第一篇：數(shù)控技術(shù)讀書報(bào)告2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)讀書報(bào)告

【摘要】

“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”已成為當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中至高無上的真理，誰能夠掌握最前沿、最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，誰就能夠在發(fā)展中取得主動(dòng)權(quán)，取得巨大的突破與成就。而以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)更是反映一個(gè)國家綜合國力的重要標(biāo)志之一。本文主要介紹了數(shù)控機(jī)床的定義、發(fā)展階段及歷史、世界機(jī)床強(qiáng)國及我國的機(jī)床發(fā)展情況，并對(duì)數(shù)控機(jī)床的未來發(fā)展方向作了簡(jiǎn)要描述，說明數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中的重要性。通過搜查相關(guān)資料，加深了我對(duì)機(jī)械專業(yè)尤其是數(shù)控機(jī)床的了解，同時(shí)明確了當(dāng)今社會(huì)機(jī)電一體化的發(fā)展潮流和未來的深造方向。

【關(guān)鍵字】

發(fā)展史

機(jī)床強(qiáng)國

發(fā)展趨勢(shì)

一、名詞說明

數(shù)控，即數(shù)字控制（Numerial Control，簡(jiǎn)寫為NC）。數(shù)控技術(shù)，即NC技術(shù)，是指用數(shù)字化信息（數(shù)字量及字符）發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。是近代發(fā)展起來的一種自動(dòng)控制技術(shù)。目前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)支撐，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。

數(shù)控機(jī)床（Numerial Control Machine Tools）是指采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床加工過程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。國際信息處理聯(lián)盟第五次技術(shù)委員會(huì)對(duì)數(shù)控機(jī)床作的定義是：“數(shù)控機(jī)床是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用代碼或其他編碼指令規(guī)定的程序。”它是集現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)于一體，采用數(shù)控裝置或計(jì)算機(jī)來部分或全部地取代一般通用機(jī)床在加工零件時(shí)的各種動(dòng)作（如啟動(dòng)、加工順序、改變切削量、主軸變速、選擇刀具、冷卻液開停以及停車等）的人工控制，是高效率、高精度、高柔性和高自動(dòng)化的光、機(jī)、電一體化的數(shù)控設(shè)備。

二、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展階段

1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。

6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。

1、數(shù)控（NC）階段（1952～1970年）

早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC），簡(jiǎn)稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代--電子管；1959年的第二代--晶體管；1965年的第三代--小規(guī)模集成電路。

2、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970年～現(xiàn)在）

到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的“通用”兩個(gè)字省略了）。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件--運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡(jiǎn)稱CPU）。

到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。

到了1990年，PC機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。

總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代--小型計(jì)算機(jī)；1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基于PC（國外稱為PC-BASED）。

還要指出的是，雖然國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即CNC）了，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控”，實(shí)質(zhì)上已是指“計(jì)算機(jī)數(shù)控”了。

三、數(shù)控機(jī)床發(fā)展史

20世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來了新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。

采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實(shí)現(xiàn)的。他們?cè)谥圃祜w機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)翼時(shí)，利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對(duì)加工路線的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0381mm（±0.0015in），達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高水平。

1952年，麻省理工學(xué)院在一臺(tái)立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。

這臺(tái)機(jī)床是一臺(tái)試驗(yàn)性機(jī)床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎(chǔ)上，第一臺(tái)工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產(chǎn)出來。

在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。

然而，由于當(dāng)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)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(yè)沒有得到推廣使用。

到了1960年以后，點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因?yàn)辄c(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標(biāo)鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，到1966年實(shí)際使用的約6000臺(tái)數(shù)控機(jī)床中，85%是點(diǎn)位控制的機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在1959年3月，由美國卡耐&特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發(fā)出來的。這種機(jī)床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動(dòng)選擇刀具，并通過機(jī)械手將刀具裝在主軸上，對(duì)工件進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時(shí)間和更換刀具的時(shí)間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)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(zhuǎn)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(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System&mdash——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進(jìn)行開發(fā)及應(yīng)用。1974年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（簡(jiǎn)稱為CNC機(jī)床），進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。

80年代，國際上出現(xiàn)了1～4臺(tái)加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動(dòng)裝卸和監(jiān)控檢驗(yàn)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(dú)長(zhǎng)時(shí)間少人看管運(yùn)行，也可集成到FMS或更高級(jí)的集成制造系統(tǒng)中使用。

目前，F(xiàn)MS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領(lǐng)域擴(kuò)展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。

所以機(jī)床數(shù)控技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化的基礎(chǔ)技術(shù)。

四、世界強(qiáng)國及我國的數(shù)控機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r

美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國家。因其社會(huì)條件不同，各有特點(diǎn)。

