導語：如何才能寫好一篇數控機床發展趨勢，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：數控機床；新技術；趨勢

0 引言

在世界經濟一體化進程加快的影響下，各個國家間呈現出越來越激烈的競爭，并且這為企業的良好發展提供了契機，尤其是制造行業應當把握住機會實現更好的發展。應用數控機床技術促進了制造行業的發展，數控機床技術的特點是質量高、生產效率高，因此能夠為企業帶來理想的經濟效益。

1 數控機床的組成部分和特點

通常而言，數控機床的組成部分是：（1）主機，其屬于數控機床的主體，數控機床的機械部件是主軸、立柱、機床身等，其作用是為了對機械部件進行切削加工；（2）數控設備，其屬于數控機床的核心部分，主要有軟件和硬件（紙帶閱讀機、鍵盒、CRT顯示器、印刷電路板），用以將數字化零件程序輸入，且存儲輸入信息、插補運算、變換數據，以及進行一系列的控制；（3）驅動設備，其屬于數控機床執行的驅動部分，主要有進給電機、主軸電機、進給單元，以及驅動單元組成。基于數控設備的控制，借助電液伺服系統或電氣完成進給與主軸驅動。在幾個進給聯動的情況下，能夠加工空間曲線、平面曲線、直線，定位；（4）輔助設備，其指的是數控機床的一部分配件，確保數控機床的監測、照明、、排屑、冷卻等，這主要有監控檢測設備、刀具設備、數控分度頭、數控轉臺、交換工作臺、排屑設備、氣動設備，液壓設備等等；（5）編程和其它的一些附屬裝置，其主要作用是存儲和編制零件程序。

在數控單元當中包括數控機床的監控與操作部分，其屬于數控機床的核心。相比較于普通的機床，數控機床的特點是：（1）生產效率高（通常是普通機床的幾倍）、機床的剛性大，精度高；（2）加工精度高、加工質量穩定；（3）機床的自動化能力強、能夠使工人的勞動強度減輕；（4）能夠實施多坐標聯動，可以對復雜形狀的零件進行加工；（5）在改變加工零件的情況下，通常僅僅要求對數控程序進行改變，如此能夠使生產準備的時間減少；（6）需要操作工作者和維修工作者都具備較高的素質。

2 數控機床新技術的特性

（1）在數控機床中應用新型智能化的機器人。在最初的階段，智能機器人的工作主要是裝卸搬運，在日益進步的科學技術影響下，新型的智能機器人業已具備視覺與觸覺的功能，可以憑借感官完成一些人工方面的事項。應用一些智能機器人不但使大量的物力和人力節省，而且也使大量的費用減少。

（2）復合加工技術的應用。復合加工業已由初期的鉆、車等加工步驟向加工齒面、削磨內外圓，以及表面助理轉變。

（3）直驅技術的應用。功率和扭矩較大的直線點擊重點用在重載機床與高速機床，這不但使高定位精度和快速度實現，而且力矩電機會代替普通的機械傳動。在國際機械制造領域當中，業已出現相似的成功例子，接下來的發展就是推廣與普及。

（4）應用綠色機床技術。學術界很長一段時間以來探究的重點就是綠色機床。在注重數控機床高精度和高速度的過程中也應當重視它的環保性。機床的環保會對人們的健康產生直接性的影響，怎樣節能減排以及確保工作者身體健康以及提高工作效率，這是綠色機床的根本所在。

3 數控機床技術的發展趨勢

（1）高精度。各個工業大國都十分注重提升數控機床的加工精度，通常來講，數控機床的加工精度涵蓋數控機床生產的幾何精度和數控機床應用的加工精度。在提高數控機床穩定性以及應用補償技術和輔助策略的基礎上能夠大大地提高數控機床的精度。

（2）高穩定性。針對數控系統和數控機床的制造商來講，其非常重視的一個問題是數控機床的穩定性，如果一臺數控機床的穩定性能非常高，就會使數控機床的事故率大大地降低，這不但有利于制造工作的順利進行，而且有利于生產效率的大大提升。為此，衡量數控機床質量的一個關鍵性指標是數控機床的穩定性。

（3）高效性。具體來講，高效性是指大大地提高數控機床的運行速度，這一是能夠確保產品的質量，實現運行效率的提升，二是能夠使投入的費用降低，在生產的過程中普遍性地應用零件的高速加工。

（4）智能化。針對各種領域的生產過程而言，一致的理想是智能化。應用一種模擬網絡化監控與數字化網絡技術，憑借電子計算機編制本來人工操作的運行程序為一種既定的模式，且以機器控制代替人力控制的方法就是智能化加工。通常而言，應用智能化重點包括智能維修、智能分析，以及智能監控。

（5）網絡化。網絡化數控機床的網絡化又稱“e-制造”，是把數控系統通過網絡連接和網絡控制，在計算機上操作使用，虛擬設計、虛擬制造等高端技術也越來越多地為工程技術人員所追求。通過軟件智能替代復雜的硬件，正在成為當代機床發展的重要趨勢。

4 結論

總之，數控加工技術對于制造業的重要性不言而喻， 其對一國經濟、國防、綜合實力和國際地位的推動作用是十分突出的。針對制造領域的重要性來講，數控加工技術舉足輕重。其有利于國家綜合實力、國防經濟，以及國際地位的提升，當前形勢下，一個非常顯著的問題是我國的制造領域的發展不夠先進，依舊滯后于西方發達國家，這就要求進一步地探究數控加工這種機械制造技術。在對新型技術引進的過程中也應當不斷地創新，進而不再依賴于發達國家的數控技術，自主研發有著國際先進能力的數控機床技術，從而使我國逐步地轉變成為世界性的制造業強國。

參考文獻：

[1]中國機床工具工業協會行業發展部.CIMT2001巡禮[J].世界制造技術與裝備市場，2001（03）.

[2]楊建武.國內外數控技術的發展現狀與趨勢[J].制造技術與機床，2008（12）.

[3]王君，丁飛彪.淺談綠色機械加工技術的應用與發展[J].科技與企業，2013（04）.

[4]陸大瑋，樓上游.數控機床開放性的分析與研究[J].機械工業標準與質量，2008（11）.

