第一篇：數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢[本站推薦]

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

機(jī)電103班 汪小軍 1664100319 1.國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展概況

隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理。

長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，己不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為我們國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

2.數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

首先是精度普遍不夠。只有少數(shù)幾種產(chǎn)品達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)定位精度。精度差距只是表面現(xiàn)象。其實質(zhì)是基礎(chǔ)技術(shù)差距的反映。如普遍未進(jìn)行有限元分析，未做動剛度試驗；大多未采用定位精度軟件補(bǔ)償技術(shù)、溫度變形補(bǔ)償技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)的動平衡技術(shù)等。

其次，基礎(chǔ)材料開發(fā)方面的差距，未普及高強(qiáng)度密烘鑄鐵，在歐美已有一批先進(jìn)產(chǎn)品采用聚合物混凝土，我國則還是空白。

再次，高動、靜剛度主機(jī)結(jié)構(gòu)和整機(jī)性能開發(fā)的差距，高速機(jī)床主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計方向是增強(qiáng)剛性和減輕移動部件重量，如國際普遍采用龍門式、框式、O型整體結(jié)構(gòu)，箱中箱式結(jié)構(gòu)，L型床身，三軸移動移出機(jī)身，側(cè)掛箱式臥式加工中心等。我們則大多未開發(fā)。

還有一重要差距就是應(yīng)用技術(shù)差距。如國外已開始普及的遠(yuǎn)程服務(wù)技術(shù)，我們尚待開發(fā)；交鑰匙工程----從機(jī)床選擇、工藝裝備(刀、夾、附、檢具)配置與提供到切削用量的確定，尚待開發(fā)；展出的高速機(jī)床，普遍不能做硬切削、干切削表演，高速切削機(jī)理及切削數(shù)據(jù)庫的研究我國近乎空白；不能提供高速切削軟件包，等等。

當(dāng)然，關(guān)鍵配套件，特別是新興配套件差距較大。如電主軸、高速滾珠絲杠副、直線電機(jī)、高速高精全數(shù)字式數(shù)控系統(tǒng)、高精度高頻響的位置檢測系統(tǒng)等。任重道遠(yuǎn)，要趕上國際先進(jìn)水平，我們還要不斷提高產(chǎn)品開發(fā)能力。

2.1數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件發(fā)展現(xiàn)狀

從全球范圍看，我國滾動功能部件產(chǎn)業(yè)雖然是制造廠商最多的國家，但生產(chǎn)不集中、分布不合理、總產(chǎn)量和產(chǎn)值不高，除少數(shù)重點骨干企業(yè)的部分產(chǎn)品達(dá)到或接近國外水平外，多數(shù)企業(yè)只能生產(chǎn)中低檔產(chǎn)品，且品種單

一、含金量偏低，至今尚無一個在國際上有影響力的知名品牌。

我國滾動功能部件產(chǎn)業(yè)與國外的主要差距是：專業(yè)生產(chǎn)水平不高；信息化管理滯后；產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢；個性化服務(wù)跟不上。從產(chǎn)品總體水平看，我們處于發(fā)達(dá)國家名牌產(chǎn)品之下，發(fā)展中國家之上的中偏上水平，中低檔產(chǎn)品與國外

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第二篇：數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢論文

數(shù)控技術(shù)論文

題

目：淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 院（部）： 機(jī)電工程學(xué)院 專

業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 班

級： 機(jī)械121 姓

名： 趙建峰 學(xué)

號： 20120711030

淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

摘要

數(shù)控加工是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工技術(shù)。它的廣泛使用給機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化，是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

引言

數(shù)控技術(shù)也叫計算機(jī)數(shù)控技術(shù)（CNC，Computerized Numerical Control），它是采用計算機(jī)實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的運動軌跡和外設(shè)的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實現(xiàn)，均可通過計算機(jī)軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動設(shè)備運行。

一、國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史

1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓檢驗用樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機(jī)床的設(shè)想。

1949年，該公司與美國麻省理工學(xué)院(MIT)開始共同研究，并于1952年試制成功第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床，當(dāng)時的數(shù)控裝置采用電子管元件。

1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為加工中心(MC Machining Center)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代。

1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。

60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機(jī)直接控制多臺機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡稱 DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計算機(jī)控制的計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(簡稱 CNC)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計算機(jī)化為特征的第四代。1974年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計算機(jī)數(shù)控裝置(簡稱MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。

20世紀(jì)80年代初，隨著計算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對話式自動編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動化程度進(jìn)一步提高，具有自動監(jiān)控刀具破損和自動檢測工件等功能。

