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浅谈我国数控技术的现状与发展方向

时间:2022-03-18 10:01:30 浏览次数:

摘要:随着计算机技术的高速发展,传统的制造业开始了根本性的变革,工业发达国家投入大量的资金,对先进制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。在现代制造系统中,数控技术是关键技术。本文在分析国外工业发达国家的数控技术的现状的基础上,结合我国数控技术的现状,谈谈我国数控技术的发展方向。

关键词:计算机技术 数控技术 制造技术 制造系统

近年来,随着计算机技术的高速发展,数控控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,传统机械正逐渐被高效、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上,而我国的机械设备的数控化率不足20%。从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统,到现在已走过59年的历程。各种不同层次的开放式数控系统应运而生,发展很快。目前正朝着标准化开放体系结构的方向前进。由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。数控系统实现超薄型、超小型化,综合计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科知识,数控系统实现了高速、高精、高效控制,在加工过程中可自动修正、调节与补偿各项参数,能实现在线诊断和智能化故障处理。在网络技术基础上,CAD/CAM与数控系统集成为一体,机床与网络连接,可以实现中央集中控制的群控加工。

20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用,计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第一台数控铣床问世至今已经历了59个年头。数控设备包括:车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机,形成庞大的数控制造设备家族,每年全世界的产量有10~20万台,产值上百亿美元。目前,国际上最大的数控系统生产厂是日本FANUC公司,1年生产5万套以上系统,占世界市场约40%左右,其次是德国的西门子公司约占15%以上,再次是德国海德汉、西班牙发格、法国的NUM、日本的三菱、安川。国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等,国产数控生产厂家规模都较小,年产都还没有超过300~400套。近10多年来,数控机床为适应加工技术发展,在高速化、高精度化等几个技术领域都有很大进步。

1 高速化

由于高速加工技术普及,机床普遍提高各方面速度,车床主轴转速由3000~4000r/min提高到8000~10000r/min,铣床和加工中心主轴转速由4000~8000r/min提高到12000r/min~24000r/min、40000r/min以上快速移动速度由过去的10~20m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min、120m/min,在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度,其已由过去一般机床的0.5G(重力加速度)提高到1.5~2G,最高可达15G,直线电机在机床上开始使用,主轴上大量采用内装式主轴电机。

2 高精度化

数控机床的定位精度已由一般的0.01~0.02mm提高到0.008mm左右,亚微米级机床达到0.0005mm左右,纳米级机床达到0.005~0.01μm,最小分辨率为1nm(0.000001mm)的数控系统和机床已有产品。数控中两轴以上插补技术大大提高,纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1μ的圆度,插补前多程序段预读,大大提高插补质量,并可进行自动拐角处理等。

3 柔性化

柔性化包含两方面:数控系统本身的柔性,数控系统采用模块化设计,功能覆盖面大,可裁剪性强,便于满足不同用户的需求;群控系统的柔性,同一群控系统能依据不同生产流程的要求,使物料流和信息流自动进行动态调整,从而最大限度地发挥群控系统的效能。

4 工艺复合性和多轴化

以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工,正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后,通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。

数控技术是制造业现代化的基础,是一个国家综合国力的重要体现。我国在从制造大国向制造强国转变的过程中,大力发展数控技术具有重要意义。近几年来,在引进消化国外数控技术的基础上,我国已生产出自主知识版权的数控系统和数控机床,但是中、高档以上的数控系统仍然是以进口产品为主,因此,在数控技术方面,我们要进一步强调创新,强调研究开发自主产权的技术和产品,为我国的数控技术产业的可持续发展奠定基础。在技术方面,首先发展具有中国特色的新型数控系统,进而推动我国数控产业化进程的有效技术途径。数控系统是各類数控装备的核心,是科技创新的关键;在发展策略方面,制定符合我国国情的总体发展战略,确立与国际接轨的发展道路,对我国数控技术与产业的发展至关重要。

数控技术的发展离不开整个社会服务体系的完善,包括人材培训、维修服务等方面的配合。2002年10月国家劳动和社会保障部启动机电类高层次技能型人材培训工程,包括数控加工和维修人员。2002年5月中国机电装备维修与改造技术协会授权开展数控维修改造企业资质认证工作,已经有24家企业通过认证。随着制造业在中国的地位日益提高,市场需求不断增长,数控行业将迅速的发展,为中华民族的复兴做出更大的贡献。

参考文献:

[1]张建钢,胡大泽,数控技术[M].华中科技大学出版社.2002

[2]孙大涌.先进制造技术[M].北京机械工业出版社.2000

作者简介:

刘晖晖,女,1985年出生,江西萍乡人,硕士研究生,任教于华中科技大学文华学院。

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