数控技术发展状况及策略综述

数控技术发展状况及策略综述

王志军

山东省城市服务技师学院山东烟台264670

摘要：随着当前科学技术的进一步发展，数控加工已经成为国家机械化和工业化水平的重要标志。这项技术涉及到的领域范围很多，包括机械制造技术、信息处理技术、自动控制技术以及相应的计算机软件处理技术等新技术的使用，改变了传统的制造业，在未来，数控加工技术会朝着更好的方向发展，将会促使我国制造业的发展进步。

关键词：数控技术；发展状况；策略；综述

对于数控系统而言，一方面由于传统数控系统的各个模块相互耦合，使得结构变更和功能扩展异常困难；另一方面由于数控系统结构的开放程度低，其研发过程无法充分利用先进的电子信息技术，极大降低了数控系统的研发效率，同时基于小团队的数控系统研发不能充分调动社会的有效资源和积极性，包括工艺过程实现在内的各模块难以全面细致，使得开发的高端数控并不高端。我国数控行业的发展很大程度上受限于数控系统自身的封闭性，数控系统的不开放以及制造工艺流程未体现等问题成为目前制约我国数控行业发展的主要瓶颈。随着先进计算机和电子信息技术的发展，充分利用组件式软件技术、通过互联网手段把全社会乃至全球的资源集中起来，有效发挥掌握工艺经验的一线人员等社会资源参与开发和甄别成为可能。

1数控木工机械的发展现状

1.1数控木工机械发展现状

数控机床具有高精度、质量好、加工性能强、生产效率高、稳定性强等优点，并受到了越来越多企业的青睐。其中木材加工行业广泛应用起数控机床，且相关研究也在逐步深入，在近几年，我国数控木工机械发展迅速，以下将会对一些具有代表性的数控技术进行分析。①数控木工机械硬件发展现状。当前我国木工机械硬件仍未建立起系统的体系，基本是由背景文泰垄断中低档数控镂铣机，其不但销售软件，同时还出处全套硬件。②数控木工机械软件发展现状。当前主要是由中国台湾恩德控制了大部分高档数控镂铣机数控软件，其销售软件时通常都是配套硬件一同销售，基本在我国大陆形成了垄断局面。③木工机械数控机床技术发展现状。当前我国的数据砂光机、数控阶段锯切设备以及数控带锯机技术等发展极为迅速，就以砂光机为例，当前我国已成为了生产砂光机最大的国家，基本垄断中低端砂光机市场，且逐步实现了中低端砂光机数字控制功能。

1.2数控技术发展概况

数控该技术在我国发展时间尚短，最早是将其应用在金属加工行业，从发展至今共经历了3个发展阶段：①初始阶段（1958~1979），在该阶段我国生产的数控系统可靠性不足，且应用范围极为有限；②发展阶段（1980~1993），经历改革开放，我国有效吸收与借鉴外国优秀生产经验，并积极引进先进的数控系统，在很大程度上促进了我国数控技术的发展；③缓慢发展阶段（1994至今），在全球金融危机影响下，在20世纪末我国出现了负增长的情况，发展到21世纪逐步得到了恢复，当前我国机械加工设备数控化率在85~90%范围内，其中木工机械制造业其设备数控率约45%。

2数控加工技术的应用

2.1数控车加工的应用

①精度要求较高的零件，数控车床整体的刚性很好，制造的精度极高，因此对于尺寸强度要求较高的零件这项技术的使用十分有效；②超精密、超低表面粗糙的零件。例如磁盘、照相机等设备，制造的精度和轮廓精度要求都很高，因此这些零部件的制造适合在高精度的、高功能的数控车床上进行加工；③表面形状较为复杂的回转体零件。带特殊螺纹的零部件的加工，传统的车床对于带螺纹的部件的切削十分有限，数控技术对于那些螺纹比较复杂的零部件加工起来毫无压力，因此数控车床车削螺纹的零部件效率极高，再加上使用最先进的合金螺纹军刀，转速也会增加，因此车削出来的螺纹零部件不是很粗糙，精度也较高。

2.2数控铣加工的应用

数控铣床在应用中促使制造发生革命性的转变，数控铣床的应用使得传统技术难以实现的复杂加工变得简单，也能够减少制造时间，提高制造精度，减少了使用手工的概率，缩短了整个制造的周期。数控铣加工在制造中的应用主要包括以下几种：①轮廓加工，对于曲线轮廓的加工，运用传统的铣床技术生产效率十分低下，也难以保证加工产品的精度，而运用数控铣床技术就可以改善传统铣床的不足，精确的对于平面内的曲线轮廓进行加工；②曲面加工，曲面加工是数控铣加工最为典型的一种加工工艺，再结合一些CAD的软件进行编程，数控铣床可以对多种类型的复杂曲面进行加工，而且制成的部件很少存在残余；③孔加工，使用数控加工技术进行孔加工，可以在一台机床上完成所有的程序，提高了加工的精度，缩短了制造时间。