20世紀(jì)90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機(jī)為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機(jī)上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護(hù)方便，易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。

二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢從以下方面進(jìn)行介紹。1 開放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

1）開放式數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，采用通用計算機(jī)組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)，形成具有個性鮮明的名牌產(chǎn)品。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。

2）新世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括：自適應(yīng)控制技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)能檢測加工過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。

3）網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近年來國際著名機(jī)床展覽會上的一個新亮點。

高速、高精度、高效、高可靠性的數(shù)控技術(shù)發(fā)展方向

效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。

其他技術(shù)開發(fā)和系統(tǒng)的優(yōu)化成為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向

1）為適應(yīng)制造自動化的發(fā)展，要求數(shù)控系統(tǒng)不僅能完成通常的加工功能，還應(yīng)具備自動測量、自動送料、自動換刀、自動更換主軸頭（有時帶坐標(biāo)變換）、自動誤差補(bǔ)償、自動診斷等功能，廣泛地應(yīng)用機(jī)器人、物流系統(tǒng)。

2）以計算機(jī)輔助管理和工程數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)等為主體的制造信息支持技術(shù)和智能化決策系統(tǒng)，可對機(jī)械加工中的大量信息進(jìn)行儲存和實時處理。

3）采用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，虛擬制造技術(shù)以及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（Web-based）制造和無圖紙制造技術(shù)的方向發(fā)展。

4）研究以媒體傳輸協(xié)議（MTP）、企業(yè)資源計劃（ERP）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）為主體的技術(shù)以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)（WEB）技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、數(shù)據(jù)安全和監(jiān)控技術(shù)、應(yīng)用集成技術(shù)、配置管理技術(shù)等開發(fā)面向國際化市場競爭所需要的新一代管理信息系統(tǒng)軟件，并在制造行業(yè)推廣應(yīng)用。

5）按照現(xiàn)場總線工業(yè)數(shù)字通訊協(xié)議，進(jìn)行通訊模板設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)及防爆、可靠性一致性測試技術(shù)研究；進(jìn)行符合制造業(yè)自動化現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品開發(fā)；現(xiàn)場總線產(chǎn)品的開發(fā)工具、系統(tǒng)軟硬件的開發(fā)；產(chǎn)品互換性、互操作性技術(shù)及認(rèn)證技術(shù)和工具方法的研究。

6）進(jìn)行高精度、高可靠性自動化儀表和現(xiàn)場總線智能儀表及控制系統(tǒng)的開發(fā)；總線式自動測試系統(tǒng)軟件及基本模件開發(fā)；自調(diào)零、自校正、自診斷的數(shù)字化科學(xué)儀器的開發(fā)。

三、發(fā)展現(xiàn)狀

目前，我國高等職業(yè)教育的發(fā)展取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，但依然存在不少問題，畢業(yè)學(xué)生的能力依然不能滿足企業(yè)的需要。在幾年以前，各新聞媒體就紛紛報道社會急需數(shù)控高技能型人才，企業(yè)紛紛上數(shù)控設(shè)備,但結(jié)果卻找不到實用人才，導(dǎo)致設(shè)備使用率和生產(chǎn)效率極低。高等職業(yè)院校的辦學(xué)宗旨就是為社會培養(yǎng)高技能型人才，具有明確的職業(yè)定向性?？墒牵∏∵@培養(yǎng)高技能人才的地方卻急需高技能、實戰(zhàn)型教師，即使具備這種資格的教師，他的任教方法也不太完善。下面對如何保障高質(zhì)量數(shù)控人才培養(yǎng)從根本上進(jìn)行分析。

四、通過生產(chǎn)實踐提高自己的實戰(zhàn)力

老師和學(xué)生一樣，只有參與生產(chǎn)實踐才能練出手，當(dāng)然要達(dá)到較高的水平需付出極大的艱辛和大量的勞動。多數(shù)學(xué)生對數(shù)控機(jī)床比較感興趣，他們希望自己的老師具有很高的能力，如果老師在這方面不能讓學(xué)生滿足，將影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以教師應(yīng)有豐富的實戰(zhàn)經(jīng)驗，讓學(xué)生充分地信服，才能進(jìn)一步激發(fā)他們的求知欲，達(dá)到一個較好的教學(xué)效果。要成為讓學(xué)生信服的實戰(zhàn)老師，應(yīng)該在課余時間、寒暑假期間訓(xùn)練自己的實操能力，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計并加工各種各樣的工件。在訓(xùn)練中不斷提高自己，達(dá)到既能設(shè)計又能熟練操作機(jī)床進(jìn)行加工的水平。在這期間難免出現(xiàn)事故，自己要及時總結(jié)教訓(xùn)，堅持持之以恒的精神。

