2024年全球數(shù)控加工前景與展望
數(shù)控技術(shù)不僅給傳統(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)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領(lǐng)域的拓展，在國民經(jīng)濟一些重要行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，在民生中發(fā)揮著更重要的作用。雖然高精度、高速度的趨勢在十幾年前就已出現(xiàn)，但科技的發(fā)展是永無止境的，高精度、高速度的含義在不斷變化，向著精度、速度的極限發(fā)展。
讓我們從以下幾個方面來看一下2024年數(shù)控加工技術(shù)的全球趨勢：
1、機床高速化、精密化、智能化、小型化發(fā)展。
隨著輕合金材料在汽車、航空航天等行業(yè)的廣泛應用，高速加工成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。高速加工具有縮短加工時間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點，在模具制造等領(lǐng)域的應用越來越廣泛。機床的高速化要求新型數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進給驅(qū)動，機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、輕量化。高速加工不只是設備本身，還包括機床、刀具、刀架、夾具、數(shù)控編程技術(shù)、人員素質(zhì)等的綜合作用。高速化的最終目的是提高效率，機床只是實現(xiàn)高效率的關(guān)鍵之一，這絕不是全部，生產(chǎn)效率和效益才是“刀尖”。
2、五軸聯(lián)動加工、復合加工機床發(fā)展迅速。
利用五軸聯(lián)動加工5維曲面零件，可利用刀具的最佳幾何形狀進行切削，不但能提供較高的光潔度，而且效率大大提高。一般認為，一臺五軸聯(lián)動機床的效率可相當于3臺三軸聯(lián)動機床的效率，特別是在用立方氮化硼等超硬材料刀具高速銑削淬火鋼件時，一臺五軸聯(lián)動機床的效率可相當于5臺三軸聯(lián)動機床的效率，相當于一臺三軸聯(lián)動機床。2軸聯(lián)動加工比3軸聯(lián)動加工效率高。但過去由于五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的主機結(jié)構(gòu)復雜，其價格比三軸聯(lián)動數(shù)控機床高出幾倍，編程技術(shù)難度較大，制約了五軸聯(lián)動機床的發(fā)展。現(xiàn)今數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，使五軸聯(lián)動加工復合主軸頭的結(jié)構(gòu)大大簡化，制造難度和成本大大降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距也縮小了，因此五軸聯(lián)動技術(shù)推動了復合主軸頭式五軸聯(lián)動機床及復合加工機床的發(fā)展。
3.新結(jié)構(gòu)、新材料和新設計方法的開發(fā)。
機床的高速化、高精度化要求機床結(jié)構(gòu)簡化、輕量化，以減少機床零部件的慣性對加工精度的負面影響，大幅度提高機床的動態(tài)性能。例如借助有限元分析對機床零部件進行拓撲優(yōu)化、箱中箱結(jié)構(gòu)的設計、采用中空焊接結(jié)構(gòu)、使用鉛合金材料等已開始從實驗室走向工業(yè)化實際使用。
數(shù)控機床 設計和開發(fā)應從 2D CAD 過渡到 3D 盡快實現(xiàn)CAD。三維造型與仿真是現(xiàn)代設計的基礎，是企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢的源泉，在此三維設計基礎上進行CAD/CAM/CAE/PDM集成，加快新產(chǎn)品的開發(fā)速度，保證新產(chǎn)品??的順利上市，并逐步實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期管理。
4.開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。
許多國家都進行了開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究，數(shù)控系統(tǒng)的開放化已成為未來。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)，就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的操作平臺上面向機床制造廠和最終用戶，通過改變、增加或刪減結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列，并可以方便地將特殊的應用程序和技術(shù)訣竅融入控制系統(tǒng)中，以迅速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成個性鮮明的名牌產(chǎn)品。開放式數(shù)控系統(tǒng)有3種形式：
A.全開放系統(tǒng)，即基于微機的數(shù)控系統(tǒng)，以微型計算機為平臺，采用實時操作系統(tǒng)，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)各項功能，通過伺服卡傳輸數(shù)據(jù)，控制坐標軸電機的運動。
B.嵌入式系統(tǒng)，即CNC+PC，數(shù)字控制坐標軸電機的運動，PC作為人機界面并進行網(wǎng)絡通訊。
C.融合系統(tǒng)，在CNC基礎上增加PC主板，提供鍵盤操作，完善人機界面功能。
開放式數(shù)控系統(tǒng)的架構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及軟件開發(fā)工具是當前研究的核心。
5.可重構(gòu)制造系統(tǒng)開發(fā)。
隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，專用機床的可重構(gòu)性和制造系統(tǒng)的可重組性越來越重要。通過數(shù)控加工單元和功能部件的模塊化，可以快速實現(xiàn)制造系統(tǒng)的重組配置，滿足改型產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。機械、電氣電子、液氣、控制軟件等接口的標準化和規(guī)范化是實現(xiàn)重組的關(guān)鍵。
6.虛擬機床與虛擬制造開發(fā)。
為了加快新型機床的開發(fā)速度與質(zhì)量，在設計階段借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以在機床制造出來之前對機床設計的正確性和性能進行評估，早期發(fā)現(xiàn)設計過程中的各種錯誤，以減少損失，提高新型機床開發(fā)的質(zhì)量。
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