数控技术在制造业中的应用

数控技术在制造业中的应用摘要：随着制造行业市场竞争的加剧，传统的机械制造技术很难满足现在日趋多元化的市场需求。同时．现代机械制造自动化程度也是衡量一个国家工业水平和综合国力强弱的重要指标之一。提高传统机械制造行业的自动化程度。增加企业的市场竞争力，进而提高国家工业水平，提升综合国力的必然要求。而实现工业自动化的关键是在机械制造中采用数控技术。因此，在机械制造行业广泛引入数控技术，无论从国家战略角度，还是从企业竞争策略角度来看都是十分必要和紧迫的。关键词：制造业；数控技术；应用Abstract:Asmanufacturingindustrymarketcompetitionintensifies,thetraditionalmechanicalmanufacturingtechnologyisdifficulttosatisfycurrentincreasinglydiversemarketdemand.Thepapermainlydiscussestheapplicationofnumericalcontroltechnologyinmechanicalmanufacturing.Keywords:manufacturingindustry;numericalcontrol;application0引言所谓数控技术就是综合和用计算机技术、网络通信技术、现代光机电技术和机械制造技术将机械加工和机械运动的过程由数字信息来进行控制的现代机械制造行业的基础技术，具有柔性自动化、效率高、精度高等优点。在实际应用中，首先进行程序编写，然后将编写的程序语言输入到计算机，由计算机完成对设备的控制。传统的机械制造设备的控制装置是由完全的硬件电路组成，不够灵活、效率比较低。现代数控技术通过计算机程序编制来对设备的数据输入、分析判断、输出进行控制，使得设备的工作效率得到积极大的提高，具有灵活多变的特点。由于数控技术的各种优点，它在相关行业特别是机械制造行业当中的应用越来越广泛，受重视程度也越来越高。随着机械制造行业市场产品竞争的加剧，以及计算机辅助设计技术为核心的新兴技术的崛起，传统的机械制造技术已经很难跟上日新月异的市场变化趋势和花样繁多的产品需求。面对成本上涨和产品质量提高以及小批量多规格订单的不断增多。传统机械制造技术显得柔性不足。要增强机械制造行业应对变化莫测的市场需求和日益激烈的竞争压力，这就要求我们在传统的机械制造行业中引人数控技术，提升效率，降低成本。努力使生产出来的产品满足市场需求。1数控技术在制造业中的战略意义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变化。数控技术是提高产品质量，提高劳动生产率必不可少的手段，它的广泛应用给机械制造业的生产方式，产业结构，管理方式带来巨大变化；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，C1MS等都是建立在数控技术上。因此数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低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。如果数控机床的发展依赖干国外，这不仅使制造业加工成本难以降低，而且也使整个制造业在技术上显得极为脆弱，最终使我国整个机械制造业落在先进发达国家之后的被动局面。几近年来，我国从发展数控技术的战略高度结合国民经济的特点对数控技术进行了有针对性的发展和研究，虽然在一定程度上取得了长足进步，但是仍旧存在不少问题有待于解决。2数控技术在制造业中的应用现状机械制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展可以提高人民的生活水平，缓解就业压力，保障社会稳定，也是国民经济和社会发展的物质基础，是一个国家综合国力的重要体现。伴随经济全球化，我国正在成为世界机械制造业的中心，但是与发达国家相比，我国机械制造业不仅制造工艺装备陈旧、生产自动化技术落后、企业管理粗放、缺乏自主创新产品与先进技术等，而且在快速、高品质、低成本，以及优质服务方面也有较大的差距。而美国、日本和德国等发达国家，用数控技术改造机床和生产线大量投入到机制制造行业，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。我国加入WTO后，国际竞争大大加强，对发达国家相比，明显处于劣势地位，这就要求数控技术能够投入制造行业之中。我国从1958年起，由一批科研院所，高等学校和少数机床厂起步进行数控系统的研制和开发。在改革开放后，我国数控技术才逐步取得实质性的发展。经过“六五”(1981～1985年)的引进国外技术，“七五”(1986～1990年)的消化吸收和“八五”(1991—1995年)国家组织的科技攻关，才使得我国的数控技术有了质的飞跃，当时通过国家攻关验收和鉴定的产品包括北京珠峰公司的中华I型，华中数控公司的华中I型和沈阳高档数控国家工程研究中心的蓝天I型，以及其他通过“国家机床质量监督测试中心”测试合格的国产数控系统如南京四开公司的产品。我国数控机床制造业在20世纪80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。至目前为止我国机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，近10年来，我国数控机床年产量约为0.6-0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6％，且不断提高。