總結(jié)

數(shù)控技術(shù)是發(fā)展新型高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的重要技術(shù)。世界各國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力。因此，以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展面向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的方向蓬勃發(fā)展，新技術(shù)的研究開發(fā)和系統(tǒng)的優(yōu)化，為數(shù)控技術(shù)提供了較為廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 王立新.淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].赤峰學(xué)院學(xué)報.2007.[2] 董淳.數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的新趨勢[J].可編程控制器與工廠自動化.2006.[3] 張亞力.簡述數(shù)控發(fā)展的新趨勢[J].國土資源高等職業(yè)教育研究.2005.[4] 陳芳.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和途徑[J].科技資訊.2008.

第三篇：數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策

摘要：簡要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上討論了在我國加入wto和對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點看法。

關(guān)鍵詞：數(shù)控，技術(shù)，裝備，發(fā)展趨勢，對策

裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（it、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展發(fā)展

第四篇：數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策

數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策

摘要：簡要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上討論了在我國加入WTO和對外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點看法。

裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家

加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)

傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及

其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。

1．1 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢

效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(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)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)

工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。

在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/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(yè)領(lǐng)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(jìn)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(jī)翼、機(jī)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(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)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。

從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60 000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm

和1g。

在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機(jī)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(jìn)入納米級(0.01μm)。

在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。

1.2 5軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機(jī)床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機(jī)床的發(fā)展。

當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加

工機(jī)床）的發(fā)展。

在EMO2001展會上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機(jī)床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM

直接或間接控制。

1.3 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)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(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控

方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功

能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會的一個新亮點。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)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(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)，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）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。

1.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立

1.4.1 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范

如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來

臨。我國在2000年也開始進(jìn)行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。

1.4.2 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)

代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實

現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。

STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了

SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗證。對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計

我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)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(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及

型）也達(dá)到了10％。

縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績。a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)

已商品化、產(chǎn)業(yè)化。

b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有

擴(kuò)大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下。

a.技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。

b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。

c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力

度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。

分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。

a.認(rèn)識方面。對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點認(rèn)識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。

b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)

業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。

c.機(jī)制方面。不良機(jī)制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有

效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。

d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平

較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考

3.1 戰(zhàn)略考慮

我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中

心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達(dá)國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和

限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。

3.2 發(fā)展策略

從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)

展。

強(qiáng)調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。

在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”

為目標(biāo)，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需。

在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

第五篇：數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[范文模版]

數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

講 義

割加工設(shè)備、數(shù)控繞線機(jī)等等。其技術(shù)范圍復(fù)蓋很多領(lǐng)域:(1)機(jī)械制造技術(shù)(2)信息處理.加工.傳輸技術(shù)(3)自動控制技術(shù)(4)伺服驅(qū)動技術(shù)(5)傳感器技術(shù)(6)軟件技術(shù)等。

3.1.2 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的意義

以計算機(jī)為主導(dǎo)的數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使傳統(tǒng)的制造業(yè)煥發(fā)了青春，猶如朝陽產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展天地。3.1.3 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點 3.1.3.1 加工效率高。

利用數(shù)控手段可以加工復(fù)雜的曲線和曲面。而加工過程是由計算機(jī)控制，所以零件的互換性強(qiáng)，加工的速度快。數(shù)控加工中心可以使用多把刀具自動換刀加工，一次裝夾即可把所有表面加工完成。再如模具制造業(yè)，現(xiàn)在的家用電器、航空航天、汽車等行業(yè)應(yīng)用大量的模具，使用數(shù)控線切割加工、電火花加工、數(shù)控車、銑、磨等加工設(shè)備替代傳統(tǒng)的鉗工加工、普通機(jī)床加工，大大提高了加工效率。

3.1.3.2 加工精度高。

同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少了人為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。3.1.3.3 勞動強(qiáng)度低。

由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數(shù)控系統(tǒng)完成，不象傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機(jī)床工作時，只需要監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)。所以勞動強(qiáng)度很低。3.1.3.4 適應(yīng)能力強(qiáng)。

