三階段發(fā)展造就全球數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)
全球數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大致可以分為起步、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和深入推廣三個階段。數(shù)控機(jī)床的起步階段開始于20世紀(jì)50年代。1952年,為滿足軍方需求,美國麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺數(shù)控機(jī)床。其后,日本、德國、英國相繼開始研發(fā),但由于電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制,當(dāng)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(jì)80年代,隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,數(shù)控機(jī)床才有了新突破,整個產(chǎn)業(yè)也隨之進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)應(yīng)用新階段。除了數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算速度和可靠性提高,機(jī)床刀具和外圍設(shè)備品種全面增加,機(jī)床品種也迅速增加。進(jìn)入21世紀(jì),數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)進(jìn)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(biāo)志,而且,2010年以后,隨著智能控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的深度融合,全球數(shù)控機(jī)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(shù)多樣化和區(qū)域集聚態(tài)勢
數(shù)控機(jī)床已成為爭奪裝備工業(yè)技術(shù)優(yōu)勢的制高點(diǎn)。從20世紀(jì)60年代開始,發(fā)達(dá)國家就競相投入巨資進(jìn)行研發(fā),技術(shù)水平在國際上遙遙領(lǐng)先。目前,工業(yè)發(fā)達(dá)國家機(jī)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(jī)械工具制造等高端制造技術(shù)密集的行業(yè),更是高達(dá)80%以上。由于數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)專業(yè)化程度高、技術(shù)集成度高和產(chǎn)品種類繁多,即使是發(fā)達(dá)國家,一個國家的機(jī)床工業(yè)也不可能供應(yīng)所有的數(shù)控機(jī)床零部件。因此行業(yè)內(nèi)部分工高度細(xì)化,且國際化程度高。由于關(guān)鍵功能部件,如數(shù)控系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)等,技術(shù)含量高,各國在技術(shù)方面的競爭愈加激烈。而且,隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,開發(fā)周期加快,數(shù)控機(jī)床技術(shù)不斷創(chuàng)新,新產(chǎn)品陸續(xù)問世。
由于數(shù)控機(jī)床涉及機(jī)械、電子、材料等多個學(xué)科領(lǐng)域,技術(shù)高度集成,目前國際數(shù)控機(jī)床市場被少數(shù)大型集團(tuán)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(jī)床發(fā)展方向
高速化一直是數(shù)控機(jī)床追求的目標(biāo)。1990年以來,歐美各國應(yīng)用新的機(jī)床運(yùn)動學(xué)理論和先進(jìn)的驅(qū)動技術(shù),優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu),提高功能部件性能,輕量化移動型部件,減少運(yùn)動摩擦。高速加工技術(shù)的應(yīng)用縮短了切削時間和輔助時間,實(shí)現(xiàn)了加工制造的高質(zhì)量和高效率。
精密化已成為數(shù)控機(jī)床的重要性能參數(shù)。通過優(yōu)化機(jī)床的結(jié)構(gòu),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(yīng)時間。
采用溫度、振動誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù),提高了數(shù)控機(jī)床的幾何精度、運(yùn)動精度等。目前,普通數(shù)控機(jī)床的加工精度可達(dá)5到10微米,精密級加工中心可達(dá)1到1.5微米;超精密加工中心的精度可達(dá)納米級。
集成化也是數(shù)控機(jī)床技術(shù)最重要的發(fā)展趨勢之一。2010年以后,數(shù)控機(jī)床與智能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合,并可通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與診斷,為數(shù)控機(jī)床融入物聯(lián)網(wǎng)時代奠定了基礎(chǔ)。
綠色化成為數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)過程中大量使用可再生材料;工作過程中,采用變頻技術(shù)降低怠速及能耗;使數(shù)控機(jī)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(jī)床產(chǎn)業(yè)技術(shù)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,全球數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)獲得了革命性的進(jìn)展,對高端制造業(yè)水平的提高起到了關(guān)鍵性的作用。