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【摘要】文章首先介紹了數控機床的特點，接著闡述了數控機床的種類，最后指出了數控機床控制技術的發展與數控機床控制技術的發展趨勢。

【關鍵詞】數控機床特點發展

數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。隨著科學技術的高速發展，機電一體化技術迅猛發展，數控機床在企業普遍應用，對生產線操作人員的知識和能力要求越來越高。

一、數控機床的特點

對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。在同一臺數控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面(如螺旋表面)，數控機床也能實現自動加工。

加工精度高，加工質量穩定。目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。

生產效率高。由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2—3倍。

良好的經濟效益。使用數控機床進行單件、小批量生產時，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還能節省工裝設計、制造費用；數控機床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。此外，數控機床還可實現一機多用，所以數控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。

自動化程度高。數控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數，同時有利于現代化管理，可向更高級的制造系統發展。

二、數控機床的種類

數控機床的種類很多，主要分類：

1、按工藝用途分類。按工藝用途，數控機床可分類如下。普通數控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數控錨床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。加工中心機床：數控加工中心是在普通數控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。

2、按運動方式分類。按運動方式，數控機床可分類點位控制數控機床。數控系統只控制刀具從要有數控鉆床、數控坐標錘床、數控沖剪床等。直線控制數控機床：數控系統除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。這類機床主要有簡易數控車床、數控銷、銑床等。輪廓控制數控機床：數控系統能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機床主要有數控車床、數控銑床等。

3、按伺服系統的控制方式分類。按伺服系統的控制方式，數控機床可分類如下。開環控制系統的數控機床。閉環控制系統的數控機床。半閉環控制系統的數控機床。

4、按數控系統的功能水平分類。技功能水平分類，數控系統可分類如下。經濟性數控機床。經濟性數控機床大多指采用開環控制系統的數控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數控機床。這類數控機床功能較全，價格適中，應用較廣。高檔數控機床。這類數控機床功能齊全，價格較貴。

三、數控機床控制技術的發展

機械設備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀奶年代至50年代，出現了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環反饋系統，系統的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調速系統和交流調速系統不僅調運性能大為改善，而且減少了機械設備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統。

在20世紀的60年代出現丁一種能夠根據需要方便地改變控制程序，結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規模集成電路和微處理器技術的發展及應用，在20世紀70年代出現了一種以微處理器為核心的新型工業控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應惡劣的工業環境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統兩方面的優點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業控制。

隨著計算機技術的迅速發展，數控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數控系統的發展，產生了自動編程系統、計算機數控系統、計算機群控系統和天性制造系統。計算機集成制造系統及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現產品從設計到制造的全部自動化。

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關鍵詞：普通車床；數控車床；發展趨勢；技術改造

前言

現階段，在工業生產領域中，故障機床、閑置普通機床的數量均比較大，一定程度上造成了資源的浪費，且影響工業生產行業的發展。隨著工業生產的進一步發展，必然要采取相應的技術手段改造、升級這些機床，尤其是閑置普通機床，以提升資源利用效率，減少投入，獲得更多的產出。

1 普通車床改成數控車床的發展趨勢

現代制造系統中，關鍵技術之一即為數控技術，屬于高新技術，精度、效率均比較高，且柔性自動化，利用數控技術改造普通車床為制造領域必然的發展趨勢，而此種趨勢在性能及功能方面良好地體現出來。

1.1 性能發展趨勢

第一，高速、高精、高效化，普通車床改成數控車床后，控制系統多CPU，且CPU芯片采用高速類型，交流數字伺服系統的絕對式檢測元件分辨率非常高，同時，對機床的動態與靜態特性做出有效的改善，會逐漸的提升機床的速度、精度及效率；第二，柔性化，柔性既包含數控系統自身，也包含群控系統，數控系統設計時，采取模塊化方式，具有較大的功能覆蓋面，對于不同用戶，其需求可被有效滿足，而群控系統中，即使生產流程要求不同，同一系統也可以此為依據，自動動態調整物料流、信息流，促進群控系統效能最大化的發揮；第三，工藝復合性與多軸化，復合加工的主要目的為促進工序、輔助時間減少，其發展方向中越來越呈現出多軸、多系列控制功能[1]。

1.2 功能發展趨勢

第一，用戶界面圖形化，使用者操作數控系統時，與其對話接口為用戶界面，用戶界面圖形化發展后，使用者為非專業人員時，操作也可順利的進行，使用者操作時，通過相應的窗口與菜單來實現；第二，科學計算可視化，數據的高效處理與解釋時，即可采用科學計算可視化，此種功能實現了直接利用可視信息進行信息交流，可視化技術結合虛擬環境技術后，應用領域進一步的拓寬，而且在產品設計周期縮短、產品重量提升等方面的意義重大；第三，插補與補償方式多樣化，插補時，可采用的方式逐漸增多，如直線插補、圓弧插補等，而且補償方式也越來越多樣化，間隙補償、象限誤差補償、溫度補償等均為可以采用的方式；第四，內裝高性能PLC，高性能PLC控制模塊置入數控系統內部后，梯形圖或高級語言編程均可直接進行，編程工具中，針對車床銑床，標準PLC用戶程序實例包含其中，用戶編輯修改操作均支持，便于用舾據自身需求構建應用程序；第五，應用多媒體技術，將多媒體技術應用到數控技術領域后，能夠實現綜合化、智能化處理信息，并可對系統實時監控，監測生產相關參數，提升生產效率[2]。

2 普通車床改成數控車床的技術改造方法

改造普通車床時，需大范圍整改車床，滾柱鋼絲、伺服電機需要取代普通車床的絲桿、傳動結構部件，之后利用數控技術升級車床配置，改造、升級過程的復雜性比較高，需科學的開展，本節以CY6140普通車床為例，分析具體的技術改造方法。

2.1 確定具體改造方案

改造之前，確定具體的、可行的改造方案為必須開展的工作。設計方案時，應對用戶需求充分考慮，并使改動部件盡量減少，促進經濟效益最大化的實現。首先，確定電氣控制系統的數控改造方案，關鍵部分包含四個，一為主軸部分，控制要求的達到為該部分主要的改造需要，控制要求為點動控制正轉、反轉、調整對刀，點動控制完成和停車時反接制動需要開展，避免點動多次開展，保護主軸電機過程中應監視主軸電機運行情況，并在電流表中接入傳感器，以保護主軸電路，基于上述要求，控制電機的正轉與反轉通過KM1、KM2實現，同時，光電解碼器安裝在主軸電機末端，保證螺紋自動加工功能被車床獲得；二為進給部分，改造內容包含電氣部分及機械部分，方法為改變X軸原來的手動進給，變為自動進給；三是刀架部分，改造此部分時，需要聯系實際生產情況，保證選擇的系統性能適合，之后拆除原刀架部分、托板，將四位刀架安裝上；四是PLC系統程序，設計、安裝及調試該系統時，控制方式包含三種，分別為手動、自動、半自動，根據不同控制方式，設計相應程序，編譯程序后調試工作開展，設計要求實現后，方可在實踐中應用[3]。其次，確定機械部分改造方案，改造CY6140普通車床時，原則上大修車床，但原主軸、尾座及導軌均保留，大修后即改造機械部分，大拖板、中拖板的驅動脫離進給箱傳動，取代的為兩個伺服驅動[4]。

