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關鍵詞：數控機床 現狀 趨勢

1、前言

進入21世紀，我國的經濟逐漸走進了全球經濟一體化的舞臺，進入了一個嶄新的時代。我國機床制造業社會工業化進程中大規模需要的發展機遇，同時也遭受到了來自國外制造業的強勢競爭壓力，加速技術的引進和自主研發是解決機床制造業快速騰飛的關鍵。隨著計算機技術和現代微電子技術的發展，數控機床的應用范圍還在不斷的擴大，因此，其發展前景十分廣闊。本文簡要分析了數控機床的現狀，并指出了未來的發展趨勢。

2、我國數控機床發展現狀

改革開放后，我國數控技術得到了發展機遇。在80年代初，我國先后從美國、德國等發達國家引進了一些數控系統和伺服技術，填補了我國在這方面的空白。然后陸續研發了那個時代的的數控系統，通過不斷的完善，這些系統的可靠性得到了用戶的肯定，總而結束了我國數控技術在這一階段的瓶頸，這個時期的數控機床技術我國還是主要以借鑒國外先進技術為主，對一些知識進行消化吸收。在90年代，我國的數控機床技術已經有了質的飛躍。在這個階段國家針對實際情況，先后安排了“柔性制造系統技術（FMS）開發研究”、“計算機集成制造系統（CIMS工程）的研究”等一系列重大的科研項目，大力推動我國數控技術的自主研發進程。這樣我國數控機床的數控系統和伺服驅動系統，也由進口發展到了自主研發的階段。目前我國已有數十家的研究所和企業可以從事各類數控系統的研發和生產。其中比較知名的有北京的KND系統、南京的華興系統、成都的廣泰系統等。

但是由于我國數控機床的技術水平和工業基礎的起步比較晚，在一些領域的研究還是很存在差距。導致在數控機床的性能和可靠性方面與發達國家相比還是存在著距離。目前在推動數控機床發展的工業化和產業化的過程中，我國的數控行業還存在著很多的問題。如：缺乏核心技術、技術創新能力不足、缺乏有效的管理機制、在與國際企業競爭時缺乏實力等問題。

3、數控機床未來的發展趨勢

3.1 高速化和高精度化

盡管很多年前就已經提出了數控機床的高速化和高精度發展的目標，但是在科學探索的路上是沒有盡頭的。而且目前對高精度、高速度的內涵和需求也在不斷的變化。保障工作的效率和產品的質量是數控機床一直的追求。更高的速度和更精準的加工技術可以提高產品的質量和生產效率，縮短生產周期和提高企業在市場上的競爭力。

3.2 智能化

21世紀的數控技術的主要發展方向將一定是智能化。目前，智能化的理念已經滲透到了數控機床的各個部分。如加工過程的對工藝的自調節控制，工藝參數自動檢測顯示。還為了提高驅動方便的各種人性化設計，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。在故障診斷方面也擺脫了原始的人工檢修，已經有智能診斷、智能監控程序和感應裝置，方便系統在出現問題時及時進行反饋和維護，減少了查找故障的時間，為數控產業的規?；l展提供了機會。

3.3驅動并聯化

并聯運動機床克服了傳統機床串聯機構移動部件質量大、系統剛度低、刀具只能沿固定導軌進給、作業自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯聯接機構驅動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應自由度的運動，可實現多坐標聯動數控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復雜特種零件的加工，具有現代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優點。

3.4 網絡化

現在國外已經開始嘗試對數控機床聯網技術的研究和試驗。就是利用網絡技術將各個機床進行連接，可以實現機床的統一管理和在線監測功能，同時也方便對機床程序的修改。目前數控機床聯網要具備以下幾個方面的能力：一是可以將程序從監測室可靠的傳輸到每臺機床，然后對其運行情況實現實時監控；二是可以隨時采集到每臺機床的數據參數進行查看和備份；三是可以將不同機床間的程序進行相互交換，確保系統的穩定性；四是可以在線提取到每臺數控機床的刀具磨損情況和估計刀具的使用壽命，然后電腦實現和監控換刀程序的執行。

4、結語

目前，數控機床的發展日新月異，高速化、高精度化、智能化、并聯驅動化、網絡化、綠色化已成為數控機床發展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國，數控產品的核心技術研發方面還是與國際同行存在著很多的不足。中國的數控產業在引進先進技術的同時應該重視對國內技術人才的培養，努力打造具有自主品牌的核心產品。力爭早日擺脫目前在高精端設備上依賴進口的局面，為把我國從一個制造大國發展成為一個研發大國而奮斗。

參考文獻

[1]秦宏偉.我國數控機床發展現狀及方向[M].機械制造與研究，2007.

[2]賈亞洲，楊兆軍.數控機床可靠性國內外現狀與技術發展策略[J].中國制造業信息化，2008，4.

[3]楊紅華.數控機床技術發展現狀[J].湖南農機，2008（5）.

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關鍵詞：數控機床；發展現狀；趨勢

1 數控機床技術在我國的發展現狀及存在的問題

社會經濟的不斷發展，使人們的生活水平得到了顯著提高，而對于產品的質量也有了更高要求。為了滿足消費者的需求，提高產品的質量，許多企業開始使用數控技術來輔助產品的生產與制造。與國外發達國家相比，我國關于數控機床技術的研究時間較短，技術也相對落后，對于數控機床技術在制造業中的應用還處在初級階段，無法徹底的將數控機床技術的優勢發揮出來，在實際的使用當中也存在一些問題，對我國制造業企業的發展造成了不利影響。

1.1 數控機床技術在我國的發展現狀

從我國目前的情況來看，制造業企業的競爭越來越激烈，企業除了在質量上要滿足消費者的需求以外，在生產數量上也要滿足市場的需要，否則就會出現供不應求的尷尬局面，影響企業實現經濟收益的最大化。因此，數控機床技術便被應用于制造業企業的生產當中。由于產品加工數量的不斷增多，對于產品加工工藝的要求也越來越多，對于數控加工設備的依賴也就越來越嚴重。具有關數據表明，當前我國的制造業企業生產過程中，有90%以上的零件都是采用數控技術來進行加工的，甚至有的零件數控機床加工技術的使用率達到了100%。尤其是在數控機床技術逐漸被人們所熟知的今天，該項技術的使用率越來越高，有效的提高了產品的生產質量與生產效率。

1.2 數控機床技術在發展中存在的問題

1.2.1 存在著“三缺”的問題

所謂的“三缺”是指：在數控機床技術在使用的過程中，缺乏相關的數據參數；在實踐的過程中，缺乏足夠的理論指導；在技術創新的過程中，缺乏研究發展的平臺；相關數據參數的缺乏，使得我國在使用數控機床技術進行生產制造的過程中，無法對該項技術進行更加深入的了解，無法將其的優勢完全發揮出來，產生的優勢效果有限，無法最大限度的提高企業的生產效率與經濟收益。數控機床技術作為一項高科技技術，需要擁有強大數據庫做支持。以我國目前的情況來看，數控機床加工數據庫的建立還有待于完善。因此，對于數據庫的使用范圍也是十分的有限，制約了我國數控機床技術的發展。

1.2.2 存在著“一低”的現象

所謂的“一低”指的是數控加工技術的總體效率較低，產品加工生產的質量關系到消費者對產品的購買意向，產品加工生產的效率，則關系到企業能否最大限度的實現經濟效益。數控機床技術中“一低”的現象，嚴重影響到企業的經濟效益。目前，國家已經針對該現象展開了專項研究，并取得了一定的成果。在數控機床技術未來的發展中，必將起到良好的促進作用，進一步提升我國制造業企業的經濟收益。

