數(shù)控專業(yè)外文文獻翻譯-外文翻譯--數(shù)控技術發(fā)展

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附錄 A 數(shù)控技術發(fā)展 數(shù)控技術和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)。 在我國，數(shù)控技術與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。特別是在通用微機數(shù)控領域，以 臺為基礎的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是在技術創(chuàng)新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何 有效解決這些問題，使我國數(shù)控領域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務。為完成此任務，首先必須確立符合中國國情的發(fā)展道路。為此，本文從總體戰(zhàn)略和技術路線兩個層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機等幾個具體方面探討了新世紀的發(fā)展途徑。 1 總體戰(zhàn)略 制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，對 21 世紀我國數(shù)控技術與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。通過對數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析和對我國數(shù)控領域存在問題的研究，我們認為以科技創(chuàng)新為先導，以 商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，堅持可持續(xù)發(fā)展道路將是一種符合我國國情的發(fā)展數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。 以科技創(chuàng)新為先導 中國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，從無到有，從引進消化到擁有自己獨立的自主版權，取得了相當大的進步。但回顧這幾十年的發(fā)展，可以看到我們在數(shù)控領域的進步主要還是按國外一些模式，按部就班地發(fā)展，真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在發(fā)展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數(shù)控強手如林的今天和知識經(jīng)濟即將登上舞臺的新世紀，這一常規(guī)途徑就很難行通了。例如，在國 外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩(wěn)市場，技術上就已經(jīng)落后了；在國外將脈沖驅動的數(shù)字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數(shù)字伺服，但至今沒形成大的市場規(guī)模；近來國外將數(shù)字式伺服發(fā)展到用網(wǎng)絡（通過光纜等）與數(shù)控裝置連接時，我們又跟著發(fā)展此類系統(tǒng)，前途仍不樂觀。這種老是跟在別人后面走，按國外已有控制和驅動模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，在技術上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內設立研究所和生產(chǎn)廠，實行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售，使我們的產(chǎn)品在性能價格比上已越來越無多大優(yōu)勢，因此要進一步擴大 市場占有率，難度自然就很大了。 為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認真落實 “科學技術是第一生產(chǎn)力 ”的偉大論斷，大力加強數(shù)控領域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國特色的實用的先進數(shù)控技術，逐步建立自己獨立的、先進的技術體系。在此基礎上大力發(fā)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機床整機的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠受別人的制約，才有可能用先進、實用的數(shù)控產(chǎn)品去收復國內市場，打開國際市場，使中國的數(shù)控技術和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在 21 世 紀走在世界的前列。 在商品化上 狠下工夫 近幾年我國數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言，國產(chǎn)貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機床改造的例子較多，而裝備新機床的卻很少，機床廠出產(chǎn)的國產(chǎn)數(shù)控機床大多數(shù)用的都是國外的系統(tǒng)。這當然不是說舊機床的數(shù)控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當大的差距。 