2.2 按照步驟實施改造

具體改造方案確定之后，需按照步驟實施數控車床的改造：第一，機械維修、電氣改造，開始電氣改造時，應先檢測、維修車床，因此將這兩項工作放置在改造第一步，檢測車床后，對維修內容作出確定，結合方案，與電氣改造順利銜接，并將改造的內容完成；第二，實施改造程序，原則上，實施過程應為先部分后整體、先簡單后困難，第一步完成后，電氣改造開展時，劃分此項改造工作，變為若干個小部分，按照原則逐個完成小部分改造，之后互聯各個小部分，完成整體改造；第三，確定改造周期與范圍，利用數控技術改造普通車床時，由于車床并不具備相同的具體情況，因此也不具備一致的改造范圍，某些車床需改造整個電氣系統，而有些車床并不需要改造整個，因此，應在科學檢測分析的基礎上，確定改造范圍，改造周期確定時，同樣需要與實際情況相結合，同時，技術人員技能水平、改造系統難易程度均會對改造周期的確定產生影響，綜合分析后再確定，保證確定的準確性；第四，技術準備工作，大體上，準備工作包含機械部分、新數控系統技術資料兩個方面，機械部分中，機械大修檢測、準備改造零部件等均為準備內容之一，而準備新數控系統技術資料的工作主要是學習其原理、安裝調試等，保證順利的完成改造工作[5]。

2.3 改造后性能及效益分析

CY6140普通車床改成數控車床后，曲線、曲面等零部件加工可以完成，自動化功能的加入在技術上為無人值守的實現成為可能，生產效率、經濟效益明顯提高。與新購設備成本相比，數控技術改造成本更低。

3 結束語

普通車床改造為數控車床為制造領域必然的發展趨勢之一，在數控改造過程中，應充分的利用數控技術，按照改造方案有步驟的完成改造，促進生產效率、生產質量及生產效益的提升。

參考文獻

[1]李建博.試論CY6140普通車床數控改造[J].中國新技術新產品，2013（10）：137.

[2]王剛.淺談普通車床的數控化改造[J].企業技術開發，2013（12）：73-74.

[3]鄭東梅.實例分析普通車床的經濟型數控改造[J].科技創新導報，2015（30）：21-22.

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    關鍵詞：數控機床　控制技術

數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。隨著科學技術的高速發展，機電一體化技術迅猛發展，數控機床在企業普遍應用，對生產線操作人員的知識和能力要求越來越高。

一、數控機床的優點與缺點

(一)數控機床的優點

對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。在同一臺數控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面(如螺旋表面)，數控機床也能實現自動加工。

加工精度高，加工質量穩定。目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。

生產效率高。由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2—3倍。

良好的經濟效益。使用數控機床進行單件、小批量生產時，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還能節省工裝設計、制造費用；數控機床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。此外，數控機床還可實現一機多用，所以數控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。

自動化程度高。數控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數，同時有利于現代化管理，可向更高級的制造系統發展。

(二)數控機床的缺點

數控機床的主要缺點價格較高，設備首次投資大；對操作、維修人員的技術要求較高；加工復雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。

二、數控機床的種類

數控機床的種類很多，主要分類

按工藝用途分類。按工藝用途，數控機床可分類如下。普通數控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數控錨床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。加工中心機床：數控加工中心是在普通數控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。

按運動方式分類。按運動方式，數控機床可分類點位控制數控機床。數控系統只控制刀具從要有數控鉆床、數控坐標錘床、數控沖剪床等。直線控制數控機床：數控系統除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。這類機床主要有簡易數控車床、數控銷、銑床等。輪廓控制數控機床：數控系統能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機床主要有數控車床、數控銑床等。

按伺服系統的控制方式分類。按伺服系統的控制方式，數控機床可分類如下。開環控制系統的數控機床。閉環控制系統的數控機床。半閉環控制系統的數控機床。

按數控系統的功能水平分類。技功能水平分類，數控系統可分類如下。經濟性數控機床。經濟性數控機床大多指采用開環控制系統的數控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數控機床。這類數控機床功能較全，價格適中，應用較廣。高檔數控機床。這類數控機床功能齊全，價格較貴。

   　三、數控機床控制技術的發展

機械設備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀奶年代至50年代，出現了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環反饋系統，系統的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調速系統和交流調速系統不僅調運性能大為改善，而且減少了機械設備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統。

在20世紀的60年代出現丁一種能夠根據需要方便地改變控制程序，結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規模集成電路和微處理器技術的發展及應用，在20世紀70年代出現了一種以微處理器為核心的新型工業控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應惡劣的工業環境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統兩方面的優點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業控制。

隨著計算機技術的迅速發展，數控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數控系統的發展，產生了自動編程系統、計算機數控系統、計算機群控系統和天性制造系統。計算機集成制造系統及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現產品從設計到制造的全部自動化。

綜上所述，機械設備控制技術的產生，并不是孤立的，而是各種技術相互滲透的結果。它代表了正在形成中的新一代的生產技術，已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。

四、數控機床控制技術的發展趨勢

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關鍵詞：數控機床控制技術

數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。隨著科學技術的高速發展，機電一體化技術迅猛發展，數控機床在企業普遍應用，對生產線操作人員的知識和能力要求越來越高。

一、數控機床的優點與缺點

(一)數控機床的優點

對零件的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。在同一臺數控機床上，只需更換加工程序，就可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，這就為復雜結構的單件、小批量生產以及試制新產品提供了極大的便利，特別是對那些普通機床很難加工或無法加工的精密復雜表面(如螺旋表面)，數控機床也能實現自動加工。

加工精度高，加工質量穩定。目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量(脈沖當量)普遍達到0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免了生產者的人為操作誤差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，產品合格率高，加工質量穩定。

生產效率高。由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削用量的強力切削，從主軸轉速和進給量的變化范圍比普通機床大，因此在加工時可選用最佳切削用量，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。與普通機床相比，數控機床的生產效率可提高2—3倍。

良好的經濟效益。使用數控機床進行單件、小批量生產時，可節省劃線工時，減少調整、加工和檢驗時間，節省直接生產費用；同時還能節省工裝設計、制造費用；數控機床加工精度高，質量穩定，減少了廢品率，使生產成本進一步下降。此外，數控機床還可實現一機多用，所以數控機床雖然價格較高，仍可獲得良好的經濟效益。