2 我國數控機床技術問題對策

2.1 重視數控機床理論探索

由于數控機床技術發展的時間比較短，相應的專業人才也比較短缺，使得機床技術的研究理論成果比較少，試驗的環境不夠完善。針對我國數控機床技術理論上的落后，我們必須提高這方面的投入，特別是人才的培養，在高校中設置這門學科，培養該學科的實踐能力，并能夠從實踐中總結出理論經驗，在實際的工作中，能夠利用有限的理論資源來提高生產效率，建立一定規模的研究機構，實現對機床技術各個方面的理論探索。

2.2 提高數控機床開發設計能力

數控機床是集電機、電子、機械等多個學科為一體的高科技設備，當前我國在數控機床自主研發、設計方面還有很大的差距，主要表現在設計沒有對相關零部件進行整合、以靜態設計模式為主、設計沒有充分的論證僅僅依靠以往的經驗進行定型化設計等。這種設計往往導致零件加工同質化現象嚴重，缺乏創新，有關零件細分產品較少很難滿足現代市場的需求。因此，在現代數控機床設計時應注重探索數控技術設計理論，提高機床性能和功能的創新意識，不斷優化在數控機床方面的探究和應用，逐漸實現油靜態設計到動態設計模式的轉化。

2.3 加強數控機床可靠性探究

數控機床工作性能是判定機床質量的重要指標，是用戶比較關心的重要內容。數控機床穩定性一般使用平均故障時間間隔來判定，該參數不但描述了產品質量時間度量值，而且還綜合反映了機床生產企業的綜合實力。因此，應加強數控機床可靠性方面的研究，建立和完善機床可靠性評價體系，熟悉機床故障發生的模式，在設計時采用相關措施加以避免，全面提高數控機床的可靠性能。

3 數控機床的發展趨勢

隨著制造業對數控機床的依賴程度越來越大，以及現代計算機技術水平的飛速發展為數控機床功能的擴展提供了堅實的技術支撐，使數控機床的應用范圍不斷擴大，而且逐漸向智能化、高精度化以及網絡化的趨勢發展。數控技術控制智能化主要通過執行相關算法對加工的產品進行識別，從而選擇合理的加工參數。智能化功能的實現極大的提高零件加工的精讀，提高機床的工作效率。因此，能夠在同條件下完成多個零件的加工。數控機床的網絡化是未來發展的主要特點之一，通過網絡能夠保證加工參數在各個車間進行傳遞，既能達到數據之間的共享還能對數控機床進行遠程監控，因此大大提高了機床的操作效率。

4 總結

綜上所述，數控機床技術在我國具有較大的應用市場，在未來的發展過程中，必將成為制造業企業不可獲取的技術之一。雖然，數控機床技術在實際的應用中，還存在著一系列的問題有待于完善。但是，數控機床技術對于制造業企業的重要性是不言而喻的。因此，我們要抓住世界經濟一體化的機遇，學習國外先進的技術理論，并將其應用到我國的數控機床技術創新中來，促進我國數控機床技術的發展，使我國不僅能成在制造數量上達到世界先進水平，在制造技術和質量上也達到世界先進的水平。

參考文獻

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關鍵詞：數控機床；發展；趨勢

引言

從20世紀中葉數控技術出現以來，數控機床給機械制造業帶來了革命性的變化。數控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產管理的現代化以及經濟效益的提高。數控機床是一種高度機電一體化的產品，

適用于加工多品種小批量零件、結構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經濟和國防建設發展的重要裝備。

1.我國數控機床的現狀

我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998--2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3% 34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，但進出口逆差嚴重，國產機床市場占有率連年下降，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%。1999年機床進口額為8.78億美元（7624臺），2003年達27.1億美元（23320臺），相當于同年國內數控機床產值的2.7倍。國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。

2.數控機床發展趨勢

2.1智能、高速、高精度化

新一代數控機床為提高生產效率，向超高速方向發展，采用新型功能部件（如電主軸、直線電機、LM直線滾動系統等）主軸轉速達15，000r/min以上。計算機技術及其軟件控制技術在機床產品技術中占的比重越來越大，計算機系統及其應用軟件的復雜化，帶來了機床系統及其硬件結構的簡化，數控機床的智能化度日趨提高。一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005 mm（ISO 標準、統計法），就是一臺高精度機床，在0.005mm（ISO 標準、統計法）以下，就是超高精度機床。高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。隨著電腦輔助制造（CAM）系統的發展，精密度已達到微米級。

2.2 功能復合化

復合機床的含義是指在一臺機床上實現或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據其結構特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床如鏜銑鉆復合――加工中心、車銑復合――車削中心、銑鏜鉆車復合――復合加工中心等；工序復合型機床如多面多軸聯動加工的復合機床和雙主軸車削中心等。采用復合機床進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產品制造周期，提高了生產效率和制造商的市場反應能力，相對于傳統的工序分散的生產方法具有明顯的優勢。加工過程的復合化也導致了機床向模塊化、多軸化發展。德國Index公司最新推出的車削加工中心是模塊化結構，該加工中心能夠完成車削、銑削、鉆削、滾齒、磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復雜零件的全部加工。隨著現代機械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯動數控機床越來越受到各大企業的歡迎。

2.3設計、制造綠色化

綠色設計是一種綜合考慮了產品設計、制造、使用和回收等整個生命周期的環境特性和資源效率的先進設計理論和方法。它在不犧牲產品功能、質量和成本的前提下，系統考慮產品開發、制造及其活動對環境的影響，從而使得產品在整個生命周期中對環境的負面影響最小，資源利用率最高。數控機床在設計時要考慮：綠色材料設計；可拆卸性設計；節能性設計；可回收性設計；模塊化設計；綠色包裝設計等。綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式，通過綠色生產過程生產出綠色產品。數控機床在制造時要考慮：節約資源的工藝設計；節約能源的工藝設計；環保型工藝設計等。隨著世界經濟的迅速發展，尤其是國內改革開放以來工業化程度的加快，所帶來的環境污染問題越來越嚴重，環境保護的呼聲越來越高，環保問題已經成為各國經濟可持續發展的制約因素之一。數控機床作為裝備制造業的核心，能否順應環保趨勢，加大綠色設計與制造的研制，將是影響經濟發展的重要要素之一。

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論文摘要：數控系統確保了數控機床具有高精、高速、高效的功能。本文論述了國內外數控系統的發展現狀，以期對我國數控系統發展有所幫助。

數控系統是一種利用數字信號對執行機構的位移、速度、加速度和動作順序等實現自動控制的控制系統。從1952年美國麻省理工學院研制出第1臺實驗性數控系統，到現在已走過了半個世紀。數控系統也由當初的電子管式起步，發展到了今天的開放式數控系統。

數控系統確保了數控機床具有高精、高速、高效的功能，可以使裝備制造業實現數字化、柔性化和網絡化制造。隨著我國航空航天、船舶、汽車、電站設備和國防工業等制造業的高速發展，數控機床在裝備制造業中的重要性愈來愈明顯，中高檔數控系統的需求也越來越大。以往中高檔數控系統基本被國外廠商占領，因此我國中高檔數控系統技術必須加快發展。

一、國外數控系統現狀

在國際市場，德國、美國、日本等幾個國家基本掌控了中高檔數控系統。國外的主要數控系統制造商有西門子（Siemens）、發那克（FANUC）、三菱電機（Mitsubishi Electric）、海德漢（HEIDENHAIN）、博世力士樂（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

1.納米插補與控制技術已走向實用階段

納米插補將產生的以納米為單位的指令提供給數字伺服控制器，使數字伺服控制器的位置指令更加平滑，從而提高了加工表面的平滑性。將“納米插補”應用于所有插補之后，可實現納米級別的高質量加工。在兩年一屆的美國芝加哥國際制造技術（機床）展覽會（IMTS 2010）上，發那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B數控系統。除了伺服控制外，“納米插補”也可以用于Cs軸輪廓控制；剛性攻螺紋等主軸功能。西門子展出的828D所獨有的80bit浮點計算精度，可使插補達到很高的輪廓控制精度，從而獲得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的數控系統也可實現納米級插補。[1]

