浅析数控机床的发展进程及趋势-终稿资料解读

浅析数控机床的发展进程及趋势-终稿资料解读（精选5篇）

篇1：浅析数控机床的发展进程及趋势-终稿资料解读

网络教育学院

本

科

生

毕

业

大

作

业

题

目： 浅析数控机床的发展进程及趋势

学习中心： 江苏太仓电大奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 2012年 秋季 学 号： 121480411902 学 生： 王晓军 指导教师： 梁宏伟

完成日期： 2014年6月16日

浅析数控机床的发展进程及趋势

内容摘要

本文以数控机床为研究对象，首先阐述了数控机床的发展历程，尤其对其进给伺服系统和机械传动系统的发展过程进行了详细描述，接下来对我国数控机床的发展现状与发展趋势进行了介绍，并分析了其存在的问题，最后提出了针对我国数控机床的发展策略。

关键词：数控机床；进给伺服系统；机床加工程序

I

浅析数控机床的发展进程及趋势

目 录

内容摘要...........................................................................................................................I 前 言..........................................................................................................................1 1 数控机床的发展进程................................................................................................2

1.1 进给伺服系统.................................................................................................2

1.1.1 进给伺服系统........................................................................................2 1.1.2 步进伺服系统......................................................................................3 1.1.3 直流伺服系统......................................................................................3 1.1.4 交流伺服系统......................................................................................3 1.1.5 直线伺服系统......................................................................................4 1.2 机械传动系统.................................................................................................4 1.3 数控机床加工程序的结构.............................................................................5 2 数控机床的发展趋势................................................................................................7

2.1 高速化...............................................................................................................7 2.2 高精度化...........................................................................................................7 2.3 功能复合化.......................................................................................................8 2.4 控制智能化.......................................................................................................8 2.5 体系开放化.......................................................................................................9 2.6 驱动并联化.......................................................................................................9 2.7 极端化(大型化和微型化).............................................................................10 2.8 信息交互网络化.............................................................................................10 2.9 新型功能部件.................................................................................................10 2.10 高可靠性.......................................................................................................11 2.11 加工过程绿色化...........................................................................................11 2.12 多媒体技术的应用.......................................................................................11 3 数控机床发展中所存在的问题..............................................................................12 4 数控机床的发展策略..............................................................................................13 参考文献........................................................................................................................1

5II

浅析数控机床的发展进程及趋势

前 言

自20世纪末开始，我国制造业就开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，既是生产力要素，又是重要商品。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩[1]。

在国际贸易中, 很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的主要机电出口产品。因此，对数控机床技术的发展历程进行总结分析，将有助于推进我国数控机床技术实现跨越式发展的目标。

浅析数控机床的发展进程及趋势 数控机床的发展进程

自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC（Numerical Control）和计算机数控CNC（Computer Numerical Control）2个阶段[2]。

数控NC阶段主要经历了以下3代：

第1代数控系统，始于50年代初年，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。

第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。

第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低，可靠性提高，推动了数控系统的进一步发展。

计算机数控CNC阶段也经历了3代：

第4代数控系统，始于70年代，当首个采用小型计算机的CNC装置芝加哥展览会上露面时，标志着CNC技术的问世。

第5代数控系统，70年代后期，中、大规模集成电路技术所取得成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片的产生，并逐步应用于数控系统。

第6代数控系统，始于90年代初，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正朝着以个人计算机(PC)为基础，向着开放化、智能化、网络化等方面进一步发展。

数控机床通常由控制系统、进给伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。其中进给伺服系统作为数控机床的重要功能部件，其性能是决定数控机床加工性能的极其重要的技术指标。因此提高进给伺服系统的动态特性与静态特性的品质是人们始终追求的目标。接下来主要介绍一下进给伺服系统和机械传动系统的发展历程。

1.1 进给伺服系统

1.1.1 进给伺服系统

进给伺服系统是以运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，它是一个很典型的机电一体化系统，主要由位置控制单元、速度控制单元、驱动元件(电

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机)、检测与反馈单元和机械执行部件几个部分组成。是以运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，它是一个很典型的机电一体化系统，主要由位置控制单元、速度控制单元、驱动元件(电机)、检测与反馈单元和机械执行部件几个部分组成。

1.1.2 步进伺服系统

在20世纪60年代以前，步进伺服系统是以步进电机驱动的液压伺服电动机或是以功率步进电机直接驱动为特征，伺服系统采用开环控制。

步进伺服系统接受脉冲信号，它的转速和转过的角度取决于指令脉冲的频率或个数。由于没有检测和反馈环节，步进电机的精度取决于步距角的精度，齿轮传动间隙等，所以它的精度较低。而且步进电机在低频时易出现振动现象，它的输出力矩随转速升高而下降。又由于步进伺服系统为开环控制，步进电机在启动频率过高或负载过大时易出现“丢步”或“堵转”现象，停止时转速过高容易出现过冲的现象。另外步进电机从静止加速到工作转速需要的时间也较长，速度响应较慢。但是由于其结构简单，易于调整，工作可靠，价格较低的特点，在许多要求不高的场合还是可以应用的。1.1.3 直流伺服系统

60～70年代后，数控系统大多采用直流伺服系统。直流伺服电机具有良好的宽调速性能。输出转矩大，过载能力强，伺服系统也由开环控制发展为闭环控制，因而在工业及相关领域获得了更加广泛的运用。但是，随着现代工业的快速发展，其相应设备如精密数控机床、工业机器人等对电伺服系统提出越来越高的要求，尤其是精度、可靠性等性能。而传统直流电动机采用的是机械式换向器，在应用过程中面临很多问题，如电刷和换向器易磨损，维护工作量大，成本高;换向器换向时会产生火花，使电机的最高转速及应用环境受到限制;直流电机结构复杂、成本高、对其他设备易产生干扰。1.1.4 交流伺服系统