自動化程度高。數控機床自動化程度高，可大大減輕工人的勞動強度，減少操作人員的人數，同時有利于現代化管理，可向更高級的制造系統發展。

(二)數控機床的缺點

數控機床的主要缺點如下：價格較高，設備首次投資大；對操作、維修人員的技術要求較高；加工復雜形狀的零件時。手工編程的工作量大。

二、數控機床的種類

數控機床的種類很多，主要分類如下：

按工藝用途分類。按工藝用途，數控機床可分類如下。普通數控機床：這種分類方式與普通機床分類方法一樣，銑床、數控錨床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。加工中心機床：數控加工中心是在普通數控機床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構成的數控機床，它可在一次裝夾后進行多種工序加工。

按運動方式分類。按運動方式，數控機床可分類如下：點位控制數控機床。數控系統只控制刀具從要有數控鉆床、數控坐標錘床、數控沖剪床等。直線控制數控機床：數控系統除了控制點與點之間的準確位置以外，還要保證兩點之間移動的軌跡是一條直線，而且對移動的速度也要進行控制。這類機床主要有簡易數控車床、數控銷、銑床等。輪廓控制數控機床：數控系統能對兩個或兩個以上運動坐標的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的運動軌跡能滿足加工的要求。這類機床主要有數控車床、數控銑床等。

按伺服系統的控制方式分類。按伺服系統的控制方式，數控機床可分類如下。開環控制系統的數控機床。閉環控制系統的數控機床。半閉環控制系統的數控機床。

按數控系統的功能水平分類。技功能水平分類，數控系統可分類如下。經濟性數控機床。經濟性數控機床大多指采用開環控制系統的數控機床價格便宜，適用于自動化程度要求不高的場合。中檔數控機床。這類數控機床功能較全，價格適中，應用較廣。高檔數控機床。這類數控機床功能齊全，價格較貴。

三、數控機床控制技術的發展

機械設備最早的控制裝置是手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀奶年代至50年代，出現了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環反饋系統，系統的控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調速系統和交流調速系統不僅調運性能大為改善，而且減少了機械設備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統。

在20世紀的60年代出現丁一種能夠根據需要方便地改變控制程序，結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規模集成電路和微處理器技術的發展及應用，在20世紀70年代出現了一種以微處理器為核心的新型工業控制器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應惡劣的工業環境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統兩方面的優點，故目前已作為一種標準化通用設備普通應用于工業控制。

隨著計算機技術的迅速發展，數控機床的應用日益廣泛，井進一步推動了數控系統的發展，產生了自動編程系統、計算機數控系統、計算機群控系統和天性制造系統。計算機集成制造系統及計算機輔助設計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現產品從設計到制造的全部自動化。

綜上所述，機械設備控制技術的產生，并不是孤立的，而是各種技術相互滲透的結果。它代表了正在形成中的新一代的生產技術，已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。

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所謂的數控技術，簡單來講就是指采用電腦程序控制機器的方法。主要是指通過采用數字信息，按工作人員事先編好的程式對機械加工進行控制。它主要包括：計算機技術、傳感檢測技術、自動化控制技術、傳統及現代的機械制造技術以及網絡信息技術。數控技術是一種綜合性技術，把數控技術用于機械加工，能夠有效地對機械設備進行數字化控制。這主要是運用計算機控制系統進行預先編程，在運行過程中利用計算機輔助軟件執行繁瑣的數據存儲和運算處理，在很大程度上提高了機械加工的精準度與自動化，提高了機械加工的效率。

2數控技術在機械加工機床設備中的作用

2.1數控技術在機械加工中的作用

伴隨著現代工業及信息技術的發展，機械加工技術和工藝不斷進步，從而推動了機械加工設備的更新換代和機械加工控制系統的更新升級。由于數控技術在機械加工中的應用，出現了數控技術機械設備機殼的毛坯制造。數控氣割技術的使用輕易地解決了單間下料等諸多問題，數控氣割技術通過保持壓縮接觸面積的均勻，很好地滿足了密封功能的要求。這些使得產品內外環凸凹曲面的加工精度得到提高，實現了毛坯料到成品過程的持續加工。因數控鏜銑床編程加工已與機械設備有機結合起來，首先通過預先編程的齒形子程序，然后進行機械加工和結合角度偏置，這能使產品滿足生產要求并進行無差異化生產，更好地滿足各種精度要求，極大地提高了機械設備加工效率，還能實現生產計算機控制一體化。

2.2數控技術在機床設備中的作用

機床設備是機械加工中的重中之重，因此，在機械加工過程中機床設備的控制技術是非常重要的。為滿足現代機械加工業的發展需求，擁有控制系統的機床設備是現代機電一體化的關鍵。數控技術是現代機床設備的靈魂和核心。通過在機床上使用計算機控制系統，能夠對機床的加工過程進行控制，不僅保證了產品的高質量要求，還極大地提高了機床的使用效率與生產效率。它用數字化的代碼來表示加工零件的工藝和幾何信息，也就是運用計算機編程將刀具與工件間的相對位移以及進給速度編排在計算機控制系統上，由計算機發出控制指令使機床按控制要求運行。無需對機床進行人工參與與調整，只需向計算機控制系統編入新的加工程序，就能改變加工零件，這是數控機床的最大特點。

3數控技術在機械加工機床中的發展趨勢

3.1數控技術的性能發展趨勢

現如今，我國的數控技術在機械加工領域中得到了廣泛的應用，數控技術的作用已不容置疑，它不僅推動了機械加工行業的持可續發展，還提升了我國的綜合國力。數控機床的性能正朝著高速高精高效化、柔性化、實時智能化發展。高速高精高效化：隨著高速RISC芯片、多CPU控制系統的運用以及機床性能的改善，明顯提高了機床的高速高精高效化。柔性化：主要表現在數控技術具有較強的可塑性和較好的可操作性。模塊化的設計，能滿足生產流程的不同需求。實時智能化：利用實時系統和人工智能相結合實現人類智能行為的模擬，使高科技手段有效運用。

3.2數控技術的功能發展趨勢

為解決數控技術發展中面臨的多種技術與非技術問題，數控技術在功能上得到了很大的發展，主要表現在用戶界面圖形化、科學計算可視化、插補和補償方式多樣化以及內裝高性能PLC。用戶界面圖形化：用戶界面是使用者和數控系統的對話連接。能夠根據客戶的知識接受能力和要求，加大對客戶界面的開發。用戶界面圖形化能夠實現藍圖編程和快速編程、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放等功能。科學計算可視化：能夠高效處理和解釋數據，直接使用可視信息如動畫、圖像等。用于CAD/CAM，如參數自動設定、自動編程、刀具管理數據的動態處理等。插補和補償方式多樣化：有2D+2螺旋插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、極坐標插補等多種插補方式。補償方式有極坐標插補、螺距和測量系統誤差補償、象限誤差補償、以及相反點計算的刀具半徑補償等。內裝高性能PLC：可用高級語言編程或梯形圖，提供在線調試和在線幫助功能。用戶在車床銑床的標準PLC用戶程序基礎上修改自己需要的程序，能夠建立自己的應用程序。