美國：機(jī)床開發(fā)以基礎(chǔ)科研為主

美國的特點(diǎn)是，政府重視機(jī)床工業(yè)，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究效率和創(chuàng)新，注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如1952年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由于美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線，而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國不僅生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，也為中小企業(yè)生產(chǎn)廉價(jià)實(shí)用的數(shù)控機(jī)床。如Haas、Fadal公司等。美國在發(fā)展數(shù)控機(jī)床上存在的教訓(xùn)是，偏重于基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì)80代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于1982年被后進(jìn)的日本超過，并大量進(jìn)口。從90年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn)量又逐漸上升。

德國：機(jī)床開發(fā)注重實(shí)用

德國政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，特別講究實(shí)際與實(shí)效，堅(jiān)持以人為本，師徒相傳，不斷提高人員素質(zhì)。在發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，于1956年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后一直堅(jiān)持實(shí)事求是的精神，不斷穩(wěn)步前進(jìn)。德國特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對(duì)用戶產(chǎn)品、加工工藝、機(jī)床布局結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床的共性與特性問題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界，尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)和Heidenhain公司之精密光柵均為世界聞名，競(jìng)相采用。

日本：機(jī)床開發(fā)先仿后創(chuàng)

日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī)(如機(jī)振法、機(jī)電法、機(jī)信法等)提出日本數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展方向，并提供充足的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)大力發(fā)展數(shù)控機(jī)床。日本在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國，并改進(jìn)和發(fā)展了兩國的成果，并取得了很好的效果，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。日本也和美、德兩國相似，充分發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化，繼而全力發(fā)展中小批柔性生產(chǎn)自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床。自1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，1978年產(chǎn)量(7342臺(tái))超過美國(5688臺(tái))，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46604臺(tái)，出口27409臺(tái)，占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場(chǎng)。在上世紀(jì)80年代開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。在策略上，首先通過學(xué)習(xí)美國全面質(zhì)量管理變?yōu)槁毠ぷ杂X全體活動(dòng)，保產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而加速發(fā)展電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入世界前列，為發(fā)展機(jī)電一體化的數(shù)控機(jī)床開道。日本在發(fā)展數(shù)控機(jī)床的過程中，狠抓關(guān)鍵，突出發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對(duì)性地發(fā)展市場(chǎng)所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工3,674人，科研人員超過600人，月產(chǎn)能力7,000套，銷售額在世界市場(chǎng)上占50%，在國內(nèi)約占70%，對(duì)加速日本和世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用。

我國的發(fā)展現(xiàn)狀

我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，中國于1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，發(fā)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(duì)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識(shí)，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺(tái)灣省共11國(地區(qū))引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機(jī)床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，2004年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之問的差距。

在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本機(jī)電法、機(jī)信法那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。

2003年開始，中國就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國，也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國。目前正在提高機(jī)械加工設(shè)備的數(shù)控化率，1999年，我們國家機(jī)械加工設(shè)備數(shù)控化率是5－8％，目前預(yù)計(jì)是15－20％之間。

目前，國家制定了一些政策，鼓勵(lì)國民使用國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，各廠家也在努力追趕。國內(nèi)買機(jī)床最多的是軍工企業(yè)，一個(gè)購買計(jì)劃里，80％是進(jìn)口，國產(chǎn)機(jī)床滿足不了需要。今后五年內(nèi)，這個(gè)趨勢(shì)不會(huì)改變。不過就目前國內(nèi)的需要來講，我國的數(shù)控機(jī)床目前能滿足中低檔產(chǎn)品的訂貨。

五、數(shù)控未來發(fā)展的趨勢(shì)

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(duì)國計(jì)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?yàn)檫@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(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。

1、高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)

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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)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(huì)（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(diǎn)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(duì)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(gè)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(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

從EMO2001展會(huì)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(yùn)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)60000r/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(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)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(jí)(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。

2、軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)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(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)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(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)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(dòng)機(jī)床的發(fā)展。

當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)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(huì)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(shí)現(xiàn)4個(gè)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(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)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(dòng)加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。

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(shì)

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(gè)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(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)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(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)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(duì)開放式系統(tǒng)進(jìn)行研究。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(yùn)行平臺(tái)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(duì)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(shí)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(gè)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(yùn)行平臺(tái)、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(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。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(duì)信息集成的需求，也是實(shí)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(jiǎn)稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng))；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡(jiǎn)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(shì)。

4、重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立

(1)關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)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(gè)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(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)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。(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(shì)。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(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)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(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)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(gè)計(jì)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(shí)間（約35％）和加工時(shí)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(jì)劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來自歐洲和日本的20個(gè)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(jí)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(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

【1】機(jī)械設(shè)備數(shù)控技術(shù).國防工業(yè)出版社，2007 【2】新編機(jī)床數(shù)控技術(shù).北京理工大學(xué)出版社，2005 【3】機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì).黃勇 陳子辰 浙江大學(xué) 【4】數(shù)控機(jī)床市場(chǎng).環(huán)球瞭望，2007 【5】機(jī)電新產(chǎn)品導(dǎo)報(bào).2005年第12期 【6】世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng).2007年第4期