3数控技术在制造业中的发展趋势数控技术的广泛应用，不但使传统制造业发生了巨大变革，亦使得制造业成为了工业化的象征。随着数控技术的快速发展和领域应用的不断扩大，它在一些关系到国计民生的重要行业如医疗、轻工、汽车、IT等发展中的作用越来越重要。俨然，装备数字化已经成为现代化发展的趋势所在。3.1高速度、高精度的技术发展新趋势质量和效率是制造业先进技术的主体，高速度、高精度的加工技术，可在很大程度上提高生产效率、提高产品的档次和质量、缩短生产周期、促进市场竞争能力的提升。对于轿车工业领域而言，要达到年产30万辆，其生产节拍需为4Os／辆，而多品种加工已成为轿车装备亟待解决的关键性问题之一；对于宇航和航空工业领域而言，薄筋和薄壁多为其加工零部件，刚度难以保障，材料为铝合金或铝，只有在切削力很小和高切削速度的情况下，才可对这些壁、筋实施加工。近年来，机身、机翼等大型零件的制造商，采用大型铝合金掏空方法代替螺钉、铆钉拼装的形式，使得构件的可靠性、刚度和强度都得到了较大提高。这些都对装备加工提出了高速度、高精度和高柔度的要求。3.2五轴联动加工机床快速发展运用五轴联动对三维曲面零件加工，采用刀具最佳几何形状实施切削，在效率大幅度提升的基础上，光洁度也得到保证。一般情况下，2台三轴联动机床的效率同1台五轴联动的机床效率相等。尤其是使用立方碳化硼等超硬材料对削淬硬钢零件进行高速切削时，相比于三轴联动加工形式，五轴联动发挥的效益更高。但是因过去五轴联动主机机构、数控系统复杂等原因，其价格要高出三轴联动数控机床数倍，加之编程技术存在较大难度，均对五轴联动机床的发展起到了制约作用。随着复合加工技术的不断发展，技术门槛逐渐得到解决，五轴联动加工机床以其更高的应用优势将得到快速发展。3.3网络化、开放化、智能化将成为数控系统发展的大趋势21世纪的今天，数控装备将是具有一定智能化的系统，数控系统中各个方面均体现出智能化：为追求加工质量和加工效率的智能化，如工艺参数自动生成和加工过程自适应控制；为提高使用连接方便和驱动性能的智能化，如电机参数、前馈可控制的自调整、自适应计算、自动识别选定模型等；简化操作、简化编程的智能化，如智能化的人机界面、自动编程等。此外，还有智能监控、智能诊断等内容，利于对数控系统的诊断和维修。智能化俨然已成为数控技术在制造业中应用的显著特点。在新形势下，网络技术已被应用于各个方面，控制技术亦不例外，这一“新鲜血液”的融入无疑使其更具现代化标志。随着网络技术的越加完善，数控系统必将朝着网络化、开放化、智能化的新趋势发展。3.4新技术标准、规范的重视和应用程度进一步增强开放化的数控系统具有更好的扩展性、适用性、柔性和通用性。美国、日本和欧共体等国纷纷开展战略发展计划，并对开放式体系结构数控系统规范进行研究和制定，短期内，三大经济体制定出了相同的科学计划和规范。这无疑预示着一个数控技术新变革时期的到来，自2000年以来，我国也开始对ONC数控系统规范框架进行研究，重视程度逐渐提升。随着制造业信息化的发展，数控标准已经成为一种趋势。数控技术的诞生初期是采用ISO6983标准进行数据交换，其本质特征是强调加工的过程，随着时代发展，其已在高速发展的数控技术下捉襟见肘。为此，一种新的ISO14649CNC系统标准正在被研究和制定，以形成一种脱离具体系统的中性机制，从而形成贯穿于整个制造过程的标准化。ISO14649的出现很大程度上将推动数控技术领域的变革，对于数控技术乃至整个制造业的发展，都将产生深远的影响。在新的标准之下，实现了NC程序在互联网上的分散，这正是数控技术网络化、开放化的发展方向。此外，新标准下的数控系统在加工图纸、工程续编时间和加工时间上都会大大地降低。新技术标准、规范的强劲势头使其在数控技术和制造业应用中具有显著的优越性，必将进一步增强其受重视程度，在今后的应用中越来越广泛，这亦是现代化数控技术不断发展的大趋势。4对我国数控技术和产业化发展的战略思考4.1战略考虑分析我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的牛活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安伞看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我困实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。4.2发展策略分析从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导2l世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机(如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、莺点行业关键设备等)带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件(数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等)的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。在数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我因数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。5总结综上所述，数控技术是一门综合性的高技术，而且信息技术在数控技术中的贡献越来越大。发展开放式、智能化、高速高精度的数控装备，对于实现我国制造业的信息化，参与国际市场竞争具有十分重要的意义。因此，我们要抓住机遇，认真研究这些新趋