小、結構也比較復雜，因此在加工過程中，采用精密、薄壁等技術來進行加工，在加工過程中，對尺寸、形狀以及表面粗糙度都有著非常高的要求，促使數控加工技術更加精密化。

1.4 高效化

目前很多行業都對加工設備的速度和效率要求越來越高，數控機床技術具有高效化的特點。如在我國的航空航天產品中，產品的型號越來越多，批量變化越來越大，應用數控機床明顯縮短了研制周期。因為航天產品中切削加工的零件數量越來越多，材料去除量非常大，很多航空公司都采用了數控機床中的高速加工技術來提高其設備的利用率，增加材料的去除率。

1.5 可靠性和經濟性

隨著對加工質量和加工成本要求越來越高，數控機床技術又顯示出可靠性和經濟性。尤其是在航天產品中，很多產品都對質量和成本有著非常高的要求，因此數控加工技術，不但可以幫助航空公司降低生產成本，還能夠縮短產品周期，提高航天產品的市場競爭力。

2 國產數控機床及其關鍵技術的發展現狀

目前數控機床及其關鍵技術主要呈現三高、三缺以及一低的現象。

2.1 三高

所謂的三高主要是指加工設備的數控化率越來越高，根據相關部門的調查，目前加工設備的數控化率已經增加到30%以上，有很多重點企業數控化率已經超過了50%。并且加工零件的比例越來越高，基本上有很多企業的產品有將近80%～100%的零件都是用數控加工而成的。同時對工藝要求越來越高，對零件的加工精度和加工效率都有了更高的要求。

2.2 三缺

所謂的三缺就是指缺少合理化的切削參數、缺少工藝數據庫和知識庫以及缺少數字化制造管理系統。其中由于缺少合理化的切削參數，影響著數控設備能力的發揮，如果數控機床加工時間比較長就會影響整體的效率，無法滿足如今高效化加工的要求。而因為切削加工工藝數據庫建設比較散，目前已有的數據庫資源又有限，尤其是在制造業共享的新型數控加工切削數據庫系統的資源有限，影響著數控加工效率。同時多數企業的數控車間都缺少MES系統，即數字化的制造執行系統。

2.3 一低

所謂的一低主要是指數控加工綜合效率低，其具體表現在數控機床的主軸開動率比較低，而且數控加工過程中，其主軸功率的利用率也比較低，其切削過程中，單位時間材料的去除率比較低。

3 我國國產數控機床及其關鍵技術的展望

目前我國正在圍繞著如何提高數控機床切削加工的效率，來展開對先進的高效數控加工技術的研究，如數控機床加工過程中的力學仿真與參數優化、數控機床加工中的變形快速分析及預測、切削參數數據庫以及切削加工用“低溫冷卻和微量潤滑”系統等。未來我國的國產數控機床及其關鍵技術勢必會廣泛地應用于航空航天、汽車設備以及國防等各行各業中，為其節約成本，提高工作效率。

3.1 數控加工過程中的力學仿真與參數優化技術

數控加工過程運動仿真之后勢必會往切削過程力學仿真與切削參數優化方向發展，我國專門針對軍工業推出了高速銑削加工過程動力學仿真優化系統和數控機床加工動力學特性測試分析系統，在此基礎上，又進一步開發了中低速數控銑削加工過程力學仿真與優化系統和銑削加工動力學切削參數數據庫系統，逐漸形成了一條X-CUT系列的以切削過程力學仿真為基礎的數控機床增效勢能工具，并且先后向眾多企業提供將近200多套這樣的硬件系統。未來還會根據各個行業的需求，開展車銑復合加工過程力學仿真與優化系統，為更多的車銑復合加工提供參數和技術上的支持。

3.2 數控加工變形快速分析與預測技術

航空整體結構的零件中有很多都是有復雜結構的，弱剛性的零配件，數控加工變形快速分析與預測技術就是專門針對這些零配件，通過分析其實際結構跟效力學模型間的力學特性之間的關系，以通用有限元軟件為基礎，來進行二次開發的一項技術。其可以快速地計算一些復雜結構的零配件各個階段的頻率、靜態特性參數以及彈性變形，在實際的操作中，可以為切削參數提供量化依據，以此來優化切削的參數，還可以為加工過程提供依據，彌補加工過程中的變形。未來其還會有更好的發展，為我國的數控機床提供參數依據。

3.3 綠色切削加工技術與系統

未來國產數控機床及其關鍵技術會朝著綠色切削加工技術方向發展。目前我國已經圍繞著綠色切削加工需求，在低溫冷風技術、微量潤滑技術、低溫微量潤滑技術以及微細冰粒冷卻潤滑技術等領域，開發了以自主專利技術為基礎的多個型號工程化樣機，并已經成功應用在航空航天企業數控加工車間。未來綠色切削加工技術還會應用在更多的加工零件材料上，如高強鋼、鈦合金及高溫合金等，以此來降低切削力，提高加工表面質量，同時減少切削液用量，實現綠色切削加工。

4 結語

綜上所述，隨著我國經濟的發展，國內需求的增加，使得國產數控機床也有了很好的發展，在航空、航天、船舶、汽車以及發電設備方面也被廣泛應用。相信經過數控機床與眾多行業的努力，未來我國國產的數控機場在滿足我國各行業的需求的同時，開發出更高檔的數控操作系統，提高我國數控機床的核心技術，促使我國國產數控機床有更好的發展。

參考文獻

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