众所周知,全球数控机床产业的发展主要分为起步、产业应用和深入推广三个发展阶段。数控机床产业的起步阶段始于20世纪50年代,但由于电子和计算机技术的限制一直延续到70年代末。80年代,数控机床随着计算机技术的广泛应用逐渐进入了产业应用新阶段。
如今,进入21世纪,数控机床产业进入深入推广阶段,此阶段以CAD/CAM与数控系统的综合集成为主要标志,而且,2010年以后,随着智能控制技术和网络化技术的深度融合,全球数控机床产业呈现出新的发展态势。
数控机床已成为争夺装备工业技术优势的制高点。从20世纪60年代开始,发达国家就竞相投入巨资进行研发,技术水平在国际上遥遥领先。目前,工业发达国家机床产业的数控化率至少超过50%,日本和德国超过70%,在航空航天、汽车、机械工具制造等高端制造技术密集的行业,更是高达80%以上。由于数控机床产业专业化程度高、技术集成度高和产品种类繁多,即使是发达国家,一个国家的机床工业也不可能供应所有的数控机床零部件。因此行业内部分工高度细化,且国际化程度高。由于关键功能部件,如数控系统、进给系统等,技术含量高,各国在技术方面的竞争愈加激烈。而且,随着电子技术的迅猛发展,开发周期加快,数控机床技术不断创新,新产品陆续问世。
由于数控机床涉及机械、电子、材料等多个学科领域,技术高度集成,目前国际数控机床市场被少数大型集团所垄断,并呈现出向欧洲和东亚两个区域高度集聚的发展态势。
高速化一直是数控机床追求的目标。1990年以来,欧美各国应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术,优化机床结构,提高功能部件性能,轻量化移动型部件,减少运动摩擦。高速加工技术的应用缩短了切削时间和辅助时间,实现了加工制造的高质量和高效率。
精密化已成为数控机床的重要性能参数。通过优化机床的结构,提高了制造和装配的精度,减少了数控和伺服系统的反应时间。
采用温度、振动误差补偿等技术,提高了数控机床的几何精度、运动精度等。目前,普通数控机床的加工精度可达5到10微米,精密级加工中心可达1到1.5微米;超精密加工中心的精度可达纳米级。
集成化也是数控机床技术最重要的发展趋势之一。2010年以后,数控机床与智能技术和网络技术紧密结合,并可通过互联网进行远程控制与诊断,为数控机床融入物联网时代奠定了基础。
绿色化成为数控机床设计、制造和使用的新方向。各国逐渐将绿色化纳入研发范畴,如设计过程中大量使用可再生材料;工作过程中,采用变频技术降低怠速及能耗;使数控机床使用过程中减少废物排放50%以上等。
到目前为止,高速化、精密化、集成化和绿色化已经成为数控机床产业技术发展方向。在装备水平、加工范围、加工质量和生产效率方面,数控机床产业获得了革命性的进展,对制造业水平的提高起到了决定性的作用。
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