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1、數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策 數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、 生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、 航空、 航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。 馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。 制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造

2、技術(shù) 和裝備最核心的技術(shù)。 當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。 此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策。 總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、 提高綜合國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息

3、對機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控 技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、 加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大

4、，他對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、 汽車、 輕工、 醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。 從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面［1～4］。1．1 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢效率、 質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。 高速、 高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。 為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5 大現(xiàn)代制

5、造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為 21 世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備 必須解決的重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這 些筋、 壁進(jìn)行加工。 近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、 機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘、

6、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛 度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從 EMO2001 展會(huì)情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/min 左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司 已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國 CINCINNATI 公司的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)

7、化將 極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如 敏捷制造、 虛擬企業(yè)、 全球制造的基礎(chǔ)單元。 國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在 EMO2001 展中，日本山崎馬扎克 （Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱 CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱 IT

8、廣場)；德國西門子 (Siemens)公司展出的開放制造環(huán)境，簡稱 OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方 向發(fā)展的趨勢。1.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立1.4.1 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、 柔性、 適應(yīng)性、 擴(kuò)展性，美國、 歐共體和日本等國紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范 (OMAC、 OSACA、 OSEC)的研究和制定，世界 3 個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同

9、的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨。 我國在 2000年也開始進(jìn)行中國的 ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。1.4.2 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的 50 年間的信息交換都是基于 ISO6983 標(biāo)準(zhǔn)，即采用 G，M 代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加 工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。 為此，國際上正在研究和制定一種新的 CN

10、C 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。STEP-NC 的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制 造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 首先，STEP-NC 提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC 加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。 而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC 程序可以分散在互聯(lián)

11、網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。 其次，STEP-NC 數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約 75％）、加工程序編制時(shí)間（約 35％）和加工時(shí)間（約 50％）。目前，歐美國家非常重視 STEP-NC 的研究，歐洲發(fā)起了 STEP-NC 的 IMS 計(jì)劃 (1999.1.1～2001.12.31)。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來自歐洲和日本的 20 個(gè) CAD/CAM/CAPP/CNC 用戶、 廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。 美國的 STEP Tool

12、s 公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級模型 (Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了 SIEMENS、FIDIA 以及歐洲 OSACA-NC 數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn) 證。2 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)我國數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年，近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為 3 個(gè)階段：第一階段 從 1958 年到