2.機器人使用廣泛

未來機床的功能不僅局限于簡單的加工，而且還具有一定自主完成復雜任務的能力。機器人作為數控系統的一個重要應用領域，其技術和產品近年來得到快速發展。機器人的應用領域，不僅僅局限于傳統的搬運、堆垛、噴漆、焊接等崗位，而且延伸到了機床上下料、換刀、切削加工、測量、拋光及裝配領域，從傳統的減輕勞動強度的繁重工種，發展到IC封裝、視覺跟蹤及顏色分檢等領域，大大提高了數控機床的工作效率。典型的產品有德國的KUKA，FANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。[2]

3.智能化加工不斷擴展

隨著計算機領域中人工智能的不斷滲透和發展，數控系統的智能化程度也得到不斷提高。應用自適應控制技術數控系統能夠檢測到過程中的一些重要信息，并自動調整系統中的相關參數，改進系統的運行狀態；車間內的加工監測與管理可實時獲取數控機床本身的狀態信息，分析相關數據，預測機床狀態，使相關維護提前，避免事故發生，保證其不穩定工況下生產的安全，減少機床故障率，提高機床利用率。應用先進的伺服控制技術，伺服系統能通過自動識別由切削力導致的振動，產生反向的作用力，消除振動。應用主軸振動控制技術，在主軸嵌入位移傳感器，機床可以自動識別當前的切削狀態，一旦切削不穩定，機床會自動調整切削參數，保證加工的穩定性。 　4.CAD/CAM技術的應用

當前，為了使數控機床操作者更加便利地編制數控加工程序，解決復雜曲面的編程問題，國際數控系統制造商將圖形化、集成化的編程系統作為擴展數控系統功能、提高數控系統人機互動性的主要途徑。最新的CAD/CAM技術為多軸多任務數控機床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON等一些著名CAM軟件公司的產品除了具備傳統的CAM軟件功能模塊，還開發了多任務編程、對加工過程的動態仿真等新的功能模塊。

二、國內數控系統現狀

隨著國際學術及產業界對開放式數控系統研究的日益推進，我國的相關研究也越來越受到重視。經過幾十年的發展，我國機床行業也形成了具有一定生產規模和技術水平的產業體系，國產數控系統產業發展迅速，在質與量上都取得了飛躍。

國內數控系統基本占領了低端數控系統市場，在中高檔數控系統的研發和應用上也取得了一定的成績。其中，武漢華中數控股份有限公司、北京機電院高技術股份有限公司、北京航天數控系統有限公司和上海電氣（集團）總公司等已成功開發了五軸聯動的數控系統，分別應用于數控加工中心、數控龍門銑床和數控銑床。近期，武漢重型機床集團有限公司應用華中數控系統，成功開發了CKX5680數控七軸五聯動車銑復合加工機床。國內主要數控系統生產基地有華中數控、航天數控、廣州數控和上海開通數控等。[3]

國內的數字化交流伺服驅動系統產品也有了很大的發展，已能滿足一般的應用，并能與進口產品競爭，占領了國內的大部分市場。伺服系統和伺服電機生產基地主要有蘭州電機廠、華中數控、廣州數控、航天數控和開通數控等。

然而，由于我國原有數控系統的封閉性及數控軟硬件研究開發的基礎較差，技術積累較少，研發隊伍的實力較弱，研發的投入力度不夠，國產中高檔數控系統在性能、功能和可靠性方面與國外相比仍有較大的差距，限制了數控系統的發展。為此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推進我國中高檔數控系統的發展。

參考文獻

[1]彭芳喻等.從IMTS 2010展看我國數控系統未來發展之路[J]，金屬加工，2011第4期：8-11

[2]肖明.從EMO 2009看現代數控系統技術發展[J]，機械工程師，2009第4期：13-16

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關鍵詞：技術特點 現狀 展望

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0123-02

1 數控機床關鍵技術的特點

目前我國很多產品對于其零件、結構的加工過程有了更高的要求，如越來越關注效率、質量、成本以及環境等，而數控機床的關鍵技術就具備高精度、高柔性以及高效率等特點，因而被廣泛地應用在各行各業中。

1.1 高性能

目前數控機床關鍵技術的主要特點就是高性能，被廣泛地應用于一些難加工的材料上。如現代第四代的軍用機，其材料、強度都要求必須具備耐高溫、抗低溫、耐老化、抗腐蝕、韌性以及抗疲勞性等特征，因此就會在加工一些鋁合金、鈦合金、復合材料、工程陶瓷等方面應用數控加工技術，來滿足其對高性能的需求。

1.2 輕量化

數控機床加工技術采用整體薄壁結構，因此具有輕量化的特點。像很多航天產品對輕量化的要求比較高，它們大多形狀比較復雜，構件也比較多，如飛機上的梁、框、肋以及壁板等，不但面形復雜，而且過渡圓角半徑也很小，因此航空公司一般都會采用數控加工技術來對構件的精度進行加工，提高機動的性能，加大載荷，從而降低使用成本。

1.3 精密化

目前我國數控機床關鍵技術的加工精度不斷在提高，因此又具有精密化的特點。在航空飛行器的產品中，一些導航、控制、彈頭等機載設備，有一些部件，如伺服機構、精密偶件、探測器、光學器件等精密度比較高、批量比較小、結構也比較復雜，因此在加工過程中，采用精密、薄壁等技術來進行加工，在加工過程中，對尺寸、形狀以及表面粗糙度都有著非常高的要求，促使數控加工技術更加精密化。

1.4 高效化

目前很多行業都對加工設備的速度和效率要求越來越高，數控機床技術具有高效化的特點。如在我國的航空航天產品中，產品的型號越來越多，批量變化越來越大，應用數控機床明顯縮短了研制周期。因為航天產品中切削加工的零件數量越來越多，材料去除量非常大，很多航空公司都采用了數控機床中的高速加工技術來提高其設備的利用率，增加材料的去除率。

1.5 可靠性和經濟性

隨著對加工質量和加工成本要求越來越高，數控機床技術又顯示出可靠性和經濟性。尤其是在航天產品中，很多產品都對質量和成本有著非常高的要求，因此數控加工技術，不但可以幫助航空公司降低生產成本，還能夠縮短產品周期，提高航天產品的市場競爭力。

2 國產數控機床及其關鍵技術的發展現狀

目前數控機床及其關鍵技術主要呈現三高、三缺以及一低的現象。

2.1 三高

所謂的三高主要是指加工設備的數控化率越來越高，根據相關部門的調查，目前加工設備的數控化率已經增加到30%以上，有很多重點企業數控化率已經超過了50%。并且加工零件的比例越來越高，基本上有很多企業的產品有將近80%～100%的零件都是用數控加工而成的。同時對工藝要求越來越高，對零件的加工精度和加工效率都有了更高的要求。

2.2 三缺

所謂的三缺就是指缺少合理化的切削參數、缺少工藝數據庫和知識庫以及缺少數字化制造管理系統。其中由于缺少合理化的切削參數，影響著數控設備能力的發揮，如果數控機床加工時間比較長就會影響整體的效率，無法滿足如今高效化加工的要求。而因為切削加工工藝數據庫建設比較散，目前已有的數據庫資源又有限，尤其是在制造業共享的新型數控加工切削數庫系統的資源有限，影響著數控加工效率。同時多數企業的數控車間都缺少MES系統，即數字化的制造執行系統。