4數控機床的主要增效途徑

目前，我國數控機床的自動化生產設備及生產工藝還存在一定的問題，主要表現在：數控機床生產設備加工切削參數不太合理、與數控機床相關的知識庫和工藝數據庫缺乏、在自動化的制造中缺乏先進的管理系統。這些問題增加了數控機床加工過程中的準備時間、等待時間和故障調試時間，從而降低了數控機床的生產效率。通過對國內數控機床的現狀了解，提出了提高數控機床效率的有效途徑。

4.1提高數控機床的自動化程度在數控機床加工過程中，通過柔性生產線，以及柔性制造單元等數控加工技術，逐步提高數控技術的自動化程度。這樣可以減少數控機床加工中的準備時間、等待時間和故障調試時間，從而縮減了加工所需要的總時間。由此，在機械加工過程中加工零件的連續性以及自動化程度得到提高，進而提高了數控機床的生產總效率。

4.2逐步優化加工過程通過機械加工生產過程的持續優化實現數控機床的加工，努力改進現有的生產和管理方式、刀具的自動配送、機械設備的管理以及機械零件的制造執行系統等，積極學習國外先進的數控技術水平，逐步優化加工過程。這能有效提高數控機床設備的完整性和開動率，使數控機床得到高效管理和有序運用。

4.3優化加工工藝以及加工設計保證加工零部件的質量以及縮減機械加工的時間，是提高數控機床的加工效率，實現優化數控機床加工工藝的基礎。通過使用較為先進的刀具或者性能高的數控機床設備能夠完成數控加工機床的模擬仿真秀。運用先進的技術努力優化數控機床加工工藝和加工設計，實現優化控制系統裝置。通過提高數控機床的切削效率和主軸的加工效率，能夠保證數控機床的加工性能。

5結束語

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【關鍵詞】故障；報警；維護保養

隨著工業科技的不斷發展，數控機床的發展也不甘落后。目前可歸納為以下幾點：（1）總的發展趨勢是不斷提高精度、效率、自動化，發展多樣性、成套性、綜合性，以適應市場各方面擴大的需求；（2）低、種、高檔類的數控機床層出不窮，中、高檔、高性能數控機床不斷增加；（3）隨著微電子、計算機技術、各種功能部件、刀具、數控系統的開發、創新，數控機床將以階段性、波動式的趨勢不斷向高精度、高速化、復合化以及環保化、智能化、網絡化、集成化方向發展；（4）由于數控機床的數量越來越多，所以對數控機床的要求也越來越實際，實用性的數控機床越來越受人們的青睞。（5）不斷提高各種數控機床的性能價格比，對質量、性能、品種、價格、交貨期、服務等要求越來越高。

好的設備才能加工出好的產品，可是設備若出現故障就需要對癥下藥。

一、數控機床伺服系統的故障分析

由于伺服系統涉及的環節較多，種類繁多、技術原理各具特色。因此數控機床伺服系統故障占機床總故障的比率較高。例如，數控機床坐標軸的移動定位是由位置伺服系統來完成的。位置伺服系統一般采用閉環或半閉環控制。其特點是任一環節發生故障都可能導致系統定位不準確、不穩定或失效。診斷定位故障環節成為維修的關鍵。根據伺服系統的控制原理和系統接口的特性，對系統進行分析判斷，已成為行之有效的方法。

二、數控機床液壓油路的故障分析

油路有時會隨著氣溫的變化而出現漏油的現象，并隨著氣溫的下降短時間漏油越來越嚴重。但在此過程中機床各項工作正常，也無任何報警提示。隨著溫度的上升短時間漏油的問題就沒有了，故障徹底消失。這種情況下可以排除高壓液壓系統泄露的問題。由此可以判斷夏季安裝調試時調整的油壓在冬季還需要進行調整。否則，當環境溫度下降時油粘度增大，冷機啟動液壓系統時，回油泵回油量變小，就出現了主軸箱油供油量大于回油量，造成油外溢故障。解決辦法為冬季、夏季時適當調整油壓值，故障即可消失，機床運行正常。

三、數控機床回參考點常見故障

為什么要回參考點呢？回基準點是數控機床的重要功能之一，能否正確地返回基準點，將會影響到產品的加工質量。簡單地說，回參考點是為了每次上電開機后，在機床上建立一個唯一的坐標系。顯然，回參考點是必不可少的。但有時為什么回不了參考點呢？有三種可能：（1）接近開關壞了。在回參考點的過程中，雖然機床撞了回零擋塊，但無信號變化，則回零失敗。解決的辦法是更換接觸開關。（2）回零時未在該停的位置上停下來，則位控環或零脈沖有問題。圍繞零脈沖的接收問題，檢查接收故障所在。（3）回零時回不準參考點。這主要是由于回零的接觸開關擋塊松動變化了。檢查緊固接觸開關即可。

四、含糊的警報信息或無報警故障

在數控機床中，大部分的故障都有資料可查，但也有一些故障，提供的報警信息含糊甚至根本無報警，或者出現的周期較長，無規律，不定期，給查找分析帶來了很多困難。無報警故障在數控機床的故障中占有較大的比例。故障的產生通常是由于電源電壓、液壓、氣動、油污、環境溫度等外部條件的影響所致。另外，數控機床在使用較長時間后，由于元器件老化、機械零件磨損，也將使系統與機械部分的匹配產生問題，而導致無報警故障的產生。因此，重視數控機床的使用環境，加強對數控機床的維護保養，是減少無報警故障發生幾率的根本途徑，是保證數控機床正常工作的重要手段。

五、保養不當引起的機床故障

引起數控機床故障的原因很多，其中由于缺乏正常的日常維護保養，造成機械部分過早的磨損、卡阻，引起機床電氣系統的保護環節動作而產生停機故障。像這種故障的情況，在我們工作中經常遇到，如機床在使用時由于不及時將鐵屑清除，造成電氣短路；使用中大容量的冷卻水如沒有及時疏通排放造成的危害也很大，既發生冷卻水流入電動機內造成電氣故障。這些原因造成的故障，如果按設備保養的規定進行維護應該是可以避免發生的。認真做好對機床的維護保養，保證設備在使用過程中有一個良好的工作環境，以避免出現一些人為的故障。