【7】 中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 行業(yè)發(fā)展部.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001 【8】 機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向.梁訓(xùn),王宣 ,周延佑.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001 【9】 中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 數(shù)控系統(tǒng)分會(huì).世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001

第二篇：數(shù)控技術(shù)讀書報(bào)告3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控技術(shù)讀書報(bào)告

【摘要】

半個(gè)世紀(jì)以來，以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)和核心的信息技術(shù)，通過電視、現(xiàn)代通信等提高了人類生活的質(zhì)量，還促使生產(chǎn)力飛速向前發(fā)展，開創(chuàng)了人類文明史、生產(chǎn)史的新紀(jì)元。信息技術(shù)的飛速發(fā)展直接導(dǎo)致了知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來。6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。

【關(guān)鍵字】數(shù)控系統(tǒng) 發(fā)展過程 發(fā)展趨勢(shì) 概述

從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了半個(gè)世紀(jì)歷程。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng) 非常強(qiáng)大，與此同時(shí)加工技術(shù)以及一些其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)步提出了新的要求。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力的體現(xiàn)，而數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備的核心。近年來，國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)在柔性、精確性、可靠和集成性等方面取得了飛速的發(fā)展，許多理論與技術(shù)問題得到了較好的解決。我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了10余年的攻關(guān)，在許多關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)上，已達(dá)到國外先進(jìn)水平，擁有了具有我國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展近年來十分迅猛，國外各大數(shù)控系統(tǒng)公司如F A N U C、S I E M E N S、A-B、MITSUBISHI、YASKAWA 等紛紛進(jìn)入我國市場(chǎng)，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)所面臨的形勢(shì)非常嚴(yán)峻。市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，研究現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向，建立與發(fā)展符合我國國情的技術(shù)體系和數(shù)控產(chǎn)品，才能進(jìn)一步擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)份額，使我國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在整個(gè)國際大市場(chǎng)中擁有一定的地位

數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)的自動(dòng)化產(chǎn)品主要是為數(shù)控機(jī)床配套。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品：數(shù)控系統(tǒng)裝備的機(jī)床大大提高了零件加工的精度、速度和效率。

數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展

數(shù)控(NC)階段

早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控(HARD-WIRED NC)，簡(jiǎn)稱為數(shù)控(NC)。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代——電子管；1959年的第二代——晶體管；1965年的第三代——小規(guī)模集成電路。

計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)階段

到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。其運(yùn)算速度比50～60年代有了大幅度的提高，比專門“搭”成的專用計(jì)算機(jī)成本低、可靠性高。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控。1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕(故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控)，不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。1990年，PC機(jī)的性能已發(fā)展到很高的階段，從8位、16位發(fā)展到32位，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，而且PC機(jī)生產(chǎn)批量很大，價(jià)格便宜，可靠性高。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。

數(shù)控系統(tǒng)近50年來經(jīng)歷了兩個(gè)階段六代的發(fā)展。只是發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了可靠性低、價(jià)格極為昂貴、應(yīng)用很不方便(主要是編程困難)等極為關(guān)鍵的問題。因此，即使在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，數(shù)控機(jī)床大規(guī)模地得到應(yīng)用和普及，也是在70年代末80年代初以后的事。即數(shù)控技術(shù)經(jīng)過了近30年的發(fā)展才走向普及應(yīng)用的。

數(shù)控（計(jì)算機(jī)數(shù)控）階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代——小型計(jì)算機(jī)；1974年的第五代——微處理器和1990年的第六代——基于PC

我國數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展

我國從1958年起，由一些科研院所、高等學(xué)校和少數(shù)機(jī)床廠起步，進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開發(fā)。由于受到當(dāng)時(shí)國產(chǎn)電子元器件水平低、部門經(jīng)濟(jì)等因素的制約，未能取得較大的進(jìn)展。在改革開放以后，我國數(shù)控技術(shù)才逐步取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。經(jīng)過“六五”(1981～1985年)的引進(jìn)國外技術(shù)，“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(guān)和正在進(jìn)行的“九五”(1996～2000年)國家組織的產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)，才使得我國數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大?，F(xiàn)在我國的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從進(jìn)口到出口的轉(zhuǎn)折。

數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

數(shù)控系統(tǒng)將來發(fā)展的主要目標(biāo)為，進(jìn)一步減低價(jià)格，增加可靠性，拓寬功能，提高操作舒適性，提高集成性，提高系統(tǒng)的柔性和開放性，減小體積，提高數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)能力。