2.3 一低

所謂的一低主要是指數控加工綜合效率低，其具體表現在數控機床的主軸開動率比較低，而且數控加工過程中，其主軸功率的利用率也比較低，其切削過程中，單位時間材料的去除率比較低。

3 我國國產數控機床及其關鍵技術的展望

目前我國正在圍繞著如何提高數控機床切削加工的效率，來展開對先進的高效數控加工技術的研究，如數控機床加工過程中的力學仿真與參數優化、數控機床加工中的變形快速分析及預測、切削參數數據庫以及切削加工用“低溫冷卻和微量”系統等。未來我國的國產數控機床及其關鍵技術勢必會廣泛地應用于航空航天、汽車設備以及國防等各行各業中，為其節約成本，提高工作效率。

3.1 數控加工過程中的力學仿真與參數優化技術

數控加工過程運動仿真之后勢必會往切削過程力學仿真與切削參數優化方向發展，我國專門針對軍工業推出了高速銑削加工過程動力學仿真優化系統和數控機床加工動力學特性測試分析系統，在此基礎上，又進一步開發了中低速數控銑削加工過程力學仿真與優化系統和銑削加工動力學切削參數數據庫系統，逐漸形成了一條X-CUT系列的以切削過程力學仿真為基礎的數控機床增效勢能工具，并且先后向眾多企業提供將近200多套這樣的硬件系統。未來還會根據各個行業的需求，開展車銑復合加工過程力學仿真與優化系統，為更多的車銑復合加工提供參數和技術上的支持。

3.2 數控加工變形快速分析與預測技術

航空整體結構的零件中有很多都是有復雜結構的，弱剛性的零配件，數控加工變形快速分析與預測技術就是專門針對這些零配件，通過分析其實際結構跟效力學模型間的力學特性之間的關系，以通用有限元軟件為基礎，來進行二次開發的一項技術。其可以快速地計算一些復雜結構的零配件各個階段的頻率、靜態特性參數以及彈性變形，在實際的操作中，可以為切削參數提供量化依據，以此來優化切削的參數，還可以為加工過程提供依據，彌補加工過程中的變形。未來其還會有更好的發展，為我國的數控機床提供參數依據。

3.3 綠色切削加工技術與系統

未來國產數控機床及其關鍵技術會朝著綠色切削加工技術方向發展。目前我國已經圍繞著綠色切削加工需求，在低溫冷風技術、微量技術、低溫微量技術以及微細冰粒冷卻技術等領域，開發了以自主專利技術為基礎的多個型號工程化樣機，并已經成功應用在航空航天企業數控加工車間。未來綠色切削加工技術還會應用在更多的加工零件材料上，如高強鋼、鈦合金及高溫合金等，以此來降低切削力，提高加工表面質量，同時減少切削液用量，實現綠色切削加工。

4 結語

綜上所述，隨著我國經濟的發展，國內需求的增加，使得國產數控機床也有了很好的發展，在航空、航天、船舶、汽車以及發電設備方面也被廣泛應用。相信經過數控機床與眾多行業的努力，未來我國國產的數控機場在滿足我國各行業的需求的同時，開發出更高檔的數控操作系統，提高我國數控機床的核心技術，促使我國國產數控機床有更好的發展。

參考文獻

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篇6

采用數字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實現的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到±0.0381mm（±0.0015in），達到了當時的最高水平。

1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數控系統，成功地實現了同時控制三軸的運動。這臺數控機床被大家稱為世界上第一臺數控機床。

這臺機床是一臺試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業用的數控機床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產出來。

在此以后，從1960年開始，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。

數控機床中最初出現并獲得使用的是數控銑床，因為數控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。

然而，由于當時的數控系統采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業沒有得到推廣使用。

到了1960年以后，點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此，數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展，據統計資料表明，到1966年實際使用的約6000臺數控機床中，85%是點位控制的機床。

數控機床的發展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床，它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。

1967年，英國首先把幾臺數控機床連接成具有柔性的加工系統，這就是所謂的柔性制造系統（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進行開發及應用。1974年以后，隨著微電子技術的迅速發展，微處理器直接用于數控機床，使數控的軟件功能加強，發展成計算機數字控制機床（簡稱為CNC機床），進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。

80年代，國際上出現了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統中使用。

目前，FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發展。

所以機床數控技術，被認為是現代機械自動化的基礎技術。

那什么是車床呢？據資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉，并手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發明家莫茲利創制了用絲杠傳動刀架的現代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機構來改變主軸轉速。

為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發明轉塔車床；1848年，美國又出現回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀初出現了由單獨電機驅動的帶有齒輪變速箱的車床。

第一次世界大戰后，由于軍火、汽車和其他機械工業的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發展。為了提高小批量工件的生產率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發展。50年代中，發展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數控技術于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發展。

車床依用途和功能區分為多種類型。

普通車床的加工對象廣，主軸轉速和進給量的調整范圍大，能加工工件的內外表面、端面和內外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產效率低，適用于單件、小批生產和修配車間。

轉塔車床和回轉車床具有能裝多把刀具的轉塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產。

自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產。

多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環和軸類工件，其生產率比普通車床提高3～5倍。

仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環，適用于形狀較復雜的工件的小批和成批生產，生產率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型

立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。

鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復運動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨電動機驅動的小砂輪鏟磨齒面。

專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機多能”的特點，適用于工程車、船舶或移動修理站

看機床的水平主要看金屬切削機床，其他機床技術和復雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機床，也只是方法的改變，沒什么復雜性和科技含量。

我國的數控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因為它簡單，基本屬于勞動密集型。

金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發展為數控車床，銑床發展為加工中心。高精度多軸機床，可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機上的一個復雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干，其中還有報廢的，最新的復合數控機床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。

由普通發展到數控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應性上，零件變了，換個程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰要時會車渦輪、蝸桿，沒個10年8年的不行，要是誰掌握了，那牛得很。現在用數控設備，只要你會編程，把參數輸進去就可以了，很簡單，剛畢業的技校學生都會，而且批量的產品質量也有保證。

自美國在50年代末搞出世界一臺數控車床后，機床制造業就進入了數控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數控機床，但后來中國進入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數控機床水平，差距就是20年了，其實奮起直追還有希望，但國營工廠不思進取，到了90年代，我們再去看世界水平，已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯的路子，什么叫蘇聯的路子，舉個例子來講：比如，生產一根軸，蘇聯的方式是建一個專用生產線，用多臺專用機床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數發生了變化，這條線就報廢了，生產人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產品生產幾十年不變樣。到了1980年代后，當時搞商品經濟，這些廠不能迅速適應市場，經營就困難了，到了90年代就大量破產，大量職工下崗。現代的生產也有大批量生產，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設備是數控的，適應起來就快。專業機床的路子已經到頭了，;西方走的路和前蘇聯不一樣，當年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯了幾臺五軸聯動的數控銑床，讓蘇聯在潛艇的推進螺旋槳上的制造，上了一個檔次，讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了，所以美國要懲處東芝公司。由此也可見，前蘇聯的機床制造業也落后了，他們落后，我們就更不用說了。雖然，美國搞出了世界第一臺數控機床，但數控機床的發展，還是要數德國。德國本來在機械方面就是世界第一，數控機床無非就是搞機電一體化，機械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統方面，德國的電子系統工業本來就強大，所以在上世紀六、七十年代，德國就執機床界的牛耳了。

但日本人的強項就是仿造，從上世紀70年代起，日本大量從德國引進技術，消化后大量仿造，經過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數控機床生產國，直到現在還是。他們在機床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機床復合（一機多種功能）化方面，是世界第一。數控機床的核心就在數控系統方面，日本目前在系統方面也排世界第一，主要是它的發拿科公司。第一代的系統用步進電機，我們現在也能造，第二代用交流伺服電機?，F在的數控系統的核心就是交流伺服電機和系統內的邏輯控制軟件，交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機床的各軸運動，而這些軸是用伺服電機驅動的，一般的系統能同時控制3軸，高級系統能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統，但“做秀”的成份多，還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床，100％進口。

