黨歡

摘要：文章主要以數(shù)控機床為研究對象，結(jié)合數(shù)控機床的發(fā)展進程，明確國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展歷史。并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀，指出國內(nèi)數(shù)控機床存在的不良問題。根據(jù)具體不良問題，提出適合我國數(shù)控機床的發(fā)展策略，確定我國數(shù)控機床的發(fā)展趨勢，僅供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；發(fā)展進程；發(fā)展策略；發(fā)展趨勢

自上世紀末以來，我國制造業(yè)逐步邁入制造大國方向發(fā)展。其中，以機床制造為主的行業(yè)代表，呈現(xiàn)出突飛猛進的發(fā)展狀態(tài)。從某種程度上來說，機床屬于先進制造技術(shù)與制造信息的集成產(chǎn)物，不僅可以體現(xiàn)出先進生產(chǎn)力，又可以集中體現(xiàn)出商品屬性，具有重要的制造意義。近些年來，國內(nèi)數(shù)控機床與機床工具在性能、精度與速度方面基本上實現(xiàn)了智能化效果，有效解決了以往人工操作存在的不足問題。

1 數(shù)控機床的發(fā)展進程分析

追溯到上世紀50年代，國際數(shù)控機床主要歷經(jīng)數(shù)控NC與計算機數(shù)控CNC兩個主體階段。其中，數(shù)控NC階段可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)類型的不同，分為3個數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展階段。第1代數(shù)控系統(tǒng)主要源于上世紀50年代初期，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)主要以電子管元件為主、在運算方法方面主要以邏輯運算為主、在控制方法方面主要以硬件電路控制為主[1]。第2代數(shù)控系統(tǒng)主要以晶體管元件與印刷電路板為主，在原有基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化了邏輯運算功能。第3代數(shù)控系統(tǒng)在功能方面，主要結(jié)合小規(guī)模集成電路，目的在于降低數(shù)控系統(tǒng)體積、功耗程度等，基本上有效推進了數(shù)控系統(tǒng)的全面發(fā)展。

計算機數(shù)控CNC階段也可根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)功能的不同，分為3個數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展階段。一般來說，計算機數(shù)控CNC階段主要根據(jù)數(shù)控NC階段的發(fā)展特點進行進一步完善與優(yōu)化。因此，我們可以將計算機數(shù)控CNC階段的發(fā)展視為數(shù)控CN的進一步發(fā)展。第4代數(shù)控系統(tǒng)源于上世紀70年代，系統(tǒng)結(jié)合CNC技術(shù)內(nèi)容，實現(xiàn)數(shù)控機床的計算機控制功能。第5代數(shù)控系統(tǒng)在原有的基礎(chǔ)上，利用新興的大規(guī)模集成電路技術(shù)，實現(xiàn)微處理器芯片的廣泛應(yīng)用[2]。第6代數(shù)控系統(tǒng)受到計算機技術(shù)的發(fā)展影響，逐漸朝向以PC為基礎(chǔ)，實現(xiàn)智能化、自動化的運行功能發(fā)展。

2 數(shù)控機床的主要結(jié)構(gòu)及功能分析

一般來說，數(shù)控機床得以實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展，基本上需要對其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)進行合理優(yōu)化與創(chuàng)新。本文主要集中介紹數(shù)控機床中的進給伺服系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)的主要功能與發(fā)展情況，目的在于為數(shù)控機床提供良好的發(fā)展導向。

2.1 進給伺服系統(tǒng)

所謂的進給伺服系統(tǒng)主要是指以運動部件的位置及速度等因素作為可控量，實現(xiàn)系統(tǒng)自動化運行的控制裝置。在運行功能方面屬于機電一體化系統(tǒng)，基本上是由位置控制單元、速度控制單元、檢測與反饋單元等共同協(xié)調(diào)形成的一體化系統(tǒng)。目前，我們可以根據(jù)系統(tǒng)電動機應(yīng)用特性的不同，能夠?qū)⑦M給伺服系統(tǒng)分為步進伺服系統(tǒng)、直流伺服系統(tǒng)、交流伺服系統(tǒng)及直線伺服系統(tǒng)四種形式[3]。

結(jié)合實踐經(jīng)驗來看，傳統(tǒng)步進伺服系統(tǒng)主要是以步進電動機驅(qū)動形式為主，實現(xiàn)開環(huán)控制功能。然而，介于步進伺服系統(tǒng)不存在檢測功能，導致系統(tǒng)運行精度始終處于較低狀態(tài)。且經(jīng)過長時間運行之后，系統(tǒng)很容易出現(xiàn)“轉(zhuǎn)不動”等問題。而直流伺服系統(tǒng)雖然在步進伺服系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進行了多次調(diào)整，但是在實際應(yīng)用過程中，仍無法避免維護工作量大的問題，長時間運行比較容易出現(xiàn)隱患問題。

