国内外数控技术发展

1、国内外数控技术发展2 0世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算 机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重 大的技术进步。自从1 9 5 2年美国第1台数控铣床问世至今已经历 了 5 0个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、 电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的 产量有102 0万台，产值上百亿美元。世界制造业在2 0世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美 国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造 业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从 90年代初开始已出

2、现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更 新浪潮。如德国机床行业从2 0 0 0年至今已接受3个月以后的订货 合同，生产任务饱满。我国数控机床制造业在8 0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。但总的来说，技术水平不高， 质量不佳，所以在9 0年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经 济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到5 0%,库存超过4个月。从1 9 9 5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

3、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。从2000年8月份的 上海数控机床展览会和2 0 0 1年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下列问题：(1) 低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；(2) 高技术水平、全功能产品主要靠进口；(3) 配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；(4) 应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；(5) 自行开发能力较差，相对有较高技术水平产品主要靠引进 图纸、合资生产或进口件组装。当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力 和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多

4、的国家 (近300万 台)，但我们的机床数控化率仅达到1 .9%左右，这与西方工业国 家一般能达到2 0%的差距太大。日本不到80万台的机床却有近1 0倍于我国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率 低，这是发展我国2 1世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年我们国产全功能数控机床30004000台，日本1年产5万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口 700090 00台数控 机床，即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。 因此，国家计委、经贸委从 八五”、九五”就提出数控化改造的方针， 在 九五”期间，我协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可 达810万台

5、，需投入8 010 0亿资金，但得到的经济效益将是投入的510倍以上。因此，这两年来承担数控化改造的企业公 司大量涌现，甚至还有美国公司加入。十五”刚刚开始，国防科工委就明确提出了在军工企业中投入6.8亿元，用于对1.21.8 万台机床的数控化改造。数控技术经过5 0年的2个阶段和6代的发展： 第1阶段：硬件 数控（NC）第1代：1 9 5 2年的电子管第2代：1 9 5 9年晶 体管分离元件 第3代：1 9 6 5年的小规模集成电路。第2阶段：软件数控（CNC） 第4代：1 9 7 0年的小型计算 机第5代：19 74年的微处理器 第6代：1 9 9 0年基于个人P 。机（PC-BASEO）

6、 第6代的系统优点主要有：（2）基于PC平台，技术进步快，升级换代容易；（3）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数 控功能扩展到很宽的领域（如CAD、CAM、CAPP,连接网卡、 声卡、打印机、摄影机等）；（4）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了 硬件。目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本FANUC公司，1年生产5万套以上系统，占世界市场约40%左右，其次是德国的 西门子公司约占15%以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大 利菲地亚，法国的NUM,日本的三菱、安川。国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京 凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控

7、、南京新方达、成都广泰等， 国产数控生产厂家规模都较小，年产都还没有超过3 0 04 0 0近10年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有 巨大进步。(1) 高速化由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度， 车床主轴转速由3 0004000 r/mi n提高到8 0 0 0 1 0 0 0 0 r/min,铣床和加工中心主轴转速由4 0 0 0 800 0r/mi n提高到 12000r/min、24000r/min、40000 r/mi n以上 快速移动速度由过去的10 20 m/mi n提高至 U 48m/min、 60m/min、 80m/mi n、120m/min在提高

8、速度的同时要求提高运动部件起动的加 速度，其已由过去一般机床的0. 5G (重力加速度)提高到1.5 2G,最高可达15G，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采 用内装式主轴电机。(2) 高精度化 数控机床的定位精度已由一般的0.0 10.02 mm提高到0. 0 0 8 mm左右，亚微米级机床达到0.0 0 0 5mm左右，纳米级机床达到0. 0050.01gm,最小分辨率为1nm ( 0. 0 0 0 0 0 1 mm)的数控系统和机床已有产品。 数 控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都 可以达到1 g的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并 可进行自动拐角处理等。(3) 复合加工、新结构机床大量出现 如5轴5面体复合加工机 床，5轴5联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包 括6轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的 特殊运算方式，特殊编程要求。(4) 使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床 如虎添翼”。如内 冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔 时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1 0 0 0 m/min, 加工 铝件能达5000m/min。(5) 数控机床的开放性和联网管理，