機床是一個國家制造業水平高低的象征，其核心就是數控系統。我們目前不要說系統，就是國內造的質量稍微好一點的數控機床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進口的，主要是買日本的，我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內的各大機床廠，數控系統100％外購，各廠家一般都買日本發那科、三菱的系統，占80％以上，也有德國西門子的系統，但比較少。德國西門子系統為什么用的少呢？早期，德國系統不太能適合我們的電網，我們的電網穩定性不夠，西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。

就國產高級數控機床而言，其利潤的主體是被外國人拿走了，中國只是掙了一個辛苦錢。

美國為什么沒有能成為數控機床制造大國呢？這個和他們當時制定產業政策的人有關，再加上當時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機床屬于投資大，見效慢，回報率底的產業，而且需要技術積累。不太附和美國情況。但后來美國發現，機床屬于戰略物資，沒有它，飛機、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機床廠，規定了一些單位只能買國產設備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數控機床行業。美國機床在世界上沒有什么競爭力。

歐洲的機床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機床，瑞士的相當好，但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流，中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。

韓國、臺灣的數控機床制造能力比大陸地區略強，不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術發展的。韓國應該好一點，它有自己制造的、已經商業化了的數控系統，但進口到中國的機床，應我們的要求，也換成了日本系統。我們對他們的系統信不過。韓國數控機床主要有兩家：大宇和現代。大宇目前在我國設有合資企業。臺灣機床和我們大體一樣，自己造機械部分，系統采購日本的。但他們的機床質量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產的要好一點。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機床是用美金買來的，用的不好，那火就大了。臺灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國內的競爭中，也打著“國產”的旗號。

近來隨著中國的經濟發展，也引起了世界一些主要機床廠商的注意，2000年，日本最大的機床制造商“馬扎克”在中國銀川設立了一家數控機床合資廠，據說制造水平相當高，號稱“智能化、網絡化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產1000臺數控機床的控股公司，德國的一家很有名的企業也在上海設立了工廠。

目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產數控機床，各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業，一個購買計劃里，80％是進口，國產機床滿足不了需要。今后五年內，這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講，我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。

美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。

1.美國的數控發展史

美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,并且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產宇航等使用的高性能數控機床，其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。

2.德國的數控發展史

德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統，均為世界聞名，競相采用。

3.日本的數控發展史

日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，甚至青出于藍而勝于藍。自1958年研制出第一臺數控機床后，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿后創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人，科研人員超過600人，月產能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內約占70%，對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。

4.我國的現狀

我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，中國于1958年研制出第一臺數控機床，發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用于生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，并逐步向前發展。通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。 

 在20余年間，數控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。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，基本上處于從仿制走向自行開發階段，與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數控技術的發展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。

2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，1999年，我們國家機械加工設備數控華率是5－8％，目前預計是15－20％之間。一、什么是數控機床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設備都稱為機床，數控機床就是在普通機床上發展過來的，數控的意思就是數字控制。給機床裝上數控系統后，機床就成了數控機床。當然，普通機床發展到數控機床不只是加裝系統這么簡單，例如：從銑床發展到加工中心，機床結構發生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數控設備，主要是指數控車床和加工中心。我國目前各種門類的數控機床都能生產，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年，但如果國家支持，追趕起來也不是什么問題，例如：去年，沈陽機床集團收購了德國西思機床公司，意義很大，如果大力消化技術，可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業購買日本著名的機床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經濟不景氣，有不少在80年代很出名的機床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數控設備的發展方向六個方面：智能化、網絡化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應該能進世界前4名。三、數控系統 由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。目前世界最大的三家廠商是：日本發那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。華中數控這幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍，但機床的硬件方面不行，質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。

四、機床精度1、機械加工機床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復定位精度等5種。2、機床精度體系：目前我們國家內承認的大致是四種體系：德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB，國標和國際標準差不多。3、看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統計法),就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO標準.、統計法)以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業機床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司，生產數控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量不錯，目前效益良好，年產600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產1200臺。2、2003年，德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產數控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機床生產商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠，年生產能力為1000臺，生產數控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產能力不知。5、臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產能力800臺。5、民營企業進入機床行業情況1、浙江日發公司，2000年投產，生產數控車床、加工中心。年生產能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產機床，主要是從日本引進技術，目前剛開始，起點比較高。3．2002年，西安北村投產，名字象日本的，其實老板是中國人，采用日本技術。生產小型儀表數控車床，水平相當不錯。六、軍工企業技改情況軍工企業得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規模技改開始了，軍工企業進入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業開始停止購買普通設備。尤其是近3年來，我們的軍工企業從歐洲和日本買了大批量的先進數控機床。也從國內機床廠哪里采購了大批普通數控機床，國內機床廠商為了迎接這次大技改，也引進了不少先進技術，爭取軍工企業的高端訂單。聽在軍工企業的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實，總書記掌權以來，已經把國防事業提到了和經濟發展一樣的高度上，他說，我們要建立和經濟發展相適應的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業和汽車行業的發展，我們國家會誕生世界水平的機床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機床生產大國。

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4.《機床數控系統的發展趨勢》黃勇陳子辰浙江大學

5.《中國機械工程》

6.《數控機床及應用》作者：李佳

7.《機械設計與制造工程》2001年第30卷第1期

8《機電新產品導報》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

10.機械》2007年第34卷第8期

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論文摘要：文章通過多方數據分析了目前中國數控機床領域發展過程中普遍存在的三個根本性問題：缺乏核心知識產權、缺乏對引進技術的自主創新和消化吸收、缺乏專家人才和熟練技術工人。

一、引言

制造業是國家的基礎性、支柱性的戰略產業，是衡量參與國際競爭力的重要標志。國民經濟發展計劃明確提出“用高新技術和先進適用技術改造傳統產業，大力振興裝備制造業”。數控機床作為裝備制造業的工作母機，在全球市場從數量上看份額不足20%，從價值量上看份額超過70%，且利潤通常高達50%以上，更是現代制造業重點發展的關鍵設備。裝備制造業的振興需要用先進數控機床來武裝，它可提高裝備水平，減少進口依賴。因此可以說數控機床產業既是國民經濟的基礎產業，又是國防安全的戰略產業，它是衡量綜合國力的重要標志之一。

二、現狀分析

（一）缺乏數控系統的核心知識產權

數控機床是一個國家制造業水平高低的象征，數控機床是機床制造技術、微電子和計算機技術三者相結合的產物，其核心就是數控系統。據不完全統計，我們的數控系統80%以上是進口的。這些數控系統不僅價格高，進口周期也不能滿足主機廠的要求。而且，使用進口的東西組裝起來的機床，可靠性和質量也會受到極大的影響。

據海關統計，2009年全國金屬加工機床進口金額為58.63億美元；出口金額為13.49億美元。其中：數控機床進口量為1.05萬臺，進口金額為27.33億元；出口1.04萬臺，金額為2.93億美元；加工中心進口量為8820臺，金額為15.59億美元；出口636臺，出口額0.55億美元；組合機床進口量為486臺，價值2.27億美元；出口1795臺，價值919萬美元。[1]

以上數據表明，我國生產的數控機床還是停留在中低檔市場，極度缺乏高檔產品，目前出口數控機床產品還是以中低檔次廉價產品為主。這其中主要原因就是缺乏數控系統的核心知識產權，未形成數控機床的產業規模。

