数控机床关键技术与发展趋势探析

DOI:10.19392/ki.1671-7341.201816182数控机床关键技术与发展趋势探析朱㊀骥常州技师学院㊀江苏常州㊀213000摘㊀要:在我国机床制造业中,数控机床是十分常见的工作设备,在现代工业中占据极其重要的地位㊂数控机床技术的可靠性和稳定性对技术产业的发展产生直接影响,具有高速㊁精密㊁智能㊁复合㊁多轴联动㊁网络通信等功能的数字化数控机床系统是机床逐渐趋向高档化的表现㊂高档数控机床作为世界先进机床设备的代表,其发展象征着国家目前的机床制造业占全世界机床产业发展的先进阶段,因此国际上把五轴联动数控机床等高档机床技术作为一个国家工业化的重要标志㊂本文对数控机床的技术特征和关键技术进行阐述,并探析数控机床未来发展的趋势,提出关于我国数控机床发展的相关建议,目的是对数控机床在工业发展中的重要作用进行分析和研究,希望对我国工业发展起到积极的参考作用㊂关键词:数控机床;关键技术;发展趋势㊀㊀国家的经济发展水平和综合国力,受重工业装备发展水平的直接影响㊂数控技术当前被广泛应用与现代工业和制造业等高精尖领域中,是制造技术及装备的核心部分㊂机床作为当前机械加工产业的主要设备,其技术发展已经成为国内机械加工产业的发展标志㊂数控机床是制造装备业的工作母机,是先进的生产技术和军工现代化的战略装备㊂数控机床技术不仅是我国现代化工业发展的基础性技术,也是体现国家工业机械程度和精密程度的关键环节㊂许多发达国家对工业较为落后的国家实行数控技术及信息的封锁战略,将数控技术作为本国的内部资源之一㊂通过多年的研究和探索,我国当前在数控方面已经获得一些成就,但与发达国家相比仍处于落后的阶段,这一点主要体现在国产机床占有率低的方面㊂1数控机床技术特征1.1整体设备重量低数控机床加工技术具有轻量化的特征,主要是因为其利用整体薄壁的结构,比如在生产航天产品时,会对轻量化提出较高的要求,因其零件十分复杂㊁组件数量多㊁表面形状特殊和过渡圆角半径小等诸多因素的限制,所以利用数控加工技术进行生产加工是十分有效的方法,不但机动性能有所提升,并且可以很大程度降低生产成本[1]㊂1.2性能高具备高性能是数控机床当前的主要特征,主要用于加工难度较高的材料,如对材料和强度都要求较高的第四代军用机,耐寒㊁抗高温㊁防老化㊁韧性强㊁抗疲劳和防腐蚀是对该材料的要求,所以可以利用数控加工技术对钛合金㊁复合材料㊁铝合金和工程陶瓷等进行加工,以达到其高性能的目标㊂1.3加工精密程度高精密化是我国数控机床技术具备的另一特征,并且在不断提高加工精度的过程中,精密化程度也逐渐提升㊂如进行航空飞行器中导航㊁控制等设备的加工时,有部分零件精密度较高且结构复杂,所以随着精密化和轻量化的程度逐渐提升,推动数控技术的发展㊂2数控机床的关键技术2.1补偿误差技术加工过程中出现的误差对产品的质量产生直接影响,所以随着对加工产品质量要求的不断提升,对产生误差的重视程度也越来越高㊂数控机床加工所采用的补偿误差技术,能够最大程度减小误差和误差对产品造成的影响,这需要对产生误差的原因进行深入研究㊂床身㊁立柱㊁主轴以及各种导轨等是组成数控机床的重要部分,这几部分都可能在生产中产生误差,补差误差技术主要体现在误差建模㊁误差测量和误差补偿三个方面㊂其中最基础的技术是误差建模,这包括误差元素建模和综合建模两项内容,其次是误差测量技术,这包含直接测量和间接测量,这两项工作都是为最后的误差补偿技术创造条件㊂根据时间可以将误差补偿技术分为离线补偿和实时补偿,前者是以测量的误差为依据,在后期进行机床的误差补偿,这只适用于机床产生的稳定误差㊂如果是因温度等原因产生的误差必须进行实时补偿,研究补差误差技术是让补偿误差工作更加有效㊁简便和准确[2]㊂2.2直线电机进给驱动技术无需任何中间转换装置实现电能向直线运动机械能的直接转换,就是直线电机,结构简单㊁磨损少㊁效率高㊁噪音小以及组合性强是其主要的优势㊂交流直线电机是当前在高精度数字机床上普遍应用的设备,这种设备有直线感应电机和永磁直线同步电机两种,直线感应电机成本较低,并且受到外界干扰影响的程度较低,同时也可以抗电磁干扰;永磁直线同步电机同时具备直线电机和永磁电机的优势,响应速度更快㊁体积更小㊁推力能量更大,所以是当前高精度直线进给系统的首选㊂2.3五轴联动技术五轴联动数控机床是当前高档数控机床的主要类型,也是航天航空等诸多重工业加工精密仪器时应用的主要工具㊂ 