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帶你了解數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷史

    數(shù)控機(jī)床是生產(chǎn)加工的關(guān)鍵設(shè)備，其可靠性是影響加工產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)線運(yùn)行的重要因素。本節(jié)圍繞數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行歸納和總結(jié)，包括國(guó)內(nèi)外在數(shù)控機(jī)床及數(shù)控技術(shù)的發(fā)展、數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與監(jiān)控技術(shù)、基于互聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)等四個(gè)方面的研究進(jìn)展和成果。

    數(shù)控機(jī)床早期主要應(yīng)用于工業(yè)，源于美國(guó)對(duì)飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工需求。高精度、數(shù)控機(jī)床亦曾幾度成為世界上強(qiáng)國(guó)用來制裁敵對(duì)國(guó)家的禁運(yùn)物資。直至今天，機(jī)床，西方國(guó)家仍對(duì)我國(guó)企業(yè)采購(gòu)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床和裝備進(jìn)行多方和限制。20世紀(jì)40年代，數(shù)控機(jī)床的雛形誕生，主要應(yīng)用于以及實(shí)驗(yàn)研究。其后經(jīng)過20年左右的發(fā)展，一些較先進(jìn)的制造企業(yè)開始逐步應(yīng)用紙帶式機(jī)床。在這段時(shí)期，數(shù)控機(jī)床只在大批量零件的生產(chǎn)中才得到應(yīng)用。同時(shí)世界上亦只有少數(shù)院校進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究并開設(shè)相關(guān)課程。

    進(jìn)入20世紀(jì)90年代中后期，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家開始呈式發(fā)展，很大一部分原因是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，同時(shí)個(gè)人電腦廣泛普及和計(jì)算機(jī)軟件行業(yè)的蓬勃發(fā)展，數(shù)控編程也變得更加方便。并且隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷更新?lián)Q代，數(shù)控機(jī)床的處理器也更為先進(jìn)，控制功能愈發(fā)強(qiáng)大，數(shù)控機(jī)床廠家，數(shù)控機(jī)床對(duì)制造企業(yè)產(chǎn)生的效益日益可觀。20世紀(jì)90年代至今，數(shù)控機(jī)床在全世界范圍內(nèi)廣泛普及，并不再局限應(yīng)用于大批量生產(chǎn)。

    隨著各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的交叉發(fā)展，工程制造領(lǐng)域各個(gè)方面彼此相互促進(jìn)，高速加工中心、多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、復(fù)合加工機(jī)床、高精密機(jī)床等數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已達(dá)到的高度。相較而言，我國(guó)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還有很大的差距，特別是機(jī)床數(shù)控化率以及數(shù)控機(jī)床的擁有數(shù)量還有著相當(dāng)大的發(fā)展空間。值得一提的是，在“數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國(guó)家科技重大專項(xiàng)的指導(dǎo)和推動(dòng)下，數(shù)控機(jī)床行業(yè)近幾年得到了快速發(fā)展。

機(jī)床數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn)。

     典型離散型工業(yè)擁有大量的各種數(shù)控機(jī)床和設(shè)備，包括不同時(shí)期、不同種類的和不同配置的機(jī)床，因而數(shù)據(jù)采集的方法也就不同。另一方面由于離散型加工的特點(diǎn)，從生產(chǎn)管理和控制上的需要，則要采集盡可能多的數(shù)據(jù)，如加工的程序（意味著當(dāng)前正在加工什么工件），主軸運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，主軸/進(jìn)給倍率多少，報(bào)警狀態(tài)等等與生產(chǎn)管理相關(guān)的信息。

     綜合而言，機(jī)床數(shù)據(jù)采集具有以下特點(diǎn)：

1.采集方式的多樣性

針對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)，不同通信協(xié)議和連接方式（以太網(wǎng)、串口、PLC、工控機(jī)和傳感器等）采用相匹配的方式或者混合方式達(dá)到采集數(shù)據(jù)的化。

2.采集數(shù)據(jù)的定制性

針對(duì)數(shù)控機(jī)床的具體配置和設(shè)置，獲得所需定義準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。每一臺(tái)機(jī)床可能都具有其特殊性。如同樣的數(shù)控系統(tǒng)，采用數(shù)字主軸和模擬主軸，機(jī)床定價(jià)，其采集的數(shù)據(jù)也有所差異。又如在很多磨床中，主軸（砂輪）要求始終不能停止，無論機(jī)床是否在運(yùn)行或停止，因此主軸負(fù)載一直是存在的；而其他機(jī)床通常在機(jī)床停止時(shí)主軸也停止了，主軸負(fù)載為0。

3.采集數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性

由于數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床設(shè)計(jì)的差異，其狀態(tài)的定義也各不相同，如西門子系統(tǒng)中操作方式包括手動(dòng)、自動(dòng)、MDA，而FANUC系統(tǒng)的操作方式則有MDI、自動(dòng)運(yùn)行、存儲(chǔ)器編輯、手輪、JOG手動(dòng)等定義，但在上層管理應(yīng)用上則應(yīng)規(guī)范和統(tǒng)一定義，才能在企業(yè)管理層統(tǒng)一應(yīng)用。

，整個(gè)機(jī)床行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分成三個(gè)層次。層次為跨國(guó)公司及外資企業(yè)，憑借其強(qiáng)大的技術(shù)、規(guī)模、品牌優(yōu)勢(shì)，在市場(chǎng)占據(jù)；第二層次為包括發(fā)行人在內(nèi)的掌握一定技術(shù)、具備較大規(guī)模和一定品牌度的少數(shù)國(guó)有企業(yè)和民營(yíng)企業(yè)，在中、市場(chǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力；第三層次為規(guī)模較小的民營(yíng)企業(yè)，在低端市場(chǎng)開展競(jìng)爭(zhēng)。

第二，國(guó)內(nèi)企業(yè)規(guī)模整體偏小，行業(yè)集中度低。根據(jù)《中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)年鑒2013》報(bào)告，金屬五金成形機(jī)床行業(yè)共有509家企業(yè)，其中銷售收入超過10億元的企業(yè)僅有濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司、江蘇揚(yáng)力集團(tuán)有限公司和沃得精機(jī)（中國(guó)）有限公司三家。

第三，國(guó)內(nèi)單個(gè)企業(yè)產(chǎn)品種類較少。金屬五金成形機(jī)床包括液壓機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、鍛造機(jī)及沖壓機(jī)、彎曲、折疊、矯直及矯平機(jī)床、剪切機(jī)床、沖床以及其他金屬成形機(jī)床。由于歷史原因，大多數(shù)國(guó)內(nèi)金屬成形機(jī)床企業(yè)主要生產(chǎn)一兩種產(chǎn)品。

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