（二）對科研投入資金偏低，缺乏自主創新和消化吸收能力

發達國家通過在全世界吸引人才，控制知識產權來獲得競爭優勢，在全世界科技移民當中有40%被吸引到了美國，其中又有70%來自于發展中國家。據不完全統計，目前全世界有86%的研發收入、90%以上的發明專利都掌握在發達國家手里，這些發達國家的科技進步貢獻率大約都在70%以上，對外技術的依存度都在30%以下。同時以美國為首的西方國家對科技研究、開發投入占國內生產總值的比重基本上都在2%以上，歐盟更是將2010年的科研經費提高到占GDP比重的3%，韓國則是增加到4%。這些國家憑著科技優勢和建立在科技優勢基礎上的國際規則，形成了對世界市場的高度壟斷，從而獲取大量的超額利潤。[2] ?。ㄈ┪葱纬僧a學研相結合的綜合體系，極度缺乏專家人才和熟練技術工人

目前，在我國中低檔數控機床產業結構中還有一個很突出的問題，就是主機廠多，關鍵功能部件專業生產廠商少且弱。這就導致了我們的數控機床產業化程度不高，產能不足，生產成本不能得到有效降低。換句話說，就是尚未形成適應市場經濟需求的以企業為主體、產學研相結合的技術創新體系。這就無法有效整合相關技術、產業和資源優勢，形成合力開展聯合攻關，共同打造技術創新平臺。導致數控機床的機械結構設計、制造的配套環節、集成技術和制造工藝等比較落后的方面長期得不到有效解決。據統計，我國大型高性能超精機床每年生產產量不足千臺，不到德國、日本的1/20。

這個數據已經說明了我國的數控機床領域還是處于各自為戰，未能形成資源和優勢互補的產業化互利平臺。再加上嚴重缺乏專家人才和熟練技術工人；缺乏政府相關政策的引導；未形成吸引高層次、高素質人才創新創業的環境，造成數控機床領域共性關鍵技術的持續創新能力不足。

三、總結

目前，我國機床制造業存在的三大問題尚未從根本上解決，還需政府繼續加大對科研投入專項資金，出臺相關的政策法規，加快建立以企業為主，產、學、研結合的技術創新體系，加大培養人才的力度，盡快趕上世界技術發展的步伐。發電設備、航空、航天、船舶需要的高精、大型、專門化工作母機和工藝復合化機床，汽車制造業需要的成套、高效、高精度、高可靠性及柔性制造系統等對我國機床制造業提出了新的需求，我國數控機床制造業發展之道還任重而道遠。

參考文獻：

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【關鍵詞】數控機床；誤差補償；精度；應用

中圖分類號：TG659文獻標識碼： A 文章編號：

前言

近年來，隨著制造技術的迅速發展，數控機床技術得到了廣泛普及，同時隨著人們對數控機床的精度的要求進一步提高，也促使我國在數控機床誤差補償技術方面進行深入研究。

數控機床誤差源分析

影響機床加工精度的誤差源主要表現為:

1.機床系統的空間誤差

它包括由于結構幾何誤差、熱誤差和承載變形誤差引起刀具與工件作用點上的相對位置偏差；同時由于伺服系統的跟蹤誤差、進給傳動機構誤差和位置檢測誤差等引起的位移誤差。

2.刀具系統的位置誤差，主要由換刀、刀具的尺寸調整誤差、受力變形、熱伸長和磨損等因素引起的。

3.工件和夾具系統的位置誤差，主要由裝夾彈性變形、切削熱和工件材質不勻等隨機誤差引起的誤差。

4.檢測系統的測試誤差，主要指加工過程中實時檢測，或工序間在機檢測的測試誤差。

5.外界干擾誤差，主要指環境條件的擾動和運行工況的波動所引起的隨機誤差。

根據美國E K. Kline等的研究成果、誤差權重分配附表，從表中可看出，幾何誤差、熱變形誤差、載荷誤差及刀具誤差占總誤差的60%一70%。誤差的權重隨機床種類或工作狀態有所變化，如大型機床的載荷誤差就占較大比重。

加工中心各誤差源所占比重

誤差分類 所占比重

機床誤差 幾何誤差22% 50%

熱誤差28%

加工過程誤差 刀具誤差13.5%

加工過程誤差 夾具誤差 7.5% 35%

加工過程誤差 工件熱誤差 6.5%

加工過程誤差操作誤差 7.5%

檢測誤差15%

三、國內外研究歷史與現狀

最早發現機床熱變形現象并進行研究的國家是瑞士。1933年，瑞士通過對坐標撞床進行測量分析后發現，機床熱變形是影響定位精度的主要因素，由此開始了機床誤差的檢測、建模和補償技術研究。從目前來看，在機床誤差檢測、建模和補償技術研究和應用中比較有影響的有美國密西根大學，日本東京大學、日立精機，德國柏林工業大學等。其中，美國密西根大學在19%年成功地將熱誤差補償技術實施于美國通用(GM )公司下屬一家離合器制造廠的150多臺車削中心上，使加工精度提高一倍以上，本人作為主要人員參與了這個項目。

我國對機床熱變形及誤差補償技術的研究始于50年代，到10年代末，有關機床熱變形及誤差補償技術研究工作在不少高校和研究單位先后展開。近年來，天津大學、西安交通大學、華中科技大學、哈爾濱工業大學、浙江大學、北京機床研究所、北京理工大學、清華大學、南京航空航天大學、國防科大、臺灣、臺灣清華大學、上海交通大學等對機床誤差補償技術進行著研究。

縱觀國內外，在有關人員的不懈努力下，數控機床誤差補償技術有了較快的發展，但從目前來看，在國外，數控機床誤差實時補償技術在大批量在工業中應用的例子并不多，還沒達到成熟的商業化程度。在國內，誤差實時補償技術大部分還停留在實驗室范圍內，還未見在生產廠家批量數控機床上應用誤差實時補償技術的報道。這說明誤差補償理論和技術還有很大的余地可開發。目前，數控機床誤差補償技術有這些：

1.數控機床軟件誤差補償

目前的數控機床誤差補償方法主要有硬件補償和軟件補償。由于硬件補償固有的缺陷，本文采用基于誤差模型的軟件補償方法，對理想數控指令進行修正，通過修正后的數控指令值驅動數控機床，使機床刀具中心精確運動到加工點實現誤差補償。

建立在理想條件和實際加工條件下，刀具路線、數控指令及刀具軌跡三者間的相互映射關系是進行數控指令修正的關鍵。刀具路線指在工件坐標系內給定的理論刀具中心位置變化曲線，它與機床運動無關。刀具軌跡是指刀具中心在工件坐標系內的運動軌跡，它有理想刀具軌跡和實際刀具軌跡之分，在理想情況下，根據刀具路線編制的數控程序可以驅動刀具精確運動，不存在誤差;而實際情況是根據理想情況編制的數控程序，驅動存在運動誤差的數控機床加工，勢必存在加工誤差。因此，軟件誤差補償的實現是在考慮數控機床運動誤差的情況下，得出用模型修正后的數控指令來控制刀具精確運動。

2. NC型誤差補償

機床的加工指令經NC系統的粗、精插補后，以脈沖當量的形式分別驅動各坐標軸.NC型誤差補償策略是將誤差模型計算的誤差值，取反后番加到插補過程中，從而實現坐標軸的精確控制。該方法又派生出兩種類型，其一是通過一個轉換程序將原始數控加工代碼進行重構，生成具有預補償的數控加工代碼。該方法在60年代D.French和SH.Humphries進行了初探，1995年天津大學又進行了研究結果表明，該方法對復雜模具和空間雕塑曲面較為有效。另一種是通過接口，NC系統將機床當前位置參數和刀具參數傳輸到PC中、PC對該位置的空間位置誤差進行計算，并將誤差計算結果返回到NC系統NC系統將誤差反向疊加到當前插補過程，實現誤差修正。

