國內外石材數控加工技術的現狀與發展

當今世界各國石材加工企業廣泛采用數控技術，以提高加工能力和水平，增強對動態多變市場的適應和競爭能力。近幾年來，隨著建筑裝修業和石材加工業的發展，用于高檔賓館、廣場和家庭的石材臺面板 的形狀越來越復雜，尺寸精度越來越高。因此，大力發展以數控技術為核心的石材加工技術已成為我國石材加工企業提高產品質量，增加企業的競爭力的重要手段。

一、國內外石材數控技術的現狀

國外石材數控技術近幾年發展很快，其產品的外觀質量更高，控制系統功能更加完善，開放式結構趨勢明顯，高速、高效和復合加工中心發展迅速，更強調安全環保要求。下而簡單介紹幾款國外比較先進的技術產品，從中我們可以看出國外石材數控技術的現狀。

1.1 數控加工中心
工作范圍廣，能應用于不同領域，在結構上采用適應于高速加工要求的龍門支柱結構，可以以任何角度加工5個外形表面。其特點是快速、高效、可靠、安全，并且具有自動加緊裝置。

1.2 數控車床加工中心
可以加工天然大理石、花崗巖、瑪瑙、水品等各種材料，能夠實現圓柱體、球體、橢圓體等各種形狀的工件。

1.3 全自動原料處理系統
該系統在大約25秒內可以完成裝載、清理和卸載其嵌套材料的工作，大大縮減了運轉周期，從而顯著地提高了生產效率。

1.4 組合式數控切割機
其技術特點是將鋸片式切割與超高壓水切割結合在一起的三軸數控橋式切機。特別設計用來切割和制作條形的大理石、花崗巖以及天然石英的表面等。當金剛石鋸片切割時，高壓水槍可同時工作，以保證最優的石材表面。當然它們還可以分開獨立工作。 這是與國外企業注重基礎科研， 在技術上不斷創新、質量上精益求精所分不開的。雖然我國的數控技術發展也很迅速，但是在很長一段時期內，石材數控加工設備市場仍會被少數國外大企業所壟斷。


二、國內石材數控技術現狀

近二十年來，隨著世界石材工業的蓬勃發展，國內石材加工設備也逐漸走向規模化生產。據不完全統計，自改革開放以來，中國累計大約耗資近20億美元進口國外先進的石材開采和加工機械。近幾年，國內石材機械制造，特別是在通用微機數控領域，以PC平臺為基礎的國產數控系統水平有了明顯地提高，使國內石材生產大省如福建、河南、山東、廣東、 四川、浙江、湖北、河北等地出現了一批技術較為先進，具有很強的競爭力的石材機械及工具制造企業。但是與世界先進水平相比，我國在石材數控設備本身上還存在很大差距。我國石材數控加工技術起步較晚，至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展。而且雖然數控加工取代傳統加工將占據制造業的主導地位已成為一種趨勢，但由于歷史的原因，傳統的加工設備和數控設備并存，是目前乃至今后很長一段時期內大多數制造企業的現狀。實現數控加工與普通加工的有機結合，是目前實現石材加工產品的高質量、高精度、高效率和低成本的最佳方案。


三、石材數控技術的發展趨勢

數控技術從專業的角度主要強調的是運動控制和加工工藝的實現，但任何專業都不是孤立存在的，近年來隨著PC技術，網絡技術，影像技術等的發展，對數控提供了很多整合空間。當前國內數控技術和產品主要集中在其專業角度，如高速高精的控制，應用工藝的實現等。但隨著相關技術的推動，制造業的發展，管理模式的變革，對數控產品提出了更多的要求，所以將來數控技術是多專業的融合。數控產品也會在基于運動控制基礎上增加很多新的內容，如網絡功能、數據庫功能、模塊化設計、影像功能、通用可編程功能等等。

3.1 智能化
隨著PC技術的應用，石材數控機床的工作方式 開始發生了改變，把CNC推向了控制中心而不僅僅局限于機床控制器的范圍。將來的石材數控裝備應 是具有一定智能化的系統，體現在數控系統中的各個方面，如:加工效率和加工質量方面的智能化;驅動性能及使用連接方便的智能化;智能化的自動編程、智能化的人機界面;還有智能診斷、智能監控、方便系統的診斷及維修等。基于節約資源和降低成本的原因，石材數控加工最優化也會得到很快的發展。在不久的將來，石材加工中心可以根據荒料的大小、形狀、顏色、花紋等特征以最優化的方式加工出各種成品。

3.2 網絡化
隨著計算機、網絡技術的廣泛應用，在數控系統中安裝網絡通信以及相配套的軟件設施，實現網絡數控是現代數控技術發展的必然趨。對石材企業來說也不例外，網絡化能夠為制造商提供出整套且數據信息一致的生產方案，通過連接調解器與通信軟件，還可以對CNC機床實施遠程故障診斷，并能直接發出指令，及時排除最大限度地減少停機維修時間。所以數控機床必須具有雙向、高速的聯網通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如日本山崎馬扎克 (Mazak)公司;日本大限(Okuma)機床公司;德國西門子(Siemens)公司等，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。

3.3 全自動化
石材加工生產線除了單機設備的自動化外，加工生產線也正向全自動化方向發展，主要是自動輸送系統的配備，將生產線連接成為一個整體，實現生產的連續自動化。石材大型板材加工生產線目前也配備了自動輸送系統。包括卸板機、翻板機、輸送輥道臺、儲備臺等。此外，還可發展成自動化生產系統，如加 裝自動上下料裝置、配ATC和APC、為改善控制系統而增加自動監測、報警裝置，實現一個人能管理多臺機床。

3.4 高速、高效化
高速、高效加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會(CIRP)將其確定為 21世紀的中心研究方向之一。提高機床生產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合型機 床是近年來發展很快的機種，這是石材加工技術發展的主要趨勢。

3.5 標準化
數控標準是制造業信息化發展的一種趨勢。國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準15014649 (sTEP一NC)，Step是世界公認的未來數字化產品數據的交換標準。歐美等新近開展了sTEP向CNC領 域的擴展研究，提出了STEP一NC的概念。其目的是提供一種不依賴于具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個制造過程，乃至各個工業領域產品信息的標準化。目前大部分STEP標準尚未完成，STEP一NC技術的研究也尚在起步階段，但目前的研究成果顯示，他必將會對目前的自動化加工和制造技術帶來深遠的影響。傳統的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在STEP一NC標準下，NC程序可以分散在互聯網上，這正符合數控技術網絡化發展的方向。在不久的將來操作者在基于PC的機床控制器上按下某個按鈕后，CNC系統通過網絡讀取有關數據庫中的三維產品數據(不是加工程序)，然后通過彈出的窗口確認某些參數，按下啟動按鈕，接下來機床就可以開始加工了。由于STEP一NC數控系統克服了傳統數控數的缺點，并且能直接讀取基于Step的產品信息，使得制造系統的各個環節(CAD、cAPP、cAM、 cNc、PDM、ERP)形成一條信息的“高速直通公路”，實現了企業內部的設計、制造、加工、管理的無縫網絡連接，因此也成為國內外研究的一個重要方向。


四、結束語

我國石材數控加工技術近幾年取得了可喜的進步，但與國外同類技術相比，存在著不少差距，我們應該充分認識到發展數控加工技術的緊迫性，開發具有我國自主版本的數控加工系統，這對于推動我國新一代數控系統發展，提高國產石材數控加工系統參與市場競爭的綜合能力具有十分重要的意義。