【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 M03 G00 G96 Z339 S160 M08 G01 X502 F03 G65 P9005 X45619 I10 F01 U02 G01 U02 F03 G01 X45419 F005 M15 M16 G00 X510 G04 U001 G00 Z328 G04 U001 G01 X49963 F02 G02 X48763 Z334 R06 F005 G01 X45369 F012 G04 U01 G00 X51 Z336 G04 U001 G00 Z35 G04 U001 G01 X49963 F02 G03 X48713 Z344 R06 F005 G01 X45369 F012 G04 U01 G01 Z334 F01 G04 U01 G00 G97 X80 Z336 S1000 G00 Z100 M09 G00 T0588 N50 ID FINISH NR 02 正文 數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品即所謂的數(shù)字化裝備其中數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備的范圍覆蓋很多領(lǐng)域 1 機(jī)械制造技術(shù) 2 信息處理加工傳輸技術(shù) 3 自動(dòng)控制技術(shù) 4 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 5 傳感器技術(shù) 6 軟件技術(shù)等在未來經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)下數(shù)控技 術(shù)和數(shù)控裝備都有其相應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì)同時(shí)為適應(yīng)世界潮流的變化中國在這些方面必定有自己的研究方向與發(fā)展策略 一數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大他對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè) IT 汽車輕工醫(yī)療等的發(fā)展起著越來越重要的作用因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面〔 1～ 4〕 1 高速高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)效率質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體高速高精加工技 術(shù)可極大地提高效率提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì) CIRP 將其確定為 21 世紀(jì)的中心研究方向之一在轎車工業(yè)領(lǐng)域年產(chǎn) 30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒輛而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域其加工的零部件多為薄壁和薄筋剛度很差材料為鋁或鋁合金只有在高切削速度和切削力很小的情況下才能對(duì)這些筋壁進(jìn)行加工近來采用大型整體鋁合金坯料掏空的方法來制造機(jī)翼機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘螺釘和其他聯(lián) 結(jié)方式 拼裝使構(gòu)件的強(qiáng)度剛度和可靠性得到提高這些都對(duì)加工裝備提出了高速高精和高柔性的要求從 EMO2021 展會(huì)情況來看高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80mmin 甚至更高空運(yùn)行速度可達(dá) 100mmin 左右目前世界上許多汽車廠包括我國的上海通用汽車公司都已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach 機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá) 60mmin 快速為 100mmin 加速度達(dá) 2g 主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60000rmin 加工一個(gè)薄壁飛機(jī)零件只用 30min 而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3h 在 普通銑床加工需 8h 德國 DMG 公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá) 120210rmm 和 1g 在加工精度方面 10 年來 近 普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10m 提高到 5m精密級(jí)加工中心則從 3～ 5m提高到 1～ 15m并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí) 001m 在可靠性方面國外數(shù)控裝置的 MTBF 值已達(dá) 6000h 以上 伺服系統(tǒng)的MTBF 值達(dá)到 30000h 以上 表現(xiàn)出非常高的可靠性為了實(shí)現(xiàn)高速高精的加工與之配套的功能部件如電主軸直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大 2五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展采用 5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削不僅光潔度高而且效率也大幅度提高一般認(rèn)為 1臺(tái) 5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于 2臺(tái) 3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí) 5軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益但過去因 5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因其價(jià)格要比 3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍加之編程技術(shù)難度較大制約了 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化其制造難度和成本大幅度降低數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù) 合加工機(jī)床含 5面加工機(jī)床的發(fā)展在 EMO2021展會(huì)上新日本工機(jī)的 5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭可實(shí)現(xiàn) 4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工使得 5面加工和 5 軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工德國 DMG公司展出 DMUVoution 系列加工中心可在一次裝夾下實(shí)現(xiàn) 5 面加工和 5 軸聯(lián)動(dòng)加工可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CADCAM 直接或間接控制 3 智能化開放式網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化如加工過 程的自 適應(yīng)控制工藝參數(shù)自動(dòng)生成為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化如前饋控制電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型自整定等簡(jiǎn)化 編程簡(jiǎn)化操作方面的智能化如智能化的自動(dòng)編程智能化的人機(jī)界面等還有智能診斷智能監(jiān)控方面的內(nèi)容方便系統(tǒng)的診斷及維修等為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題目前許多國家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究如美國的 NGC The Next Generation WorkStationMachine Control 歐共體的 OSACA Open System Architecture for Control within Automation Systems 日本的 OSEC Open System Environment for Controller 中國的 ONC Open Numerical Control System 等數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上面向機(jī)床廠家和最終用戶通過改變?cè)黾踊蚣舨媒Y(jié)構(gòu)對(duì)象數(shù) 控功能形成系列化并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系 統(tǒng)中快速實(shí)現(xiàn)不同品種不同檔 次的開放式數(shù)控系統(tǒng)形成具有鮮明個(gè)性的名 牌產(chǎn)品目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范通信規(guī)范配置規(guī)范運(yùn)行平臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)數(shù)控裝備的 網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線制造系統(tǒng)制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求也是實(shí)現(xiàn) 新的制造模式如敏捷制造虛擬企業(yè)全球制造的基礎(chǔ)單元國內(nèi)外一些著名數(shù) 控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)如在 EMO2021 展中日本山崎馬扎克 Mazak 公司展出的 CyberProduction Center 智能生產(chǎn)控制中心簡(jiǎn)稱 