1、數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入

隨著NC成為機(jī)械自動(dòng)化加工的重要設(shè)備，在管理和操作之間，都需要有統(tǒng)一的術(shù)語、技術(shù)要求、符號(hào)和圖形，即有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便進(jìn)行世界性的技術(shù)交流和貿(mào)易。NC技術(shù)的發(fā)展，形成了多個(gè)國際通用的標(biāo)準(zhǔn)：即ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)、IEC國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)和EIA美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)等。最早制訂的標(biāo)準(zhǔn)有NC機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向、NC機(jī)床的編碼字符、NC機(jī)床的程序段格式、準(zhǔn)備功能和輔助功能、數(shù)控紙帶的尺寸、數(shù)控的名詞術(shù)語等。這些標(biāo)準(zhǔn)的建立，對(duì)NC技術(shù)的發(fā)展起到了規(guī)范和推動(dòng)作用。最近，ISO基于用戶的需要和對(duì)下一個(gè)5年間信息技術(shù)的預(yù)測(cè)，又在醞釀推出新標(biāo)準(zhǔn)“CNC控制器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。它把AMT(先進(jìn)制造技術(shù))的內(nèi)容集中在兩個(gè)主要的級(jí)別和它們之間的連接上：第一級(jí)CAM，為車間和它的生產(chǎn)機(jī)械：第二級(jí)是上一級(jí)，為數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，由CAD、CAP、CAE和NC編程系統(tǒng)及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫組成。

2、伺服技術(shù)的發(fā)展

伺服裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。20世紀(jì)50年代初，世界第一臺(tái)NC機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)采用液壓驅(qū)動(dòng)。由于液壓系統(tǒng)單位面積產(chǎn)生的力大于電氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的力(約為20:1)，慣性小、反應(yīng)快，因此當(dāng)時(shí)很多NC系統(tǒng)的進(jìn)給伺服為液壓系統(tǒng)。70年代初期，由于石油危機(jī)，加上液壓對(duì)環(huán)境的污染以及系統(tǒng)笨重、效率低等原因，美國GETTYS公司開發(fā)出直流大慣量伺服電動(dòng)機(jī)，靜力矩和起動(dòng)力矩大，性能良好，F(xiàn)ANUC公司很快于1974年引進(jìn)并在NC機(jī)床上得到了應(yīng)用。從此，開環(huán)的系統(tǒng)逐漸被閉環(huán)的系統(tǒng)取代，液壓伺服系統(tǒng)逐漸被電氣伺服系統(tǒng)取代。

電伺服技術(shù)的初期階段為模擬控制，這種控制方法噪聲大、漂移大。隨著微處理器的采用，引入了數(shù)字控制。它有以下優(yōu)點(diǎn)：①無溫漂，穩(wěn)定性好。②基于數(shù)值計(jì)算，精度高。③通過參數(shù)對(duì)系統(tǒng)設(shè)定，調(diào)整減少。④容易做成ASIC電路。對(duì)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術(shù)取得的最大突破可以歸結(jié)為：交流驅(qū)動(dòng)取代直流驅(qū)動(dòng)、數(shù)字控制取代模擬控制、或者稱為軟件控制取代硬件控制。20世紀(jì)90年代，許多公司又研制了直線電動(dòng)機(jī)，由全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)，剛性高，頻響好，因而可獲得高速度。

3、自動(dòng)編程的采用

編程的方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用手工編程，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床加工之比，平均約為30:1。為了提高效率，必須采用計(jì)算機(jī)或程編機(jī)代替手工編程。自動(dòng)編程需要有自動(dòng)化編程語言，其中麻省理工學(xué)院研制的APT語言是最典型的一種數(shù)控語言，它大大地提高了編程效率。從70年代開始出現(xiàn)的圖象數(shù)控編程技術(shù)有效地解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示、交互設(shè)計(jì)、修改及刀具軌跡生成、走刀過程的仿真顯示、驗(yàn)證等，從而推動(dòng)了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。

4、DNC概念的引入及發(fā)展

DNC概念從“直接數(shù)控”到“分布式數(shù)控”的變化，其內(nèi)涵也發(fā)生了變化?！胺植际綌?shù)控”表明可用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床。這樣，機(jī)械加工從單機(jī)自動(dòng)化的模式擴(kuò)展到柔性生產(chǎn)線及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。從通信功能而言，可以在CNC系統(tǒng)中增加DNC接口，形成制造通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是資源共享，通過DNC功能形成網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)：①對(duì)零件程序的上傳或下傳。②讀、寫CNC的數(shù)據(jù)。③PLC數(shù)據(jù)的傳送。④存貯器操作控制。⑤系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。

5、可編程控制器的采用

在20世紀(jì)70年代以前，NC控制器與機(jī)床強(qiáng)電順序控制主要靠繼電器進(jìn)行。60年代出現(xiàn)了半導(dǎo)體邏輯元件，1969年美國DEC公司研制出世界上第一臺(tái)可編程序控制器PLC。PLC很快就顯示出優(yōu)越性：設(shè)計(jì)的圖形與繼電器電路相似，形象直觀，可以方便地實(shí)現(xiàn)程序的顯示、編輯、診斷、存貯和傳送：PLC沒有繼電器電路那種接觸不良，觸點(diǎn)熔焊、磨損、線圈燒斷等缺點(diǎn)。因此很快在NC機(jī)床上得到應(yīng)用。目前，在NC機(jī)床上指令執(zhí)行時(shí)間可達(dá)到0.085μs/步，最大步數(shù)為32000步。而且，使用PLC還可以大大減少系統(tǒng)的占用空間，提高系統(tǒng)的快速性和可靠性。