3.前饋補償型

前饋補償策略是直接用誤差量來控制伺服電機實現誤差補償，對于直流伺服系統是將誤差量經D/A轉換后，控制電機;交流數字伺服將誤差量轉換后實現控制。在80年代北京機床研究所進行了一些探索，但由于伺服系統的多樣性目前還沒有較為成熟的裝置。

4.反饋修正型

目前的數控機床絕大多數實現了閉環和半閉環控制，采用碼盤或光柵作為反饋檢測元件。反饋修正的策略是將誤差計算量轉換成反饋測量傳感器的當量數據，反向疊加到反饋系統中，利用數控系統位置調節功能實現補償。當然，這也只能補償運動方向上的傳動誤差(單項)，修正不了空間誤差。90年代初，在NIST支持下美國M ichign大學成功地開發出三坐標反饋修正裝置。

5.其它方法

機床構件各點溫度差異導致熱變形，在關鍵點進行溫度監控，通過在一定位置布置加熱元件或冷卻系統，實現溫度場的均衡，減少熱誤差。德國W aldrich Couburg公司及日本的安田工業公司都在機床中實現應用。

四、誤差補償的應用和發展

誤差補償技術在CMM上已經得到了較廣泛的應用。德國著名的ZEISS公司用該技術產品精度提高40%。意大利公司、美國的GDDNGS和lew IS公司及國內有關廠家等都應用了該技術。相比之下，數控加工機床工況復雜、環境惡劣，且需要對空間軌跡進行實時補償特別是由于數控系統的封閉性和多樣性，該技術還處于試用階段。隨著新一代開放型數控系統的推廣和普及、N C型補償將變得簡單實用，該技術已呈現出強大的生命力和發展前景。

CAQC技術已成為加工過程的重要組成部分在美國發展QIA技術，使高精度的在機監控技術得到迅速發展誤差分析和補償是該技術的基礎。目前，夭津大學在國家自然科學基金支持下對此進行全面系統的研究，最終目標是將數控機床發展成高精度加工和檢測的集成設備。

五、結束語

近年來，提高數控機床誤差補償研究倍受重視。數控機床誤差補償技術也進一步得到了廣泛使用，而在數控機床誤差補償技術中尺寸精度是決定性的因素，它直接影響著數控機床的幾何精度，因此，在研究中，我們發現提高機床的精度有兩種方法，一種是誤差避免，一種是誤差補償。隨著計算機技術的深度發展，測量技術也得到迅速發展，它為軟件誤差補償技術開辟了一片新領域，為誤差補償方式提供了廣闊的前景。為誤差補償的商業化運用提供了廣闊的發展方向。

參考文獻：

[1] 盛伯浩.數控機床誤差的綜合動態補償.WMEM.1995(2).

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[關鍵字]變頻器　數控機床　伺服系統

[中圖分類號]　TG502

[文獻碼]　B

[文章編號]　1000-405X（2012）-10-76-1

1　前言

機床行業是國際公認的基礎裝備制造業，是戰略性產業，是國民經濟的脊柱產業。但隨著制造業市場需求的變化、產品升級需求的釋放、"振興規劃"和"重大專項"政策的出臺，產品結構在不斷優化，機床行業將出現結構性復蘇機會。目前中國機床產業僅僅在規模方面具有相對比較優勢，與機床制造強國相比，在結構、水平、研發和服務能力等方面都還存在明顯的差距。機床市場的獨特結構加快了變化速度，普通、低檔數控機床需求大幅度萎縮，大重型和高檔數控機床仍保持穩定。同時也帶動了機床行業上的自動化產品的需求增大。變頻器、伺服、編碼器等自動化產品在機床行業中應用了很多年。由于變頻器的高性價比，所以變頻器在經濟型數控機床和普通機床的數控化改造中使用非常普遍。隨著新技術的不斷引進，傳統的普通機床業在面臨的淘汰和技術革新的境地，采用新技術，降低成本，提高產品穩定性是機床生產的關鍵。下面就以機床拖動方面采用變頻調速得改造來闡述變頻器在機床行業改造方面的研究和應用。

2　機床改造的現狀

傳統機床變頻器的技術改造，經過近幾年的實踐運行，整個機床的電氣控制系統得到了最大程度的優化：系統操作更簡單、方便；通過轉矩補償、防止失速和再啟動等功能，實現不跳閘運行，使生產的產品質量穩定、效率提高；具有較高的穩速精度和快速動態響應，能滿足高性能場合的傳動控制要求；最重要就是幫助客戶大幅度降低了維護成本。變頻器技術越來越深入的應用，讓我們看到其巨大的節能潛能和良好的效益。國內在近幾年也涌現出了一大批領先的工業自動化解決方案供應商，為紡織、機床、印刷包裝、食品醫療、煤礦等行業中提供先進、適用的解決方案應用已經相當廣泛，得到了國內用戶的認可。通過對機床進行變頻器技術的改造為廣大生產廠商帶來到技術上的突破的同時也創造出了相應的價值。

3　改造機床的傳動特點

通常的情況下老舊機床的拖動系統是由電機來帶動齒輪箱進行傳動和調速的，這種系統具有以下特點：

1）　負載具有恒功率的性質，在機床的　齒輪箱變速時，其轉矩的變化與轉速的變化始終成反比。若忽略了齒輪箱的損耗，這樣在全功率的范圍內機床負載都始終處在恒功率的特點。

2）轉速按照檔次來進行調速，通常機床的調速箱有8檔轉速：75、120、200、300、800、1200、1500，2000r/min。速度固定需要哪個速度就調整到相應的檔位。

3）調速的控制方式主要由手柄組合的8個位置來進行控制，主要控制四個離合器的分與合，得到齒輪的8種組合，從而得到8檔轉速。低速時的過載能力強　低速時，拖動系統經齒輪箱降速后的額定轉矩將遠大于負載的最大工作轉矩，有很強的過載能力。

4）變頻器具有集成高精度轉子磁場定向矢量控制算法，具有250％瞬時轉矩控制能力，并且通用型變頻器能夠兼容多品牌模式PLC運行功能，特別適合機床制造設備應用。其內部具有豐富的擴展選件：編碼器接口板、I/O擴展板、可參數復制的操作面板等，適合未來機床的進一步更新和改進。

4　變頻器在機床改造中的具體應方案

以筆者曾經工作過的（某某機械加工廠）為例，該廠主要應用的是經濟型簡易數控機床，由于這種機床的調速電磁離合器的損壞率十分的頻繁，經工作人員對變頻調速系統具有的優點進行論證，最終決定改用變頻器實現機床的變頻調速。具體情況如下：

在利用變頻器技術改造該系統中，變頻器采用外部端子控制，數控系統所發出的是支流　0V到10V的電壓信號通過變頻器的相關固定功能的端子送入到變頻器，從而實現數字量來設定電機轉速再通過模擬量變頻輸出的對電機進行控制。電機轉速的快慢主要由變頻控制系統輸出的電壓值信號的大小來控制。數控機床電機的正轉和反轉運行主要由操作通過變頻器的FWD，REV7與DCM端子來實現控制。機床的各種保護信號通過變頻器的常開、常閉觸點來進行控制，能夠實現系統的過流過壓，設備的過載，以及過熱、負壓、缺相等故障的保護。在實際的機床改造中，在正常工況下經過工作人員的反復試驗，利用變頻器改造的機床完全符合設計的要求，并且取得了令人滿意的運行效果。