數(shù)控加工系統(tǒng)可以通過調(diào)整部分參數(shù)達(dá)到修改或改變其運作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴(kuò)展?？梢詫崿F(xiàn)制造的柔性化，特別對于多品種、小批量的制造更加顯示出其優(yōu)越性，成本低，調(diào)整方便。尤其配合成組技術(shù)的運用，大幅度提高了管理效率和經(jīng)濟(jì)效益。3.1.3.5 工作環(huán)境好。

數(shù)控加工機(jī)床是機(jī)械控制、強(qiáng)電控制、弱電控制為一體高科技產(chǎn)物，對機(jī)床的

運行溫度、濕度及環(huán)境都有較高的要求。3.1.3.6 就業(yè)容易、待遇高。

由于我國處于數(shù)控加工技術(shù)的大力發(fā)展階段，大量的數(shù)控機(jī)床、加工中心和其他先進(jìn)的加工手段，需要大量熟練數(shù)控技術(shù)操作的人員。數(shù)控機(jī)床的工作原理簡介

4.1編制程序→計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)據(jù)處理）→輸出信號（司服單元）→驅(qū)動裝置→機(jī)床運動 具體是：

4.2 編制程序：手工或自動編程，手工編程是根據(jù)零件圖紙分析圖樣，依據(jù)圖樣對零件材料、尺寸、形狀、精度和熱處理的要求來確定工藝方案，進(jìn)行工藝處理和數(shù)值計算。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼和程序格式編寫出數(shù)控加工程序單。自動編程一是：經(jīng)過計算機(jī)輔助設(shè)計和計算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）處理，由計算機(jī)自動生成數(shù)控加工程序。二是：人機(jī)對話。通過數(shù)控系統(tǒng)顯示器上的圖形提示和參數(shù)確定，在數(shù)控系統(tǒng)中自動生成加工程序。4.3 輸入-輸出裝置：將編制好了的程序輸入數(shù)控系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的加工程序通過輸出設(shè)備存放或紀(jì)錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。程序輸入至數(shù)控系統(tǒng)的方法：鍵盤，USB接口，通信接口，CF卡。輸出裝置：USB接口，通信接口，CF卡、顯示器。

4.3計算機(jī)數(shù)控裝置；是數(shù)控機(jī)床的核心，它接受輸入裝置送來的數(shù)字信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、運算和邏輯處理后，將各種指令信息輸出給司服系統(tǒng)，使設(shè)備按規(guī)定的動作執(zhí)行。

4.4司服系統(tǒng)：包括司服單元、司服驅(qū)動裝置（或執(zhí)行機(jī)構(gòu)），是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行部分。其作用是把來自CNC裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)床運動，使機(jī)床部件精確定位或按規(guī)定的軌跡做嚴(yán)格的相對運動，最后加工出符合圖樣要求的零件。有的司服系統(tǒng)還配備有位置測量裝置，可直接或間接測量執(zhí)行部件的實際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對加工的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

驅(qū)動裝置：一般是步進(jìn)電動機(jī)、交直流司服電動機(jī)、直線電機(jī)。目前我國數(shù)控機(jī)床的技術(shù)現(xiàn)狀

5.1 總體水平

國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床目前缺乏核心技術(shù)，從高性能數(shù)控系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴進(jìn)口，即使近幾年有些國內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功能、性能的可靠性仍然與國外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對機(jī)床結(jié)構(gòu)與精度、可靠性、人性化設(shè)計等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，自主開發(fā)能力的培育尚不夠完善，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國外還有較大差距。從產(chǎn)品總體水平看，我們處于發(fā)達(dá)國家名牌產(chǎn)品之下，發(fā)展中國家之上的中等偏上水平，中低檔產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品差距較小或基本持平，但生產(chǎn)效率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外。而高性能、高檔次的產(chǎn)品（高速、高精度、特高精度、低噪音等）與國外知名企業(yè)有明顯差距，成為制約國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。同時，采用進(jìn)口功能部件價格昂貴，從而使整機(jī)價格攀升，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的價格與一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的產(chǎn)品趨于持平?？傊覀円s上國際先進(jìn)水平，還要不斷提高產(chǎn)品開發(fā)能力。5.2首先是主機(jī)精度普遍不夠。

只有少數(shù)幾種產(chǎn)品達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)定位精度。精度差距只是表面現(xiàn)象。其實質(zhì)是基礎(chǔ)技術(shù)差距的反映。如普遍未進(jìn)行有限元分析，未做動剛度試驗；大多未采用定位精度軟件補(bǔ)償技術(shù)、溫度變形補(bǔ)償技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)的動平衡技術(shù)等。5.3其次，基礎(chǔ)材料開發(fā)方面的差距

