柔性制造数控技术发展的趋势

　　机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直吸引着人们的关注，在上世纪50年代由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息流出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行自动化控制的新一代机床～数控机床的诞生和发展。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创了机械产品向机电一体化发展的先河，由此数控技术也成为先进制造技术中的一项核心技术，且通过持续的研究，深化信息技术的应用，促进其更大地发挥潜力和进一步提升性能。因此，发展在信息技术支持下的先进的数控技术来推进制造装备及其控制运行过程的自动化、网络化和智能化的数字化技术将是构成企业的制造系统现代化的关键。它将能提高企业在经济全球化条件下对不确定性市场环境的适应能力，从而也映射出数控、信息技术对机械制造企业重构和改造时所起的重要作用。

　　本文将首先对数控机床及其控制系统发展历程中数字化信息技术所起的作用进行简要回顾，其次分析它们当前发展的丽个主要技术目标、特点及相关的影响因素，最后探讨实现高效柔性化制造的新技术及其发展趋势。

数控技术发展历程剖析

　　数控技术是制造装备现代化的关键技术，也是发展先进的光机电一体化数控机床的技术基础。它包含了自动化数字编程和仿真、智能化伺服驱动高速响应矢量控制、型面优化建模和多轴联动加工、智能化诊断监控和自适应控制以及构建网络化和信息集成的开放式数控平台等一系列先进的信息控制技术。这些技术的应用对提高数控机床的生产率和加工精度起着重要的作用。

　　然而，数控机床潜在的效能能否得到充分的发挥，也还受到企业的生产组织和管理等方面一系列因素的制约。根据20世纪90年代初对在多品种小批量生产条件下数控机床使用情况的统计分析结果，由于生产准备工作的不及时引起的待工工时约占整个工时的11～30％，因设备故障和正常维护所引起的停机时间约占9～15％。也就是说，数控机床的利用率在良好的使用条件下为80％，而通常仅为60％左右。

　　其中，由于数控机床待工的工时损失占着主要部分，它主要包括：数控加工程序、刀具和工夹具未及时到位，以及试切调整和参数设定等时问。图1示出了上述这些影响因素各自所占的比重，占前三位的因素分别为数控程序、刀具和设定参数的不及时。

图1数控机床主要待加工因素的组成比例

　　为此，从20世纪70年代起，开始重视把数控技术与相关的管理信息技术结合起来，以提高对数控机床在生产过程中的自主管理能力来改善机床的利用率。这对于由数控机床组成的制造系统而言，是提高制造系统的生产效能、实现交货期最短和成本最低的重要措施。

　　分析数控技术的发展历程可得出：现代数控技术已由早期的单纯地发展设备的光机电系统信息的数字化控制技术走向与企业管理和生产过程信息更广泛地融合。它将涉及生产管理与调度、工夹刀具管理、技艺优化数据库以及现场总线与网络通讯环境等技术，从而形成了更先进的和更全面的信息化数字控制技术。高效柔性化与高精化表征现代数控技术发展特点

　　成本、质量、生产率、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的四个要素，采用传统的非数控生产方式只有达到一定阈值的大批量的规模生产才能取得上述四个方面的统一。但在当前激烈的市场竞争环境下，已由以生产为中心、企业为主导的卖方市场转向以市场需求为中心、

高效柔性化与高精化表征现代数控技术发展特点

　　成本、质量、生产率、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的四个要素，采用传统的非数控生产方式只有达到一定阈值的大批量的规模生产才能取得上述四个方面的统一。但在当前激烈的市场竞争环境下，已由以生产为中心、企业为主导的卖方市场转向以市场需求为中心、用户为主导的买方市场，使产品需求呈现多样化和个性化，且其经济寿命大大地缩短，这将首先形成了以多品种变批量的生产方式为主流的生产环境；其次，衡量企业竞争力的首位因素也由成本转为交货期。

　　为此，发展柔性数控制造装备及制造系统是实现在快速多变而不确定的市场环境中对用户驱动的市场需求作出灵活、快速响应的关键。所谓制造装备及制造系统的柔性化是指当产品的品种需求发生变化时，它们仍能在满足经济性的前提下，实现及时转换生产的适应能力。故作为评定数控机床及系统效能的基本指标也将由传统的工作精度和切削能力改为用达到高效柔性化和高精化的程度来衡量。

　　虽然传统的非数控机床也具有一定的柔性，但它不能获得高的效能和稳定的精度，更不适应复杂型面的加工。因此，基于数控技术的高效柔性化的制造装备及其制造系统需兼具下列特性：

　　(1)高度的灵活性和多品种生产的快速适应性；

　　(2)高效的生产能力，它有包括如下两个方面：

　　高生产率借助于高速化和提高金属切除率等途径；

　　稳定性对于光机电集成的数控机床即高度自动化的制造系统，着重要求其降低故障率，有高的可靠性，以提高制造装备及系统的开动率(利用率)。