淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

韓沖沖 侯攀登

摘 要：隨著我國(guó)的綜合國(guó)力的提升，工業(yè)生產(chǎn)水平的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的加工制造方法已經(jīng)不能夠滿足柔性化和多樣化的生產(chǎn)需求。于是，數(shù)控技術(shù)憑借著精度準(zhǔn)、效率高和可柔性化生產(chǎn)的特點(diǎn)出現(xiàn)在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。數(shù)控技術(shù)雖在我國(guó)獲得了較好的發(fā)展，但相比國(guó)外的的數(shù)控技術(shù)，我們還是存在著一定的差距。本文就國(guó)內(nèi)外的數(shù)控技術(shù)發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.038

作為當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的核心，數(shù)控技術(shù)具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，例如可以利用軟件使信息處理的方式或過(guò)程發(fā)生改變，而不改變機(jī)械與電子裝置，也可以利用字長(zhǎng)的差異來(lái)表示信息，還可以對(duì)數(shù)字化信息完成邏輯和數(shù)學(xué)上的計(jì)算。因此，數(shù)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)床與機(jī)器人的控制當(dāng)中。

1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展

1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

一般認(rèn)為數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展共經(jīng)歷了六代：第一代是在1952年由麻省理工學(xué)院研制成功，這是以繼電器和電子管為基礎(chǔ)的機(jī)床數(shù)控裝置，可用于三坐標(biāo)立式銑床的控制，該系統(tǒng)被稱為電子管數(shù)控系統(tǒng)，這一系統(tǒng)具有價(jià)格昂貴、不易推廣的缺點(diǎn)；第二代系統(tǒng)是晶體管系統(tǒng)，這一系統(tǒng)是由固定布線的晶體管元器件電路所組成，該系統(tǒng)，由于較高的花費(fèi)等原因，無(wú)法滿足人們對(duì)系統(tǒng)實(shí)用性和易維修性等性能的要求；第三代系統(tǒng)是在集成電路技術(shù)不斷發(fā)展的前提下所誕生的，稱作集成電路控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)的出現(xiàn)使以前系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題有了改觀；第四代系統(tǒng)是小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的核心部件，有效的解決了實(shí)用性差、柔性差和維修難的問(wèn)題；第五代是微型計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，由于該系統(tǒng)的核心部件是計(jì)算機(jī)，也屬于計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)即CNC系統(tǒng)。第六代系統(tǒng)是開(kāi)發(fā)式數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在不同的平臺(tái)上運(yùn)行，還可以實(shí)現(xiàn)與其它系統(tǒng)的程序相操作的功能。

總體來(lái)說(shuō)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展共經(jīng)歷了六代的發(fā)展，這六代的發(fā)展可以分為兩個(gè)階段，即NC階段和CNC階段，前三代電子管、晶體管和集成電路所經(jīng)歷階段是NC階段，以后便是CNC階段。

1.2 我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，可以大致的劃分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段，是1958年至1979年，該階段由于我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)的落后，特別是電子技術(shù)的薄弱，再加上國(guó)外技術(shù)的封鎖，我國(guó)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展十分的緩慢。第二個(gè)階段，是國(guó)家的“六五計(jì)劃”、“七五計(jì)劃”期間和“八五計(jì)劃”前期，這一階段，國(guó)家從發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，并且通過(guò)與其合作，我國(guó)初步建立了國(guó)產(chǎn)數(shù)控體系。第三個(gè)階段，是“八五計(jì)劃”后期至今，我國(guó)通過(guò)技術(shù)上的改造與科技上的攻關(guān)，大大的增強(qiáng)了國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3 我國(guó)數(shù)控發(fā)展?fàn)顩r

如今我國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)市場(chǎng)上，國(guó)外產(chǎn)品占據(jù)優(yōu)勢(shì)，中高檔的數(shù)控系統(tǒng)是以國(guó)外產(chǎn)品為主，而中低檔的數(shù)控系統(tǒng)則以國(guó)產(chǎn)為主，因此，我國(guó)在2009年通過(guò)實(shí)施科研項(xiàng)目，圍繞數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)、數(shù)字化工具系統(tǒng)等項(xiàng)目做出詳細(xì)的計(jì)劃，達(dá)到了明顯的效果和突破，我國(guó)國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控技術(shù)獲得了較快的發(fā)展。

