浅谈数控机床发展趋势及发展策略

褚丽宾

摘 要：改革开发以来，我国制造业发生了翻天覆地的变化，尤其是随着汽车产业的发展（产量从21世纪初的百万量级增长到20年代的千万量级），以及之后3C行业（以智能手机制造产业为代表）的兴起（产量从21世纪初的百万部量级到20年代的10亿部量级，其中，手机的玻璃、框架和镜头支架等小金属零件都需数控加工），中国已成长为世界第一大机床消费与制造市场。第一台数控机床起源于麻省理工大学（1952年），短短70年，数控机床的发展经历了巨大的变化。本文简述数控机床的主要发展阶段，重点描述了数控机床的发展趋势。最后，对比国际国内在数控机床领域的发展现状及趋势，也对我国数控机床的发展策略做了浅显的分析。

关键词：数控机床;技术;发展

引言

数控技术以及机床是一个国家从事高端制造的技术以及装备支撑，国内的很多尖端行业都需要以数控技术作为基础技术，同时以数控机床作为生产精密零部件的基本装备。数控技术的发展与进步是推动一个国家的制造水平以及制造装备迈上新台阶的重要技术力量。数控技术的应用能确保我国的生产实现大批量、多品种、高精度的模式，促使我国的制造行业从传统的制造转换成信息化、数字化、集成化、柔性化、网络化的生产模式，这些年来，我国通过投入大量人力、物力、财力来研究数控机床及数控技术，取得了十分喜人的成绩，但我国的数控技术与发达国家相比，还存在很大差距，本文通过对数控机床的发展现状及发展趋势的研究，对我国数控机床的发展策略做了浅显的分析。

1.数控机床工作原理及组成

实现数控机床的运转工作需要以下几个步骤，首先应了解数控机床加工零件最终的相关尺寸和对应标准，将实现的目标和相关的变量进行系统的控制，因此通过计算机信息系统进行加工零件工序的编程，形成具有较好逻辑的加工程序。通过这一程序，相当于对数控机床提供了加工指引，然后对机床的加工状况和控制模式进行调整，检查机床的工作环境以及具体设备运行状况，确保冷却系统润滑系统、夹具系统、运动系统等多个系统能够正常工作。最后通过不同部件的协调配合，实现相应加工顺序和轨迹的移动，从而得到图纸中设计的零件。以上为数控机床的基本组成及工作原理，随着电子技术、信息技术的进步和革新，数控机床技术也得到了迅猛的发展，下面重点描述数控机床的发展趋势。

2.数控机床发展趋势

2.1高精密和超精密

随着航空航天、军工、汽车等工业的技术进展，对零件的加工精密度和加工工艺的要求也越来越高。高精密加工的精密级别，要求尺寸公差在0.1至3μm之间，相互配合的两个零件的配合精度要保持在2μm范围内，在批量生产时尺寸的一致性也要保持在5μm的范围内。而超精密加工的尺寸精度要求更高，基本要达到100nm以内的范围，多用来加工高质量成像的光学系统。

2.2微型机床和袖珍工厂

微小化制造是下一代制造的愿景，期望能以节约场地、能源、人力等最小的投入，来获得最高的回报。欧美和日本等制造强国都已把微小化制造作为未来若干年制造发展规划的重点。对于微小型零件，采用微型机床和袖珍工厂代替传统机床和传统工厂进行加工，是节约资源并获得高效益及可持续发展的最佳路径。

2.3高效率

为了实现更高的加工效率，现代的数控机床主轴转速越来越高，电机功率越来越大。此外，传统的工序分散模式是将工序分散在不同位置的不同机床上，这种模式的效率和质量一般都得不到保证。通过开发与应用铣车复合加工中心、车铣复合加工中心以及各种增减材复合加工中心可以实现工序集成，从而将加工效率大大提升。

2.4设计制作绿色化

数控机床的绿色设计可以考虑的因素有机床的材料、节能、包装、可回收等方面。随着环保的观念日益深入人心，各行各业开始注重生产的环保性，因此在数控机床的生产过程中也需要融入环保理念来适应时代发展的潮流，在生产过程中需要充分考虑环境保护以及资源节约等两个方面的因素，在不影响产品的性能和质量的基础上，充分考虑数控机床的设计、生产、运行对环境的影响，通过调整相应的设计方案以及选取适当的生产材料，从而使设计出的机床对环境的影响达到最小化，这样能有效的资源，达到提高我国资源的使用效率的目的。

3.数控机床发展策略浅析

3.1大力研究与优化数控系统

我国数控机床中的数控系统可以分为两类，一种是直接引用国外的数控系统，比如采用日本、德国等公司的成熟数控器件，直接安装在国产的机床架构上，从而实现国产数控机床的制备。另一种是在引用国外先进数控装置和技术的基础上，进行自主的研发和制备，比如国内华中数控等企业，通过不断的吸收国外数控经验，目前制备出的数控系统已经得到广泛的应用。针对这两类数控系统而言，国外直接引进的数控系统价格较高，如果对传统机床进行数控升级，采用国外的数控系统，虽然能够保证性能的可靠强劲，并且该数控系统拥有较长的寿命和稳定性。国产数控系统虽然经过较长时间的发展，但对于伺服控制、曲面插补及大功率伺服电机控制的能力仍有待加强。因此，有必要加大对国产数控系统及其软硬件的研究与开发力度，努力摆脱受制于人的局面。

3.2以加工工艺革新为引领，不断提升机床性能

传统数控机床在加工过程中，主要是通过机械化操作、人工化操作来完成对机械部件的加工，在信息化技术以及各类先进理论的支撑下，现代数控机床可以通过程序设定来完成自动化、智能化操控，且整个加工过程无需人工进行参与，进而有效保证整个加工的精准性与质量性。为进一步强化数控加工工艺设计质量，必须对现阶段加工工序所呈现出的整体化效果进行分析，查证出与刀具相关联的各个操控目标所具备的参数，然后将不同类组件在加工过程中的参数实现进行综合考虑，以得出基于加工成本加工时间与加工性能相整合的整体化策略，便可进一步为整个加工过程的实现提供数据支撑。针对不断提高的加工工艺需求，需要努力开发出各种高性能、集成度高的复合加工机床。另外，随着节能减排（特别是中国对全世界做出的碳中和的庄严承诺）、绿色环保的要求不断加强，也要努力开发出环境友好，绿色节能的数控设备。

3.3多功能、定制化

随着科技的不断向前迈进和市场个性化需求的不断增加，数控机床的发展会日益趋向于多功能和定制化。数控机床的多功能主要包括将传统的CAD、CAE、CAM以信息化等功能集于一体，实现一机多能。为了满足市场和用户不断增加的个性化需求，数控机床的定制化开发是一個大趋势。在开发数控机床时，不仅要满足功能和性能方面的相关要求，还要充分考虑客户在实际使用时的个性化需求。

结语

数控技术作为衡量一个国家科技制造能力强弱的重要指标，高超的数控技术是制造出高端精密产品的前提，数控技术的好坏代表着一个国家制造能力的强弱，同时也是一个国家综合国力强弱的重要体现，关系到国内制造业产品的国际竞争力。我国数控技术虽取得了一定的发展，但与发达国家相比还存在很大的差距，需要继续加大研发投入来提升我国的数控技术，缩小与发达国家之间的技术水平差距。可以预见到，借助5G技术及互联网的高速发展，3D打印技术和新材料的不断突破，实现数控机床绿色化、物联网、云计算、云诊断以及高度的定制化开发就真正离我们不远了。

参考文献：

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