现代数控技术的发展趋势的分析
摘要：数控技术和装备的发展直接影响着一个国家的制造现代化，近年来，我国高度重视数控技术的发展，取得了相当大的进步，但也存在着不少问题。本文介绍了近几年数控技术的最新成果和进展，叙述了数控技术近几年的发展现状和发展趋势，对发展我国数控技术提出了一点建议。
关键词：数控技术；最新进展；发展；趋势
现代数控技术发展的改进措施现代数控技术具有高精度、高效率等特点，拥有微电子、计算机、信息处理、自动检测及控制技术的功能。在社会飞速发展的今天，现代数控技术正在朝着现代化、科技化的方向发展，所以加工设备的完善是对无人化及规模化生产的基本要求。现代数控技术要想从根本上进行发展与完善需要进行机床改造、物理仿真系统及数控机床伺服驱动技术，从而对实现现代数控技术的PC化、网络化、智能化、开放化、集成化发挥重要作用。
1 当前数控技术的最新进展及其应用领域
(1)机床改造。随着社会现代化发展进程的加快，现代数控技术的发展带动数控机床行业的发展速度。在此背景下，孕育出数控机床改造这一分支行业。由于机床改造所需时间、成本比添置新机更加经济，因此现代数控机床改造得到了充分的运用。现代数控机床改造主要是针对机床功能的恢复及存在的故障加以诊断、修复及翻新。针对机械部分重新装配加工，以加强效率、质量及自动化程度。并且在普通机床上加载或更新现代数控系统，将普通机床改造成CNC机床及NC机床，实现机床NC化。同时，为了提高数控机床的性能、档次及技术上的突破与发展，对数控机床进行改造工作[1]。
(2)仿真系统。几何仿真及物理仿真是虚拟制造最基本的技术保障。目前几何仿真已经有成熟的软件系统，例如UG、MasterCAM等。但因物理仿真具有建模难度大、切削机理复杂等特点，物理研究仍需进一步发展及探究。在虚拟制造研究中，切削过程物理因素的研究有着重要的意义。国外现有关于切削形成、切削力、工作表面质量、振动等方面的研究，国内也有关于加工质量及预测的物理仿真系统研究工作。致力于物理仿真系统的研究，将会为现代数控技术的进步发展起到一定的推进作用。
(3)现代数控机床伺服驱动技术。现代数控机床控制、工业智能化的重要因素之一就是伺服驱动技术。因电力电子技术、微处理器技术、网络技术及控制技术的发展是伺服驱动技术发展的奠基石，所以，伺服驱动技术在数控机床以及其他产业机械控制中作为核心技术之一，广泛引起人们的关注。数控机床伺服驱动技术的运用，将为现代数控技术发展智能化做出很大贡献。
2 国内外数控技术的发展趋势
(1)高速度，高效率人们在实际操作中也发现：当切削速度提高10倍，进给速度提高2O倍，远远超越传统的切削“禁区”后，切削机理发生了变化，导致单位功率的金属切除率提高了30％ 一4O％，切削力降低了30％，刀具的切削寿命提高了70％，留在工件上的切削热大幅度降低，切削温度不升反降，切削振动几乎消失，切削加工发生了本质性的飞跃，而在常规切削加工中备受困惑的一系列问题亦都得到了很好的解决[2]。现在美国和13本大约有3O％的公司已经使用高速加工，在德国这个比例高于40％。目前市场上出现的加工中心主轴转速在20 000 60 000 r／min，最高达到150 000 r／rain；在X-,Y、z进给坐标方向的最大进给速度也提高到24 60 m／min[3]；洛阳轴研科技股份有限公司的XDJ系列系新型加工中心电主轴，采用陶瓷球轴承支承，油气润滑方式，驱动装置具有大功率驱动和l：4恒功率比弱磁调速能力，采用CANopen协议等接口协议，可与多种数控系统匹配，如：200XDJ2OQ、200XDJ4OQ、240XDJ06等，最高转速可达40 000 r／rain[4]。奔腾楚天激光设备有限公司的PLUS 3015高速激光切割机；济南二机床集团有限公司的XHSV2525×60高架式五轴联动龙门加工中心；南通科技投资集团股份有限公司的VH1 100高速立式加工中心；南京二机齿轮机床有限公司的YW5120CNC高速万能数控插齿机等是国内目前高速机床的代表。
(2)高精度美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，称为SPDT技术。20世纪8O年代，美国UnionCarbide公司、Moore公司和美国空军兵器研究所制定了一个以形状精度为0.1 m、直径为800 m的大型球面光学零件超精密加工为目标的超精密机床研究计划——POMA计划，这是一个里程碑式的研究计划。从上个世纪5O年代到2000年，机床的精度每8～10年就会提高一倍。目前机床加工的尺寸精度已经达到 m级，加工的形位精度甚至达到了亚微米级和深亚微米级。机床行业对精度的追求应该说是无止境的，如集成电路的晶片、光刻的透镜以及大型望远镜的光学镜片已经提出纳米级轮廓精度的要求，将来可能发展到A级，达到了原子尺寸水平的精度。但是要实现那个级别的精度还是非常难的，从加工方法和测量方法的原理与技术上均要有大的突破才行。北京机床研究所的NANOTM500超精密纳米级精度车铣复合加工机床和ASPM50超精密非球面加工机床，大连机床集团的DLM12X600精密数控车床是国内机床精密的代表。