交流伺服系統(tǒng)的出現(xiàn)有效攻克了傳統(tǒng)直流電動機的不足，以高精度、高性能的伺服驅(qū)動特點逐漸成為數(shù)控機床領(lǐng)域的技術(shù)重點。然而，介于交流電機強耦合、非線性的特點，實際控制管理要比以往難得多。直流伺服系統(tǒng)永磁同步直線電機的出現(xiàn)與廣泛應(yīng)用基本上解決了上述問題，并將 PMLSM應(yīng)用于直流伺服系統(tǒng)當中。但是需要注意的是，直流伺服系統(tǒng)在正式應(yīng)用過程中，往往會受到運行條件的限制，而出現(xiàn)負載擾動情況，影響數(shù)控機床的正常運行[4]。

2.2 機械傳動系統(tǒng)

所謂的機械傳動系統(tǒng)主要是由數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)、進給運動系統(tǒng)等傳動系統(tǒng)組成。結(jié)合實踐經(jīng)驗來看，數(shù)控機床機械傳動系統(tǒng)的主要功能在于滿足不同數(shù)控加工需求，并根據(jù)主軸切削速度的不同，分別作用于各個運行設(shè)置當中，確保生產(chǎn)過程的科學、合理。

3 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢分析

隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)對于數(shù)控機床的精度、速度等方面要求愈加嚴格。且隨著數(shù)控機床應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)加工方式必須實現(xiàn)進一步優(yōu)化。針對于此，數(shù)控機床行業(yè)必須立足于當前發(fā)展現(xiàn)狀，朝向高精度化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向駛進[5]。

3.1 高精度化

一臺機床的重復定位精度必須達到ISO標準才能夠?qū)崿F(xiàn)正常運行功能。隨著時代的不斷進步，滿足ISO標準的機床難以滿足當前生產(chǎn)需求。唯有不斷提高機床的重復定位精度，才能夠?qū)崿F(xiàn)高精度化要求。結(jié)合當前來看，CAM系統(tǒng)的不斷發(fā)展為機床重復定位高精度的有效實現(xiàn)提供了可能，甚至可以達到微米級。

3.2 控制智能化

人工智能基本上已經(jīng)滲透于各個領(lǐng)域當中，尤其對于制造業(yè)而言。目前，結(jié)合人工智能的控制功能，基本上可以加強數(shù)控機床的學習控制、自適應(yīng)控制功能，并為自我診斷、故障監(jiān)控等功能的有效實現(xiàn)提供可能。

3.3 信息網(wǎng)絡(luò)化

面對激烈的市場競爭，制造行業(yè)唯有不斷結(jié)合時代技術(shù)要求，才能夠確保數(shù)控機床的應(yīng)用性能。其中，實現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)化是確保數(shù)控機床加強聯(lián)網(wǎng)通訊功能的主要保障，不僅可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享功能，同時還可以實現(xiàn)在線監(jiān)控等多方位功能，必須予以重點加強[6]。

4結(jié)論

結(jié)合目前來看，多數(shù)國家針對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行了全面研究，并將實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)開放化視為數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢。所謂的開放式數(shù)控系統(tǒng)主要是指基于統(tǒng)一運行平臺上，通過利用增加、改變數(shù)控功能的方法，形成系列化運行特征，迅速實現(xiàn)不同品種開放式數(shù)控系統(tǒng)的運行功能，形成具備創(chuàng)新化、鮮明化的數(shù)控產(chǎn)品。與此同時，實現(xiàn)數(shù)控裝備網(wǎng)絡(luò)化逐漸會成為生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)的主要技術(shù)條件，并也會成為虛擬企業(yè)、敏捷制造等行業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)條件?？梢哉f，國內(nèi)數(shù)控機床基本上會朝向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化的方向發(fā)展，讓我們拭目以待！

參考文獻：

[1]王勃，杜寶瑞，王碧玲. 智能數(shù)控機床及其技術(shù)體系框架[J]. 航空制造技術(shù)，2016（09）：55-61.

[2]蒲衛(wèi)華. 淺析數(shù)控機床的發(fā)展進程及趨勢[J]. 四川勞動保障，2016（S1）：160-164.

[3]郭靜. 我國數(shù)控機床的發(fā)展趨勢與對策[J]. 時代農(nóng)機，2017，44（08）：26-27.

[4]吳連連，黃愛華. 淺談我國數(shù)控機床的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 機械管理開發(fā)，2013（03）：115-116+118.

（作者單位：中信戴卡股份有限公司）