6、傳感器技術(shù)的發(fā)展

一臺(tái)NC系統(tǒng)與機(jī)械連結(jié)在一起時(shí)，它能控制的幾何精度除受機(jī)械因素的影響外，閉環(huán)系統(tǒng)還主要取決于所采用的傳感器，特別是位置和速度傳感器，如可測(cè)量直線位移和旋轉(zhuǎn)角度的直線感應(yīng)同步器和圓感應(yīng)同步器、直線和圓光柵、磁尺、利用磁阻的傳感器等。這些傳感器由光學(xué)、精密機(jī)械、電子部件組成，一般分辨率為0.01～0.001mm，測(cè)量精度為±0.02～0.002mm/m，機(jī)床工作臺(tái)速度為20m/min以下。隨著機(jī)床精度的不斷提高，對(duì)傳感器的分辨率和精度也提出了更高的要求。于是出現(xiàn)了具有“細(xì)分”電路的高分辨率傳感器，比如FANUC公司研制的編碼器通過細(xì)分可做到分辨率為10-7r。利用它構(gòu)成的高精度數(shù)控系統(tǒng)為超精控制及加工創(chuàng)造了條件。

7、微處理器的應(yīng)用

新一代數(shù)控系統(tǒng)廣泛采用多微處理機(jī)系統(tǒng)。大量采用大規(guī)模集成電路和三維高密度焊接的印制電路板，是系統(tǒng)小型化、經(jīng)濟(jì)、可靠。中、高檔數(shù)控系統(tǒng)趨向于采用記憶PC機(jī)的硬件構(gòu)成形式，通過這種形式使應(yīng)用PC軟件、PC工具和PC硬件成為可能。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，硬件方面，由于PC機(jī)市場(chǎng)大，導(dǎo)致PC組件價(jià)格低廉，從而使基于PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格降低；軟件方面，PC軟件功能強(qiáng)，且容易接受和推廣，數(shù)控系統(tǒng)中集成數(shù)據(jù)庫，可以實(shí)現(xiàn)方便的工藝、校正、診斷和刀具等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。

8、開放型技術(shù)的產(chǎn)生

新一代數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)是開放式數(shù)控系統(tǒng)。開放式數(shù)控系統(tǒng)要求引用標(biāo)準(zhǔn)組件，應(yīng)用開放的模塊化結(jié)構(gòu)來構(gòu)成系統(tǒng)的硬、軟件，是系統(tǒng)便于組合、擴(kuò)展和升級(jí)，并且應(yīng)使系統(tǒng)的硬件和軟件相互分離，是系統(tǒng)能提供柔性的、以適應(yīng)地控制功能。開放式數(shù)控系統(tǒng)具有外部開放性和內(nèi)部開放性。外部開放性反映在外部接口具有統(tǒng)一性和標(biāo)準(zhǔn)性，如一致的數(shù)控編程器、統(tǒng)一的通信接口、統(tǒng)一的伺服控制接口和通用的操作控制接口。內(nèi)部開放性是內(nèi)部數(shù)控核心控制功能軟件和附加的可選功能軟件在系統(tǒng)中易于集成，并易為用戶所掌握。

五、總結(jié)

目前，我國的機(jī)床工業(yè)正從生產(chǎn)大國逐漸變?yōu)闄C(jī)床強(qiáng)國，主要體現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量不斷發(fā)展及提高。其中，特別是數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床的可靠性不斷提高。由于對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，新的數(shù)控產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，如多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、高速、高精等數(shù)控機(jī)床的研制成功。北京發(fā)那科機(jī)電有限公司作為一家中國國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)制造和銷售企業(yè)，有必要為我國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展提供更加可靠、功能更多的數(shù)控產(chǎn)品以滿足我國機(jī)床工業(yè)的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]文廣.馬宏偉 《數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)》 2002 [2]周德儉《使用PC的開放式計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)——CNC的發(fā)展方向.機(jī)電一體化》1997 [3]黃金秋《.基于開放式結(jié)構(gòu)的高性能數(shù)控系統(tǒng)的研制.制造技術(shù)與機(jī)床》1998 [4]章富元 方江龍 湯季安《中國機(jī)械工程》2001 [5]郭艷玲.趙萬生.董本志《數(shù)控發(fā)展的趨勢(shì)》2000 [6]Soft Servo Systems Inc.Servo works with versio bus setup and integration manual [Z].[S.l.]: Soft Servo Systems Inc, 2002.[7]Soft Servo Systems Inc.Reference manual for servo works parameters [Z].[S.l.]: Soft Servo Systems Inc, 2002.

