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      [摘 要]数控机床是当代机械制造业的主流装备,是市场热门商品,部分高档数控机床仍然被当成战略物资在国际市场上受到禁运与限制。我国数控机床的发展经历了30年的跌宕起伏,已经由成长期进入成熟期。   [关键词]数控机床;机械制造;发展趋势   [中图分类号]F274[文献标识码]A[文章编号]1005-6432(2011)45-0043-02      1 数控机床行业发展趋势   我国机床业经过这些年生产各类数控机床产品的磨炼。积累了很多有价值的经验,锻炼了队伍,形成了一整套行之有效的具有中国特色的开发、生产、销售、运行模式。对各种功能部件的研究,对控制系统从深入了解到自行开发都将成为我们发展新一轮数控机床产品的重要立足点。   1.1 机床分类的变化   传统的机械加工是由车、铣、镗、刨、磨、钻等基本加工方法组成,围绕着不同工序人们使用了大量的车床、铣床、镗床、刨床、磨床、钻床等。随着技术的发展,普通的车、铣、镗、钻床所占的比例也逐年下降,取而代之的是数控车、立式加工中心、卧式加工中心等。随着刀具材料及制造技术、计算机技术、精密测量技术、快速伺服拖动技术的发展,以及机床总体结构动态分析、有限元分析、热平衡分析手段的日趋成熟,具备高速加工条件的机床产品越来越多。高速、高效加工技术进入实用阶段给机械加工行业带来的好处十分明显。   1.2 产品发展的过程   第一代数控机床的主传动系统通常为变速主轴箱或普通楔形皮带传动。前者适用于低速大扭矩切削环境,而后者可提供高转速输出。当采用楔形皮带传动时,由于传动原理存在的同有缺陷,使机床丧失了刚性攻丝等功能。第二代发展为直联式行星可变速系统传动或同步齿形带传动,前者在保留低速大扭矩特性的同时提高了齿轮变速系统的输出转速,兼顾了高转速与大扭矩。同步齿形带的引入解决了刚性攻丝问题。第三代主轴为大功率宽调速电主轴,输出转速可达30000r/min以上。刀柄结构从7∶24锥柄向1∶10锥孔加主轴端面定位的HSK过定位短刀柄过渡。主轴拉刀形式从碟簧拉刀发展为碟簧拉刀加卸荷缸结构。   2 数控机床技术发展趋势   2.1 高速加工技术发展迅速   目前在高档数控机床中广泛应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术,优化机床结构,采用高性能功能部件,使部件轻量化,减少运动惯性。在刀具材料和结构的支持下,从单一的刀具切削高速加工,发展到机床加工全面高速化,如数控机床主轴的转速从每分钟几千转发展到几万转、几十万转;快速移动速度从每分钟十几米发展到几十米和上百米;换刀时间从十几秒下降到10s、3s、1s以下,换刀速度加快了几倍到十几倍。应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间,从而实现加工制造的高质量和高效率。   2.2 精密加工技术有所突破   通过机床结构优化、制造和装配的精化,数控系统和伺服控制的精密化,高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等,从而提高机床加工的几何精度、运动精度,减少形位误差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍,1950—2000年50年内提升100倍。目前,精密数控机床的重复定位精度可以达到1μm,进入亚微米超精加工时代。   2.3 技术集成和技术复合趋势明显   技术集成和技术复合是数控机床技术最活跃的发展趋势之一,如工序复合型——车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工技术复合,跨加工类别技术复合——金切与激光、冲压与激光、金属烧结与镜面切削复合等,目前已由机加工复合发展到非机加工复合,进而发展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容,目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床——复合加工机床,并呈现出复合机床多样性的创新结构。   2.4 数字化控制技术进入了智能化   数字化控制技术发展经历了三个阶段:数字化控制技术对机床单机控制;集合生产管理信息形成生产过程自动控制;生产过程远程控制,实现网络化和无人化工厂的智能化新阶段。智能化指工作过程智能化,利用计算机、信息、网络等智能化技术有机结合,对数控机床加工过程实行智能监控和人工智能自动编程等。加工过程智能监控可以实现工件装夹定位自动找正,刀具直径和长度误差测量,加工过程刀具磨损和破损诊断、零件装卸物流监控,自动进行补偿、调整、自动更换刀具等,智能监控系统对机床的机械、电气、液压系统出现故障自动诊断、报警、故障显示等,直至停机处理。随着网络技术的发展,远程故障诊断专家智能系统开始应用。数控系统具有在线技术后援和在线服务后援。人工智能自动编程系统能按机床加工要求对零件进行自动加工。在线服务可以根据用户要求随时接通Internet接受远程服务。采用智能技术来实现与管理信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能,可大大提高成形和加工精度、提高制造效率。   2.5 极端制造扩张新的技术领域   极端制造技术是指极大型、极微型、极精密型等极端条件下的制造技术,是数控机床技术发展的重要方向。重点研究微纳机电系统的制造技术,超精密制造、巨型系统制造等相关的数控制造技术、检测技术及相关的数控机床研制,如微型、高精度、远程控制手术机器人的制造技术和应用;应用于制造大型电站设备、大型舰船和航空航天设备的重型、超重型数控机床的研制;IT产业等高新技术的发展需要超精细加工和微纳米级加工技术,研制适应微小尺寸的微纳米级加工新一代微型数控机床和特种加工机床;极端制造领域的复合机床的研制等。   3 我国数控机床发展的对策   3.1 积极消化国外数控先进技术   对国外技术重引进、轻消化吸收的问题仍很突出。据有关方面介绍,韩国用1美元引进先进技术,用5美元进行消化吸收,而中国用1美元引进先进技术,用0.2美元进行消化吸收。要注重国外先进技术的引进、消化、吸收与自主创新能力提高的有机结合。对于国外的先进技术,要积极的予以引进,这样可以节约大量的人力和物力资源,可以尽快缩短我国与国外的差距,但是对于引进的技术要积极消化,而不是单纯的照搬和复制,要在原有技术的基础上给予创新,赋予中国特色。   3.2 积极推进产学研体系结合   产、学、研及社会各方面力量要形成合力,共同促进数控机床产业发展。要把企业作为发展的主体,技术、科研单位作为依托,政府在宏观政策上予以指导和扶持,社会中介力量提供高质量的服务,推进数控机床产业发展的进程。   4 结 论   随着计算机的发展和对策的实施,我国的数控机床会取得更大的进步,逐步会朝着以下几个方向发展:高速高精高效化;工艺复合性和多轴性;实时智能化;网络化;用户界面图形化。总之,中国的数控机床产业应该看到与国外先进数控机床的差距,不能满足于现状,应该抓住发展机遇不断发展,借鉴国外的先进技术,努力发展我国的先进技术,加大技术创新与人才培训力度,提高企业综合服务能力,努力缩短与发达国家之间的差距。

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