試論我國數控機床技術發展趨勢

李祥明

摘 要：隨著數控加工的日益成熟越來越多的零件產品都用數控機床來加工，因此如何改進數控加工的工藝問題就越來越重要。在數控機床上由于機床空間及機床的其他局限了數控加工的靈活性，這樣就要求我們要懂得如何改進加工工藝，提高數控機床的應用范圍和加工性能。從而達到提高生產效率和產品質量。

關鍵詞：數控機床；技術應用；發展趨勢

1.前言

數控車床是一種高精度高效率的自動化機床，直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復雜工件，具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復雜零件的批量中發揮了良好的經濟效果。隨著新興技術更新換代速度的加快，數控技術也在不斷的發展，對設備的效率和制造品質提出了越來越高的要求，數控加工作為一種高效率高精度的生產方式，尤其是形狀復雜精度要求很高的模具制造行業，以及成批大量生產的零件。因此數控加工在航空業、電子行業還有其他各行業都廣泛應用。

2.數控技術的核心

高速加工技術發展迅速，在高檔數控機床中得到廣泛應用。應用新的機床運動學理論和先進的驅動技術，優化機床結構，采用高性能功能部件，移動部件輕量化，減少運動慣性。在刀具材料和結構的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發展到機床加工全面高速化，如數控機床主軸的轉速從每分鐘幾千轉發展到幾萬轉、幾十萬轉；快速移動速度從每分鐘十幾米發展到幾十米和超過百米；換刀時間從十幾秒下降到10秒、3秒、1秒以下，換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應用高速加工技術達到縮短切削時間和輔助時間，從而實現加工制造的高質量和高效率。數控車床是實現裝備制造業現代化的基礎裝備，以其高速、高效、高精度、高可靠性，以及柔性化、網絡化、智能化的卓越性能開創了機械產品向機電一體化發展的先河。隨著數控機床的飛速發展，對數控人才的需求也越來越大。

數控編程是數控技術的核心，是充分發揮數控機床效率的關鍵，是連接數控機床與數控加工工藝的紐帶，同時也是利用CAD/CAM軟件進行自動編程加工的基礎。學好數控編程技術對充分利用數控機床的功能與效率起著舉足輕重的作用。

3.發展趨勢

車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等都是機械加工 方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度 和幾何精度兩個方面。 能完成以上功能的設備都稱為機床，數控機床就是在普通 機床上發展過來的，數控的意思就是數字控制。數控系統是由顯示器、控制器伺 服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。當然，普通機床發展到數控機床不只 是加裝數控系統這么簡單，例如：從銑床發展到加工中心，機床結構發生變化， 最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆 的功能。我們一般所說的數控設備，主要是指數控車床和加工中心。

目前，隨著技術的進步以及機床消費市場的升級，機床智能化正在成為機床企業的發展共識。我國機床行業由于發展問題，長期徘徊于機床消費中低端市場，如何提高機床制造水平，在高端市場更有作為，已經成為機床企業乃至機床行業亟需解決的問題。智能化概念的出現，無疑給了中國機床發展的機遇。從各大機床生產商發布的各類智能化產品來看，智能機床一般具有以下特征。

3.1精密加工技術有所突破

通過機床結構優化、制造和裝配的精化，數控系統和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動誤差補償技術的應用等，從而提高機床加工的幾何精度、運動精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，從1950年至2000年50年內提升100倍。目前，精密數控機床的重復定位精度可以達到1μm，進入亞微米超精加工時代。

3.2技術集成和技術復合趨勢明顯

技術集成和技術復合是數控機床技術最活躍的發展趨勢之一，如工序復合型——車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術復合，跨加工類別技術復合——金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結與鏡面切削復合等，目前已由機加工復合發展到非機加工復合，進而發展到零件制造和管理信息及應用軟件的兼容，目的在于實現復雜形狀零件的全部加工及生產過程集約化管理。技術集成和復合形成了新一類機床——復合加工機床，并呈現出復合機床多樣性的創新結構。

3.3智能校準

區別于傳統機床費時費力調校方式，智能機床依靠傳感器、機電一體化等技術，實現對加工的幾何誤差檢測，并自動確定誤差補償值。可以發現，智能校準的出現不僅大大降低了操作的難度，節約人力成本，還提高了加工的精度，以精確的感知彌補機床加工中的精度誤差。

3.4智能感知

機床的智能感知可以分為對環境的感知和對加工的感知兩部分。對環境的感知包括對溫度的感知、對力的感知等。如裝備智能感知功能的機床將對加工中產生的熱進行靈活應對，降低溫度對精度的影響；可以在不必要的人機接觸時作出反應，避免工傷意外發生。對加工的智能感知包括對工件狀態的感知、對刀具狀態的感知等。具體表現為在加工中，能夠對工件的尺寸、形狀、位置做出準確的識別和抓取；實時監控刀具狀況等。

3.5智能預測與維護

機床加工中會發生什么，發生了該怎么辦？以前這兩個問題都是交由富有經驗的機床師傅解決，現在則可以交給具有智能預測和維護功能的機床解決。機床智能預測可以通過對程序的預讀預判，提前透析加工狀態。智能維護則可以通過加工中反饋上來的數據做出靈活調整，及時上報或自主優化。除此之外，智能機床還具有網絡化、數字化、個性化等特征。

4.結束語

制定符合中國國情的總體發展戰略，確立與國際接軌的發展道路，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。本文在對數控技術和發展趨勢的分析，對我國數控領域存在的問題進行研究的基礎上。對基礎數控加工工藝的介紹，數控車床技術上的指導，對數控車床再加工零件中的所遇到問題加以解釋。在此基礎上，研究了發展新型數控系統、數控機床整機的具體技術途徑。

目前，數控機床的發展日新月異，高速化、高精度化、智能化、并聯驅動化、網絡化、綠色化已成為數控機床發展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國，數控產品的核心技術研發方面還是與國際同行存在著很多的不足。中國的數控產業在引進先進技術的同時應該重視對國內技術人才的培養，努力打造具有自主品牌的核心產品。

參考文獻：

[1] 張小雙，王旭剛，白前程，淺析數控機床發展與前景[J]，劍南文學.

[2]吳連連，黃愛華，淺談我國數控機床的現狀與發展趨勢[J]，機械管理開發，2013.03.059.