CPC 日本大隈 Okuma 機(jī)床公司展出 IT plaza 信息技術(shù)廣場(chǎng)簡(jiǎn)稱 IT 廣場(chǎng) 德國西門子 Siemens 公司展出的 Open Manufacturing Environment 開放制造環(huán)境簡(jiǎn)稱 OME 等反映了數(shù)控機(jī)床加 工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì) 4重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立 1關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范如前所述開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性柔性適應(yīng)性擴(kuò)展性美國歐共體和日本等國紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范 OMACOSACAOSEC 的研究和制定世界 3 個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定 預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨我國在 2021 年也開始進(jìn)行中國的 ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定 2 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)誕生后的 50年間的信息交換都是基于 ISO6983標(biāo)準(zhǔn)即采用 GM 代碼描述如何加工其本質(zhì)特征是面向加工過程顯然他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要為此國際上正在研究和制定一種新的 CNC 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649STEP－ NC 其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi) 的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型 從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程 乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化 STEPNC 的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響首先 STEPNC 提出一種嶄新的制造理念傳統(tǒng)的制造理念中 NC 加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上而在新標(biāo)準(zhǔn)下 NC 程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上這正是數(shù)控技術(shù)開放式網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向其次STEPNC 數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙約 75％加工程序編制時(shí)間約 35％和加工時(shí)間約 50％目前歐美國家非常重視 STEPNC 的研究歐洲發(fā)起了 STEPNC 的IMS 計(jì) 劃 199911～ 20211231 參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來自歐洲和日本的 20 個(gè) CADCAMCAPPCNC 用戶廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)美國的 STEP Tools 公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者 他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型 Super Model 其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程目前這種 新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了 SIEMENSFIDIA 以及歐洲 OSACANC 數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證 二對(duì)我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì) 我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958年近 50年的發(fā)展歷程大致可分為 3個(gè)階段第一階段從 1958年到 1979年即封閉式發(fā)展階段在此階段由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢第二階段是在國家的六五七五期間以及八五的前期即引進(jìn)技術(shù)消化吸收初步建立起國產(chǎn)化體系階段在此階段由于改革開放和國家的重視以及研究開發(fā)環(huán)境和國際 環(huán)境的改善我國數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足 的進(jìn)步 第三階段是在國家的八五的后期和九五期間即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段在此階段我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步在九五末期 國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá) 50％配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)普及型也達(dá)到了 10％ 縱觀我國數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程特別是經(jīng)過 4個(gè) 5年計(jì)劃的攻關(guān)總體來看取得了以下成績(jī) 1奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)數(shù)控主機(jī)專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)部分技術(shù)已商品化產(chǎn)業(yè)化 2 初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上建立了諸如華中數(shù)控航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠蘭州電機(jī)廠華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠 以及北京第一機(jī)床廠濟(jì)南第一機(jī)床 廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地 3 建立了一支數(shù)控研究開發(fā)管理人才的基本隊(duì)伍雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步但我們也要清醒 地認(rèn)識(shí)到我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀 與我國的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距 雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快但橫向比與國外對(duì)比不僅技術(shù)水平有差距在某些方面發(fā)展速度也有差距即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢(shì)從國際上來看對(duì)我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下 1 技術(shù)水平上與國 外先進(jìn)水平大約落后 10～ 15 年在高精尖技術(shù)方面則更大 2產(chǎn)業(yè)化水平上市場(chǎng)占有率低品種覆蓋率小還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低外觀質(zhì)量相對(duì)差可靠性不高商品化程度不足國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)用戶信心不足 3 可持續(xù)發(fā)展的能力上對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)工程化能力較弱數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究制定滯后 分析存在上述差距的主要原因有以下幾個(gè)方面 1 認(rèn)識(shí)方面對(duì)國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范國外的封鎖加扼殺體制等困難估計(jì)不足對(duì)我國數(shù)控技術(shù)應(yīng) 用水平及能力分析不夠 2 體系方面從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時(shí)候多從系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時(shí)候少?zèng)]有建立完整的高質(zhì)量的配套體系完善的培訓(xùn)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系 3 機(jī)制方面不良機(jī)制造成人才流失又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新產(chǎn)品創(chuàng)新且制約了規(guī)劃的有效實(shí)施往往規(guī)劃理想實(shí)施困難 4 技術(shù)方面企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后水平較低數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠 附錄三 Numerical control technology and equipment trends and countermeasures Text N