機床工業(yè)是一個國家制造業(yè)的基礎,其發(fā)展水平在一定意義上代表了一個國家的工業(yè)現(xiàn)代化程度,同時也是衡量一個國家工業(yè)綜合競爭力的指標之一。數(shù)控機床的全稱是數(shù)字指令控制機床,是一種由程序控制的自動化機床系統(tǒng)。20世紀50年代,由于軍事工業(yè)的需求,推動了數(shù)控機床的發(fā)展,而隨著冷戰(zhàn)的結束,巨大的民用市場促使數(shù)控機床向高精度、率和柔性化的方向發(fā)展。
三階段發(fā)展造就數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)
數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大致可以分為起步、產(chǎn)業(yè)應用和深入推廣三個階段。數(shù)控機床的起步階段開始于20世紀50年代。1952年,為滿足軍方需求,美國麻省理工學院研制出世界上*臺數(shù)控機床。其后,日本、德國、英國相繼開始研發(fā),但由于電子和計算機技術的限制,當時的數(shù)控系統(tǒng)體積龐大、昂貴,整個行業(yè)發(fā)展緩慢,一直延續(xù)到70年代末。
20世紀80年代,隨著集成電路和計算機技術的廣泛應用,數(shù)控機床才有了新突破,整個產(chǎn)業(yè)也隨之進入了產(chǎn)業(yè)應用新階段。除了數(shù)控系統(tǒng)運算速度和可靠性提高,機床刀具和外圍設備品種全面增加,機床品種也迅速增加。進入21世紀,數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)進入深入推廣階段,此階段以cad/cam與數(shù)控系統(tǒng)的綜合集成為主要標志,而且,2010年以后,隨著智能控制技術和網(wǎng)絡化技術的深度融合,數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)技術多樣化和區(qū)域集聚態(tài)勢
數(shù)控機床已成為爭奪裝備工業(yè)技術優(yōu)勢的制高點。從20世紀60年代開始,發(fā)達國家就競相投入巨資進行研發(fā),技術水平在上遙遙。目前,工業(yè)發(fā)達國家機床產(chǎn)業(yè)的數(shù)控化率至少超過50%,日本和德國超過70%,在航空航天、汽車、機械工具制造等制造技術密集的行業(yè),更是高達80%以上。由于數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)專業(yè)化程度高、技術集成度高和產(chǎn)品種類繁多,即使是發(fā)達國家,一個國家的機床工業(yè)也不可能供應所有的數(shù)控機床零部件。因此行業(yè)內(nèi)部分工高度細化,且化程度高。由于關鍵功能部件,如數(shù)控系統(tǒng)、進給系統(tǒng)等,技術含量高,各國在技術方面的競爭愈加激烈。而且,隨著電子技術的迅猛發(fā)展,開發(fā)周期加快,數(shù)控機床技術不斷創(chuàng)新,新產(chǎn)品陸續(xù)問世。
由于數(shù)控機床涉及機械、電子、材料等多個學科領域,技術高度集成,目前數(shù)控機床市場被少數(shù)大型集團所壟斷,并呈現(xiàn)出向歐洲和東亞兩個區(qū)域高度集聚的發(fā)展態(tài)勢。
高速、精密、集成、綠色化成為數(shù)控機床發(fā)展方向
高速化一直是數(shù)控機床追求的目標。1990年以來,歐美各國應用新的機床運動學理論和*的驅動技術,優(yōu)化機床結構,提高功能部件性能,輕量化移動型部件,減少運動摩擦。高速加工技術的應用縮短了切削時間和輔助時間,實現(xiàn)了加工制造的高質(zhì)量和率。
精密化已成為數(shù)控機床的重要性能參數(shù)。通過優(yōu)化機床的結構,提高了制造和裝配的精度,減少了數(shù)控和伺服系統(tǒng)的反應時間。
采用溫度、振動誤差補償?shù)燃夹g,提高了數(shù)控機床的幾何精度、運動精度等。目前,普通數(shù)控機床的加工精度可達5到10微米,精密級加工中心可達1到1.5微米;超精密加工中心的精度可達納米級。
集成化也是數(shù)控機床技術zui重要的發(fā)展趨勢之一。2010年以后,數(shù)控機床與智能技術和網(wǎng)絡技術緊密結合,并可通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程控制與診斷,為數(shù)控機床融入物聯(lián)網(wǎng)時代奠定了基礎。
綠色化成為數(shù)控機床設計、制造和使用的新方向。各國逐漸將綠色化納入研發(fā)范疇,如設計過程中大量使用可再生材料;工作過程中,采用變頻技術降低怠速及能耗;使數(shù)控機床使用過程中減少廢物排放50%以上等。
高速化、精密化、集成化和綠色化已經(jīng)成為數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展方向。在裝備水平、加工范圍、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面,數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)獲得了革命性的進展,對制造業(yè)水平的提高起到了關鍵性的作用。
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