第三篇：數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[范文模版]

數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

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(dòng)控制技術(shù)(4)伺服驅(qū)動(dòng)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(jì)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(diǎn) 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(jì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)強(qiáng)度低。

由于采用了自動(dòng)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(shí)，只需要監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。所以勞動(dòng)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(yùn)作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴(kuò)展?？梢詫?shí)現(xiàn)制造的柔性化，特別對(duì)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(yùn)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(duì)機(jī)床的

運(yùn)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(jiǎn)介

4.1編制程序→計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（數(shù)據(jù)處理）→輸出信號(hào)（司服單元）→驅(qū)動(dòng)裝置→機(jī)床運(yùn)動(dòng) 具體是：

4.2 編制程序：手工或自動(dòng)編程，手工編程是根據(jù)零件圖紙分析圖樣，依據(jù)圖樣對(duì)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(jì)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(dòng)編程一是：經(jīng)過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAD/CAM）處理，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成數(shù)控加工程序。二是：人機(jī)對(duì)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(dòng)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(jì)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(yùn)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(dòng)作執(zhí)行。

4.4司服系統(tǒng)：包括司服單元、司服驅(qū)動(dòng)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(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床運(yùn)動(dòng)，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(duì)運(yùn)動(dòng)，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(cè)量裝置，可直接或間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對(duì)加工的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。

驅(qū)動(dòng)裝置：一般是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、交直流司服電動(dòng)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(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)與精度、可靠性、人性化設(shè)計(jì)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(shí)，采用進(jìn)口功能部件價(jià)格昂貴，從而使整機(jī)價(jià)格攀升，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的價(jià)格與一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的產(chǎn)品趨于持平。總之，我們要趕上國際先進(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(shí)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(dòng)剛度試驗(yàn)；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(dòng)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(dòng)、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(jì)方向是增強(qiáng)剛性和減輕移動(dòng)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(dòng)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(cè)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(dòng)功能部件、數(shù)控刀架、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)等都有專門的制造

廠家，其中個(gè)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(jí)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(tái)和高速防護(hù)裝置，高速滾動(dòng)功能部件和數(shù)控動(dòng)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(shì)

6.1數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)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(xiàng)核心技術(shù)。計(jì)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(chǎng)，國際合作的格局逐漸形成，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不斷升級(jí)，用戶的個(gè)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(shì)

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(gè)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(dòng)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(jì)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(fèi)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(zhǎng)生命周期；

6.2.2 更多聯(lián)動(dòng)軸、更快的自動(dòng)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(yùn)算處理能力、運(yùn)算速度及內(nèi)存容量等有關(guān)。數(shù)控機(jī)床同時(shí)聯(lián)動(dòng)的控制軸數(shù)越多，完成的運(yùn)動(dòng)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(dòng)識(shí)別刀具的能力越強(qiáng)，自動(dòng)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(shí)現(xiàn)信息交互網(wǎng)絡(luò)化

對(duì)于面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)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(gè)部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、管理，還可實(shí)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(gè)稱為信息塔（e-Tower）的外部設(shè)備，包括計(jì)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(bào)警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨(dú)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(dòng)機(jī)與主軸部件的集成，具有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無級(jí)調(diào)速等一系列優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)機(jī)：近年來，直線電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，雖然其價(jià)格高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)，但由于負(fù)載變化擾動(dòng)、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(dòng)結(jié)構(gòu)得到簡(jiǎn)化，機(jī)床的動(dòng)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(dòng)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(dòng)態(tài)性能和運(yùn)動(dòng)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(dòng)均采用兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)；

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

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(dòng)和干擾對(duì)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(zhǎng)，要求平均無故障時(shí)間在2萬小時(shí)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(jì)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(shí)間在7～10萬小時(shí)以上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間僅為1萬小時(shí)左右，國外整機(jī)平均無故障工作時(shí)間達(dá)800小時(shí)以上，而國內(nèi)最高只有300小時(shí)。

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(shí)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(shì)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(chǎng)。

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(duì)制造業(yè)實(shí)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(zhēng)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(yùn)動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)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(tái)的移動(dòng)速度（進(jìn)給速度）：在分辨率為1微米時(shí)，在100m/min（有的到200m/min）以上，在分辨率為0.1 m時(shí)，在24m/min以上；自動(dòng)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(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)（#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(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10 m提高到±5 m；精密級(jí)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(jí)（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(dòng)電主軸（電機(jī)與主軸一體化），主軸徑向跳動(dòng)小于2 m，軸向竄動(dòng)小于1 m，軸系不平衡度達(dá)到G0.4級(jí)。高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，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(dòng)#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(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、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(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺(tái)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(dòng)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(gè)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(shí)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(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)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(jí)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(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。