针对直流电动机的缺点，人们一直在努力寻求以交流伺服电动机取代具有机械换向器和电刷的直流伺服电动机的方法，以满足各种应用领域，尤其是高精度、高性能伺服驱动领域的需要。但是由于交流电机具有强耦合，非线性的特性，控

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制非常复杂，所以高性能运用一直受到局限。自80年代以来，随着电子电力等各项技术的发展，特别是现代控制理论的发展，在矢量控制算法方面的突破，原来一直困扰着交流电动机的问题得以解决，交流伺服发展地越来越快。1.1.5 直线伺服系统

永磁同步直线电机在推力、动态性能、定位精度方面比其他直线电机更具优越性，因而PMLSM越来越多的用于直线伺服系统中。但由于直线伺服系统存在很大的参数摄动和负载扰动，此外还存在“边端效应”等问题，因此，采用传统的比例(P)或比例积分(PI)位置调节器的矢量控制系统很难满足高性能伺服系统的要求。

1.2 机械传动系统

机械传动系统由数控机床的主传动系统，进给运动系统，回转工作台与导轨组成。数控机床主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度以满足不同的加工条件要求。主传动系统由动力源：电机，传动系统：定比传动机构、变速装置，运动控制装置：离合器、制动器等，执行件:主轴。进给运动是以保证刀具与工件相对位置关系为目的，被加工工件的轮廓精度和位置精度都受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的直接影响。进给运动是数字控制系统的直接控制对象。对于闭环控制系统，还要在进给运动的末端加上位置检测系统，并将测量的实际位移反馈到控制系统中，以使运动更准确。回转工作台的作用是：按照数控装置的指令做回转分度或连续回转进给。导轨的作用：起导向及支承作用，它的精度、刚度及结构形式等对机床的加工精度和承载能力有直接影响。为了保证数控机床具有较高的加工精度和较大的承载能力，要求其导轨具有较高的导向精度、足够的刚度、良好的耐磨性、良好的低速运动平稳性，同时应尽量使导轨结构简单，便于制造、调整和维护。数控机床常用的导轨按其接触面间摩擦性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。

在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静压导轨和贴塑导轨。1）液体静压导轨：在两导轨工作面间通入具有一定压力的润滑油，形成静压油膜，使导轨工作面间处于纯液态摩擦状态，摩擦系数极低，多用于进给运动导轨。

2）气体静压导轨：在两导轨工作面间通入具有恒定压力的气体，使两导轨面形成均匀分离，以得到高精度的运动。这种导轨摩擦系数小，不易引起发热变形，浅析数控机床的发展进程及趋势

但会随空气压力波动而使空气膜发生变化，且承载能力小，故常用于负荷不大的场合。

3）贴塑导轨：在动导轨的摩擦表面上贴上一层由塑料等其它化学材料组成的塑料薄膜软带，其优点是导轨面的摩擦系数低，且动静摩擦系数接近，不易产生爬行现象；塑料的阻尼性能好，具有吸收振动能力，可减小振动和噪声；耐磨性、化学稳定性、可加工性能好；工艺简单、成本低。

滚动导轨的最大优点是摩擦系数很小，一般为0.0025～0.005，比贴塑料导轨还小很多，且动、静摩擦系数很接近，因而运动轻便灵活，在很低的运动速度下都不出现爬行，低速运动平稳性好，位移精度和定位精度高。滚动导轨的缺点是抗振性差，结构比较复杂，制造成本较高。近年来数控机床愈来愈多地采用由专业厂家生产的直线滚动导轨副或滚动导轨块。这种导轨组件本身制造精度很高，对机床的安装基面要求不高，安装、调整都非常方便。

1.3 数控机床加工程序的结构

数控机床程序分成的程序开始、程序内容和程序结束三部分。第一部分 程序开始部分

主要定义程序号，调出零件加工坐标系、加工刀具，启动主轴、打开冷却液等方面的内容。数控程序主轴最高转速限制定义G50 S2000，设置主轴的最高转速为2000RPM，对于数控车床来说，这是一个非常重要的指令。坐标系定义如不作特殊指明，数控系统默认G54坐标系。返回参考点指令G28 U0，为避免换刀过程中，发生刀架与工件或夹具之间的碰撞和/或干涉，一个有效的方法是机床先回到X轴方向的机床参考点，并离开主轴一段安全距离。刀具定义G0 T0808 M8，自动调8号左偏刀8号刀补，开启冷却液。主轴转速定义G96 S150 M4，恒定线速度S功能定义，S功能使数控车床的主轴转速指令功能，有两种表达方式，一种是以r/min或rpm作为计量单位。另一种是以m/min为计量单位。数控车床的S代码必须与G96或G97配合使用才能设置主轴转速或切削速度。G97：转速指令，定义和设置每分钟的转速。G96：恒线速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。

第二部分 程序内容部分

程序内容是整个程序的主要部分，由多个程序段组成。每个程序段由若干个字组成，每个字又由地址码和若干个数字组成。常见的为G指令和M指令以及各个轴的坐标点组成的程序段，并增加了进给量的功能定义。F功能是指进给速度的

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功能，数控车床进给速度有两种表达方式，一种是每转进给量，即用mm/r单位表示，主要用于车加工的进给。另一种和数控铣床相同采用每分钟进给量，即用mm/min单位表示。主要用于车铣加工中心中铣加工的进给。

第三部分 程序结尾部分

在程序结尾，需要刀架返回参考点或机床参考点，为下一次换刀的安全位置，同时进行主轴停止，关掉冷却液，程序选择停止或结束程序等动作。回参考点指令G28U0为回X轴方向机床参考点，G0 Z300.0为回Z轴方向参考点。停止指令M01为选择停止指令，只有当设备的选择停止开关打开时才有效；M30为程序结束指令，执行时，冷却液、进给、主轴全部停止。数控程序和数控设备复位并回到加工前原始状态，为下一次程序运行和数控加工重新开始做准备。

