数控机床的发展及改进

李小君

（陕西宝鸡忠诚机床集团， 陕西 宝鸡 721000）

数控机床即是以数字控制为核心的机床，其已经普遍应用于机械制造行业，适用于加工品种多样、结构复杂以及有较高精度要求的零件。依据数控机床的操作难度，其可以被划分为简单型、专业型与加工中心三种，其中简易型机床用于加工无严格精度要求的产品，专业型数控机床的自动化水平、精度要求更高，而加工中心则可以实现联动加工。近些年来，我国数控技术与数控产业取得了相当大的成果，然而在产品加工方面，数控机床还要继续向着高速化、柔性化、开放化迈进，用以适应生产加工的实际需求[1]。

1 数控机床的特点与地位

现代社会当中，人们对产品的要求越来越高，尤其体现在产品的种类、数量和精度、形状等方面，传统加工设备以及难以适应这种变化。数控机床是普通机床的现代化表现，能够有效解决复杂零件的加工问题。总的来说，数控机床中应用了大量现代技术，比如计算机技术、自动检测技术、微电子技术等等，数控机床主要具备精度高、效率高、柔性高的特点，是机械加工现代化的重要标志。数控机床的应用不仅可以提高企业的市场适应能力，促进企业的可持续发展，而且能让自动化生产得到实现，有效节约人力物力资源，加快科技进步。数控加工技术也是军事工业不可缺少的关键技术，像飞机、导弹等武器装备中需要的零件，都需要借助数控机床完成，因此数控机床在国防现代化建设中也起到了重要作用。

2 数控机床的应用现状

现阶段，数控机床已经在各个领域获得了应用，推动了社会经济的发展。数控加工的应用主要有两个方面：第一，数控机床可以加工常规零件，目的是有效提升生产加工效率，规避人为误差，同时缩减生产成本。第二，数控机床可以加工复杂形状的零件，如涡轮叶片等。由于复杂形状的零件与机床产品的质量密切相关，数控技术的应用可以有效控制产品质量，保障产品性能与功能的稳定性。可以说小到机械产品的加工制作，大到工厂化生产、航天航空工程等，生活中随处可以见到数控机床的身影，如若人们的生活中没有数控机床，现代化生产也将陷入困境。

数控机床的诞生解放了人们的双手，让劳动力密集的传统生产转变为现在的高精度、高效率生产，不仅能够满足生产需求，而且能有效避免人为操作引发的不良事故。数控机床以现代化技术为支撑，和普通机床不同的是，其工作效率更高、数据误差更小，可塑性更强，未来的应用范围会进一步扩大。但是需要注意的是，数控机床的应用过程中还暴露了一些问题：第一，国产数控机床缺乏核心技术。虽然国内部分制造商已经打造出专属自身的产品，但对应产品的性能、功能等均无法与国外相提并论，究其原因，国产数控机床的技术水平与国外还存在一定差距。第二，数控机床的制造水平与管理手段有待完善，当前部分国产数控机床制造商没有充分关注制造水平的提升，因此加工产品时仍旧以过去的机床、道具为依据，产品的质量无法得到有序提高。第三，服务水平存在欠缺。商品经济背景下，利益对于各个企业有巨大的吸引力，有的制造企业会将注意力集中于数控机床的生产方面，但是没有完善的售后服务，导致客户的认同度不高。数控机床的发展日新月异，对此企业应明确数控机床的发展趋势，及时改进相关技术和管理手段[2-4]。

3 数控机床的发展趋势

未来数控机床会向着更加利于生产生活的方向发展，具体而言：

（1）高精度发展。数控机床加工零件必须保证产品的高精度，尤其像钟表、仪表等精度要求高的装备，再比如涡轮叶片、陀螺框架等，产品的尺寸基本都是以微米、亚微米为单位，后续数控机床对产品的精度要求越来越高，因此加工类似零件必须强调高精度。比如设法提高CNC系统的控制精度，或者使用仿真技术预测机床加工的精度，

（2）高速度发展。相比普通机床，数控机床的生产效率更高，尤其是主轴旋转、运算与换刀等环节，对应的处理器会加速机床运转，让机床能在最短时间内加工出数量充足、精度更高的零部件。未来数控机床需要进一步提高生产效率，因此改进刀具、电机等也就成为发展的必然。

（3）高柔性化。所谓柔性是指机床对于加工对象的适应能力，产品的多样化发展也就使得机床要进行多样化转变，才能最大程度满足生产需求。这里所说的柔性化包含中、小批量生产，大批量生产当中也要适当引入可编程控制器等，保障高效率的柔性加工。

（4）高自动化。自动化生产解放了人们的双手，但是过去的自动化技术还不够完善，依据需要人的介入，后续机械制造业引入的自动化水平更高，必须应用自动变成来完成自动检索、自动监控、自动传输等，减少人力干预。

