浅谈数控技术的发展新趋势

章家祺

烟台工程职业技术学院数控技术系，山东 烟台 264006

1 数控技术的发展

随着科学技术的飞速发展，特别是以电子计算机为主要特征的信息技术的发展，机械制造业发生了翻天腹地的变化，传统的加工方法、工艺面临着前所未有的挑战。加工制造业大力采用新技术，改造传统制造业是在竞争中立于不败之地的关键。

为满足多品种、小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能适应产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生于发展起来的。它为单件、小批量的精密复杂零件提供了自动化加工的手段。

2 数控技术的特点

数控加工技术是将普通金属切削加工、计算机数控、计算机辅助制造等技术综合的一门先进加工技术。在以上各个领域进步的推动下，尤其是计算机技术的飞速发展下，数控加工技术正从深度、广度上对机械加工技术进行革命性的变革。数控加工技术有许多显著的特点，综合起来可以概括为以下几个方面：

1）工艺复合化和功能集成化

所谓“工艺复合化”，简单的说，就是“一次装夹、多工序加工”。“功能集成化”主要是指数控机床的自动换刀机构和自动托盘交换装置的功能集成化。随着数控机床向柔性化和无人化发展，功能集成化的水平更高地体现在工件自动定位、机内对刀、刀具破损监控、机床与工件精度检测和补偿等功能上。

2）数控加工的应用范围

数控机床存在一般机床所不具备的许多优点，数控机床的应用范围正在不断扩大，但目前它并不能完全代替普通机床，也还不能以最经济的方式解决机械加工中的所有问题。数控机床最适合加工具有以下特点的工件：（1）多品种小批量生产的工件；（2）形状结构比较复杂的工件；（3）需要频繁改型的工件；（4）价值昂贵，不允许报废的关键工件；（5）需要最少周期的急需工件；（6）批量较大精度要求较高的工件。

3）良好的经济效益

数控机床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个工件上的设备折旧费较高，但在单件、小批量生产情况下，使用数控机床加工，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还节省了工艺装备费用；数控机床加工精度稳定、减少了废品率，是生产成本进一步下降。此外，数控机床可实现一机多用，节省厂房面积、节省建厂投资。因此，使用数控机床仍可获得良好的经济效益。除以上外，数控加工还具备加工精度高、生产效率高、自动化程度高等特点。

3 数控技术发展新趋势

随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、高柔性化及信息网络化等方向发展。

3.1 高速切削

为满足高生产率的需要，高速化是现代机床技术发展的重要方向之一。机床高速化既表现在主轴转速上，也体现在工作台快速移动和进给速度的提高，以及刀具交换、托盘交换时间的缩短上。

目前一些超高速数控立式铣床，主轴最高转速达100000r/min，换刀时间可达0.9s，这些数据的进步都大的提高了加工效率，也显示出数控机床的发展方向。

3.2 高精度加工

高精度加工实际上是高速加工技术和数控机床的广泛应用的必然结果。随着计算机硬盘、高精度液压轴承等精密零件的增多，精整加工所需精度已提高到0.0001mm，加工精度进入了亚微米的世界。

提高数控设备的加工精度，除通过提高机械设备的制造精度和装配精度外，还可通过减小数控系统的控制误差和采用补偿技术来达到。在采用补偿技术方面，除采用齿隙补偿、丝杠螺距补偿误差和刀具误差补偿等技术外，近年来设备的热变形误差和空间误差综合补偿技术的研究已成为设计范围的研究热点。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%～80%。

3.3 复合化加工

复合化加工有两重含义：一是工序和工艺的集中，即在一台机床上一次装夹可完成多工种、多工序的任务；二是指工艺的成套。机床高速化主要是从提高机床的运行速度来提高机床的加工生产率，而机床的复合化加工则是通过增加机床的功能，减少工件加工过程中的多次装夹、重新定位、对刀等辅助工艺时间，来提高机床利用率的，因此复合化加工是现代机床技术发展的另一重要方面。复合化加工减少了辅助工序，减少夹具和所需机床数量，因此降低了整体加工和机床维护费用。

3.4 方便使用

数控机床制造厂把建立友好的人机界面，提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的重要方面。

3.5 控制智能化

随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在：1）加工过程中自适应控制技术；2）加工参数的智能优化与选择；3）故障自诊断功能；4）智能化交流伺服驱动装置。

随着世界各国数控技术的不断飞跃，我国也引进、借鉴了他国的经验。现在我国已经建立了以中、低档数控机床为主的产业体系。20世纪90年代开始了高档数控机床的研发和生产。21世纪的未来，将为我国各种数控机床的开发、生产和应用，开辟更加广阔的前景。未来几十年，我国将成为数控机床的生产、使用大国。

[1]熊光华.数控机床.北京：机械工业出版社，2001，3.

[2]肖云山.最新数控机床设计及优化技术手册.中国知识出版社，2009，4.

[3]孙汉卿.数控机床维修技术.北京：机械工业出版社，2001，3.