浅析数控机床的发展进程及趋势 数控机床的发展趋势

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。数控机床正向高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等方面发展。

2.1 高速化

随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。

（1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达200000r/min；（2）进给率：在分辨率为0.01μm时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工；

（3）运算速度：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高，使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24～240m/min的进给速度；

（4）换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0.5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式，以主轴为轴心，刀具在圆周布置，其刀到刀的换刀时间仅0.9s。

2.2 高精度化

数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。

（1）提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机，其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲），位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法；（2）采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿

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等技术，对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%～80%；

（3）采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度，并通过仿真预测机床的加工精度，以保证机床的定位精度和重复定位精度，使其性能长期稳定，能够在不同运行条件下完成多种加工任务，并保证零件的加工质量。

2.3 功能复合化

复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合——加工中心、车铣复合——车削中心、铣镗钻车复合——复合加工中心等；工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，提高了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。德国Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构，该加工中心能够完成车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序，可完成复杂零件的全部加工。随着现代机械加工要求的不断提高，大量的多轴联动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。

在2005年中国国际机床展览会（CIMT2005）上，国内外制造商展出了形式各异的多轴加工机床（包括双主轴、双刀架、9轴控制等）以及可实现4～5轴联动的五轴高速门式加工中心、五轴联动高速铣削中心等。

2.4 控制智能化

随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面：（1）加工过程自适应控制技术：通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态，并根据这些状态实时调整加工参数（主轴转速、进给速度）和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备运行的安全性；

（2）加工参数的智能优化与选择：将工艺专家或技师的经验、零件加工的一般与特殊规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参数，从而达到提高编程效率和加工工艺

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水平、缩短生产准备时间的目的；

（3）智能故障自诊断与自修复技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法实现故障的快速准确定位；

（4）智能故障回放和故障仿真技术：能够完整记录系统的各种信息，对数控机床发生的各种错误和事故进行回放和仿真，用以确定错误引起的原因，找出解决问题的办法，积累生产经验；

（5）智能化交流伺服驱动装置：能自动识别负载，并自动调整参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得最佳运行；

（6）智能4M数控系统：在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，将测量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing）、机器操作（Manipulator）四者（即4M）融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作的一体化。

2.5 体系开放化

（1）向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期；

（2）向用户特殊要求开放：更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求；

（3）数控标准的建立：国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP-NC），以提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程乃至各个工业领域产品信息的标准化。标准化的编程语言，既方便用户使用，又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。

2.6 驱动并联化

并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，在机床主轴（一般为动平台）与机座（一般为静平台）之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，浅析数控机床的发展进程及趋势

可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。

并联机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向，受到了国际机床行业的高度重视，被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。

2.7 极端化(大型化和微型化)国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工(车、铣、磨)机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。

2.8 信息交互网络化

对于面临激烈竞争的企业来说，使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。既可以实现网络资源共享，又能实现数控机床的远程监视、控制、培训、教学、管理，还可实现数控装备的数字化服务(数控机床故障的远程诊断、维护等)。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配备了一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备，包括计算机、手机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障报警显示、在线帮助排除故障等功能，是独立的、自主管理的制造单元。

2.9 新型功能部件

为了提高数控机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括：

1、高频电主轴：高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点，在各种新型数控机床中已经获得广泛的应用。

2、直线电动机：近年来，直线电动机的应用日益广泛，虽然其价格高于传统的伺服系统，但由于负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用，机械传动结构得到简化，机床的动态性能有了提高。如：西门子公司生产的1FN1系列三相交流永磁式同步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态性能和运动精度要求高的机床等；德国EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机。

3、电滚珠丝杆：电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，可以大大简化数控

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机床的结构，具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。

2.10 高可靠性

数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大；工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。国外数控系统平均无故障时间在7～10万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为10000小时左右，国外整机平均无故障工作时间达800小时以上，而国内最高只有300小时。

2.11 加工过程绿色化

随着日趋严格的环境与资源约束，制造加工的绿色化越来越重要，而中国的资源、环境问题尤为突出。因此，近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现，并在不断发展当中。在21世纪，绿色制造的大趋势将使各种节能环保机床加速发展，占领更多的世界市场。

2.12 多媒体技术的应用

多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。除此以外，在数控技术领域应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，应用于实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等，因此有着重大的应用价值。

浅析数控机床的发展进程及趋势 数控机床发展中所存在的问题

由于我国的技术水平和基础工业相对其他发达国家相比比较落后, 数控机床的性能、水平和可靠性与工业发达国家相比差距还很大。因此, 加速进行中国数控系统的工程化、商品化攻关, 尽快建成与完善我国数控机床和数控产业成了我国的主要任务[5]。目前，我国在发展数控机床业中存在的主要问题主要有以下几点： 1)缺乏实事求是的科学精神，忽视了数控机床本身的技术特点、发展规律，没有实事求是地制定数控机床发展的规划，盲目性大。

2)缺乏系统深入的科研工作难以对各种技术资料进行积累，设计方法陈旧，仅靠类比模仿进行产品设计，既缺乏机床创新的基本理论，又缺乏丰富的生产实际经验，对高效自动化机床、数控机床的刚度、振动、热变形、噪声、精度补偿等基础技术缺乏深入研究，对各类机床加工工艺、布局、结构、导轨、卡轴、卡具等应用技术又缺乏认真试验，难以创新设计出优质适销的先进产品。

3)没有合理地运用资源这主要表现在两点，第一，对于所涉及到的研究所、厂房等没有综合应用、取长补短，往往见到的是他们孤军作战，而且各单位忙于生存，普遍缺乏深入系统的科研工作，更没有做到生产一代、研制一代、预研一代等可持续的发展；第二，机床行业人员素质低，缺乏各方而人才，而且各研究单位、企业、人才流失严重，科研、设计力量十分虚弱，往往呈现低效运行状态。

