我国数控技术的现状及发展趋势

《我国数控技术的现状及发展趋势》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我国数控技术的现状及发展趋势（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、目 录 一、数控技术的发展作用 2 （一）可以解决高精度复杂零件加工问题 3 （二）可以为产品增强市场竞争力3 （三）改进产品质量、提高生产效率3 （四）可以降低成本、提高生产质量3 （五）可以自动编程减轻工人负担3 二、我国数控技术的发展及阶段 3 三、我国数控技术的发展趋势 4 （一）高速、高精加工技术及装备的新趋势 4 （二）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势5 （三）5轴联动加工和复合加工机床快速发展6 （四）自动编程技术的应用 6 四、对我国数控技术和产业化发展的战略思考 7 （一）战略考虑7（二）发展策略7 五、参考文献 9 构建数控技术的思考 摘要：机械工业是我

2、国国民经济的重要支柱产业，必须改变早期生产过程操作与控 制实施主要由人来完成造成的金字塔式管理结构，其中关键问题是如何构建综合自 动化系统来实现扁平化管理和综合生产指标优化。关键词：机械,自动化系统 一、数控技术的发展作用数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术 、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展 十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工 而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是 现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。一般数控系 统由输入/

3、输出(I/O)装置、数字控制系统、驱动控制装置、电器逻辑控制执行装置 等4个部分组成。数控机床就是采用了数控系统的机床，是高效率、高精度、高柔 性和高度自动化的现代机械加工设备，是高度机电一体化的产品.但是随着信息化 程度的逐步提高，对实现综合生产指标优化的综合自动化系统的需求不断增长及通 信技术与计算机及其网络技术的融合发展，为了产品在市场上增强竞争力，提高综 合效益，现在人们考虑更多的是把传统的数控系统技术放在企业信息化大背景下，思考如何用信息化技术去促进工业自动化快速向高端发展。在全球市场环境影响和 推动下，改进产品质量、提高生产效率和降低产品成本的需求不断增长，生产的实 时优化受到过程

4、工业的普遍重视并广泛加以采用。为了适应变化的经济环境，减少 消耗，降低成本，提高生产效率，提高运行安全性，必须对控制、优化、计划与调 度以及生产过程管理实现无缝集成。要降低生产成本、提高产品质量、减少环境污 染和资源消耗，产品只能通过全流程自动控制系统的优化设计来实现。制造工业发展面临众多挑战，关键问题是如何构建综合自动化系统来实现扁平 化管理和综合生产指标优化。生产指标优化系统和集成支撑系统由ERP、MES和PCS 组成，其主要功能是将综合生产指标转化为生产计划、作业计划，作业计划转化为 作业标准,作业标准转化为生产指令，由操作者去操作和控制生产过程。综合生产指 标优化系统由综合生产指标优化

5、子系统、工艺指标优化子系统和过程控制子系统等 三层结构组成。综合生产指标优化系统的功能将综合生产指标分解为生产计划、作 业计划、工艺指标、控制回路优化设定值，一般采用混合智能优化控制策略，在实 现模式上是将智能行为和常规控制方法相结合。 （一）可以解决高精度复杂零件加工问题，可以加工那些比较复杂精明零件从而完 成人工无法完成的零件加工 （二）可以为产品增强市场竞争力，数控加工能更好的提高产品质量从而为产品提高产品在市场上的竞争力 （三）改进产品质量、提高生产效率，数控加工以精密的加工及快速的加工速度来 提高产品质量和生产效率 （四）可以降低成本、提高生产安全，数控加工高效率高质量从而为企业降低

6、成本， 全自动化加工提高了生产的安全 （五）可以自动编程减轻工人负担，这种编程方法是直接面向零件的几何图形，不 需进行复杂的数学计算，不需要用具体的语言描述零件的几何形状，具有直 观、简便、准确和便于检查的优点 二、我国数控技术的发展及阶段 我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国 的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五” 、 “七 五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶 段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究

7、开发环境和国际环境的改善， 我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶 段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞 争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末 期，国产数控机床的国内市场占有率达50，配国产数控系统（普及型）也达到了 10。 纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关， 总体来看取得了以下成绩。 a.奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技 术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的 基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基

8、础，部分技术已商品化、产 业化。 b.初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立 了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、 华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂 等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。 c.建立了一 支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。 虽然在数控技术的研究开发以及产业化 方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发， 尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵 向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比

9、）不仅技术水平有差距，在某些 方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从 国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。 a.技术水平上，与 国外先进水平大约落后1015年，在高精尖技术方面则更大。 b.产业化水平上， 市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及 成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚 未建立自己的品牌效应，用户信心不足。 c.可持续发展的能力上，对竞争前数控技 术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范 的研究、制定滞后。 分析存在上述差距的主

10、要原因有以下几个方面。 a.认识方面。 对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不 够。 b.体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链 的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完 善的培训、服务网络等支撑体系。 c.机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了 技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施 困难。 d.技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不 强。机床标准落后，水平较低，数控

11、系统新标准研究不够。 3 对我国数控技术和产 业化发展的战略思考 三、我国数控技术的发展趋势 （一）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。高速、高精加工技术可极大地提高效率，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。为此日本先端技术研究会 将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的 中心研究方向之一。 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，只有在高切削速度和切 削力很小的情

12、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铆钉、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EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给 速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽 车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中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

13、达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件 ，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德 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1g。 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10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米 级(0.01m)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h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

14、一步扩 大。 （二）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。目前许多国家对开放式数控系统进行研究， 如美国的

15、 NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的 OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的 OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的 ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已 经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上， 面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能） ，形成系列化，并可方 便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数 控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置 规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络 化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大