影響數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床商品化的主要因素除技術性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩(wěn)定性和實用性。以往，一些數(shù)控技術和產(chǎn)品的研究、開發(fā)部門，所追求的往往是一些體現(xiàn)技術水 平的指標（如多少通道、多少軸聯(lián)動、每分鐘多少米的進給速度等等），而對影響實用性的一些指標和一些小問題卻不太重視，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現(xiàn)某些產(chǎn)品鑒定時的水平都很高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標、高性能的產(chǎn)品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現(xiàn)不盡人意，最后喪失了信譽，打不開市場。這說明，高指標、高性能的樣機型的產(chǎn)品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當大的距離的，將一個高指標、高性能的產(chǎn)品變?yōu)橐粋€有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。 強技術支持和服務 數(shù) 控系統(tǒng)和數(shù)控機床作為典型的高技術產(chǎn)品，對用戶的技術支持和服務是相當重要的。以前國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品喪失信譽的原因，除可靠性問題外，另一大問題就是缺乏有力的技術支持和服務。用戶花了很多錢買的數(shù)控機床或數(shù)控系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)問題卻叫天天不應，叫地地不靈，以后誰還敢買我們的產(chǎn)品。因此，應將對用戶的技術支持和服務當成重要的日常工作來抓，使我們在市場上向縱深挺進時，有一個強大后方。因此，為了取得數(shù)控產(chǎn)品市場競爭的全面勝利，必須建立以技術支持和服務為核心的強大后方。當然，為贏得主動，后方也須主動出擊。目前，利用先進的信息技術手段（ 如網(wǎng)絡和多媒體），將為建立新一代立體化的技術支持和服務體系開辟新的途徑。 持續(xù)發(fā)展道路 可持續(xù)發(fā)展是下一世紀企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)要有大的發(fā)展也必須堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路。綠色是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，其主要思想是清潔和節(jié)約。為此應大力加強綠色數(shù)控產(chǎn)品的開發(fā)，加速促進數(shù)控產(chǎn)品、數(shù)控產(chǎn)業(yè)以及整個制造業(yè)的綠色化，主要戰(zhàn)略措施應考慮以下幾方面： ① 有效減少產(chǎn)品制造及使用過程中的環(huán)境污染。如減少數(shù)控機床的鑄件結構，消除鑄造對環(huán)境的污染；將數(shù)控機床主軸的潤滑以油氣潤滑、噴油潤滑等取代油霧潤滑，減少 對生產(chǎn)環(huán)境的污染；在精密數(shù)控機床及其運行環(huán)境的溫度控制中取消氟利昂制冷的恒溫技術；以電傳動代替機械傳動，減少噪聲污染。 ② 大幅度降低資源消耗和能源消耗。如以軟件代替硬件，從而減少硬件制造的資源和能源消耗及污染，并減少產(chǎn)品壽命結束后硬件裝置的拆卸回收問題；以永磁驅動代替感應驅動，提高效率和功率因數(shù)，節(jié)約能源；以電傳動代替機械傳動，提高效率，減少能源消耗。 ③ 加強用數(shù)控技術改造傳統(tǒng)機床。這既符合運用信息技術和自動化技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術和裝備現(xiàn)代化這一產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標得以實現(xiàn)，又可取得巨大的經(jīng)濟效 益。我國擁有普通機床數(shù)百萬臺，加強用數(shù)控技術改造傳統(tǒng)機床將成為下世紀我國數(shù)控領域的重要發(fā)展方向。 ④ 大力發(fā)展綠色數(shù)控機床。綠色數(shù)控機床應是材料消耗少、能耗低、無污染，壽命長且便于拆卸回收的新型機床。 2 技術途徑 發(fā)展具有中國特色的新一代 控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心，因此通過科技創(chuàng)新首先發(fā)展具有中國特色的新型數(shù)控系統(tǒng)，將是推動數(shù)控產(chǎn)業(yè)化進程的有效技術途徑。實踐證明， 10年來我們所走的 括工業(yè) 量大、價格便宜，技術進步和性能提高很快，且可靠性高（ 工業(yè) 0年［ 3］）。因此，以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺不但可以大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比，而且還可充分利用通用微機已有軟硬件資源和分享計算機領域的最新成果，如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。此外，以通用微機作為數(shù)控平臺還可獲得快速的技術進步，當 控系統(tǒng)也可相應升級換代，從而長期保持技術上的優(yōu)勢，在競爭中立于不敗之地。 目前， 種主要形式：（ 1）專用數(shù)控加 2）通用 另外還有一種正在發(fā)展的數(shù)字化分布式結構。