4)我国制造业大环境的制约。由于没有在全国范围内发展大量大批生产自动化，对高效自动化机床的卞机设计的基本功较差，而机床的品种结构发展，全靠主机设计本领加以变化，因此，依靠引进和合作生产来发展各类卞机，至今我国许多高性能、新结构的数控机床大都为合作产品，基本处于仿制阶段。5)缺乏吸引高层次、高素质人才创新创业的环境，高速、柔性、精密机床配套技术的自主研发能力低。

6)对国外技术重引进、轻消化吸收的问题仍很突出。“消化”在整个资金投入中所占的比例相对其他工业发达国家来讲太低。

浅析数控机床的发展进程及趋势 数控机床的发展策略

从上世纪80年代起, 我国机床制造业对数控技术和数控机床一直给予较大的关注。但是由于我们的数控技术与其他工业发达国家差距较大，与国外一些先进产品相比，仍存在着很大劣势, 使得我们总是处于技术跟踪阶段。面对这种情况，为了加速振兴我国的机床制造业，提高我国的数控机床技术，应当加强以下几个方面的研究工作：

1)以高速化为先导，提高数控机床的综合性能

数控机床的高速化是提高其高效柔性和高精化的一个重要措施。分析中型加工中心的高速化与高精化的发展历程，可以得出，作为表征其切削运动高速化的主轴最高转速和最大进给速度，大致持续地以每10年增长1倍的比率上升，而表征压缩机床辅助时间的快移速度(指以滚珠丝杠和旋转伺服电机驱动)和自动换刀/工作台转位速度，基本上以每12～15年翻一番的速度增长，1993年后逐步推广用直线电动机直接驱动的新技术，使加工中心的快移速度比用滚珠丝杠副驱动时又提高了1倍。

高速化的发展还要多注意2个问题：从先进适用出发确定高速范围；高速化要和机床的结构和控制性能相匹配。2)推进μm 工程，研制高效精密数控机床

目前国内生产的数控机床尚缺少高效、高可靠性且加工精度达微米级的产品。为此，需研发一些能兼顾高效化和高精化的数控制造装备以适应汽车制造业加工关键零件的需求。由于这些数控制造装备的加工精度主要在微米级（μm）范围内，因此可称为μm级制造装备及技术研究，简称“μm 工程”。3)发展复合加工数控机床、缩短制造过程链

加快复合数控机床的发展步伐，提高工序的集中度，使加工过程链集约化，可以提高多品种单件和中小批量加工的工效，也有利于加工精度的稳定性。复合数控机床可以减少在不同数控机床间进行工序的转换而引起的待工以及多次上下料等时间。通常这些时间占零件整个生产周期的40%～60%，即使在信息管理良好的情况下，仍将占20%左右。因此，复合数控机床具有明显的技术效果。

为了避免复合机床因功能的扩展而过多地引起结构的复杂化和成本的增加，还需要探求两个问题：通过创新技术扩大功能部件的适用面来简化结构；发展模

浅析数控机床的发展进程及趋势

块化和可重构化的复合机床。4)高效柔性化的新一代制造系统

1995年开始研究的在可重构制造技术支持下，构建具有适应大批量高效柔性化生产的可重组制造系统(RMS)是一个值得注意的发展动向。其核心为制造系统能物理组态，即根据加工对象的变化方便地进行布局和设备配置的调整，发展了能对多变的市场需求做出合理的配置规划和易于调整的布局方式、适应重构的控制软件、开放式控制系统和规范化接口以及能快速提升系统重组后制造质量的诊断系统等技术，使其兼具专用生产线的高效性能和适用的柔性以取得更佳的经济性，已在生产中取得了初步成功的应用。

5)发展网络化制造单元，推进企业制造能力的高效柔性化

当前，国内外一些机床和数控系统制造企业在从分布式网络化联盟制造的角度出发研究相适应的制造单元，强化其自治管理能力，能与企业的资源计划（ERP），产品数据管理（PDM）和计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程（CAD/CAPP/CAM）的信息集成，进而通过与客户关系管理(CRM)和供应链管理(SCM)的联系做出智能决策，实施并行工程、可视化监控等以提高机床利用率，实现高效的柔性生产。

6)开展可靠性设计，加强全面质量管理，保证数控机床的可靠性增长

为了保证数控机床有高的可靠性，设计时不仅要考虑其功能和力学特性，还要进行可靠性设计，根据可靠性要求合理分配各组成件的可靠性指标，在配套件采购和制造过程中重视质量要求，加强全面质量管理以求可靠性的不断增长。7)提高技术人员的综合素质。

中国机床工业的振兴，数控机床的加速发展，归根到底，取决于人员素质的提高、工业文化水平的提高、人才的加速培养，有效的深化改革、改组、改制，切切实实加强科学管理，提高工作质量、生产率、劳动生产率。进入21世纪知识经济时代，科学知识及作为重要生产要素的机床，其作用将更加突出。

浅析数控机床的发展进程及趋势

参考文献

[1] 曹伟.我国数控机床的发展现状与对策.现代经济信息，150-151.[2] 陈芳.数控技术的发展和途径[J].科技资讯，2008.[3] 马国华.监控组态软件及其应用[M].北京：清华大学出版社，2001.[4] 刘助柏.知识创新思维方法论.北京：机械工业出版社，1999.[5] 高钟毓.机电控制工程.北京：清华大学出版社，2002.浅析数控机床的发展进程及趋势

