数控技术发展趋势及对策

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1、长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了5・10年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了10・15年。同时中国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，中国的数控机床产业目前还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主创新能力，完全拥有自主知识

2、产权的数控系统少Z又少，制约了数控机床产业的发展。第一章数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从冃前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方而。1.1高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。咼速、咼精加工技术可极大地提咼效率,提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此口本先端技术研究会将其列

3、为5大现代制造技术Z-,国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向Z—。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只冇在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的钏钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EM02001展会情况来看，高速加工屮心进给速度

4、可达80m/min,M至更高，空运行速度可达lOOm/min左右。目前世界上许多汽车厂，包插我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工屮心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60000r/mino加丄一薄壁飞机零件，只用30min,而同样的零件在一般高速铳床加工需3h,在普通铳床加工需8h；徳国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和lg0在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10pm提高到5(im,精密级加工

5、中心则从3〜5pm,提高到1〜1.5pm,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01

6、im)o在可靠性方而，国外数控装置的MTBF值已达6OOOh以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。转贴于1.2轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳儿何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一•般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硕材料铳刀进行高速铳削淬硬钢零件吋，5轴联动

7、加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。I大I此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。在EM02001展会上，新日木工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，述可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列

8、加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。1.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具冇一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统屮的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高欤动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的白