第四篇：數(shù)控技術(shù)讀書報(bào)告

數(shù)控技術(shù)讀書報(bào)告

【摘要】：制造技術(shù)是制造業(yè)賴以發(fā)展的技術(shù)支撐,而數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)它使制造技術(shù)從一個(gè)新的高度得到發(fā)展。本文介紹了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷史、體系結(jié)構(gòu),并簡(jiǎn)述了的發(fā)展現(xiàn)狀。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技領(lǐng)域的發(fā)展,傳統(tǒng)機(jī)械制造的觀念已然落后,數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)改變了這種局面。數(shù)控技術(shù)在當(dāng)今的機(jī)械制造工業(yè)中的地位與日俱增.數(shù)控技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)中新興的綜合性技術(shù).而以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)更是反映一個(gè)國家綜合國力的重要標(biāo)志之一.它的發(fā)展和應(yīng)用開創(chuàng)了制造業(yè)的新時(shí)代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，管理方式，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。通過對(duì)數(shù)控技術(shù)一書的了解和學(xué)習(xí)以及相關(guān)資料的查找，讓我對(duì)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和歷史有了前所未有的認(rèn)識(shí).關(guān)鍵詞 數(shù)控技術(shù) 發(fā)展歷史 發(fā)展趨勢(shì) 差距 機(jī)械制造 應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床

一 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(yàn)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(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，當(dāng)時(shí)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(dòng)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(jià)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(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱 CNC)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)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(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(簡(jiǎn)稱 MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。

20世紀(jì)80年代初，隨著計(jì)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(duì)話式自動(dòng)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(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。

現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（Computerized Numerical Control 簡(jiǎn)稱：CNC），目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對(duì)設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可以通過計(jì)算機(jī)軟件來完成。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)信息化的重要組成部分

二、我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及階段

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(gè)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(zhǎng)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(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)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(chǎng)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％?？v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(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績(jī)。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(dòng)、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(duì)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(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)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(shí)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(duì)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(shì)。從國際上來看，對(duì)我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)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(chǎng)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(duì)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(duì)競(jìng)爭(zhēng)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(gè)方面。a.認(rèn)識(shí)方面。對(duì)國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足；對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足；對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)施，往往規(guī)劃理想，實(shí)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。3 對(duì)我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考

一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)

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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

（二）５軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

（三）智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì) 四）自動(dòng)編程技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作。過去的數(shù)控機(jī)床經(jīng)歷了一個(gè)由單一向多元轉(zhuǎn)換的一個(gè)過程，數(shù)控機(jī)床的快速發(fā)展是整個(gè)世界經(jīng)濟(jì)、科技發(fā)展的重要體現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代工業(yè)中占據(jù)著不可替代的位置，與我們生活的各個(gè)方面都有直接或間接的關(guān)系。未來數(shù)控機(jī)床將會(huì)有一個(gè)前所未有的發(fā)展，世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位.數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成

化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù)(1T)與制造技術(shù)(MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。現(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術(shù)，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識(shí)是現(xiàn)代機(jī)電類專業(yè)學(xué)生必不可少的。

數(shù)控加工作為一種先進(jìn)的加工方法, 被廣泛地用于航空工業(yè)、艦船工業(yè)以及電子工業(yè)等高精度、復(fù)雜零件的加工生產(chǎn)。在數(shù)控加工中，影響數(shù)控加工質(zhì)量的因素很多，即工藝系統(tǒng)中的各組成部分，包括機(jī)床、刀具、夾具的制造誤差、安裝誤差以及刀具使用中的磨損等都直接影響工件的加工精度。也就是說，在加工過程中整個(gè)工藝系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生各種誤差，從而改變刀具和工件在切削運(yùn)動(dòng)過程中的相互位置關(guān)系而影響零件的加工精度及質(zhì)量。理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣的合格工件，同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮。數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化設(shè)備，它的效率高于普通機(jī)床的2～3倍，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的這一特點(diǎn)，必須在編程之前對(duì)工件進(jìn)行工藝分析，根據(jù)具體條件，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的工藝方案。數(shù)控加工工藝考慮不周是影響數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及加工成本的重要因素。本文從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，探討和總結(jié)一些數(shù)控車削過程中的工藝問題。

二、我國數(shù)控技術(shù)差距及原因

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(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)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(shí)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(duì)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(shì)。從國際上來看，對(duì)我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下：

１、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。２、產(chǎn)業(yè)化水平上，市場(chǎng)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(duì)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。

３、可持續(xù)發(fā)展的能力上，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)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(gè)方面。

（１）認(rèn)識(shí)方面。對(duì)國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足；對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足；對(duì)我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。（２）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(shí)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(shí)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。

（３）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(shí)施，往往規(guī)劃理想，實(shí)施困難。

（４）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。

三、對(duì)我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展分析

（一）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”。以資源、環(huán)

境、市場(chǎng)為代價(jià)，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(huì)嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

（二）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(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)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(jí)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(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。

強(qiáng)調(diào)以市場(chǎng)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(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)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