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

0

18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根

篇2：浅析数控机床的发展进程及趋势-终稿资料解读

本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题

目： 浅析数控机床的发展进程及趋势

浅析数控机床的发展进程及趋势

内容摘要

本文以数控机床为研究对象，首先阐述了数控机床的发展历程，尤其对其进给伺服系统和机械传动系统的发展过程进行了详细描述，接下来对我国数控机床的发展现状与发展趋势进行了介绍，并分析了其存在的问题，最后提出了针对我国数控机床的发展策略。

关键词：

数控机床；进给伺服系统，机床加工程序

I

浅析数控机床的发展进程及趋势

目 录

内容摘要...........................................................................................................................I 前 言..........................................................................................................................1 1 数控机床的发展进程................................................................................................2

1.1 进给伺服系统.................................................................................................2 1.2 机械传动系统.................................................................................................4 1.3 数控机床加工程序的结构.............................................................................5 2 数控机床的发展趋势................................................................................................7 3 数控机床发展中所存在的问题..............................................................................11 4 数控机床的发展策略..............................................................................................12 参考文献........................................................................................................................1II

浅析数控机床的发展进程及趋势

前 言

自20世纪末开始，我国制造业就开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，既是生产力要素，又是重要商品。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩[1]。

在国际贸易中, 很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的主要机电出口产品。因此，对数控机床技术的发展历程进行总结分析，将有助于推进我国数控机床技术实现跨越式发展的目标。

浅析数控机床的发展进程及趋势 数控机床的发展进程

自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC（Numerical Control）和计算机数控CNC（Computer Numerical Control）2个阶段[2]。

数控NC阶段主要经历了以下3代：

第1代数控系统，始于50年代初年，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。

第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。

第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低，可靠性提高，推动了数控系统的进一步发展。

计算机数控CNC阶段也经历了3代：

第4代数控系统，始于70年代，当首个采用小型计算机的CNC装置芝加哥展览会上露面时，标志着CNC技术的问世。

第5代数控系统，70年代后期，中、大规模集成电路技术所取得成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片的产生，并逐步应用于数控系统。

第6代数控系统，始于90年代初，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正朝着以个人计算机(PC)为基础，向着开放化、智能化、网络化等方面进一步发展。

数控机床通常由控制系统、进给伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。其中进给伺服系统作为数控机床的重要功能部件，其性能是决定数控机床加工性能的极其重要的技术指标。因此提高进给伺服系统的动态特性与静态特性的品质是人们始终追求的目标。接下来主要介绍一下进给伺服系统和机械传动系统的发展历程。

1.1 进给伺服系统

进给伺服系统是以运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，它是一个很典型的机电一体化系统，主要由位置控制单元、速度控制单元、驱动元件(电机)、检测与反馈单元和机械执行部件几个部分组成。是以运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，它是一个很典型的机电一体化系统，主要由位置控

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制单元、速度控制单元、驱动元件(电机)、检测与反馈单元和机械执行部件几个部分组成。

1.1.1步进伺服系统

在20世纪60年代以前，步进伺服系统是以步进电机驱动的液压伺服电动机或是以功率步进电机直接驱动为特征，伺服系统采用开环控制。

步进伺服系统接受脉冲信号，它的转速和转过的角度取决于指令脉冲的频率或个数。由于没有检测和反馈环节，步进电机的精度取决于步距角的精度，齿轮传动间隙等，所以它的精度较低。而且步进电机在低频时易出现振动现象，它的输出力矩随转速升高而下降。又由于步进伺服系统为开环控制，步进电机在启动频率过高或负载过大时易出现“丢步”或“堵转”现象，停止时转速过高容易出现过冲的现象。另外步进电机从静止加速到工作转速需要的时间也较长，速度响应较慢。但是由于其结构简单，易于调整，工作可靠，价格较低的特点，在许多要求不高的场合还是可以应用的。

1.1.2 直流伺服系统

60～70年代后，数控系统大多采用直流伺服系统。直流伺服电机具有良好的宽调速性能。输出转矩大，过载能力强，伺服系统也由开环控制发展为闭环控制，因而在工业及相关领域获得了更加广泛的运用。但是，随着现代工业的快速发展，其相应设备如精密数控机床、工业机器人等对电伺服系统提出越来越高的要求，尤其是精度、可靠性等性能。而传统直流电动机采用的是机械式换向器，在应用过程中面临很多问题，如电刷和换向器易磨损，维护工作量大，成本高;换向器换向时会产生火花，使电机的最高转速及应用环境受到限制;直流电机结构复杂、成本高、对其他设备易产生干扰。1.1.3交流伺服系统

针对直流电动机的缺点，人们一直在努力寻求以交流伺服电动机取代具有机械换向器和电刷的直流伺服电动机的方法，以满足各种应用领域，尤其是高精度、高性能伺服驱动领域的需要。但是由于交流电机具有强耦合，非线性的特性，控制非常复杂，所以高性能运用一直受到局限。自80年代以来，随着电子电力等各项技术的发展，特别是现代控制理论的发展，在矢量控制算法方面的突破，原来一直困扰着交流电动机的问题得以解决，交流伺服发展地越来越快。

1.1.4 直线伺服系统

永磁同步直线电机在推力、动态性能、定位精度方面比其他直线电机更具优

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越性，因而PMLSM越来越多的用于直线伺服系统中。但由于直线伺服系统存在很大的参数摄动和负载扰动，此外还存在“边端效应”等问题，因此，采用传统的比例(P)或比例积分(PI)位置调节器的矢量控制系统很难满足高性能伺服系统的要求。