未普及高強(qiáng)度密烘鑄鐵，在歐美已有一批先進(jìn)產(chǎn)品采用聚合物混凝土，我國則還是空白。

5.4再次，高動、靜剛度主機(jī)結(jié)構(gòu)和整機(jī)性能開發(fā)的差距

高速機(jī)床主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計方向是增強(qiáng)剛性和減輕移動部件重量，如國際普遍采用龍門式、框式、O型整體結(jié)構(gòu)，箱中箱式結(jié)構(gòu)，L型床身，三軸移動移出機(jī)身，側(cè)掛箱式臥式加工中心等。我們則大多未開發(fā)。5.5關(guān)鍵配套件，特別是新興配套件差距較大。

如電主軸、高速滾珠絲杠副、直線電機(jī)、高速高精全數(shù)字式數(shù)控系統(tǒng)、高精度的位置檢測系統(tǒng)等。目前我國數(shù)控機(jī)床功能部件生產(chǎn)已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元，數(shù)控系統(tǒng)、滾動功能部件、數(shù)控刀架、數(shù)控轉(zhuǎn)臺等都有專門的制造

廠家，其中個別產(chǎn)品的制造水平接近國際先進(jìn)水平。但從整體上看，我國功能部件生產(chǎn)發(fā)展緩慢，品種少，產(chǎn)業(yè)化程度低，從精度指標(biāo)和性能指標(biāo)的綜合情況看還不過硬。目前，滾珠絲杠、數(shù)控刀架、數(shù)控系統(tǒng)、電主軸等數(shù)控機(jī)床功能部件雖已形成一定的生產(chǎn)規(guī)模，但僅能滿足中低檔數(shù)控機(jī)床的配套需要。衡量數(shù)控機(jī)床水平的高級數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電主軸、刀庫機(jī)械手、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和高速防護(hù)裝置，高速滾動功能部件和數(shù)控動力刀架等主要還依賴進(jìn)口。我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢

6.1數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一體化發(fā)展的先河，成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項核心技術(shù)。計算機(jī)技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)為數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)步提供了條件，當(dāng)今的市場，國際合作的格局逐漸形成，產(chǎn)品競爭日趨激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不斷升級，用戶的個性化要求日趨強(qiáng)烈，專業(yè)化、專用化、高科技的機(jī)床越來越得到用戶的青睞。

6.2數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢

數(shù)控裝備及加工技術(shù)的未來，主要從機(jī)床設(shè)備硬件和加工技術(shù)應(yīng)用兩個方面來論述，其主要內(nèi)容包括：機(jī)床床身結(jié)構(gòu)形式、傳動部件、伺服電機(jī)、主軸單元、控制系統(tǒng)及新型刀具、涂層材料技術(shù)、高速加工技術(shù)、快速成型技術(shù)、特種加工技術(shù)、CADCAM技術(shù)。

6.2.1更好更廣泛的標(biāo)準(zhǔn)化

軟硬件接口都遵循公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，只需少量的重新設(shè)計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)費用將大大降低而系統(tǒng)性能與可靠性將不斷改善并處于長生命周期；

6.2.2 更多聯(lián)動軸、更快的自動換刀

數(shù)控機(jī)床的控制軸數(shù)通常指機(jī)床數(shù)控裝置能夠控制的進(jìn)給軸數(shù)。數(shù)控機(jī)床控制軸數(shù)與數(shù)控裝置的運算處理能力、運算速度及內(nèi)存容量等有關(guān)。數(shù)控機(jī)床同時聯(lián)動的控制軸數(shù)越多，完成的運動越多，加工能力越強(qiáng)，而控制系統(tǒng)也越復(fù)雜。加工中心刀具庫種類越多，刀架自動識別刀具的能力越強(qiáng)，自動換刀速度越快。

6.2.3 向極端化、大型化和微型化發(fā)展

國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)裝備的大型化需要大型且性能良好的數(shù)控機(jī)床的支撐。而超精密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，需發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機(jī)床包括微切削加工（車、銑、磨）機(jī)床、微電加工機(jī)床、微激光加工機(jī)床和微型壓力機(jī)等的需求量正在逐漸增大。大型、超大型工件的加工則依靠重型數(shù)控機(jī)床的支撐。如重型電機(jī)、重型機(jī)床制造行業(yè)的大型主軸、機(jī)座、箱體加工所用的數(shù)控加工中心、重型數(shù)控臥式車床、數(shù)控立式車床等。