5　應用變頻器進行改造的優勢

1）變頻器的速度調節范圍十分的廣泛，一般的通用型變頻器都能夠實現0到400HZ范圍內的變頻調速，所以在對機床進行變頻改造的時候應該選擇符合機床情況的品牌型號。

2）由于機床要求具有較硬的機械特性。這一點非常符合變頻器+普通電機（或變頻電機）傳動具有機械特性硬的特點。通常情況下，變頻器一般在低頻工作下都具有提供150%負載轉矩的能力。

3）在機床工作的過程中，當機床需要在低速運行時，其需要具有強大過載能力。應用變頻器進行改造能夠提供150%的過載保護（60S），這一點可以充分的滿足機床設備的要求。

4）在對機床進行變頻調速的改造以后，能夠簡化機床齒輪變速箱等原來比較復雜的機械拖動組織，使系統的自動化程度大幅提高，操作也變得簡單和人性化，并且由于變頻器的集成度較高也使得系統的維修更加的方便。

5）目前市面上的變頻器大多具有電壓直流零到十伏，以及電流模擬輸入接口，這一點能夠與機床的數控系統的控制信號有較好的兼容性，系統控制信號也十分的匹配。

6　總結

數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大。作為數控機床的執行機構，電機伺服系統經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。而數控機床中的伺服系統中變頻器的應用也獲得了越來越廣泛的推廣，變頻器的種類和型號繁多，適用面非常的廣泛，可以預見隨著超高速切削、超精密加工、網絡制造等高精加工機床的發展，具有網絡接口的全數字變頻系統等將成為數控機床行業的關注的熱點。

參考文獻

[1]宗鳴摘；劉旭東；李湘媛　產品模塊化設計中模塊劃分的多角度、分級特性討論　2003（01）

[2]齊爾麥；徐燕申；謝艷　模塊化數控機床概念設計的研究　2003（01）

篇10

關鍵詞：數控技術　現狀　發展趨勢

數控技術具有可以解決高精度復雜零件加工問題；可以為產品增強市場競爭力；改進產品質量、提高生產效率；可以降低成本、提高生產安全；可以自動編程、減輕工人負擔等特點而廣泛應用于裝備制造業。

1　我國數控技術的現狀

1.1　數控產業基地初步形成　如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統生產廠，在攻關成果和技術商品化的基礎上，建立了一批數控廠家。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地，包括若干數控主機生產廠等，如州電機廠、華中數控等一批伺服系統和伺服電機生產等。

1.2　基本掌握了現代數控技術　我國大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，掌握了數控系統、伺服驅動、專機及其配套件的基礎技術，部分技術已商品化、產業化。

2　存在的問題

2.1　數控系統和功能部件發展滯后　數控系統和功能部件發展滯后已成為制約行業發展的瓶頸。國產中檔數控系統國內市場占有率只有35%，而高檔數控系統95%以上依靠進口。功能部件國內市場總體占有率約為30%，其中高檔功能部件市場占有率更低。臺灣地區品牌功能部件約占國內市場的50%，其余20%為歐盟、日本等品牌產品。據國家海關統計數據，2010年我國進口數控系統金額達18.1億美元，機床附件（含功能部件和夾具）類產品達16.2億美元。

2.2　高檔數控機床關鍵技術仍有較大差距　以高速、高精、復合、智能等為特征的高檔數控機床關鍵技術雖然已經取得明顯進步，一批共性、基礎技術和新產品研發也有了新的進展，但與國際先進水平相比，還存在較大差距。有些關鍵技術，如：高速高精運動控制技術、動態綜合補償技術、多軸聯動和復合加工技術、智能化技術、高精度直驅技術、可靠性技術等尚需進一步突破，有些重大技術離產業化還有一段路程。以企業為主體、以市場為導向、產學研用相結合的研發體系尚未真正建立，行業的自主創新發展缺乏高新技術支撐。

2.3　自主開發能力薄弱，自主品牌缺乏綜合競爭力　當前國內數控機床企業自主開發能力建設存在著研發基礎薄弱、研發資金使用效率低、持續投入能力不足、缺乏關鍵性技術儲備和重大技術突破、人才結構不均衡、零部件支撐能力弱、缺乏完整產業研究開發體系等問題。

3　我國數控技術的發展趨勢

3.1　高速、高精加工技術及裝備的新趨勢　為縮短生產周期和提高市場競爭能力，提高產品的質量和檔次，高速、高精加工技術可極大地提高效率，效率、質量是先進制造技術的主體。為此，國際生產工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一，日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一。

在轎車工業領域，多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，在航空和宇航工業領域，加工的零部件多為薄壁和薄筋，要對這些筋、壁進行加工，必須保證高切削速度和切削力很小的情況下，這樣這樣才能使這些剛度很差，材料為鋁或鋁合金達到很好的切割效果。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高，機身等大型零件來替代多個零件聯結方式拼裝，這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。在加工精度方面，近10年來，超精密加工精度已開始進入納米級（0.01μm），精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm。在可靠性方面，伺服系統的MTBF值達到30000h以上，國外數控裝置的MTBF值已達6000h以上，表現出非常高的可靠性。應用領域進一步擴大，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展，主要是為了實現高速、高精加工。

3.2　智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢　智能化的內容包括在數控系統中的各個方面，21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統。包括：智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修；如智能化的自動編程、智能化的人機界面等，為簡化編程、簡化操作方面的智能化；如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載、自動選定模型、自整定等，主要是為提高驅動性能及使用連接方便的智能化；如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成，這樣做主要是為追求加工效率和加工質量方面的智能化。

所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，形成具有鮮明個性的名牌產品。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），面向機床廠家和最終用戶，形成系列化，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，目前數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心，除此之外，還有結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫等。

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，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。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）公司的“CyberProduction　Center”（智能生產控制中心，簡稱CPC）；日本大隈（Okuma）機床公司的“IT　plaza”（信息技術廣場，簡稱IT廣場）；德國西門子（Siemens）公司的Open　Manufacturing　Environment（開放制造環境，簡稱OME）等，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。

3.3　5軸聯動加工和復合加工機床快速發展　采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于兩臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。

3.4　自動編程技術的應用　數控自動編程技術受到廣泛關注，各國的專家學者都在潛心研究自動編程系統。數控加工是指在數控機床上按事先編制好的程序，對零件進行自動加工的一種加工工藝方法，零件加工的最終效果直接取決于數控程序編制的效率和準確率。數控編程是目前提高加工精度、表面加工質量、加工效率以及實現生產自動化最重要的一環，在制造業中應用廣泛。數控編程分為手工編程和自動編程，對于那些程序量大、軌跡計算復雜的零件，根本不可能采用手工編程，即使能編制出加工程序，其低下的效率亦根本不能滿足市場的需求。受飛速發展的技術革命的巨大沖擊，傳統的機械設計和制造方式發生了根本性的變化，產品的設計生產周期越來越短，逐漸向小批量、多品種、高精高效加工的方向發展。特別是隨著計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術的推廣和計算機數控加工技術的廣泛應用，計算機輔助自動編程勢在必行。自動編程是用計算機代替編程人員完成編程工作，自動生成加工指令，解決一些人工編程難以解決的難題，充分利用計算機計算速度快而準的特點，可極大地提高編程的效率和準確率。

4　結束語

在今后的發展中，應重點攻克數控系統、功能部件的核心關鍵技術，增強我國高檔數控機床和基礎制造裝備的自主創新能力，實現主機與數控系統、功能部件協同發展，重型、超重型裝備與精細裝備統籌部署，打造完整產業鏈。提高國產高檔數控系統國內市場占有率，提高數控機床主機的可靠性，滿足我國航天、船舶、汽車、發電設備制造等重點領域所需的高端裝備。

參考文獻：

[1]琚素英.我國數控技術的發展和產業戰略思考[J].山西焦煤科技，2007，6.