李鳳來?黃澎

[摘 要]隨著計算機和軟件技術的發(fā)展，數(shù)控技術日益多功能化，廣泛應用于制造業(yè)，滿足了機械工業(yè)復雜零件和高精度工藝的要求，就數(shù)控技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行分析。

[關鍵詞]數(shù)控技術；現(xiàn)狀；發(fā)展

[中圖分類號]TG659 [文獻標識碼]A

數(shù)控技術及裝備，是發(fā)展高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的基本技能技術和最基本的裝備。大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術，已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

1 數(shù)控技術的發(fā)展歷史

數(shù)控技術的發(fā)展前后一共經(jīng)歷了硬件數(shù)控時代和軟件數(shù)控時代兩個階段，硬件數(shù)控時代起自1952年的電子管時代，最終發(fā)展到1965年小規(guī)模的集成電路時代。軟件數(shù)控時代從1970年的小型計算機開始，經(jīng)歷微處理時代發(fā)展到基于個人計算機的數(shù)控時代。

當前數(shù)控機床的構成主要包括三個基本構件——機床主體，數(shù)控裝置和伺服機構。其中伺服機構通過依靠先進傳感器，調速裝置等技術，經(jīng)歷了開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)三個發(fā)展階段，從而使機床運行穩(wěn)定性得到質的提高。而數(shù)控裝置包括程序讀入裝置，從而實現(xiàn)點位控制、直線控制和連續(xù)軌跡控制。

2 數(shù)控技術的國內外現(xiàn)狀

當前我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但同國外先進國家比較仍存在不小的差距。主要體現(xiàn)在技術含量不高、低端產(chǎn)品過剩、高端產(chǎn)品不足、自有獨創(chuàng)技術缺乏，高質量的功能部件仍然依靠進口或者靠合資生產(chǎn)。比如我國機床數(shù)量已達300萬臺高居世界第一，但數(shù)控化率才僅僅不到2%，大大低于西方發(fā)達國家。這已成為我國走向高端制造業(yè)的現(xiàn)實瓶頸。

在國外，目前絕大多數(shù)國外生產(chǎn)的數(shù)控機床，已廣泛采用了32的系統(tǒng)，而國內生產(chǎn)的數(shù)控機床由于受到進口技術的限制，大多采用的是16的系統(tǒng)。這就使得國產(chǎn)數(shù)控機床在功能上就先天不足，與國外數(shù)控機床相比，有明顯的差距。不論是加工中心或是數(shù)控車削中心，這類新型的數(shù)控設備均顯示出能滿足許多復雜零件在批量生產(chǎn)中的強大的生產(chǎn)力，一般均具有4～5軸連動，一次裝夾可進行多面加工的功能。特別是隨著計算機在機器制造的各個領域的廣泛應用，機床設備越來越趨向柔性化、智能化、多功能化。

3 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢

從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，主要體現(xiàn)為以下發(fā)展趨勢：

3.1 性能發(fā)展趨勢

第一智能控制。在數(shù)控技術領域智能控制已經(jīng)成為主要的發(fā)展方向，智能控制更體現(xiàn)為實時智能控制，模糊控制，學習控制，網(wǎng)絡控制能領域。比如在數(shù)控系統(tǒng)中往往包含有故障自動診斷系統(tǒng)，刀具自動管理系統(tǒng)，編程專家系統(tǒng)等多個模塊，實現(xiàn)數(shù)控機床的提前預測，動態(tài)反饋，事后修正等多項功能。

第二工藝合成化。現(xiàn)在的數(shù)控技術共建往往通過各種自動化技術，完成多工序、多表面的復雜加工過程。特別是伴隨人工智能技術的不斷進步，實時系統(tǒng)和人工智能相結合，實現(xiàn)了實時系統(tǒng)智能化復雜化的發(fā)展趨勢。西門子著名的880系統(tǒng)控制軸數(shù)已經(jīng)可以達到驚人的24軸，讓人嘆為觀止。

第三高效化。效率是機械技術核心的指標，伴隨伺服系統(tǒng)高速芯片，多 CPU技術應用，數(shù)控機床的高速度、高精度已顯著提高，效率也有了質的飛躍。為了便于滿足不同用戶的需求；群控制系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)，能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整，從而最大限度地發(fā)揮群控制系統(tǒng)的效能，以減少工序。

3.2 功能發(fā)展趨勢

用戶界面人性化設計。眾所周知作為數(shù)控系統(tǒng)和使用者之間的對話紐帶，由于用戶不同，用戶界面也千差萬別，開發(fā)用戶界面是一項繁瑣的工作。當前圖形界面廣泛使用，大大提高了界面的人性化設計，通過藍圖和快速編程，3D彩色動態(tài)界面，各類虛擬仿真技術，能實現(xiàn)各類視圖的不同方向和角度的真實模擬和大小的多層縮放。這些可視化的發(fā)展使人機交流進入了圖像動畫時代，而不是過去呆板的文字語言表達。

當前虛擬現(xiàn)實技術廣泛應用使數(shù)控技術進入了新的時代。特別是可視化技術和虛擬環(huán)境技術的結合，如無圖紙技術和虛擬樣機技術等對提高產(chǎn)品質量，降低產(chǎn)品額成品，減少設計的周期有重要的價值。

此外多媒體技術應用化，多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著客觀的意義。

3.3 體系結構的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術在體系結構方面也有了顯著的發(fā)展。通過互連技術和封裝技術的結合，降低了數(shù)控車床的互連的數(shù)量和長度，改進了數(shù)控車床的組件尺寸，降低了產(chǎn)品的價格，提高了系統(tǒng)的安全和可靠性。

此外通過硬件模塊化，實現(xiàn)了數(shù)控車床系統(tǒng)的標準化和集成化。根據(jù)不同的功能，將各種功能模塊做成標準的系列化產(chǎn)品，通過各類模塊的組合，如通信模塊、儲存器模塊、伺服模塊等，實現(xiàn)各類檔次的數(shù)控車床產(chǎn)品類型。而加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術、網(wǎng)絡技術、多媒體技術、CAD、伺服控制等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)數(shù)控技術的集成化、網(wǎng)絡化、無人化。

4 結語

總之，數(shù)控技術日新月異，當前我國正在推進2030年制造強國戰(zhàn)略，數(shù)控技術占據(jù)著基礎的作用，結合“十三五”規(guī)劃，對當前的數(shù)控發(fā)展技術和方向進行分析，確定我國的數(shù)控技術發(fā)展戰(zhàn)略，引領我國今后若干年的數(shù)控技術發(fā)展。我們應堅持質量為本，創(chuàng)新為基，堅持可持續(xù)發(fā)展的總方針，有所為有所不為，研究發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機床整機等數(shù)控基礎技術，提升我國制造業(yè)的技術水平，使我國制造業(yè)真正走向高端。

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