六、遠程機械故障和服務系統

隨著數控機床的廣泛使用，機床產品應用普及率的不斷提高、高速化加工需求的不斷增加，遠程診斷服務系統不僅可以提高設備利用率，還可以減少服務費和維護費用的支出，同時可以使機床制造商受益，又可以使機床制造商與用戶建立長期合作的關系。遠程診斷服務系統可以使用戶：（1）實現預知維修，及早發現故障隱患，減少機床停機時間，防止突發事故，提高生產率；當發現故障隱患無法停機時，用戶可以在遠程診斷和服務系統的指導下控制機床的加工，把損失降到最低。（2）把機床制造廠的專用知識傳遞給機床操作人員和維修人員，使機床利用率最高。（3）合理預測機床壽命，使機床在保質、保產情況下超期服役。方便對機床使用情況進行質量跟蹤，發現薄弱環節，不斷提高機床質量；對設備進行狀態管理，實現事后維修、計劃維修和預知維修的有機融合。

七、數控系統的故障維護

充分發揮數控機床功能多、柔性強、加工精度高、自動化程度高的優勢，生產處高質量的產品，以適應市場競爭的需要，就必須注意加強數控機床的維護工作。具體應做到以下幾點：（1）保證數控設備的使用環境良好，符合產品規定的要求。（2）注意數控設備使用電源的維護。特別當增減旁邊共用交流電源的大容量設備時，必須觀察是否產生瞬時干擾信號，防止它破壞機內的程序或參數，甚至造成死機，影響機床的正常運行。（3）數控設備應有操作規程。特別防止機床操作員隨意修改內部參數。（4）應有維修記錄。一般機床故障都具有規律性（如常發故障），維修記錄對今后工作具有指導意義。（5）要加強有關數控設備技術人員和操作員的培訓工作，結合理論和實踐來提高他們的綜合業務素質。

八、對機床數控系統故障處理的幾點體會

數控機床中系統故障占整機故障的比例很小，但在使用中卻經常碰到。數控系統出現的故障一般較難處理，而且在說明書中大多指明故障的處理要由維修部門來解決，因為對此類故障的處理，一般都須有一定的經驗和具備計算機數控系統維修方面的有關知識和資料，并需要對以下幾個方面有所了解。（1）了解系統配置和連接，如輸入、輸出接口，通信接口，與伺服驅動器的連結等。（2）了解系統軟件的保存方式和存儲器類型。（3）做好機床所有參數的核對和備份，并保證該參數的正確無誤和有效，做好記錄，或用軟盤保存。（4）熟悉系統的起動過程，步驟和注意事項。

數控系統中計算機部分的故障由于不是一般的機床修理工作，所以有些機床制造廠為了機床的使用安全，對這方面的工作一般不提供說明。因此，當系統中出現故障時，如不具備一定的經驗，無把握時盡量與數控系統維修部門取得聯系，在他們的指導下進行維修，避免使故障進一步擴大。

九、設備管理與維修人員的培養

設備管理與維修工作在工業發展中越來越顯示其重要性。新世紀我國工業將迅速發展，先進設備在企業中廣泛應用。企業通過設備更新和技術改造，設備構成將會有很大的變化。為滿足高新技術的挑戰，人才培訓是當前必須重視的問題：（1）進行多學科多技能，既有理論知識，又有動手操作能力的人才培訓。（2）適應綜合管理的要求。（3）工業自動化程度的提高、高科技的發展以及市場競爭等因素，使設備管理人員有要求不斷提高的迫切感。（4）為滿足對設備管理與維修技術人員的要求，多層次，多途徑的培養人才。

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關鍵詞：數控技術；機械制造；應用現狀；發展趨勢

中圖分類號：TD52 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 13-0000-01

CNC Technology Application Status and Trends in China's Machinery Manufacturing Industry

He Danhui

(Jiangxi Blue Sky University,Nanchang330029,China)

Abstract:CNC technology application in China's machinery manufacturing industry,the importance and application status,and describes the use of digital technology's tremendous progress in the machinery manufacturing industry,and an outlook on future trends.

Keywords:CNC technology;Machinery;Application status;Trends

一、數控技術的發展現狀

機械制造業是我國就業人口最多的行業，制造業發展可以提高人民的生活水平，緩解就業壓力，保障社會穩定，也是國民經濟和社會發展的物質基礎，是一個國家綜合國力的重要體現。伴隨經濟全球化，我國正在成為世界機械制造業的中心，但是與發達國家相比，我國機械制造業不僅制造工藝裝備陳舊、生產自動化技術落后、企業管理粗放、缺乏自主創新產品與先進技術等，而且在快速、高品質、低成本，以及優質服務方面也有較大的差距。而美國、日本和德國等發達國家，用數控技術改造機床和生產線大量投入到機制制造行業，它們的機床改造作為新的經濟增長行業，生機盎然，正處在黃金時代。我國加入WTO后，國際競爭大大加強，對發達國家相比，明顯處于劣勢地位，這就要求數控技術能夠投入制造行業之中。

我國從1958年起，由一批科研院所，高等學校和少數機床廠起步進行數控系統的研制和開發。在改革開放后，我國數控技術才逐步取得實質性的發展。經過“六五”（1981-1985年）的引進國外技術，“七五”（1986-1990年）的消化吸收和“八五”（1991-1995年）國家組織的科技攻關，才使得我國的數控技術有了質的飛躍，當時通過國家攻關驗收和鑒定的產品包括北京珠峰公司的中華I型，華中數控公司的華中I型和沈陽高檔數控國家工程研究中心的藍天I型，以及其他通過“國家機床質量監督測試中心”測試合格的國產數控系統如南京四開公司的產品。我國數控機床制造業在20世紀80年代曾有過高速發展的階段，許多機床廠從傳統產品實現向數控化產品的轉型。從1995年“九五”以后國家從擴大內需啟動機床市場，加強限制進口數控設備的審批，投資重點支持關鍵數控系統、設備、技術攻關，對數控設備生產起到了很大的促進作用，尤其是在1999年以后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。

至目前為止我國機床總量380余萬臺，而其中數控機床總數只有11.34萬臺，近10年來，我國數控機床年產量約為0.6-0.8萬臺，年產值約為18億元。機床的年產量數控化率為6%，且不斷提高。

二、數控技術的發展趨勢

世界各國制造業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高市場的適應能力和競爭能力。各工業發達國家采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。目前數控技術的發展呈現三大趨勢。

（一）形成了高速、高精加工技術及裝備的新趨勢。在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40s/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。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，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3-5μm提高到1-1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級（0.01μm）。在可靠性方面，數控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統的MTBF值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。為了實現高速、高精加工，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，應用領域進一步擴大。

（二）五軸聯動加工和復合加工機床快速發展。采用五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臺五軸聯動機床的效率可以等于2臺三軸聯動機床，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，五軸聯動加工可比三軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因五軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比三軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了五軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現五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五軸聯動機床和復合加工機床的發展。在EMO2001展會上，五面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得五面加工和五軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。

（三）智能化成為主要趨勢。21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面。為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，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；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的