其方案是將由 成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然性能很好，但由于開發(fā)和生產(chǎn)成本太高，近期難以被國內廣大用戶所接受。我們認為，上述結構并不是符合中國國情的最好方案，適合中國國情的應是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結構，因為這種結構的硬件規(guī)模最小，不但有利于降低系統(tǒng)成本，而且更重要的是可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。 幾十年的經(jīng)驗表明，可靠性好壞是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能否發(fā)展的關鍵。雖然影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多，但過 大的硬件規(guī)模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。以往，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在總體設計時由于種種原因的限制，不得不選用技術指標不太高的普通 樣，為完成數(shù)控的復雜功能往往需要由多個 時還需另加一些專用或通用硬件電路來實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的一些高實時性功能（如細插補、位置伺服控制等），從而造成系統(tǒng)硬件規(guī)模龐大。對于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品，在國內現(xiàn)有工藝條件下，很難從硬件制造的角度保證系統(tǒng)的可靠性，因而使得國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的表現(xiàn)不佳，對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的形象和聲譽造成嚴重影響，使得不 少用戶現(xiàn)在還心有余悸。 因此，我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時，應優(yōu)先選用新型高性能 高主頻的 I、 為系統(tǒng)的運算和控制核心，并盡量用軟件來實現(xiàn)數(shù)控的所有功能。這樣，可大幅度減小系統(tǒng)硬件的規(guī)模。此外，還應在軟件設計、電源設計、接插件設計與選用、接地與屏蔽設計和施工等方面采用強抗擾高可靠性設計與制造技術，從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。 由于一個新型高性能 80286、 80386等），因此，在基于高性能 本功能（如信息處理、刀補計算、插補計算、加減速控制等）和開關量控制功能（內裝 而且還可以完成伺服控制功能。這樣，以前由 位置控制、速度控制、矢量變換控制等）均可由 而實現(xiàn)內裝式伺服控制，這不僅有效縮小了數(shù)控部分的硬件規(guī)模，而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬件規(guī)模 硬件規(guī)模將達到最小化，整個數(shù)控系統(tǒng)除一個 下的只有驅動機床運動的功率接口和反饋接口。這既有效提高了系統(tǒng)可靠性，又消除 了信息傳遞瓶頸，提高了系統(tǒng)性能，同時還可顯著降低系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)（包括電機）售價將可降至現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的一半左右。顯然，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強的競爭力，有望為開創(chuàng)中國數(shù)控的新局面作出貢獻。 此外，集成化 是容易實現(xiàn)開放式結構。這是因為，這種系統(tǒng)的硬件本身已經(jīng)是完全開放的，構成開放式數(shù)控系統(tǒng)的工作完全在軟件上，只要制定好標準和協(xié)議，從信息處理、軌跡插補、加減速控制、開關量控制到伺服控制都可以實現(xiàn)開放，從而可大大方便用戶的使用。 推進數(shù)控功能部件的 專業(yè)化生產(chǎn) 解決數(shù)控系統(tǒng)問題后，如何實現(xiàn)數(shù)控機床的模塊化設計與制造便是我國機床制造企業(yè)快速響應市場需求，在競爭中獲勝的另一關鍵。要實現(xiàn)數(shù)控機床的模塊化設計制造，必須解決數(shù)控機床功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。目前我國在這方面離實際需求還有相當大的差距。因此，在今后的若干年內，我們必須大力促進數(shù)控機床功能部件的開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)。其要點如下： (1)新型永磁電主軸單元 電主軸已成為國際市場上最熱門的數(shù)控機床功能部件。但目前這類產(chǎn)品幾乎都為感應異步型，存在以下突出問題：①轉子上存在繞組，有大電流流過，因此轉子發(fā)熱嚴重 ，直接影響主軸精度；②低速出力小且轉矩脈動大，難以滿足寬范圍切削要求；③效率和功率因素低，不僅電機體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多；④控制系統(tǒng)復雜、成本高 用我國稀土永磁材料的優(yōu)勢，開發(fā)新型大功率、高效率、寬調速范圍永磁同步型交流電主軸單元，將可有效解決現(xiàn)有電主軸存在的問題，形成具有中國特色的新一代電主軸產(chǎn)品。由于永磁電主軸的機械結構和控制系統(tǒng)都較感應異步型電主軸簡單，因此易于進行專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。