2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 高速度高精度化

所謂高速化是指數(shù)控機(jī)床進(jìn)行切削和插補(bǔ)進(jìn)給的高速，高速化的目的是在精確加工的基礎(chǔ)上，去提高加工的速度；而高精度是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)較高的定位精度、達(dá)到較高的分辨率等。由于質(zhì)量和效率是制造的主體，高速度和高精度化不僅可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，還能有效地縮短生產(chǎn)周期，從而提高了效率。近年來(lái)隨著高速度和高精度的發(fā)展趨勢(shì)，機(jī)床的速度明顯提高，例如車削與銑削的速度達(dá)5000～8000m/min的水平，精度方面，超精密加工精度達(dá)到了納米級(jí)的水平。

2.2 智能化

智能化是通過(guò)聚集各種智能技術(shù)，使智能設(shè)備像人一樣具有處理各種問(wèn)題的能力。數(shù)控中的智能化體現(xiàn)在以下的幾個(gè)方面：第一，追求加工質(zhì)量和加工效率的智能化，實(shí)際的生產(chǎn)中，由于多種未知因素，機(jī)床難以用最佳的參數(shù)來(lái)完成切削，具有智能化的數(shù)控機(jī)床能夠自身調(diào)整切削參數(shù)，達(dá)到最佳的切削；第二，提高驅(qū)動(dòng)性能和連接方便的智能化，例如電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)計(jì)算、前饋控制等；第三，診斷和監(jiān)控的智能化，可以在機(jī)床出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，立刻停機(jī)，并且報(bào)警。第四，操作和編程的智能化，例如自動(dòng)編程，和人機(jī)界面的智能化。

2.3 高可靠性

對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間處于無(wú)人操作的數(shù)控系統(tǒng)，其可靠性是人們比較關(guān)注的問(wèn)題，為了提高數(shù)控設(shè)備的可靠性，常常采用以下的幾種方法：第一種方法，可以提高線路的集成度，通過(guò)采用集成電路的辦法減少了外部的連線和器件的數(shù)量；第二種方法，建立一套從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的質(zhì)量保障體系，如輸入輸出的光電隔離，防電源干擾，數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，在制造時(shí)對(duì)器件進(jìn)行嚴(yán)格篩選，全面考核系統(tǒng)可靠性；第三種是增加故障自診斷和保護(hù)功能，使數(shù)控系統(tǒng)具有故障自診斷功能，能夠及時(shí)顯示故障，便于快速排除障礙，避免了機(jī)床和工件的損壞。

2.4 開(kāi)放化

對(duì)于傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)，由于具有封閉性，造成了各個(gè)廠家產(chǎn)品不兼容，還有通用計(jì)算機(jī)的不相容。因此，維修和升級(jí)變得困難。針對(duì)這種情況出現(xiàn)了開(kāi)發(fā)式的數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以運(yùn)行于不同的平臺(tái)之間，可以和其它的系統(tǒng)互相操作，提供統(tǒng)一的用戶交互風(fēng)格，具有可移植性、可伸縮性、互操作性和可互換性的特點(diǎn)。開(kāi)發(fā)式系統(tǒng)具有柔性的軟件和硬件，硬件的配置可以改變，軟件在控制級(jí)別上可以改變。控制系統(tǒng)走入了開(kāi)發(fā)性的階段。

3 總結(jié)

隨著數(shù)控技術(shù)在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，我國(guó)的制造力和在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力明顯增強(qiáng)。當(dāng)前我國(guó)正處于社會(huì)主義初級(jí)階段，制造業(yè)相對(duì)比較的薄弱，與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大的差距。我們應(yīng)該緊隨數(shù)控技術(shù)發(fā)展的潮流，并將數(shù)控技術(shù)的發(fā)展放在優(yōu)先發(fā)展的地位，為其發(fā)展提供良好的條件，這樣才能趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展速度，在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地。

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作者簡(jiǎn)介：韓沖沖（1995-），男，河北邯鄲人，本科，研究方向：機(jī)械電子工程。