3+2 是五轴联动数控机床的结构模式,可以实现X㊁Y㊁Z三轴与另外两轴的同时运动和回转㊂欧美和日本是进口五洲联动数控机床的代表国家,其数控技术处于国际领先水平,由于国外技术封锁和国内缺乏工业基础的原因,我国现在整体的数控技术水平较为落后,不过对五轴联动数控机床的研究脚步从未停止[3]㊂3数控机床技术未来发展趋势3.1性能逐步提升机械行业性能指标是通过精读㊁速度和效率来体现,所以数控技术未来会在这些方面有更加显著的提升,将多处理器作为控制系统的方法㊂与此同时要在提升机床动㊁静态性能方面加强研究力度,提出合理㊁有效的改善措施,以满足不同客户在机床使用方面的需要㊂数控系统中的群控制系统逐渐向柔软化转型,对物料流及信息流进行调整,从而适应生产的各项流程,最大程度发挥群控制系统的性能,简化加工程序,使数控技术的发展方向更加多元化㊂3.2趋向网络化随着社会进步和互联网发展,各行各业都获得巨大的发展空间和机遇,传统工业也不例外,当前大多数加工流程已经将计算机技术加入其中,这为数控机床的发展创造诸多有利条件,并且可以实现诊断故障和远程监控的功能㊂3.3趋向智能化智能数控机床的实时控制在未来会实现模糊控制㊁专家控制㊁学习控制和自适应控制等功能,并且将编程㊁故障诊断和参数设定相关系统都加入到数控系统中,对机床在告诉运行时缠身的数据进行收集和检测,保证机床能够正常㊁高速㊁稳定运行,当出现故障能够及时反馈,以便进行处理和解决,使数控机床的操控性大大提升[4]㊂(下转第246页)重大产学研合作项目;万家鑫集团与华侨大学合作研发鞋业新材料,预计研发投入将超500万元㊂二是在区科技创业服务中心建立科技成果转化培训中心,成立创业导师服务团,全力支持科技成果转化,着力培育更多经济增长新动能㊂国务院总理李克强在‘政府工作报告“中明确提出:到2020年,科研成果对经济的贡献率要达到60%以上㊂要实现这一目标,离不开政府㊁企业㊁科研院所等方面的共同努力,需要科技管理部门主动作为,聚集全社会的优势资源,打通科技成果转化之路㊂参考文献:[1]陈文静,林树文,周琼.科技工作科技成果转化中的作用与对策[S].台湾农业探索,2015(04).[2]陈海平.浅谈高校创新人才培养与科技成果转化途径[G].科技文汇,2015(21).﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏(上接第242页)4我国数控机床发展相关建议我国机床行业在世界机床工业体系和全球机床市场中占有重要地位,但目前仍然不能算作机床强国㊂与世界机床强国相比,我国机床行业仍具有一定差距,尤其表现在中高档机床竞争力不强㊂此外,受到国内外复杂经济形势的影响,我国机床行业发展回归新常态,产业向中高端转型升级的要求迫切[5]㊂4.1生产重点产品应重点针对航空航天装备㊁汽车㊁电子信息设备等重点产业的需求展开研究,幵发高档数控机床㊁先进成形装备及成组工艺生产线㊂包括:电子信息设备加工装备㊁航空航天装备大型结构件制造与装配装备㊁航空发动机制造关键装备㊁船舶及海洋工程装备关键制造装备㊁轨道交通装备关键零部件成套加工装备等产品㊂4.2研发高档数控系统重点开发多轴㊁多通道㊁高精度插补㊁动态补偿和智能化编程㊁具有自监控㊁维护㊁优化㊁重组等功能的智能型数控系统;提供标准化基础平台,允许开发商㊁不同软硬件模块介入,具有标准接口㊁模块化㊁可移植性㊁可扩展性及可互换性等功能的开放型数控系统㊂4.3提高共性技术近年来,机床制造基础和共性技术研究不断加强,产品开发与技术研究同步推进㊂机床产品的可靠性设计与性