3新一代数控技术发展策略

近年来计算机和电子信息技术和方法得到快速发展，为实现先进数控技术提供了实现手段。一方面，CPU处理速度、数据读写、传输速度都不断提高，处理速度达到每秒千万亿次，同时，互联网、海量存储、大数据技术的迅猛发展也实现了海量数据实时处理与传输，这都为新一代数控技术的发展提供了硬件基础。另一方面在软件工程领域，提出软件工厂和软件组装生产线的思想，实现软件复用，基于标准的零部件/组件，像“搭积木”一样组装生产软件产品。所以充分利用计算机、电子信息技术和方法的发展成果，推动我国数控技术的发展，应该是数控行业需要重点研究的课题。

3.1建立制造工艺数据收集激励机制和甄别平台，支撑高端数控发展

全面细致的制造工艺数据是实现智能制造的重要基础，是高档数控的重要支撑。一方面，对于不同的机械设备、不同的加工零件、加工材料，数控加工工艺数据各不相同。对同一类数控机床，需要根据加工的零件，选取不同的刀具、主轴转速和加工速度[26]等加工参数实现高速、高效、高精度加工，例如箱体类、薄壁类零件[27]等；对于不同的数控机床，需要控制的工艺参数各不相同，例如数控车床、数控铣床、龙门加工中心等；对于不同的数控机械，更有不同的工艺控制需求，例如数控激光加工、数控折弯机、数控编织机等。另一方面，我国现有数控系统开发过程中不可能有也不可能实现不同设备、不同零件、不同材料等的海量制造工艺数据，所以工艺数据无法在控制系统中得到全面细致的体现与应用，当然也就不可能开发出高档智能的数控系统。而全面细致的制造工艺数据掌握在广大一线的制造工人、工艺师、技术人员手中，他们才是掌握有效工艺数据的基本节点。

为此，本文提出了建立“制造工艺大数据”收集激励机制和甄别平台，支撑高端数控发展的思想。首先开发工艺数据收集工具如手机APP等工具，通过激励机制将一线工人掌握的加工数据通过工艺APP上传到云端服务器；然后经过专业甄别和优化，建立工艺参数数据库；最后，通过数据成果效益分享等机制，实现工艺数据分享，突破智能制造的围墙，让工艺数据充分流动，补足我国数控行业制造工艺不全面细致的短板，这是“互联网+”思想实现“制造工艺”分享的具体体现，为广大一线制造工人、工艺师、技术人员通过贡献制造工艺数据实现个人或企业价值、通过“制造工艺数据”分享自己需要的制造工艺提供通途。

3.2应用软件工程技术和方法，实现数控软件标准化生产，降低数控行业风险

目前我国数控软件“系统”性非常强，采取自顶向下的研发步骤，在设计阶段假定系统的结构、规模和功能都是确定不变的，按照顶层设计—搭建整体构架—编写模块步骤来实现，从而，带来的主要问题就是模块之间相互耦合，结构变更和功能的扩展必将引起整个系统的变化，牵一发而动全身，增加了数控行业人员风险和技术风险。在软件工程领域，将软件的生产过程划分为三类不同的生产车间，即应用构架生产车间、组件生产车间和基于组件、构架复用的应用组装车间，从而形成软件产业内部的合理分工，实现软件的工业化生产。软件开发人员被划分成三类：组件生产者、构架生产者和产品组装者。这三种角色所需完成的任务是不同的，组件生产者负责组件的描述和生产；构架生产者负责构架的描述和生产；而产品组装者主要是组件和构架的复用者，负责进行组件和构架的软件开发，包括组件查询、构建理解、适应性修改、组件组装以及系统演化等。

结束语

总的来说，由我国数控技术与数控木工机械的发展情况看来，虽然木材加工产业整体发展快速，然而相较于国际先进水准来说，我国的发展成果还存在一定的滞后性。而在我国社会化进程推进以及全球经济一体化的发展背景下，我国数控木工机械必然会得到不断的普及与应用，实现自动化生产势在必行。所以还需要对我国数控木工机械自动化技术的研发方向进行有效探讨，以切实推动我国数控木工机械的发展水平。

参考文献：

[1]齐英杰，曲文，马岩.我国数控木工机械产品发展的历史回顾及展望[J].木工机床，2013（4）：1~9.

[2]胡万义.我国木工机械行业数控技术应用发展概况[J].林业机械与木工设备，2008，36（4）：4~6.