浅谈数控技术的应用及发展

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浅谈数控技术的应用及发展

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。



数控技术应用发展

现代数控技术的发展具有高精度、高效率等特点，拥有微电子、计算机、信息处理、自动检测及控制技术的功能，为了在越来越激烈的全球巿场竞争中立于不败之地，各发达国家均对不同的工业项目投入巨资，以发展自己的数控技术。而我国数控技术的发展在现代制造业的转型过程中起到了基础性的作用，是国家工业和国防工业的重要手段，关系到我国在世界上的战略地位，更体现了我国的综合国力水平。



一、国内外数控技术发展状况

世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50％，库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年8月份的上海数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。



二、数控机床的发展趋势

①追求高速高精度控制是数控技术发展永恒的目标。数控机床的应用与发展对数控系统提出了更高要求，其中高速高精度运动控制成为现代数控系统的关键




技术，已得到国内外的普遍关注，并从理论方法到实际应用进行了大量的研究和实践，有效推动了高档数控机床的技术进步，满足了现代航空、汽车以及模具制造业等对零件形状、加工精度、表面质量和加工效率等不断提高的要求，高速高精度数控加工已成为主流切削加工方式。为达到高速高效加工，如何保证在机床运动平稳的前提下，实现以过渡过程时间最短为目标的最优加减速控制规律，使机床具有满足高速加工要求的加减速特性，是加减速研究的关键问题。加减速控制方法可以归纳为传统加减速法和柔性加减速法：传统加减速法有梯形加减速法和指数加减速法等方法；柔性加减速法有三角函数加减速法、S曲线加减速法和多项式加减速法等。传统的梯形和指数加减速由于存在加速度突变而影响运动平稳性，柔性加减速由于加速度连续，在高速加工中倍受关注。另外伴随着电子技术的高速发展，采用高性能CPU、存储器等集成化标准化模块，改善了机床动态、静态特性，提高系统的快速响应能力、提高反馈和控制环节的数据分辨率等，保障了机床的高速高精高效化。②柔性化是提高数控加工效率的有效手段。柔性化分为两方面，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。这两方面都可以降低生产成本，大幅度提到产品的加工效率。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有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：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；为提高驱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，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。



三、我国数控机床的发展方向

我国数控机床在过去十几年的发展中进步是巨大的，然而事实上，由于国内数控系统生产企业的起点都很低，导致了企业的技术水平相对落后，再加上数控技术发达国家的技术封锁和低价倾销的竞争策略，使国内数控系统生产企业在设计原理、元器件及应用技术上与发达国家相比差距较大，但迫于企业生存的压力，有两方面桎梏束缚了我国数控技术前进的步伐，其一低端产能过剩，另一方面高端产能明显不足。数控机床的水平、品种和生产能力，直接反映了国家综合实力。在制造业向数字化和智能化转型过程中，对于设备组成部件的性能有了更高的要求，包括精密性、表面质量等，尤其是在一些高新技术产业领域，如航天、通信等。市场技术需求的转变，对数控机床行业的发展提出了新的挑战，迫使我国数控机床技术在高速化、复合化、精密化、多轴化等方面取得大的突破，不断增强我国高端数控机床的竞争力，才能牢牢抓住制造业转型中的良好机遇。



总之，数控技术是发展新型高新技术产业和尖端工业的重要技术。世界各国信息产业、生物产业、航空航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。因此，以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途

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