能试验技术㊁多轴联动加工技术等多项关键技术的成熟度有了很大提升㊂数字化设计技术研究成果在高精度数控坐标镗床㊁立式加工中心等产品设计上进行实际应用;多误差实时动态综合补偿和嵌入式数控系统误差补偿等软硬件系统在多个企业㊁多个产品上进行了示范应用,使数控机床精度得到了明显提升[6]㊂5结语在科学技术快速发展的大背景下,我国必须在数控技术和科技上实现创新,摆脱传统模式和观念的束缚,将数控技术发展重点转移到管理和营销上,保证售后服务的质量,将可持续发展观融入到未来数控技术的研究中,以发展新型数控系统作为探索目标,在对我国制造行业水平进行提升的同时,优化技术发展的模式,尽可能减小与发达国家数控技术之间的差异,将数控机床广泛应用于机械工业中不仅能够提高我国制造业的技术水平,更为我国未来发展提供动力㊂现代制造业的蓬勃发展需要通过数控机床技术的进步和发展作为基础条件,与此同时,制造业随着数控机床技术的发展向高效㊁优质以及人性化的方向逐渐转型㊂所以,未来因数控机床技术的发展和数控机床的广泛应用,必将促使制造业迎来巨大的发展机遇,展开一场撼动传统制造业模式的深刻革命㊂参考文献:[1]吴唤.数控机床的技术发展路线[J].大科技,2017(1):304.[2]黄楚鹏.数控机床和数控技术的发展及未来趋势[J].科技视界,2014(33):266-266,291.[3]张金刚.数控机床关键技术与发展趋势[J].房地产导刊,2017(6):240.[4]王建军.数控机床和数控技术的发展及未来趋势[J].城市建设理论研究(电子版),2015(3):2165-2166.[5]张晓红.数控机床和数控技术的发展及未来趋势[J].山东工业技术,2016(20):295.[6]赵钦志,王立平,王军见.数控机床可靠性试验和评估技术分析与研究[J].制造技术与机床,2017(11):17-21.﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏(上接第243页)一个主要指标作为同类指标反映评价内容㊂同时工作人员在设置指标时还应该做一个重要的工作是,应该分析数据收集的难易和成本的高低,这样做可以节约成本㊂(三)建立财政投入绩效评价指标仓库财政投入绩效评价指标仓库对地方财政来说有着重要的作用,可以说是地方财政的数据库㊂之所以工作人员需要建立财政投入绩效评价指标库,这是因为财政投入绩效评价指标仓库可以有效集成财政的内部指标和外部指标,建立起能够涵盖全部财政投入评价的分类指标体系㊂建立财政投入绩效评价指标仓库有以下三个作用:第一个作用是工作人员通过建立指标仓库,可以在了解了经济和社会发展的实际后,定期增补或删减指标,这样做可以选取合适的指标㊂第二个作用是工作人员建立了指标仓库,可以为指标设置与选取和评价工作的规范化㊁制度化搭建一个数据处理平台,对提高工作效率有着极大的帮助;第三个作用是工作人员建立了指标仓库可以定时取用指标,并按照评价对象和评价人员可接受的时间框架组织好他们所需要的信息,由于指标仓库中的指标均经过测试和清理,能保证其一致性和可信性,同时有利于决策者进一步构建指标体系㊂四㊁结语在经济全球化的发展的背景下,世界各国政府和学术界得到一个普遍的共识:科技水平㊁经济发展㊁科技投入三者之间有着密切的关系㊂在整个社会的科技投入中,地方财政科技投入是重要的组成部分,所以应该构建科学的㊁完善的地方财政科技投入绩效评价指标体系,从而保证地方财政工作的顺利开展㊂参考文献:[1]朱春奎.财政科技投入与经济增长的动态均衡关系研究[J].科学与科学技术管理,2011,(3):30.[2]王海鹏,勒萍.中国科技投入与经济增长的granger因果关系分析[J].系统工程,2012,(7):25.[3]刑占峰.地方财政科技投入绩效评价指标分析 指标评价科学学[J].科学技术管理,2013,(6):30.基金项目:课题名称:基于模糊数学模型的高校财政科研投入绩效评价-以GD省为例(基金编号:Z201772)。