國(guó)內(nèi)外石材數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

當(dāng)今世界各國(guó)石材加工企業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高加工能力和水平，增強(qiáng)對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)和競(jìng)爭(zhēng)能力。近幾年來(lái)，隨著建筑裝修業(yè)和石材加工業(yè)的發(fā)展，用于高檔賓館、廣場(chǎng)和家庭的石材臺(tái)面板 的形狀越來(lái)越復(fù)雜，尺寸精度越來(lái)越高。因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的石材加工技術(shù)已成為我國(guó)石材加工企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。

一、國(guó)內(nèi)外石材數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀

國(guó)外石材數(shù)控技術(shù)近幾年發(fā)展很快，其產(chǎn)品的外觀質(zhì)量更高，控制系統(tǒng)功能更加完善，開(kāi)放式結(jié)構(gòu)趨勢(shì)明顯，高速、高效和復(fù)合加工中心發(fā)展迅速，更強(qiáng)調(diào)安全環(huán)保要求。下而簡(jiǎn)單介紹幾款國(guó)外比較先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品，從中我們可以看出國(guó)外石材數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀。

1.1 數(shù)控加工中心
工作范圍廣，能應(yīng)用于不同領(lǐng)域，在結(jié)構(gòu)上采用適應(yīng)于高速加工要求的龍門(mén)支柱結(jié)構(gòu)，可以以任何角度加工5個(gè)外形表面。其特點(diǎn)是快速、高效、可靠、安全，并且具有自動(dòng)加緊裝置。

1.2 數(shù)控車(chē)床加工中心
可以加工天然大理石、花崗巖、瑪瑙、水品等各種材料，能夠?qū)崿F(xiàn)圓柱體、球體、橢圓體等各種形狀的工件。

1.3 全自動(dòng)原料處理系統(tǒng)
該系統(tǒng)在大約25秒內(nèi)可以完成裝載、清理和卸載其嵌套材料的工作，大大縮減了運(yùn)轉(zhuǎn)周期，從而顯著地提高了生產(chǎn)效率。

1.4 組合式數(shù)控切割機(jī)
其技術(shù)特點(diǎn)是將鋸片式切割與超高壓水切割結(jié)合在一起的三軸數(shù)控橋式切機(jī)。特別設(shè)計(jì)用來(lái)切割和制作條形的大理石、花崗巖以及天然石英的表面等。當(dāng)金剛石鋸片切割時(shí)，高壓水槍可同時(shí)工作，以保證最優(yōu)的石材表面。當(dāng)然它們還可以分開(kāi)獨(dú)立工作。 這是與國(guó)外企業(yè)注重基礎(chǔ)科研， 在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、質(zhì)量上精益求精所分不開(kāi)的。雖然我國(guó)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展也很迅速，但是在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，石材數(shù)控加工設(shè)備市場(chǎng)仍會(huì)被少數(shù)國(guó)外大企業(yè)所壟斷。


二、國(guó)內(nèi)石材數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀

近二十年來(lái)，隨著世界石材工業(yè)的蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)石材加工設(shè)備也逐漸走向規(guī)模化生產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)累計(jì)大約耗資近20億美元進(jìn)口國(guó)外先進(jìn)的石材開(kāi)采和加工機(jī)械。近幾年，國(guó)內(nèi)石材機(jī)械制造，特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺(tái)為基礎(chǔ)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)水平有了明顯地提高，使國(guó)內(nèi)石材生產(chǎn)大省如福建、河南、山東、廣東、 四川、浙江、湖北、河北等地出現(xiàn)了一批技術(shù)較為先進(jìn)，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力的石材機(jī)械及工具制造企業(yè)。但是與世界先進(jìn)水平相比，我國(guó)在石材數(shù)控設(shè)備本身上還存在很大差距。我國(guó)石材數(shù)控加工技術(shù)起步較晚，至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展。而且雖然數(shù)控加工取代傳統(tǒng)加工將占據(jù)制造業(yè)的主導(dǎo)地位已成為一種趨勢(shì)，但由于歷史的原因，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和數(shù)控設(shè)備并存，是目前乃至今后很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)大多數(shù)制造企業(yè)的現(xiàn)狀。實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工與普通加工的有機(jī)結(jié)合，是目前實(shí)現(xiàn)石材加工產(chǎn)品的高質(zhì)量、高精度、高效率和低成本的最佳方案。


三、石材數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)從專(zhuān)業(yè)的角度主要強(qiáng)調(diào)的是運(yùn)動(dòng)控制和加工工藝的實(shí)現(xiàn)，但任何專(zhuān)業(yè)都不是孤立存在的，近年來(lái)隨著PC技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，影像技術(shù)等的發(fā)展，對(duì)數(shù)控提供了很多整合空間。當(dāng)前國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品主要集中在其專(zhuān)業(yè)角度，如高速高精的控制，應(yīng)用工藝的實(shí)現(xiàn)等。但隨著相關(guān)技術(shù)的推動(dòng)，制造業(yè)的發(fā)展，管理模式的變革，對(duì)數(shù)控產(chǎn)品提出了更多的要求，所以將來(lái)數(shù)控技術(shù)是多專(zhuān)業(yè)的融合。數(shù)控產(chǎn)品也會(huì)在基于運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)上增加很多新的內(nèi)容，如網(wǎng)絡(luò)功能、數(shù)據(jù)庫(kù)功能、模塊化設(shè)計(jì)、影像功能、通用可編程功能等等。