1.2 机械传动系统

机械传动系统由数控机床的主传动系统，进给运动系统，回转工作台与导轨组成。数控机床主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度以满足不同的加工条件要求。主传动系统由动力源：电机，传动系统：定比传动机构、变速装置，运动控制装置：离合器、制动器等，执行件:主轴。进给运动是以保证刀具与工件相对位置关系为目的，被加工工件的轮廓精度和位置精度都受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的直接影响。进给运动是数字控制系统的直接控制对象。对于闭环控制系统，还要在进给运动的末端加上位置检测系统，并将测量的实际位移反馈到控制系统中，以使运动更准确。回转工作台的作用是：按照数控装置的指令做回转分度或连续回转进给。导轨的作用：起导向及支承作用，它的精度、刚度及结构形式等对机床的加工精度和承载能力有直接影响。为了保证数控机床具有较高的加工精度和较大的承载能力，要求其导轨具有较高的导向精度、足够的刚度、良好的耐磨性、良好的低速运动平稳性，同时应尽量使导轨结构简单，便于制造、调整和维护。数控机床常用的导轨按其接触面间摩擦性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。

在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静压导轨和贴塑导轨。1）液体静压导轨：在两导轨工作面间通入具有一定压力的润滑油，形成静压油膜，使导轨工作面间处于纯液态摩擦状态，摩擦系数极低，多用于进给运动导轨。

2）气体静压导轨：在两导轨工作面间通入具有恒定压力的气体，使两导轨面形成均匀分离，以得到高精度的运动。这种导轨摩擦系数小，不易引起发热变形，但会随空气压力波动而使空气膜发生变化，且承载能力小，故常用于负荷不大的场合。

3）贴塑导轨：在动导轨的摩擦表面上贴上一层由塑料等其它化学材料组成的塑料薄膜软带，其优点是导轨面的摩擦系数低，且动静摩擦系数接近，不易产生爬行现象；塑料的阻尼性能好，具有吸收振动能力，可减小振动和噪声；耐磨性、化学稳定性、可加工性能好；工艺简单、成本低。

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滚动导轨的最大优点是摩擦系数很小，一般为0.0025～0.005，比贴塑料导轨还小很多，且动、静摩擦系数很接近，因而运动轻便灵活，在很低的运动速度下都不出现爬行，低速运动平稳性好，位移精度和定位精度高。滚动导轨的缺点是抗振性差，结构比较复杂，制造成本较高。近年来数控机床愈来愈多地采用由专业厂家生产的直线滚动导轨副或滚动导轨块。这种导轨组件本身制造精度很高，对机床的安装基面要求不高，安装、调整都非常方便。

1.3 数控机床加工程序的结构

数控机床程序分成的程序开始、程序内容和程序结束三部分。第一部分 程序开始部分主要定义程序号，调出零件加工坐标系、加工刀具，启动主轴、打开冷却液等方面的内容。数控程序主轴最高转速限制定义G50 S2000，设置主轴的最高转速为2000RPM，对于数控车床来说，这是一个非常重要的指令。坐标系定义如不作特殊指明，数控系统默认G54坐标系。返回参考点指令G28 U0，为避免换刀过程中，发生刀架与工件或夹具之间的碰撞和/或干涉，一个有效的方法是机床先回到X轴方向的机床参考点，并离开主轴一段安全距离。刀具定义G0 T0808 M8，自动调8号左偏刀8号刀补，开启冷却液。主轴转速定义G96 S150 M4，恒定线速度S功能定义，S功能使数控车床的主轴转速指令功能，有两种表达方式，一种是以r/min或rpm作为计量单位。另一种是以m/min为计量单位。数控车床的S代码必须与G96或G97配合使用才能设置主轴转速或切削速度。G97：转速指令，定义和设置每分钟的转速。G96：恒线速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。

第二部分 程序内容部分

程序内容是整个程序的主要部分，由多个程序段组成。每个程序段由若干个字组成，每个字又由地址码和若干个数字组成。常见的为G指令和M指令以及各个轴的坐标点组成的程序段，并增加了进给量的功能定义。F功能是指进给速度的功能，数控车床进给速度有两种表达方式，一种是每转进给量，即用mm/r单位表示，主要用于车加工的进给。另一种和数控铣床相同采用每分钟进给量，即用mm/min单位表示。主要用于车铣加工中心中铣加工的进给。

第三部分 程序结尾部分

在程序结尾，需要刀架返回参考点或机床参考点，为下一次换刀的安全位置，同时进行主轴停止，关掉冷却液，程序选择停止或结束程序等动作。回参考点指令G28U0为回X轴方向机床参考点，G0 Z300.0为回Z轴方向参考点。停止指令

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M01为选择停止指令，只有当设备的选择停止开关打开时才有效；M30为程序结束指令，执行时，冷却液、进给、主轴全部停止。数控程序和数控设备复位并回到加工前原始状态，为下一次程序运行和数控加工重新开始做准备。

浅析数控机床的发展进程及趋势 数控机床的发展趋势

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。数控机床正向高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等方面发展。

2.1 高速化

新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部件(如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等)主轴转速达15,000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。

2.2 高精度化

一台机床的重复定位精度如果能达到0.005 mm(ISO 标准、统计法)，就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO 标准、统计法)以下，就是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造(CAM)系统的发展，精密度已达到微米级。

2.3 功能复合化

工件一次装夹，能进行多种工序复合加工，可大大地提高生产效率和加工精度，是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。

2.4 控制智能化

随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功

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能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更趋完善。为日本Mazak公司最新推出的E—zizith型卧式加工中心，将信息技术与制造技术融为一体。在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，已形成将测量、建模、加工、机器操作四者融合在一个系统中，实现信息共享．促进测量、建模、加工、操作一体化的4M智能系统。

2.5 体系开放化

计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快地更新换代。许多数控系统生产厂家利用Pc机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易地实现智能化、网络化。，开放式体系结构可以大量采用通用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的．数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。

2.6 驱动并联化

并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，在机床主轴(一般为动平台)与机座(一般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。

并联机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向，受到了国际机床行业的高度重视，被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。

2.7 极端化(大型化和微型化)国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工(车、铣、磨)机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压