自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。

三、結束語

總之，數控技術已成為先進制造技術的核心，是制造業實現自動化、網絡化、柔性化、集成化的基礎。實用的高速加工技術跟隨引進的先進數控自動生產線、刀具（工具）、數控機床（設備），在機械制造業得到廣泛應用，數控裝備的整體水平也逐漸成為一個國家工業現代化水平和綜合國力的強弱標志。我國只有采取有效的競爭戰略對策，實施切實可行的競爭方案，通過信息化系統不斷提升企業的自主創新能力、管理水平和服務質量，堅持培育長期的、可持續發展的核心競爭能力，才能使我國的機械制造企業在國際化競爭中永遠立于不敗之地。

參考文獻：

[1]許金梅,遲振香.數控技術在我國機械制造行業應用[J].煤炭技術,2010,8:28-29

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一、數控機床的發展歷史

1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創造了可增強和部分代替腦力的勞動的工具。6年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國麻省理工大學研制了第一臺數控機床。從此，傳統機床產生了質的變化。

二、我國數控技術的發展及現狀

我國數控技術起步于1958年，近50年的發展歷程大致可分為三個階段：第一階段從1958～1979年，即封閉式發展階段。由于國外的技術封鎖和我國基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。第三階段是在國家“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業化的研究，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數控機床的國內市場占有率達50%，配國產數控系統（普及型）也達到了10%。目我國數控機床行業所掌握的五軸聯動數控技術較成熟，并已有成熟產品走向市場。同時，我國也已進人世界高速數控機床生產國和高精度精密數控機床生產國的行列。在CIMT2003上，中國內地共展出機床700多臺，在600多臺金屬切削機床和近100臺金屬成形機床展品中，數控機床分別占75%和54%。這既體現了中國機床市場的需求趨勢，也反映了中國在數控機床產業化方面取得了突破性進展。目前我國占據市場的產品主要集中在經濟型產品上，而在中檔、高檔產品上市場比例仍然很小，與國外一先進產品相比，在可靠性、穩定性、速度和精度等方面均存在較大差距。

三、數控系統中的新技術

（一）網絡化數控系統平臺

1.網絡化數控系統平臺的基本結構。

（1）系統軟件。機床網聯可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可以在任何一臺機床上對其他機床機進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。通過開放式的CNC同環球網的連接，車間能夠從跟蹤到收集機床生產情況等更多的信息。Pro/Engineer北航海爾CAXA等CAD/CAM軟件能夠依據零件CAD輪廓生成相應的加工軌跡，生成數控代碼程序。這些代碼通過網絡發給機床進行加工。網絡數控通過網絡將制造單元和控制部件相連，活將制造過程所需要資源（如加工程序、機床、工具、監測監控儀器等）共享。

（2）系統硬件。系統硬件包括組成的各種物理實體。系統硬件對外部的表象和接口可以是一致的，也可以通過設備驅動程序使之與操作系統分隔。系統硬件各部分通過信息管理網絡和開放設備及網絡互連，傳遞命令和數據信息，并行完成數控任務。對于數控系統硬件來講，開放性主要是指其計算機、網絡、伺服系統及I/O邏輯控制等單元應該具有統一的標準，以實現互換性。要使其硬件具有互換性，全球所有數控系統制造商都認為應該采取現場總線技術。

2.未來數控技術網絡化的發展趨勢。一種基于移動通信技術的人機協同的新型數字化制造模式，它把無線移動通信技術引進來，創建一種以人為中心的能充分發揮“人的智能”和“及其智能”的分布式人機系統工作模式。車間數字助理（Shop Floor PDA）和新型數控系統構成了這種新型制造模式的兩個核心環節。這種專業化的數控PDA可以通過無線局域網和上網，獲得車間或單元服務器乃至CAD/CAM技術中心的支持，因而極大地增強了數控系統的功能。

車間數字化是企業制造數字化和信息化的重要基礎環節，也是我們所面臨的一個難點。企業排除人的參與，完全依靠計算機和自動化技術實現制造業數字化和信息化是不現實的。只有通過把當前無線與移動通信技術引入到制造業中，實現隨時隨地的信息獲取和人機溝通，把人的智能和及其的智能無縫的結合起來，形成以一個人為中心的人機協同的制造模式，將為實現這種嶄新的制造模式打下堅實的基礎。

（二）數控機床智能控制技術

1.數控機床智能控制技術的必要性。長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式系統結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制CNC向多變量智能控制發展，已不適應日益復雜的制造過程。因此，對數控技術實行變革勢在必行。數控機床的智能控制技術有：神經網絡，模糊控制，人工智能控制。

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關鍵詞：數控機床控制；故障診斷系統；設計；實現；措施

引言

數控機床對于當前時代的發展具有重要的意義，特別是在時展速度不斷提升的今天，對于我國經濟發展的重要性也是在不斷的提升。數控機床是一種典型的機電一體化的系統，并在實際的制造行業發展中發揮了重要的作用。但是，數控機床控制系統在當前的情況下還存在較多的問題，尤其是故障診斷的不及時，以及發生頻率較高的故障問題，都是會對制造業的進一步發展產生較大的影響。因此，數控機床的控制系統設計，故障診斷系統的有效實施，對于數控機床運行效率的顯著提升，對于當前經濟的進一步發展都是具有重要的意義，需要在數控機床應用的過程中，不斷進行故障診斷系統的設計與完善，才能保證數控機床控制系統實現原有的功能。

