數(shù)字化控制技術(shù)概況
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù),它是集傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù),具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。
基本概念:
(1)數(shù)字控制。數(shù)字控制(Numerical Control,NC)是一種用數(shù)字化信號對控制對象(如機床的運動及其加工過程)進行自動控制的技術(shù),簡稱為數(shù)控。
(2)數(shù)控技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、字母和符號對某一工作過程進行可編程的自動控制技術(shù)。
(3)數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是指實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟、硬件模塊的有機集成系統(tǒng),它是數(shù)控技術(shù)的載體。
(4)計算機數(shù)控系統(tǒng)。計算機數(shù)控系統(tǒng)(Computer Numerical Control,CNC)是指以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。
(5)數(shù)控機床。數(shù)控機床(NC Machine)是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對加工過程進行控制的機床,或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床
1、發(fā)達國家的數(shù)控技術(shù)概況
數(shù)控技術(shù)隨著現(xiàn)代科技,特別是微電子、計算機技術(shù)的進步而不斷發(fā)展。發(fā)達國家普遍重視機床工業(yè),不斷研究機床的發(fā)展方向和提出科研任務(wù),并為此網(wǎng)羅世界性人才和提供充足的經(jīng)費。美、德、日三國是當今世界上在數(shù)控機床科研、設(shè)計、制造、使用方面技術(shù)比較先進和經(jīng)驗比較豐富的國家。
美國由于其汽車等制造業(yè)發(fā)達,電子、計算機技術(shù)又處于世界領(lǐng)先地位,因此發(fā)展了大量大批量生產(chǎn)自動化所需的自動線。其數(shù)控機床的主機設(shè)計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實,且一貫重視科研和創(chuàng)新,其高性能數(shù)控機床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當今美國既生產(chǎn)用于宇航產(chǎn)品加工的高性能數(shù)控機床,也為中小企業(yè)生產(chǎn)廉價實用的數(shù)控機床。
德國重視機床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位。德國的數(shù)控機床,尤其是大型、重型、精密數(shù)控機床.由于質(zhì)量及性能良好、先進實用,在世界上享有盛譽。德國特別重視數(shù)控機床主機及配套件的先進和優(yōu)質(zhì),其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)和各種功能部件在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司的數(shù)控系統(tǒng)和Heidenhain公司的精密光柵均世界聞名。
日本也和美、德兩國相似,充分發(fā)展大批量生產(chǎn)自動線,繼而全力發(fā)展中小批量柔性生產(chǎn)自動化的數(shù)控機床。在中檔數(shù)控機床方面,日本的出口量居世界第一位。日本從20世紀80年代開始進一步加強科研,發(fā)展高性能數(shù)控機床。日本突出發(fā)展數(shù)控系統(tǒng),日本FANUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng),在技術(shù)上領(lǐng)先,在產(chǎn)量上居世界第一。
2、我國數(shù)控技術(shù)概況
我國生產(chǎn)數(shù)控機床的廠約占機床廠總數(shù)的1/3.數(shù)控機床產(chǎn)量不斷增長,但數(shù)控機床的需求量增長得更快,國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量還滿足不了社會發(fā)展的需求,大量的數(shù)控機床需要進口。
我國從1958年研制出第一臺數(shù)控機床到如今數(shù)控機床的發(fā)展大致可分為兩大階段;
1958-1979年為第一階段,從1979年至今為第二階段。第一階段由于數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性尚未很好地解決,限制了國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展。而數(shù)控線切割機床由于結(jié)構(gòu)簡單,得到了較快的發(fā)展。在第二階段,通過引進先進的數(shù)控技術(shù)和合作生產(chǎn)等方式,解決了數(shù)控機床的可靠性、穩(wěn)定性等問題,數(shù)控機床開始批量生產(chǎn)和使用。經(jīng)過第二階段的發(fā)展,我國數(shù)控機床的設(shè)計和制造技術(shù)有了較大提高,開發(fā)了立式加工中心、臥式加工中心,以及數(shù)控車床、數(shù)控銑床等多種數(shù)控機床;培訓了一些數(shù)控機床設(shè)計、制造、使用維護方面的人才;通過利用國外的先進元器件及數(shù)控系統(tǒng)配套,能自行設(shè)計系統(tǒng)配套,能自行設(shè)計及制造高速、高性能、多面、多軸聯(lián)動的數(shù)控機床。在加工中心的基礎(chǔ)上,研制了柔性制造單元,建造了柔性制造系統(tǒng)。到20世紀80年代末,我國在一定范圍內(nèi)探索實施了CIMS(計算機集成制造系統(tǒng)),取得了寶貴的經(jīng)驗,掌握了一定的技術(shù)。
雖然我國的數(shù)控技術(shù)有了一定的發(fā)展,但是和其他先進國家的相比,差距還很大。我國數(shù)控機床的數(shù)量和品種尚不能完全滿足國內(nèi)市場需求,出口量少;設(shè)計制造水平還處于學習、仿造走向自行開發(fā)階段;嚴重缺乏各方面專家人才和熟練的技術(shù)工人;重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)需要國外技術(shù)的支撐;還需要提高關(guān)鍵技術(shù)的試驗、消化、掌握及創(chuàng)新能力。
隨著世界科技進步和機床工業(yè)的發(fā)展,數(shù)控機床作為機床工業(yè)的主流產(chǎn)品,已成為實現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備,是國防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。我國航天航空、國防軍工制造業(yè)需要大型、高速、精密、多軸、高效數(shù)控機床;汽車、摩托車、家電制造業(yè)需要高效、高可靠性、高自動化的數(shù)控機床和成套柔性生產(chǎn)線;電站設(shè)備、冶金石化設(shè)備、軌道交通設(shè)備、造船業(yè)、制造業(yè)需要以高精度、重型為特征的數(shù)控機床;IT、生物工程等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)需要納米級和亞微米超級精密加工數(shù)控機床;產(chǎn)業(yè)升級的工程機械、農(nóng)業(yè)機械等傳統(tǒng)制造行業(yè),特別是蓬勃發(fā)展的民營企業(yè),需要大量數(shù)控機床進行裝備。因此,加快發(fā)展數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)也是我國裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實要求。