国内外石材数控加工技术的现状与发展

当今世界各国石材加工企业广泛采用数控技术，以提高加工能力和水平，增强对动态多变市场的适应和竞争能力。近几年来，随着建筑装修业和石材加工业的发展，用于高档宾馆、广场和家庭的石材台面板 的形状越来越复杂，尺寸精度越来越高。因此，大力发展以数控技术为核心的石材加工技术已成为我国石材加工企业提高产品质量，增加企业的竞争力的重要手段。

一、国内外石材数控技术的现状

国外石材数控技术近几年发展很快，其产品的外观质量更高，控制系统功能更加完善，开放式结构趋势明显，高速、高效和复合加工中心发展迅速，更强调安全环保要求。下而简单介绍几款国外比较先进的技术产品，从中我们可以看出国外石材数控技术的现状。

1.1 数控加工中心
工作范围广，能应用于不同领域，在结构上采用适应于高速加工要求的龙门支柱结构，可以以任何角度加工5个外形表面。其特点是快速、高效、可靠、安全，并且具有自动加紧装置。

1.2 数控车床加工中心
可以加工天然大理石、花岗岩、玛瑙、水品等各种材料，能够实现圆柱体、球体、椭圆体等各种形状的工件。

1.3 全自动原料处理系统
该系统在大约25秒内可以完成装载、清理和卸载其嵌套材料的工作，大大缩减了运转周期，从而显著地提高了生产效率。

1.4 组合式数控切割机
其技术特点是将锯片式切割与超高压水切割结合在一起的三轴数控桥式切机。特别设计用来切割和制作条形的大理石、花岗岩以及天然石英的表面等。当金刚石锯片切割时，高压水枪可同时工作，以保证最优的石材表面。当然它们还可以分开独立工作。 这是与国外企业注重基础科研， 在技术上不断创新、质量上精益求精所分不开的。虽然我国的数控技术发展也很迅速，但是在很长一段时期内，石材数控加工设备市场仍会被少数国外大企业所垄断。


二、国内石材数控技术现状

近二十年来，随着世界石材工业的蓬勃发展，国内石材加工设备也逐渐走向规模化生产。据不完全统计，自改革开放以来，中国累计大约耗资近20亿美元进口国外先进的石材开采和加工机械。近几年，国内石材机械制造，特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统水平有了明显地提高，使国内石材生产大省如福建、河南、山东、广东、 四川、浙江、湖北、河北等地出现了一批技术较为先进，具有很强的竞争力的石材机械及工具制造企业。但是与世界先进水平相比，我国在石材数控设备本身上还存在很大差距。我国石材数控加工技术起步较晚，至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展。而且虽然数控加工取代传统加工将占据制造业的主导地位已成为一种趋势，但由于历史的原因，传统的加工设备和数控设备并存，是目前乃至今后很长一段时期内大多数制造企业的现状。实现数控加工与普通加工的有机结合，是目前实现石材加工产品的高质量、高精度、高效率和低成本的最佳方案。


三、石材数控技术的发展趋势

数控技术从专业的角度主要强调的是运动控制和加工工艺的实现，但任何专业都不是孤立存在的，近年来随着PC技术，网络技术，影像技术等的发展，对数控提供了很多整合空间。当前国内数控技术和产品主要集中在其专业角度，如高速高精的控制，应用工艺的实现等。但随着相关技术的推动，制造业的发展，管理模式的变革，对数控产品提出了更多的要求，所以将来数控技术是多专业的融合。数控产品也会在基于运动控制基础上增加很多新的内容，如网络功能、数据库功能、模块化设计、影像功能、通用可编程功能等等。

3.1 智能化
随着PC技术的应用，石材数控机床的工作方式 开始发生了改变，把CNC推向了控制中心而不仅仅局限于机床控制器的范围。将来的石材数控装备应 是具有一定智能化的系统，体现在数控系统中的各个方面，如:加工效率和加工质量方面的智能化;驱动性能及使用连接方便的智能化;智能化的自动编程、智能化的人机界面;还有智能诊断、智能监控、方便系统的诊断及维修等。基于节约资源和降低成本的原因，石材数控加工最优化也会得到很快的发展。在不久的将来，石材加工中心可以根据荒料的大小、形状、颜色、花纹等特征以最优化的方式加工出各种成品。

3.2 网络化
随着计算机、网络技术的广泛应用，在数控系统中安装网络通信以及相配套的软件设施，实现网络数控是现代数控技术发展的必然趋。对石材企业来说也不例外，网络化能够为制造商提供出整套且数据信息一致的生产方案，通过连接调解器与通信软件，还可以对CNC机床实施远程故障诊断，并能直接发出指令，及时排除最大限度地减少停机维修时间。所以数控机床必须具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如日本山崎马扎克 (Mazak)公司;日本大限(Okuma)机床公司;德国西门子(Siemens)公司等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

3.3 全自动化
石材加工生产线除了单机设备的自动化外，加工生产线也正向全自动化方向发展，主要是自动输送系统的配备，将生产线连接成为一个整体，实现生产的连续自动化。石材大型板材加工生产线目前也配备了自动输送系统。包括卸板机、翻板机、输送辊道台、储备台等。此外，还可发展成自动化生产系统，如加 装自动上下料装置、配ATC和APC、为改善控制系统而增加自动监测、报警装置，实现一个人能管理多台机床。

3.4 高速、高效化
高速、高效加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会(CIRP)将其确定为 21世纪的中心研究方向之一。提高机床生产效率的核心是更快的速度和更可靠的性能，即有效缩短工件的加工周期。高速切削和减少非加工时间就是有效提高加工效率的方法。因此，具有高速切削、可完成多种操作工序功能的复合型机 床是近年来发展很快的机种，这是石材加工技术发展的主要趋势。

3.5 标准化
数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准15014649 (sTEP一NC)，Step是世界公认的未来数字化产品数据的交换标准。欧美等新近开展了sTEP向CNC领 域的扩展研究，提出了STEP一NC的概念。其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。目前大部分STEP标准尚未完成，STEP一NC技术的研究也尚在起步阶段，但目前的研究成果显示，他必将会对目前的自动化加工和制造技术带来深远的影响。传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在STEP一NC标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正符合数控技术网络化发展的方向。在不久的将来操作者在基于PC的机床控制器上按下某个按钮后，CNC系统通过网络读取有关数据库中的三维产品数据(不是加工程序)，然后通过弹出的窗口确认某些参数，按下启动按钮，接下来机床就可以开始加工了。由于STEP一NC数控系统克服了传统数控数的缺点，并且能直接读取基于Step的产品信息，使得制造系统的各个环节(CAD、cAPP、cAM、 cNc、PDM、ERP)形成一条信息的“高速直通公路”，实现了企业内部的设计、制造、加工、管理的无缝网络连接，因此也成为国内外研究的一个重要方向。


四、结束语

我国石材数控加工技术近几年取得了可喜的进步，但与国外同类技术相比，存在着不少差距，我们应该充分认识到发展数控加工技术的紧迫性，开发具有我国自主版本的数控加工系统，这对于推动我国新一代数控系统发展，提高国产石材数控加工系统参与市场竞争的综合能力具有十分重要的意义。