現(xiàn)階段在全世界范圍之內(nèi)的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)高峰期，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展也更近一步或者來說已經(jīng)有了跨時(shí)代的發(fā)展相應(yīng)的數(shù)控技術(shù)也隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展而進(jìn)步，有人說過這是一個(gè)機(jī)械的時(shí)代一個(gè)電子虛擬的時(shí)代一個(gè)智能化的時(shí)代，所以我們的數(shù)控技術(shù)也在高速發(fā)展對(duì)現(xiàn)在的制造業(yè)也有了更加顯著的促進(jìn)作用。中國作為一個(gè)制造大國，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的比較優(yōu)勢(shì)，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達(dá)國家之 間的差距。而我們作為機(jī)械化的學(xué)習(xí)者或者說是未來我國機(jī)械化數(shù)控化得接班發(fā)展成員為了做過的制造業(yè)我們更應(yīng)該更好的學(xué)好數(shù)控化技術(shù)和機(jī)械化知識(shí)，這樣在未來的發(fā)展中才可以正興我國的制造業(yè)，發(fā)展我們國家是我們國家更加的富強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

【1】機(jī)械設(shè)備數(shù)控技術(shù) 國防工業(yè)出版社，2007 【2】數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與展望 蘇會(huì)林,董長(zhǎng)雙(太原理工大學(xué)機(jī)械工程院)【3】畢俊喜.數(shù)控系統(tǒng)及仿真技術(shù)[M].d第一版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2013.【4】張吉堂.現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)[M].第三版.北京:國防工業(yè)出版社，2009.【5】中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì) 數(shù)控系統(tǒng)分會(huì).CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001(5)：13-17.【6】中國集體經(jīng)濟(jì) 科技研發(fā) 我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析 彭敏新 2006 160-161 【7】(Manufacturing Automation-Metal Cutting Mechanics, Machine Tool Vibrations and CNC Design)(Altintas)2002年 化學(xué)工業(yè)出版社

第五篇：數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床作業(yè)

第六章 作業(yè)

機(jī)09A－1 杜駿 09101030136

1、提高機(jī)床的靜剛度有哪些措施？請(qǐng)具體說明。

1、正確選擇支撐件的截面形狀

2、合理設(shè)置肋板和肋條

3、合理開孔和加蓋

4、提高支撐件的局部剛度

5、提高支撐件的接觸剛度

6、材料的選擇和時(shí)效處理

7、支撐件的鉚接

8、結(jié)構(gòu)工藝性

2、如何提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的抗振性？有哪些措施？

機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體部分。來自于數(shù)控裝置的各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作指令，都必須由機(jī)床本體轉(zhuǎn)換成真實(shí)的、準(zhǔn)確的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的功能，并保證數(shù)控機(jī)床的性能要求。

3、減小機(jī)床熱變形有哪些方法？

如何減小數(shù)控機(jī)床的熱變形：在內(nèi)外熱源的影響下，機(jī)床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，使工件與刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系遭到破環(huán)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說，因?yàn)槿考庸み^程是計(jì)算的指令控制的，熱變形的影響就更為嚴(yán)重。為了減少熱變形，在數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)中通常采用以下有效措施減少熱變形： 1.減少發(fā)熱機(jī)床內(nèi)部發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生熱變形的主要熱源，應(yīng)當(dāng)盡可能地將熱源從主機(jī)中分離出去。2.控制溫升在采取了一系列減少熱源的措施后，熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機(jī)床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升，以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機(jī)床的發(fā)熱部位強(qiáng)制冷卻，也可以在機(jī)床低溫部分通過加熱的方法，使機(jī)床各點(diǎn)的溫度趨于一致，這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。3.改善機(jī)床機(jī)構(gòu)在同樣發(fā)熱條件下，機(jī)床機(jī)構(gòu)對(duì)熱變形也有很大影響。如數(shù)控機(jī)床過去采用的單立柱機(jī)構(gòu)有可能被雙柱機(jī)構(gòu)所代替。由于左右對(duì)稱，雙立柱機(jī)構(gòu)受熱后的主軸線除產(chǎn)生垂直方向的平移外，其它方向的變形很小，而垂直方向的軸線移動(dòng)可以方便地用一個(gè)坐標(biāo)的修正量進(jìn)行補(bǔ)償。軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上。這就可以使主軸熱變形對(duì)加工直徑的影響降低到最小限度。在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)盡可能減小主軸中心與主軸向地面的距離，以減少熱變形的總量，同時(shí)應(yīng)使主軸箱的前后溫升一致，避免主軸變形后出現(xiàn)傾斜。數(shù)控機(jī)床中的滾珠絲杠常在預(yù)計(jì)載荷大、轉(zhuǎn)速高以及散熱差的條件下工作，因此絲杠容易發(fā)熱。滾珠絲杠熱生產(chǎn)造成的后果是嚴(yán)重的，尤其是在開環(huán)系統(tǒng)中，它會(huì)使進(jìn)給系統(tǒng)喪失定位精度。目前某些機(jī)床用預(yù)拉的方法減少絲杠的熱變形。對(duì)于采取了上述措施仍不能消除的熱變形，可以根據(jù)測(cè)量結(jié)果由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出補(bǔ)償脈沖加以修正。