（5）复合化发展。一台数控设备如果能同时配备不同刀具，并完成不同的操作工艺，就能有效精简加工工序，提高生产效率。早在2005年的国际机床展览会当中，就有不少国内外机床制造商展示了多种多样的加工机床，当时的机床就已经表现出功能复合化的发展趋势。

（6）智能化。人工智能是整个时代的口号，自然也可以被应用于数控机床中。智能化的产品加工需要凭借智能化控制系统实现，在加工产品之时，工作人员只要设置对应的加工参数化，就可以让设备进入最佳运行状态，机床就能自动完成加工过程。除了加工的智能化之外，设备的故障诊断、自我修复等均会向着智能化发展，保障机械故障的快速定位与解决。

（7）网络化。随着网络技术的应用，数控西永的网络化也越来越重要。在企业管理当中，网络化数控系统能促进企业内部的信息共享与交流，同时加强企业之间的联系沟通，带动制造业及相关行业的高速发展。

（8）可靠性。数控机床的可靠性是衡量产品指标的重要指标，如果机床能生产出精度高、性能强大的商品，其产品质量自然也就得到了保障。目前国外的数控系统可以保证7～10万个小时不会出现故障，而我国的系统仅能有序利用10000多个小时，因此也应多加关注。

（9）加工过程的绿色化。资源环境保护已经成为企业的社会责任之一，鉴于我国的资源问题、环境问题日益突出，国家部门专门提出绿色制造的发展理念，旨在削弱制造加工对环境的不良影响。总而言之，未来数控机床的应用前景不可估量。

4 数控机床的改进

（1）选择适合的工艺技术。

首先，应尽可能提高数控机床的加工效率。一方面深入挖掘内部潜力，像某些硬度高、脆性大的材料，应依据其实际加工要求确定加工方法，比如利用激光深孔加工的方式代替传统操作。而制造毛坯零部件时，可以利用粉末冶金、风力铸造等方式来增强毛坯的精度，降低生产加工成本。另一方面购买新的生产设备，当然这更加适用于经济实力更强的制造商。另外确定加工量时需要依据零件的特点进行。对于零件的粗加工，应将工作效率作为重点关注目标，利用数控机床与刀具的切削能力来调整背吃刀量、进给量。对于零件的精加工，需要精心选择加工用材，把握好背吃刀量、进给量与切削速度。同时为了保证零件的加工效率，建议尽量一次性完成粗加工，节约时间，而精加工尽可能设置更低的进给速度，保障每一次操作的有效性。

（2）节省单件产品的加工时间。

单件产品的加工可以采取以下措施：第一，缩短切削行程，提高切削用量。当前刀具的类型众多，各种刀具的应用让切削、磨削速度明显提升，企业可以应用聚晶立方氮化硼材料制造的刀具来进行切削，并结合宽砂轮作切入发进行磨削，降低切削操作的形成。第二，采用多轴、多件同时加工。依据零件的自身特点，推荐进行多轴机床的同时加工，减少工序耗费的工时。多件同时加工的过程中，应灵活选择顺序多件加工和平行多件加工，或者将这两种加工方式结合起来，节约单件的加工时长。第三，采用多台数控机床看管模式，即由一名工作人员全权负责多台机床的管理。这种管理模式的应用主要是实现人力资源的有效配置，需要注意的是，想要高效应用多台数控机床看管模式，应为每台几台设置自动报警与自动停车，同时错开每台机床的手动作业时间，防止增加工作人员的操作难度。

（3）提高产品的加工精度。

数控机床为人们带来便利的同时，也要不断改进完善用以承受人们对现代化加工的要求。就产品的精度来看，应从以下方面进行改进：首先，明确目前已有的加工手段，合理设置加工的先后顺序，减少工件的重复安装次数，防止机械磨损影响零件精度。其次，把握伺服系统的误差。伺服系统与加工结果密切相关，工作人员应高度重视伺服系统的精度。一方面避免出现轴开环增益方位不准的问题，把握好产品的停留位置，另一方面在机床的轴与轴之间预留足够位置，保障加工的准确性。另外以零件的材质、加工要求等谨慎选择刀具，工作人员应加强操作技术的练习，提高数控机床的操作水平，确保数据机床的几何精度。

（4）提高数控机床的自动化水平。

自动化是数控机床生产加工的必然发展趋势，对此企业应以多种专业的软件技术与网络传输技术为基础，积极引入监控设备，进而提高数控机床的智能化水平，降低操作人员的工作压力。数控机床的自动化与国家强调的节能环保相呼应，企业应用之后能明显降低污染物的处理成本，体现企业的社会责任，对此企业应依据自身情况促进自动化技术与数控机床机械加工的有机融合，提升零部件的生产质量与生产的安全性。

5 结语

数控机床对人们的积极影响有目共睹，后续其会在更多领域发挥应用价值，为人们的生产生活带来福音。然而数控机床的实际应用还存在一些问题，比如核心技术、服务水平等均有所欠缺，对此企业应结合自身实际提出有效的改进方案，促使数控机床能向着高精度、高速度、高柔性发展，推进机械加工产业的可持续发展。