1數控機床發展的現狀

（1）數控機床的內涵。所謂數控機床，主要是指在使用數控技術基礎上的機床，更為簡單的來說，就是在機床中安裝了數控系統。根據國際信息處理聯盟技術委員會對于其定義，主要是指機床中安裝有程序控制系統，借助于這些系統的存在能夠實現機床的絕大多數的功能。（2）數控機床的發展歷程。數控機床的發展是在二十世紀四十年代中開始，當時的機械工程師已經是提出了在機械加工中應用數字控制技術的思想。具體應用的時間實在1970年左右，當時英特爾公司開發出了相應的微處理器，正式實現了在機械加工中應用數字控制的目的。不僅如此，在近半個世紀的發展中，數字化處理技術的不斷完善，計算機的普及，以及機械加工行業的有序發展，都是促進了數字化控制在機械加工行業中的應用，不僅是提高了生產效率，還在一定程度上促進了社會經濟的有效增長。當前，數控機床發展出現了兩個趨勢，一方面，是數控系統逐漸向著網絡化的方向發展。隨著計算機技術的普遍應用，對于各行各業都是產生了巨大的影響，特別是在數控系統開放程度不斷提升的過程中，實現了數控系統的通用性和適應性的提升。同時，利用PC機還能夠豐富數控系統的硬件資源，對于數控系統的柔性和擴展性的提升也是具有重要的意義。另一方面，是數控系統出現了智能化的發展趨勢。當前的時代，是一個智能的時代，人工智能的出現，并且伴隨著在計算機領域的滲透不斷提升，對于數控系統的影響也是在不斷地提升。在這樣的背景下，數控系統已經是逐步引入了神經網絡控制機理、自適應控制機理以及模糊系統的控制機理，實現了數控系統的自動編程，前饋控制以及自適應控制等，在工藝上也是實現工藝參數的自動生成以及三維刀具補償等，這些技術的有效利用提升了機械加工的質量，還能夠改善人機之間的關系，使之朝著人機互動更加友好的方向發展。值得注意的是，在智能化發展的過程中，私服系統智能化的主軸交流驅動和智能化進給伺服裝置，還能夠實現自動識別負載并進行參數優化的目的。（3）數控機床發展的現狀。數控機床具有較高的生產能力，在制造業中發揮了巨大的功能，因此，數控機床一經面世，就是收到了較高的關注，獲得了較大的市場。但是，在數控機床應用的過程中，還是存在著一些問題，這些數控機床中存在的故障，不僅是難以保證其生產進度和生產效率，還會在一定程度上造成社會經濟的損失。對于數控機床中存在的故障，具體可以歸納為以下幾類：首先，數控機床的驅動部件存在的問題。數控機床中的驅動部件主要是指伺服電動機，主要發生故障的驅動部件就是異步型交流伺服電動機。在這種伺服電動機中由于軸承、轉子以及定子等各個部位的不同，發生故障的嚴重程度和影響程度也是會有所不同。在軸承中經常發生的故障是軸承的脫落或者是磨損，并且由于轉子和定子之間的氣隙存在的不均衡問題，不僅是會造成機床的振動超速，還會造成倒條和端環承受力分布的渙散。其次，數控機床支承部件存在的問題。在數控機床中的支承部件主要是指其軸承。軸承對于數控機床的正常運轉具有重要的作用，在多數情況下是有內外圈、保護架以及滾動體等部分組成的。在數控機床支承部件中最為重要的軸承是滾動軸承，該軸承有著彈簧性和非彈簧性兩種性質，并且在使用的過程中能夠實現各個部件之間的振動。由于非線性彈簧性質的存在，極為容易造成滾動軸承的磨損，一旦出現磨損甚至會威脅到整個設備的正常使用。最后，數控機床傳動設備存在的問題。數控機床的傳動設備只要是指機床導軌、工作臺以及溜板和滑座，在這些部件中機床導軌的對于整個產生的意義最為重大，幾乎是影響到了數控機床加工的精密程度以及機床的使用壽命。因此，機床導軌與數控機床之間的關系最為緊密。在傳動設備中最常見的問題就是在于導軌表面出現變形的問題，這種變形會使得整個導軌表面的摩擦阻力發生變化，會在機床運行的過程中影響到問題，以及受力面積不均衡問題。

2對數控機床故障診斷系統的設計

在數控機床中可能出現的問題不僅是會影響到數控機床的實際生產，還會對企業以及社會的產生不利的影響。因此，針對于在數控機床中存在的問題，應該設計出相應的數控機床故障診斷系統，盡可能保證在最高效的時間內解決問題。（1）設計出數控機床自我診斷功能。目前，數控機床對于我國的制造業的發展具有重要的意義，因此，在實際的應用中的范圍較大，應用數量也是相對較多，需要在數控機床研發的過程中，借助于先進的檢測設備，尤其是精密水平儀、精密方箱以及測微儀等，實現直接對于故障源的測量，并且結合人工智能檢測的方法，對在電氣系統中存在的問題進行診斷和解決。不僅是如此，一旦發生多臺機床同時運作的過程中出現問題，就需要進行信號處理和邏輯推斷的方式，才能實現故障的診斷和解決。在對多臺數控機床進行問題診斷的過程中可以采用信號分析的方法，這種方法能夠更為精確的判斷機床的振動以及溫度變化的情況，精確的找到故障源。信號分析方法主要是有兩種，一種是時域分析法，另外一種是頻域分析法，前者主要是在分析的過程中使用原有確定的數學模型，并針對數控機床在實際操作中的信號的波形在時間變化中的規律，應用典型數據抽樣的方式進行相關的分析和計算。其實質是借助于數學函數計算信號的峰值與標準偏差。相對于前者來說，頻域分析法是一種以非正弦周轉性電路為基礎，并且能夠實現子啊動態數據分析的基礎上，對信號進行更為深層次的分析和處理。（2）數控機床控制診斷系統的設計。在診斷數控機床診斷的基礎上，應該設計出相應的數控機床解決系統，才能保證盡可能降低問題產生的后續影響。一方面，應該建立起相應的硬件控制系統。建立這樣一個系統的主要目的是，能夠在這個系統平臺中實現為用戶搭建電路的目的不僅是如此，還能夠實現各個相關的硬件儀器之間的有效連接。當收集到一定得數控機床操作數據之后，還需要將相應的圖像輸送到數據庫中，在傳遞的過程中要保證傳遞的信息具有較高的真實性和準確性。為了達到這個目的，需要選擇一些精度較高，分辨率高的數據采集卡，并且配置高質量的數據電線電纜，只有只有這樣才能保證傳輸信號的質量較高。另一方面，制定出數控機床控制的網絡化結構。在現在社會中，由于計算機的普遍使用，各行各業之間的聯系愈加緊密，已經是形成了網絡化的社會結構。這種結構的形成在數控機床控制中也是具有重要的作用，需要在診斷數控機床問題的過程中，實現與網絡技術，通信技術等進行聯系，保證在前端診斷出相應問題的基礎上，在后臺控制中能夠盡可能實時的解決問題。這就需要將互聯網設備與數控機床有機的連接起來，在系統分析問題的基礎上，有維修工程師實時的對問題進行計算，制定出最佳的或者是最優的解決方案，實現數控機床問題的快速解決。

3結論

數控機床是一種典型的機電一體化的系統，數控機床故障診斷系統的設計與實現，對于提升數控機床生產的效率具有重要的意義。不僅如此，數控機床故障的及時診斷，不僅是可以降低問題帶來的損失，還可以借助于前饋診斷技術，消滅一些尚未出現的問題，進一步提升其生產效率。在當前時展的過程中，由于市場以及消費者對于機械加工提出了更多新的要求，對于機械加工產品的質量要求也是在不斷地提升，在這樣的情況下，需要對于數控機床的控制系統和診斷系統進行深入的研究，并且借助于現代化的技術手段，實現有效提升數控機床的運行效率，改善數控機床中存在的問題。

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