當然，這還要攻克主軸支承（陶瓷軸承、流體動靜壓軸承、磁懸浮軸承）技術、高精度高速動平衡技術、高 速驅動、檢測與控制技術、高可靠性安全保證技術等關鍵技術。 (2)廉價的高性能伺服系統(tǒng) 目前，一套進給交流伺服系統(tǒng)（驅動器 +電機）的價格一般都在萬元以上，主軸伺服系統(tǒng)的價格高達數(shù)萬元，已成為降低國產(chǎn)數(shù)控機床成本的一大障礙。因此，應配合新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，大力開發(fā)廉價的高性能內裝式伺服系統(tǒng)。由于內裝式伺服的硬件部分只有電機和功率接口，充分利用我國的永磁資源優(yōu)勢，通過專業(yè)化生產(chǎn)可以把電機的造價降下來，而采用智能化的 此將內裝式進給伺服的價格控制在數(shù)千元以內，將內裝式主軸伺 服的價格控制在 2萬元以內，將是完全可能的。 (3)直線交流伺服系統(tǒng) 直線交流伺服系統(tǒng)是下一世紀數(shù)控機床不可缺少的功能部件，目前我國還沒有成熟產(chǎn)品，因此應加強研究、開發(fā)和推廣應用?？紤]到常規(guī)機床的防磁問題較難解決，而并聯(lián)機床的防磁相對容易，因此可為常規(guī)結構機床開發(fā)感應異步型直線電機，為并聯(lián)結構機床開發(fā)永磁同步型直線電機，從而揚長避短，構成符合實際應用要求的新型高速高精度進給系統(tǒng)。在此基礎上，可進一步開發(fā)將驅動與支承合二為一的磁懸浮工作臺。 (4)零傳動數(shù)控轉臺與擺頭 數(shù)控轉臺與擺頭是多坐標數(shù)控機床的關鍵部 件，傳統(tǒng)的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉臺與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達到高速加工所需的速度和精度，因而必須另辟蹊徑開發(fā)新型零傳動（無機械傳動鏈）數(shù)控轉臺和擺頭，以促進我國高速高精度多坐標數(shù)控機床的發(fā)展。 (5)高速高精度檢測裝置 高速高精度是下世紀數(shù)控機床發(fā)展的主題，這不但需要高性能的控制和驅動，同時還需要高品質的檢測環(huán)節(jié)，因此應在現(xiàn)有技術基礎上，進一步開發(fā) 60 m/線位移傳感器和 100萬脈沖 /類技術國外對我國是封鎖的。 加速 數(shù)控機床的全國產(chǎn)化，打好市場翻身仗 數(shù)控產(chǎn)業(yè)化的最終成功將體現(xiàn)在數(shù)控機床的全國產(chǎn)化和市場占有率上。在上述總體戰(zhàn)略指導下，采取抓兩頭（低價位數(shù)控機床和高速高效數(shù)控機床）、帶中間（普通數(shù)控機床）、促重型（重型關鍵裝備）的方針，將是在國內市場上快速收復失地，在國際市場上穩(wěn)步進軍，最終打贏國產(chǎn)數(shù)控機床市場翻身仗的一種有效戰(zhàn)術和策略。關于普通數(shù)控機床的發(fā)展已有許多文章作了專門論述，因此下面僅就低價位數(shù)控機床、高速高效數(shù)控機床和重型數(shù)控機床的發(fā)展問題作一討論。 附錄 B s of an of to to a of of in to to In of to in to in in C as at in is to to a in as is of of up or in us in is a to of to co on of of to of a of he of of 1 to to go to a to we to as to as on to is a of to of to to of as to he 0 of in to to of of us at to of to a a is of is of is to to to as s of of at we to we in t is we to up to is to to to we to of is of at to to up do to at to on on on at up no so to In to of we it of is s to of to to up s of of to on to to of of of be by be by of to of to 1 in 1.2 in n is at on of to by so to of of to of is a of is a to to of no of to to In to to to to is is a of of is as to of of of in of of to of do s of to of of is to a of a to a of of 1.4 on to he is a to to to on of is a on of is to to to of to is to of to a of to to of to to of of in it of to to to a is to as of be of to to it to to to to to to to of to of to on of of to of of to be a is to of 2 .1 C to is of to so to be to to 0 in C we is C C) is to is to of it to of to of in to of as of of be to in be C to to to on a of at in C of of 1)of C;(2)in C a of a of is to be is by SP to of to to of of is is of is to by in is of in of of be of of of of be to of of is system