数控技术和装备发展趋势及对策

3.0 闻远设计 2023-09-29 30 4 101KB 21 页 15光币

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附录 1 外文译文

数控技术和装备发展趋势及对策

—机械论文

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化

程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其

产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的

装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样

生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的

生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界

各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场

的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备

列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而

且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，

大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发

展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

¢¢¢¢数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控

装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的

机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械

制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技

术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。

¢¢¢ ¢1¢数控技术的发展趋势

¢¢¢¢数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成

为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计

民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用

因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技

术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。

¢¢¢¢1．1¢高速、高精加工技术及装备的新趋势

¢¢¢¢效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高

效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本

先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）

将其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。

¢¢¢¢在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒/辆，而且多品种

加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的

零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和

切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金

坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的

铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些

都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

¢¢¢¢从 EMO2001 展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚

至更高，空运行速度可达 100m/min 左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的

上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。

美国CINCINNATI 公司的HyperMach 机床进给速度最大达 60m/min，快速为

100m/min，加速度达 2g，主轴转速已达 60¢000r/min。加工一薄壁飞机零件，

只用 30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需

8h；德国DMG 公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达 12*!000r/mm 和

1g。

¢¢¢¢在加工精度方面，近10 年来，普通级数控机床的加工精度已由

10μm 提高到5μm，精密级加工中心则从 3～5μm，提高到1～1.5μm，并且

超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。

¢¢¢¢在可靠性方面，国外数控装置的MTBF 值已达 6¢000h 以上，伺服系

统的 MTBF 值达到30000h 以上，表现出非常高的可靠性。

为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快

速的发展，应用领域进一步扩大。

¢¢¢¢1.2¢五轴联动加工和复合加工机床快速发展

¢¢¢¢采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切

削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1 台5轴联动机床的

效率可以等于 2 台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行

高速铣削淬硬钢零件时，5 轴联动加工可比 3轴联动加工发挥更高的效益。但

过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机

床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。

¢¢¢¢当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大

为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进

了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5 面加工机床）的发展。

¢¢¢¢在 EMO2001 展会上，新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可

实现 4 个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5 面加工和 5 轴加工可在同

一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG 公司展出

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附录1外文译文数控技术和装备发展趋势及对策—机械论文装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家...

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