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力机等的需求量正在逐渐增大。

2.8 信息交互网络化

对于面临激烈竞争的企业来说，使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。既可以实现网络资源共享，又能实现数控机床的远程监视、控制、培训、教学、管理，还可实现数控装备的数字化服务(数控机床故障的远程诊断、维护等)。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配备了一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备，包括计算机、手机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障报警显示、在线帮助排除故障等功能，是独立的、自主管理的制造单元。

2.9 新型功能部件

为了提高数控机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括：

高频电主轴：高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点，在各种新型数控机床中已经获得广泛的应用;直线电动机：近年来，直线电动机的应用日益广泛，虽然其价格高于传统的伺服系统，但由于负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用，机械传动结构得到简化，机床的动态性能有了提高。如：西门子公司生产的1FN1系列三相交流永磁式同步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态性能和运动精度要求高的机床等;德国EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机;电滚珠丝杆：电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，可以大大简化数控机床的结构，具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。

2.10 高可靠性

数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大;工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。国外数控系统平均无故障时间在7～10万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为10000小时左右，国外整机平均无故障工作时间达800小时以上，而国内最高只有300小时。

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2.11 加工过程绿色化

随着日趋严格的环境与资源约束，制造加工的绿色化越来越重要，而中国的资源、环境问题尤为突出。因此，近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现，并在不断发展当中。在21世纪，绿色制造的大趋势将使各种节能环保机床加速发展，占领更多的世界市场。

2.12 多媒体技术的应用

多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。除此以外，在数控技术领域应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，应用于实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等，因此有着重大的应用价值。

浅析数控机床的发展进程及趋势 数控机床发展中所存在的问题

由于我国的技术水平和基础工业相对其他发达国家相比比较落后, 数控机床的性能、水平和可靠性与工业发达国家相比差距还很大。因此, 加速进行中国数控系统的工程化、商品化攻关, 尽快建成与完善我国数控机床和数控产业成了我国的主要任务[5]。目前，我国在发展数控机床业中存在的主要问题主要有以下几点： 1)缺乏实事求是的科学精神，忽视了数控机床本身的技术特点、发展规律，没有实事求是地制定数控机床发展的规划，盲目性大。

2)缺乏系统深入的科研工作难以对各种技术资料进行积累，设计方法陈旧，仅靠类比模仿进行产品设计，既缺乏机床创新的基本理论，又缺乏丰富的生产实际经验，对高效自动化机床、数控机床的刚度、振动、热变形、噪声、精度补偿等基础技术缺乏深入研究，对各类机床加工工艺、布局、结构、导轨、卡轴、卡具等应用技术又缺乏认真试验，难以创新设计出优质适销的先进产品。

3)没有合理地运用资源这主要表现在两点，第一，对于所涉及到的研究所、厂房等没有综合应用、取长补短，往往见到的是他们孤军作战，而且各单位忙于生存，普遍缺乏深入系统的科研工作，更没有做到生产一代、研制一代、预研一代等可持续的发展；第二，机床行业人员素质低，缺乏各方而人才，而且各研究单位、企业、人才流失严重，科研、设计力量十分虚弱，往往呈现低效运行状态。

4)我国制造业大环境的制约。由于没有在全国范围内发展大量大批生产自动化，对高效自动化机床的卞机设计的基本功较差，而机床的品种结构发展，全靠主机设计本领加以变化，因此，依靠引进和合作生产来发展各类卞机，至今我国许多高性能、新结构的数控机床大都为合作产品，基本处于仿制阶段。5)缺乏吸引高层次、高素质人才创新创业的环境，高速、柔性、精密机床配套技术的自主研发能力低。

6)对国外技术重引进、轻消化吸收的问题仍很突出。“消化”在整个资金投入中所占的比例相对其他工业发达国家来讲太低。

浅析数控机床的发展进程及趋势 数控机床的发展策略

从上世纪80年代起, 我国机床制造业对数控技术和数控机床一直给予较大的关注。但是由于我们的数控技术与其他工业发达国家差距较大，与国外一些先进产品相比，仍存在着很大劣势, 使得我们总是处于技术跟踪阶段。面对这种情况，为了加速振兴我国的机床制造业，提高我国的数控机床技术，应当加强以下几个方面的研究工作：

1)以高速化为先导，提高数控机床的综合性能

数控机床的高速化是提高其高效柔性和高精化的一个重要措施。分析中型加工中心的高速化与高精化的发展历程，可以得出，作为表征其切削运动高速化的主轴最高转速和最大进给速度，大致持续地以每10年增长1倍的比率上升，而表征压缩机床辅助时间的快移速度(指以滚珠丝杠和旋转伺服电机驱动)和自动换刀/工作台转位速度，基本上以每12～15年翻一番的速度增长，1993年后逐步推广用直线电动机直接驱动的新技术，使加工中心的快移速度比用滚珠丝杠副驱动时又提高了1倍。

高速化的发展还要多注意2个问题：从先进适用出发确定高速范围；高速化要和机床的结构和控制性能相匹配。2)推进μm 工程，研制高效精密数控机床

目前国内生产的数控机床尚缺少高效、高可靠性且加工精度达微米级的产品。为此，需研发一些能兼顾高效化和高精化的数控制造装备以适应汽车制造业加工关键零件的需求。由于这些数控制造装备的加工精度主要在微米级（μm）范围内，因此可称为μm级制造装备及技术研究，简称“μm 工程”。3)发展复合加工数控机床、缩短制造过程链

加快复合数控机床的发展步伐，提高工序的集中度，使加工过程链集约化，可以提高多品种单件和中小批量加工的工效，也有利于加工精度的稳定性。复合数控机床可以减少在不同数控机床间进行工序的转换而引起的待工以及多次上下料等时间。通常这些时间占零件整个生产周期的40%～60%，即使在信息管理良好的情况下，仍将占20%左右。因此，复合数控机床具有明显的技术效果。