6.2.4 進(jìn)一步實現(xiàn)信息交互網(wǎng)絡(luò)化

對于面臨激烈競爭的企業(yè)來說，使數(shù)控機(jī)床具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又能實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、管理，還可實現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)（數(shù)控機(jī)床故障的遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)等）。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配備了一個稱為信息塔（e-Tower）的外部設(shè)備，包括計算機(jī)、機(jī)外和機(jī)內(nèi)攝像頭等，能夠?qū)崿F(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨立的、自主管理的制造單元。

6.2.5 研發(fā)新型功能部件并成熟應(yīng)用

為了提高數(shù)控機(jī)床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應(yīng)用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括：

（1）高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機(jī)與主軸部件的集成，具有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無級調(diào)速等一系列優(yōu)點，在各種新型數(shù)控機(jī)床中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用；

（2）直線電動機(jī)：近年來，直線電動機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，雖然其價格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)，但由于負(fù)載變化擾動、熱變形補(bǔ)償、隔磁和防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)得到簡化，機(jī)床的動態(tài)性能有了提高。如：西門子公司生產(chǎn)的1FN1系列三相交流永磁式同步直線電動機(jī)已開始廣泛應(yīng)用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機(jī)床以及動態(tài)性能和運動精度要求高的機(jī)床等；德國EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心三向驅(qū)動均采用兩個直線電動機(jī)；

（3）電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機(jī)與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)，具有傳動環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列優(yōu)點。

6.2.6 進(jìn)一步提高可靠性

數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比，增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等，應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機(jī)電裝置，易于導(dǎo)致出現(xiàn)失效的概率增大；工業(yè)電網(wǎng)電壓的波動和干擾對數(shù)控機(jī)床的可靠性極為不利，而數(shù)控機(jī)床加工的零件型面較為復(fù)雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬小時以上。為了保證數(shù)控機(jī)床有高的可靠性，就要精心設(shè)計系統(tǒng)、嚴(yán)格制造和明確可靠性目標(biāo)以及通過維修分析故障模式并找出薄弱環(huán)節(jié)。國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間在7～10萬小時以上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間僅為1萬小時左右，國外整機(jī)平均無故障工作時間達(dá)800小時以上，而國內(nèi)最高只有300小時。

6.2.7加工過程綠色化

隨著日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環(huán)境問題尤為突出。廢棄的切削液是金屬切削加工造成的污染之一。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機(jī)床不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當(dāng)中。在21世紀(jì)，綠色制造的大趨勢將使各種節(jié)能環(huán)保機(jī)床加速發(fā)展，占領(lǐng)更多的世界市場。

6.2.8 切削加工向高速、高效方向發(fā)展

機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。20世紀(jì)90年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速15000－100000r/min）、高加/減速度進(jìn)給運動部件（快移速度60～120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min）、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破，達(dá)到了新的技術(shù)水平。隨著超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，為開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前，在

超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分（有的高達(dá)10萬r/min）以上；工作臺的移動速度（進(jìn)給速度）：在分辨率為1微米時，在100m/min（有的到200m/min）以上，在分辨率為0.1 m時，在24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min 6.2.9 進(jìn)一步提高加工精度

從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（#lt;10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。當(dāng)前，在機(jī)械加工高精度的要求下，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10 m提高到±5 m；精密級加工中心的加工精度則從±3～5 m，提高到±1～1.5 m，甚至更高；超精密加工精度進(jìn)入納米級（0.001m），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01～0.05 m，加工圓度為0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。這些機(jī)床一般都采用矢量控制的變頻驅(qū)動電主軸（電機(jī)與主軸一體化），主軸徑向跳動小于2 m，軸向竄動小于1 m，軸系不平衡度達(dá)到G0.4級。高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動，主要有#quot;回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲杠#quot;和#quot;直線電機(jī)直接驅(qū)動#quot;兩種類型。

6.2.10進(jìn)一步提高可靠性

隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為制造、使用環(huán)節(jié)追求的目標(biāo)。這就要求從軟件的安全性和機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性、電器系統(tǒng)的可靠性等多方面進(jìn)一步加強(qiáng)研究，改進(jìn)提高。

6.2.11加工工序進(jìn)一步復(fù)合化

在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上，因此，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序，自動進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復(fù)雜形狀零件的主要工序乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進(jìn)行同一類工藝方法多工序復(fù)合加工的機(jī)床。事實證明，機(jī)床復(fù)合加工能提高加工精度

和加工效率，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。

目前我國正以基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。