数控技术的应用及发展
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摘要：本文通过介绍数控系统的发展过程趋势，尝试比较国内外数控系统的优劣，并就国内数控系统存在的差距进行探讨。在评述论述数控系统发展现状的过程中，以期对我国数控系统发展有所帮助。
关键词：数控系统；发展过程；趋势；应用分析
中图分类号： TG659 文献标识码： A
现代数控技术的发展具有高精度、高效率等特点，拥有微电子、计算机、信息处理、自动检测及控制技术的功能，为了在越来越激烈的全球巿场竞争中立于不败之地，各发达国家均对不同的工业项目投入巨资，以发展自己的数控技术。而我国数控技术的发展在现代制造业的转型过程中起到了基础性的作用，是国家工业和国防工业的重要手段，关系到我国在世界上的战略地位，更体现了我国的综合国力水平。
1、数控技术概念及发展现状
1.1国际数控技术的发展现状
所谓数控技术，是一种集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术，它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础，同时也是提高产品质量，提高生产率必不可少的物质手段。数控技术还是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低直接关系到国家战略地位。数控机床随着信息技术、微电子技术、自动化技术和检测技术的发展而发展，早已成为一个国家综合竞争实力的重要标志，工业发达国家对数控机床的发展高度重视，竞相发展高精、高效、高自动化的数控机床，以加速工业和国民经济的发展。
1.2我国数控机床的发展现状
目前我国生产的数控机床可以大致分为经济型机床、普及型机床、高档型机床三种类型。经济型机床基本都是开环控制；普及型机床采用半闭环控制技术，分辨率可达到1微米；高档型机床采用闭环控制，同时具有高精度、高速度、复合化，具有各种补偿功能、新控制功能、自动诊断，分辨率可以达到0.1微米，计算机能够代替人进行编程。
自2000年，在市场需求的拉动下，国内数控机床以年均30%的速度增长，从2003年开始，中国连续7年成为全球最大的机床消费国，目前是世界上最大的数控机床进口国。同时中国也是世界最大的数控机床生产国。在2010年，世界28个机床生产国的产值超过660亿美元，其中中国、日本、德国位列全球机床生产的前三位，分别占全球市场份额的32%、18%和15%。在国内应用的经济型数控机床基本都是国内产品，国内产品不管是从质量上还是从可靠性上都可以满足大部分机床用户的需要。
2、数控机床的发展趋势
2.1追求高速高精度控制是数控技术发展永恒的目标
数控机床的应用与发展对数控系统提出了更高要求，其中高速高精度运动控制成为现代数控系统的关键技术，已得到国内外的普遍关注，并从理论方法到实际应用进行了大量的研究和实践，有效推动了高档数控机床的技术进步，满足了现代航空、汽车以及模具制造业等对零件形状、加工精度、表面质量和加工效率等不断提高的要求，高速高精度数控加工已成为主流切削加工方式。
为达到高速高效加工，如何保证在机床运动平稳的前提下，实现以过渡过程时间最短为目标的最优加减速控制规律，使机床具有满足高速加工要求的加减速特性，是加减速研究的关键问题。加减速控制方法可以归纳为传统加减速法和柔性加减速法：传统加减速法有梯形加减速法和指数加减速法等方法；柔性加减速法有三角函数加减速法、S曲线加减速法和多项式加减速法等。传统的梯形和指数加减速由于存在加速度突变而影响运动平稳性，柔性加减速由于加速度连续，在高速加工中倍受关注。
另外伴随着电子技术的高速发展，采用高性能CPU、存储器等集成化标准化模块，改善了机床动态、静态特性，提高系统的快速响应能力、提高反馈和控制环节的数据分辨率等，保障了机床的高速高精高效化。
2.2柔性化是提高数控加工效率的有效手段
柔性化分为两方面，数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。这两方面都可以降低生产成本，大幅度提到产品的加工效率。
2.3智能化、数字化、网络化已占据了数控技术的主导
数控机床发展到今天，软件在其中的作用已越来越显著，然而研发消耗的精力与消耗的成本也越来越高，由于数控系统中的软件大多都是嵌入式软件，与硬件有着紧密关系并且运行在特定的硬件环境中，使得整个数控系统的性能、智能化水平的高低及可靠行的优劣等都是由硬件环境及软件共同决定的，更好的开发与完善软件的性能，也是挺高数控机床品质的重要环节。
2.4环保节能成为新的课题
随着人们环境保护意识的加强，对环保的要求越来越高。不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染，也要求在机床的使用过程中不产生二次污染。在这种形势下，装备制造领域对机床提出了无冷却液、无润滑液、无气味的环保要求，机床的排屑、除尘等装置也发生了深刻的变化。绿色加工工艺愈来愈受到机械制造业的重视。目前在欧洲的大批量机械加工中，已有10％一15％的加工实行了干切削或准干切削。我国在改造自然和社会发展方面取得了辉煌的成就，但与此同时，生态破坏与环境污染对国民的生存和我国的发展已构成了很大的威胁。因此保护和改善生态环境，实现国民经济的稳定和持续增长，是个紧迫而艰巨的任务。数控行业也正朝着更加高效和环保的方向发展，为我国的环境保护事业承担起一份应尽的责任。
3、我国数控机床的发展方向
我国数控机床在过去十几年的发展中进步是巨大的，然而事实上，由于国内数控系统生产企业的起点都很低，导致了企业的技术水平相对落后，再加上数控技术发达国家的技术封锁和低价倾销的竞争策略，使国内数控系统生产企业在设计原理、元器件及应用技术上与发达国家相比差距较大，但迫于企业生存的压力，有两方面桎梏束缚了我国数控技术前进的步伐，其一低端产能过剩，另一方面高端产能明显不足。
数控机床的水平、品种和生产能力，直接反映了国家综合实力。在制造业向数字化和智能化转型过程中，对于设备组成部件的性能有了更高的要求，包括精密性、表面质量等，尤其是在一些高新技术产业领域，如航天、通信等。市场技术需求的转变，对数控机床行业的发展提出了新的挑战，迫使我国数控机床技术在高速化、复合化、精密化、多轴化等方面取得大的突破，不断增强我国高端数控机床的竞争力，才能牢牢抓住制造业转型中的良好机遇。
提高我国数控机床的竞争力，笔者认为应做好如下三方面：
3.1注重人才培养，提高研发能力。
数控机床行业是具有高技术含量的行业，对于我国高端数控机床竞争力不强的局面，很大程度在于基础研究不够，很多企业只关心制造机床，却没有研发能力。我国现在工程教育的非工程化，使得我们培养出来的人才，工程实践知识较少，创新能力较弱，从技术上就受制于人。
3.2开发核心技术，增强竞争力。
目前很多机床制造企业在遇到市场压力下，首先想到的是降价，而不是去想办法提高产品附加值。过分追求降低成本，造成配套品质下降，恶性价格竞争，企业效益不好，赢利有限，使企业减弱再发展能力。
3.3加大政策扶持，提供专项帮助。
数控技术直接反映了国家的综合实力，国家政策对于数控机床行业的技术发展有着重要影响。虽然国家分别在2005年和2011年就数控机床行业发展出台了专项规划，但支持力度仍明显不足，因此，国家政策的扶持力度还有待进一步加强。
4、结束语
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。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是其中相对薄弱的环节。只有跟上发展先进数控制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
参考文献：
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[4] 周忠博，王红军，黄民．数控技术的最新进展及发展趋势研究．北京：北京信息科技大学，2013．
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