3.1 智能化
隨著PC技術(shù)的應(yīng)用，石材數(shù)控機(jī)床的工作方式 開(kāi)始發(fā)生了改變，把CNC推向了控制中心而不僅僅局限于機(jī)床控制器的范圍。將來(lái)的石材數(shù)控裝備應(yīng) 是具有一定智能化的系統(tǒng)，體現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面，如:加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化;驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化;智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面;還有智能診斷、智能監(jiān)控、方便系統(tǒng)的診斷及維修等?；诠?jié)約資源和降低成本的原因，石材數(shù)控加工最優(yōu)化也會(huì)得到很快的發(fā)展。在不久的將來(lái)，石材加工中心可以根據(jù)荒料的大小、形狀、顏色、花紋等特征以最優(yōu)化的方式加工出各種成品。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化
隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在數(shù)控系統(tǒng)中安裝網(wǎng)絡(luò)通信以及相配套的軟件設(shè)施，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)控是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展的必然趨。對(duì)石材企業(yè)來(lái)說(shuō)也不例外，網(wǎng)絡(luò)化能夠?yàn)橹圃焐烫峁┏稣浊覕?shù)據(jù)信息一致的生產(chǎn)方案，通過(guò)連接調(diào)解器與通信軟件，還可以對(duì)CNC機(jī)床實(shí)施遠(yuǎn)程故障診斷，并能直接發(fā)出指令，及時(shí)排除最大限度地減少停機(jī)維修時(shí)間。所以數(shù)控機(jī)床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車(chē)間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無(wú)阻。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，國(guó)內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如日本山崎馬扎克 (Mazak)公司;日本大限(Okuma)機(jī)床公司;德國(guó)西門(mén)子(Siemens)公司等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。

3.3 全自動(dòng)化
石材加工生產(chǎn)線除了單機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化外，加工生產(chǎn)線也正向全自動(dòng)化方向發(fā)展，主要是自動(dòng)輸送系統(tǒng)的配備，將生產(chǎn)線連接成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)自動(dòng)化。石材大型板材加工生產(chǎn)線目前也配備了自動(dòng)輸送系統(tǒng)。包括卸板機(jī)、翻板機(jī)、輸送輥道臺(tái)、儲(chǔ)備臺(tái)等。此外，還可發(fā)展成自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，如加 裝自動(dòng)上下料裝置、配ATC和APC、為改善控制系統(tǒng)而增加自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警裝置，實(shí)現(xiàn)一個(gè)人能管理多臺(tái)機(jī)床。

3.4 高速、高效化
高速、高效加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)將其確定為 21世紀(jì)的中心研究方向之一。提高機(jī)床生產(chǎn)效率的核心是更快的速度和更可靠的性能，即有效縮短工件的加工周期。高速切削和減少非加工時(shí)間就是有效提高加工效率的方法。因此，具有高速切削、可完成多種操作工序功能的復(fù)合型機(jī) 床是近年來(lái)發(fā)展很快的機(jī)種，這是石材加工技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

3.5 標(biāo)準(zhǔn)化
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)15014649 (sTEP一NC)，Step是世界公認(rèn)的未來(lái)數(shù)字化產(chǎn)品數(shù)據(jù)的交換標(biāo)準(zhǔn)。歐美等新近開(kāi)展了sTEP向CNC領(lǐng) 域的擴(kuò)展研究，提出了STEP一NC的概念。其目的是提供一種不依賴(lài)于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。目前大部分STEP標(biāo)準(zhǔn)尚未完成，STEP一NC技術(shù)的研究也尚在起步階段，但目前的研究成果顯示，他必將會(huì)對(duì)目前的自動(dòng)化加工和制造技術(shù)帶來(lái)深遠(yuǎn)的影響。傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。而在STEP一NC標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正符合數(shù)控技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。在不久的將來(lái)操作者在基于PC的機(jī)床控制器上按下某個(gè)按鈕后，CNC系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讀取有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中的三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)(不是加工程序)，然后通過(guò)彈出的窗口確認(rèn)某些參數(shù)，按下啟動(dòng)按鈕，接下來(lái)機(jī)床就可以開(kāi)始加工了。由于STEP一NC數(shù)控系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)數(shù)控?cái)?shù)的缺點(diǎn)，并且能直接讀取基于Step的產(chǎn)品信息，使得制造系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)(CAD、cAPP、cAM、 cNc、PDM、ERP)形成一條信息的“高速直通公路”，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部的設(shè)計(jì)、制造、加工、管理的無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)連接，因此也成為國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)重要方向。


四、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)石材數(shù)控加工技術(shù)近幾年取得了可喜的進(jìn)步，但與國(guó)外同類(lèi)技術(shù)相比，存在著不少差距，我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)的緊迫性，開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主版本的數(shù)控加工系統(tǒng)，這對(duì)于推動(dòng)我國(guó)新一代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展，提高國(guó)產(chǎn)石材數(shù)控加工系統(tǒng)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的綜合能力具有十分重要的意義。