我国数控机床发展现状_数控机床的发展现状及趋势

来源:资讯 发布时间:2019-08-04 点击:

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  摘 要:现代数控技术集机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体,是现代制造技术的基础,它的发展和应用,开创了制造业的新时代,使世界制造业的格局发生了巨大的变化。
  关键词:数控技术;一体;变化;核心
  数控技术是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志,实现加工机床及生产过程数控化是当今制造业的发展方向,机械制造的竞争其实质是数控的竞争。《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》将“高档数控机床与基础制造装备”确定为16个科技重大专项之一。通过国家相关计划的支持,我国在数控机床关键技术研究方面有了较大突破,创造了一批具有自主知识产权的研究成果和核心技术。这主要体现在以下几个方面:
  (1)中高档数控机床的开发取得了较大进展,在五轴联动、复合加工、数字化设计以及高速加工等一批关键技术上取得了突破,自主开发了包括大型、五轴联动数控加工机床,精密及超精密数控机床以及一大批专门化高性能机床,并形成了一批中档数控机床产业化基地。
  (2)关键功能部件的技术水平、制造质量逐年稳步提高,功能逐步完善,部分性能指标接近国际先进水平,形成了一批具有自主知识产权的功能部件。开发出了高速主轴单元、高速滚珠丝杠、重载直线导轨、高速导轨防护装置、直线电机、数控转台、刀库与机械手、A/C 轴数控铣头、高速工具系统、数字化量仪等高性能功能部件样机,其中有的品种已实现小批量生产。
  (3)中高档数控系统开发研究与应用取得一定成果。通过自主研发或与国外开展技术合作,在中档数控系统的开发和生产上取得明显进展。初步解决了多坐标联动、远程数据传输等技术难题;为适应数控系统的配套要求,相继开发出交流伺服驱动系统和主轴交流伺服控制系统,并形成了系列化产品。
  1、与国外的差距
  1.1高档数控机床的国内供应能力不足。尽管我国机床行业近年来取得了长足的发展,数控化率稳步提高,但机床消费和生产的结构性矛盾仍然比较突出。目前,国内对中高档机床的需求量逐渐超过低档机床。但国产数控机床以低档为主,高档数控机床绝大部分依赖进口。
  1.2自主创新能力不足。长期以来,我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱,技术创新投入不足,引进消化吸收能力差,低水平生产能力过剩,自主创新能力不高,缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等获得了一些先进数控技术,但缺乏对基础共性技术的研究,忽视了自主开发能力的培育,企业的市场响应速度慢。
  1.3 产品质量、可靠性及服务等能力不强。国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面,国产数控系统的可靠性指标MTBF 与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF 与国际上先进水平也有较大差距。在交货期方面,绝大多数企业由于任务重拖期交货。服务体系不健全,在市场开拓、成套技术服务、快速反应能力等方面不能满足市场快节奏和个性化的要求。
  1.4 功能部件发展滞后。机床是由各种功能部件(主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等)在床身、立柱等基础机架上集装而成的,功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的,所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模,电主轴、主轴单元、数控系统等也有专门的制造厂家,其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上,我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低,精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前,滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。
  2、国内数控机床的发展趋势
  根据2004年10月,完成的《数控机床产业发展专项规划》。国内数控机床大致发展趋势表现在以下几方面:
  2.1 智能、高速、高精度化
  新一代数控机床为提高生产效率,向超高速方向发展,采用新型功能部件(如电主轴、直线电机、LM 直线滚动系统等)主轴转速达15,000r/min 以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大,计算机系统及其应用软件的复杂化,带来了机床系统及其硬件结构的简化,数控机床的智能化程度日趋提高。一台机床的重复定位精度如果能达到0.005 mm(ISO 标准、统计法),就是一台高精度机床,在0.005mm(ISO 标准、统计法)以下,就是超高精度机床。高精度的机床,要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造(CAM)系统的发展,精密度已达到微米级。
  2.2 设计、制造绿色化
  绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下,系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响,从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小,资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑:绿色材料设计;可拆卸性设计;节能性设计;可回收性设计;模块化设计;绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式,通过绿色生产过程生产出绿色产品。数控机床在制造时要考虑:节约资源的工艺设计;节约能源的工艺设计;环保型工艺设计等
  2.3 复合化与系统化
  工件一次装夹,能进行多种工序复合加工,可大大地提高生产效率和加工精度,是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短,对制造速度的要求也相应提高,机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展成为系统化产品,用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高,机床五轴加工、六轴加工已日益普及,机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。
  数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段,它的广泛使用给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来深刻的变化,它的关联效益和辐射能力更是难以估计;数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础,现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等,都是建立在数控技术之上。数控技术是国际商业贸易的重要构成,发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的重要出口产品,世界贸易额逐年增加。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

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