(3)高可靠、稳定性数控机床工艺可靠性评估技术是一种对数控机床工艺可靠性进行定量化控制的必要手段之一，其主要目的是衡量数控机床是否达到预期的设计目标和使用要求，指出数控机床加工过程中的薄弱环节，为改进数控机床的设计、制造、工艺与维护等指明方84向。数控系统的可靠性一直以来都是困扰国产数控技术发展的一个瓶颈，我国的一些数控系统在功能和性能上能够达到或接近国外先进的数控系统，但在系统的可靠性上却与国外产品相差甚远。日本FANUC公司声称他们的系统平均无故障时间(MTBF)达3．6～7．2万小时，而我国达到3000小时为合格，与日本相差一个数量级。
(4)柔性化在现实的零件加工过程中，有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升降速上，为了尽可能减少这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此，多功能机床成为近年来发展很快的机种。数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。
(5)智能化、开放式、网络化智能制造技术将人工智能融人制造过程的各个环节，通过模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中的部分脑力劳动，从而在制造过程中，系统具备自组织能力，能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调整其参数，以达到最佳状态。比较突出的代表是牧野提出的一系列的振动控制技术，如高刚性机床设计技术和振动控制技术。通过实时监测加工过程中的振动，调整阻尼，吸收振动能量，控制振动；先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别切削力导致的振动，产生相反的作用力，消除振动。主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床自动调整切削参数，保证加工的稳定性。
(6)多轴联动加工和快速复合加工1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。复合加工在保持工序集中和消除(或减少)工件重新安装定位的总的发展趋势中，使更多的不同加工过程复合在一台机床上，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高工件加工精度，缩短加工周期和节约作业面积的目的。一次装夹完成多道加工程序的复合加工机床日益受到用户的青睐，如WFL车铣复合机床，具有车、镗、铣、钻和螺纹加工的能力，一次装夹即可完成飞机起落架等大型圆柱形工件的车铣复合加工，是2、4轴车削与5轴加工中心的完美结合。目前，国产的数控系统多数还不支持复合加工的功能，尽管华《装备制造技术12013年第1期中8型数控系统已具备车铣复合控制的能力，但仅能实现模拟仿真功能。复合机床代表有沈阳机床(集团)有限责任公司的VTM35014g立式车铣磨复合加工中心，上海电气股份机床集团上海机床厂有限公司的H405一BE轴套类精密复合数控磨床等[5]。
3 结束语
在全球经济日益发展的今天，现代数控技术应与社会发展与时俱进、共同发展进步。这使得现代数控技术必须向科技化、现代化的方向发展。现代数控技术发展是实现科技自动化、现代化的基本立足点，是实现科技自动化、现代化的核心关键，是社会工业现代化的必经之路。现代数控技术的发展不仅关系着国家综合国力水平的体现，更是衡量国家整体发展水平的一个重要标志。因此，现代数控技术的发展至关重要、不容忽视。
参考文献：
[1] 李世良，李忠良．关于现代数控技术的发展趋势的分析【J】．湖南农机，2012，39（9）：160-161．
[2] 陈成．实现高速数控加工关键技术的研究【J】．机械工程与自动化，2009，(4)：146—148
[3] 邹庆华．数控高效加工理论研究【J】．机电产品开发与创新， 2010，(1)：167-169．
[4] 中国机床工具工业协会．CIMT2011展品预览【J】．制造技术与机床，201l，(3)：8—15．
[5] 周忠博，王红军，黄民．数控技术的最新进展及发展趋势研究【Ｄ】．北京：北京信息科技大学，2013．
