淺談數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及主要問題

宋濤 李鵬

摘 要：數(shù)控機(jī)床廣泛地應(yīng)用在各行各業(yè)中，本文主要講述了我國(guó)數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀，發(fā)展趨勢(shì)及主要存在的主要問題，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的研究人員，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，努力研究先進(jìn)制造技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐培訓(xùn)力度。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；存在問題；發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控機(jī)床是制造裝備業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)裝備技術(shù)現(xiàn)代化和先進(jìn)制造技術(shù)的基石，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展直接影響著一個(gè)國(guó)家的制造工業(yè)現(xiàn)代化。由于它的高性能、高精度、高可靠性，使數(shù)控機(jī)床也廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、汽車以及發(fā)電設(shè)等各重要裝備制造業(yè)。

一、數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀

自2003 年以來，機(jī)床產(chǎn)值一直保持著上升的走勢(shì) ，到2008年產(chǎn)值高達(dá)八百多億美元。2008年以后，制造技術(shù)的不景氣使業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為制造業(yè)變成夕陽產(chǎn)業(yè)。然而，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，按照線性回歸法則，預(yù)計(jì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)值將達(dá)到2700億元，到2020年。2016年1～11 月我國(guó)數(shù)控機(jī)床進(jìn)口數(shù)量累計(jì)10245臺(tái)，同比數(shù)量減少15.9%。該數(shù)據(jù)表明，正是我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的不斷上升，才導(dǎo)致進(jìn)口數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量的不斷下降。中國(guó)數(shù)控機(jī)床仍然位居世界第一位。

二、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)

自從美國(guó)麻省理工學(xué)院于1952年研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來，數(shù)控機(jī)床技術(shù)無論在軟件和硬件方面，都有飛速的發(fā)展。近年來，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)大體可表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.高速、高效率。現(xiàn)如今，多數(shù)行業(yè)都對(duì)加工設(shè)備的速度和效率要求越來越高，高效率、高質(zhì)量、低成本的要求，零部件的高速加工在生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用。現(xiàn)在，美國(guó)和日本等數(shù)控機(jī)床發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)在使用高速加工的公司大約有30%，這個(gè)比例在德國(guó)高于 40%。能夠高速運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)床，都具備高速電主軸，高速進(jìn)給機(jī)構(gòu)，高性能數(shù)控及伺服系統(tǒng)。

2.高精度、高可靠性。數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)就是精度和可靠性，而精度和可靠性是各基礎(chǔ)技術(shù)的積累。一般，數(shù)控機(jī)床的加工精度主要包括機(jī)床制造的幾何精度和機(jī)床使用的加工精度這兩個(gè)方面。隨著CAM技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)床使用的加工精度大幅度提升。怎樣提高精度呢？可通過減少系統(tǒng)誤差、提高機(jī)床的穩(wěn)定性、利用精確的補(bǔ)償技術(shù)以及依靠輔助措施來實(shí)現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床的可靠性是檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)。隨著對(duì)機(jī)床加工質(zhì)量和加工成本的要求越來越高，數(shù)控機(jī)床技術(shù)又增加了可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求，不斷研究的各種報(bào)警和防護(hù)措施，可以明顯減少由于故障造成的較大損失。

3.復(fù)合化。現(xiàn)今，零部件一體化程度的要求不斷提高，而加工產(chǎn)品的形狀卻越來越復(fù)雜，使多軸控制的機(jī)床得到了較快的發(fā)展。復(fù)合加工機(jī)床可滿足工件在一次裝卡后完成大部分或全部的加工工序，從而減少機(jī)床和夾具的使用和制造、免去工序間的搬運(yùn)和儲(chǔ)存， 提高工件加工精度、縮短加工周期和節(jié)約作業(yè)面積的目的。

4.智能化、網(wǎng)絡(luò)化。智能化已成為各行業(yè)生產(chǎn)的共同理念，數(shù)控機(jī)床技術(shù)的智能化是一種模擬的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加上網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，把本來由人來操作的工作流程通過電腦編成一種固定的模式，由機(jī)器控制代替人為控制的一種智能模式。數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化是把數(shù)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制，在計(jì)算機(jī)上操作使用，虛擬設(shè)計(jì)，虛擬制造等高端技術(shù)越來越多的為工程技術(shù)人員所追求。

5.綠色化。目前，國(guó)外干切削或半干切削技術(shù)已得到了較快的發(fā)展。我國(guó)已經(jīng)圍繞綠色切削技術(shù)加工的需求，在微量潤(rùn)滑技術(shù)、低溫冷風(fēng)技術(shù)及微細(xì)冰粒冷卻技術(shù)等方向，研發(fā)了多個(gè)型號(hào)的工程化樣機(jī)，并已成功應(yīng)用于航空、航天企業(yè)的數(shù)控加工車間。

三、 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展存在問題

歐洲機(jī)床行業(yè)聯(lián)合委員會(huì)（CECIMO）的一份報(bào)告，明確說明歐洲機(jī)床產(chǎn)業(yè)的主要競(jìng)爭(zhēng)者是日本和臺(tái)灣。日本與歐洲處于同一水平。對(duì)中國(guó)機(jī)床的評(píng)價(jià)是廉價(jià)優(yōu)勢(shì)且技術(shù)實(shí)力逐漸提升，但并非主要對(duì)手。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展主要存在以下問題：

1.缺少合理化的切削參數(shù)、缺少工藝數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫以及缺少數(shù)字化制造管理系統(tǒng)，較長(zhǎng)就會(huì)影響整體的效率，無法滿足如今高效化加工的要求。多數(shù)企業(yè)的數(shù)控車間都缺少M(fèi)ES系統(tǒng)，即數(shù)字化的制造執(zhí)行系統(tǒng)。數(shù)控綜合加工效率低，具體表現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的主軸運(yùn)轉(zhuǎn)率低，數(shù)控加工主軸功率利用率也低。

2.機(jī)床發(fā)展到今天，差不多標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化分工了，但是分工后缺乏基礎(chǔ)系統(tǒng)的研究。機(jī)床在工業(yè)領(lǐng)域雖然并非最尖端精密的工業(yè)產(chǎn)品，但是它也是多學(xué)科的交匯，也存在多變量非線性的影響因素。需要大量的實(shí)踐，在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)演進(jìn)，但是國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床一直沒有建立起相對(duì)成熟可靠性的方法理論，缺少最基礎(chǔ)的研究、積累。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的研究人員，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距，努力研究先進(jìn)制造技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐培訓(xùn)力度。

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