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数控技术现状、发展趋势简述

作者:斯达特 来源:原创 日期:2011-9-18 11:28:26 人气: 标签:数控技术
导读:数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术,网络通信技术和光机电技术等于…
    数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术,网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透而形成的机电一体化产品。数控技术是制造自动化的基础,是现代制造装备的灵魂核心,是国家工业和国防工业现代化的重要手段,关系到国家战略地位,体现国家综合国力水平,其水平的高低和数控装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。

    1、数控技术的发展历程

    自从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统以来,数控系统大致经历了以下四个阶段:

    ① 1952——1969年研究开发阶段
    典型应用:数控车床、铣床、钻铣床
    工艺方法:简单工艺
    数控功能:NC控制、3轴以下
    驱动特点:步进、液压电机

    ② l97O——l985年推广应用阶段
    典型应用:加工中心、电加工、锻压
    工艺方法:多种工艺方法
    数控功能:CNC控制、刀具自动交换、五轴联动较好的人-机界面
    驱动特点:直流伺服电机

    ③  1982年系统化阶段
    典型应用:性制造单元(FUC)、柔性制造系统(FUS)
    工艺方法:完整的加工过程
    数控功能:多台车床和辅助设备协同。多坐标控制,高精度、高速度,友好的人-机界面
    驱动特点:交流伺服电机

    ④  1990年性能集成化阶段
    典型应用:计算机集成制造系统(CIMS)、无人化工厂
    工艺方法:复合设计加工
    数控功能:多过程、多任务调度、模板化和复合化
    驱动特点:数字智能化直线驱动


    2、我国数控技术的发展及现状

    我国数控技术起步于1958年,近50年的发展历程大致可分为三个阶段:第一阶段从1958—1979年,即封闭式发展阶段。在此阶段,由于国外的技术封锁和我国基础条件的限制,数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期问以及“八五”的前期,即引进技术,消化吸收,初步建立起国产化体系阶段。在此阶段,由于改革开放和国家的重视,以及研究开发环境和国际环境的改善,我国数控技术在研究、开发和产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家“八五”的后期和“九五”期间,即实施产业化的研究,进入市场竞争阶段。在此阶段,我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期,国产数控机床的国内市场占有率达50%,配国产数控系统(普及型)也达到了10%。目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模,产品技术性能指标较为成熟,价格合理,在国际市场上具有一定的竞争力。我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟,并已有成熟产品走向市场。同时,我国也已进人世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。我国现有数控机床生产厂家100多家,生产数控产品几千种以上。产品主要分为经济型、普及型和高档型三种类型。在CIMT2003上,中国内地共展出机床700多台,在600多台金属切削机床和近100台金属成形机床展品中,数控机床分别占75%和54%。这既体现了中国机床市场的需求趋势,也反映了中国在数控机床产业化方面取得了突破性进展。虽然我国在数控产品的研究开发生产各方面有了较大的进步,但目前我国占据市场的产品主要集中在经济型产品上,而在中档、高档产品上市场比例仍然很小,与国外一些先进产‘品相比,在可靠性、稳定性、速度和精度等方面均存在较大差距。与发达国家相比,我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。其主要表现在以下三个方面:

    ①信息化技术基础薄弱,对国外技术依存度高。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱,信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术,对国外技术的依存度较高,对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上,没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的商l生能数控机床基本上还依赖进口。

    ②产品成熟度较低,可靠性不高。国外数控系统平均无故障时问在10000h以上,国内自主开发的数控系统仅3000~5000h;整机平均无故障工作时间国外达800h以上,国内最好只有300h。

    ③创新能力低,市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽达百余家,但大多数未能形成规模生产,信息化技术利用不足,创新能力低,制造成本高,产品市场竞争能力不强。

    3、数控技术的发展趋势

    3.1 数控系统结构类型
    从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统,到现在已走过了五十多年的历程。近10年来,随着计算机技术的飞速发展,各种不同层次的开放式数控系统应运而生,发展很快。目前正朝着标准化开放体系结构的方向前进。就结构形式而言,当今世界上的数控系统大致可分为以下四种类型:
    ① 传统数控系统;
    ② “PC嵌入NC”结构的开放式数控系统;
    ③ “NC嵌入PC”结构的开放式数控系统;
    ④ s0Fr型开放式数控系统。

    3.2 目前国外数控系统技术发展的总体趋势
    ① 新一代数控系统向Pc化和开放式体系结构方向发展。
    ② 驱动装置向交流、数字化方向发展。
    ③ 增强通信功能,向网络化发展。
    ④ 数控系统在控制性能上向智能化发展。进入21世纪,人类社会将逐步进入知识经济时代,知识将成为科技和生产发展的资本与动力,而机床工业,作为机器制造业、工业以至整个国民经济发展的装备部门,其战略l生地位、受重视程度也将更加鲜明突出。

    3.3 智能化、开放性、网络化、信息化将成为未来数控系统和数控机床发展的主要趋势
    ① 向高速、高效、高精度、高可靠性方向发展。
    ② 向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展。
    ③ 向PC—based化和开放性方向发展。
    ④ 出现新一代数控加工工艺与装备,机械加工向虚拟制造的方向发展。
    ⑤ 信息技术(IT)与机床的结合,机电一体化先进机床将得到发展。
    ⑥ 纳米技术将形成新发展潮流,并将有新的突破。
    ⑦ 节能环保机床将加速发展,占领广大市场。

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