为了避免复合机床因功能的扩展而过多地引起结构的复杂化和成本的增加，还需要探求两个问题：通过创新技术扩大功能部件的适用面来简化结构；发展模

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块化和可重构化的复合机床。4)高效柔性化的新一代制造系统

1995年开始研究的在可重构制造技术支持下，构建具有适应大批量高效柔性化生产的可重组制造系统(RMS)是一个值得注意的发展动向。其核心为制造系统能物理组态，即根据加工对象的变化方便地进行布局和设备配置的调整，发展了能对多变的市场需求做出合理的配置规划和易于调整的布局方式、适应重构的控制软件、开放式控制系统和规范化接口以及能快速提升系统重组后制造质量的诊断系统等技术，使其兼具专用生产线的高效性能和适用的柔性以取得更佳的经济性，已在生产中取得了初步成功的应用。

5)发展网络化制造单元，推进企业制造能力的高效柔性化

当前，国内外一些机床和数控系统制造企业在从分布式网络化联盟制造的角度出发研究相适应的制造单元，强化其自治管理能力，能与企业的资源计划（ERP），产品数据管理（PDM）和计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程（CAD/CAPP/CAM）的信息集成，进而通过与客户关系管理(CRM)和供应链管理(SCM)的联系做出智能决策，实施并行工程、可视化监控等以提高机床利用率，实现高效的柔性生产。

6)开展可靠性设计，加强全面质量管理，保证数控机床的可靠性增长

为了保证数控机床有高的可靠性，设计时不仅要考虑其功能和力学特性，还要进行可靠性设计，根据可靠性要求合理分配各组成件的可靠性指标，在配套件采购和制造过程中重视质量要求，加强全面质量管理以求可靠性的不断增长。7)提高技术人员的综合素质。

中国机床工业的振兴，数控机床的加速发展，归根到底，取决于人员素质的提高、工业文化水平的提高、人才的加速培养，有效的深化改革、改组、改制，切切实实加强科学管理，提高工作质量、生产率、劳动生产率。进入21世纪知识经济时代，科学知识及作为重要生产要素的机床，其作用将更加突出。

浅析数控机床的发展进程及趋势

参考文献

[1] 曹伟.我国数控机床的发展现状与对策.现代经济信息，150-151 [2] 董淳.数控系统技术发展的新趋势[J].可编程控制器与工厂自动化.2006.[3] 张亚力.简述数控发展的新趋势[J].国土资源高等职业教育研究.2005.[4] 陈芳.数控技术的发展和途径[J].科技资讯.2008.[5] 唐怀斌.工业控制的进展与趋势[J].自动化与仪器仪表,1996.[7] 马国华 监控组态软件及其应用[M].北京：清华大学出版社，2001.3 [8] 中国机床工具工业协会 行业发展部.CIMT2001巡礼［J］.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-20.[9] 梁训王宣 ,周延佑.机床技术发展的新动向［J］.世界制造技术与装备市场，2001(3)：21-28.[10] 中国机床工具工业协会 数控系统分会.CIMT2001巡礼［J］.世界制造技术与装备市场.[11] 杨学桐，李冬茹，何文立，等?距世纪数控机床技术发展战略研究［M］.北京：国家机械工业局，2000.[12] 刘助柏．知识创新思维方法论．北京：机械工业出版社，1999 [13] 高钟毓．机电控制工程．北京：清华大学出版社，2002．

浅析数控机床的发展进程及趋势

读书的好处

1、行万里路，读万卷书。

2、书山有路勤为径，学海无涯苦作舟。

3、读书破万卷，下笔如有神。

4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文

5、少壮不努力，老大徒悲伤。

6、黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。——颜真卿

7、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。

8、读书要三到：心到、眼到、口到

9、玉不琢、不成器，人不学、不知义。

10、一日无书，百事荒废。——陈寿

11、书是人类进步的阶梯。

12、一日不读口生，一日不写手生。

13、我扑在书上，就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基

14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游

15、读一本好书，就如同和一个高尚的人在交谈——歌德

16、读一切好书，就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿

17、学习永远不晚。——高尔基

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18、少而好学，如日出之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。——刘向

19、学而不思则惘，思而不学则殆。——孔子

篇3：浅析数控机床的发展进程及趋势-终稿资料解读

数控技术的发展和应用不仅为机械制造业带来了根本性的变化,使机械制造业成为工业化的象征,并且随着数控技术的不断发展和应用,它还对关系国计民生的重要行业的发展发挥着愈来愈重要的作用,这些行业所需的数字化装备已经是目前数控技术发展的方向。而机电一体化技术在发展过程中对机械、计算机、控制技术以及信息处理技术等的结合则是目前工业发展的重要方向。

1 我国数控技术的发展现状

数控技术简称“数控”,主要是指由一系列数字、文字以及符号所组成的一些指令对机械设备运动的位置、角度以及速度等机械量和机械能量流向的开关量进行控制的技术。数控的产生主要依赖于二进制形式的数据和数据载体运算的出现。

我国的数控技术是从20世纪50年代开始发展的,其先后经历了三大阶段:第一阶段主要是封闭发展阶段,即从1958年到1979年;第二阶段主要是在我国的“六五”、“七五”期间以及“八五”前期,这个阶段只要是从国外引进先进的数控技术并消化吸收,到“八五”时期开始建立数控国产化体系[1];第三阶段是“九五”期间,即产业化阶段,这个阶段我国已经掌握了初步的现代化数控技术,并建立了数控生产基地和数控开发基地,培养了一批数控专业人才,初步形成了属于自身的数控行业。

目前,我国数控行业规模较大的企业主要有航天数控、广州数控和华中数控等,它们大量生产了兼备经济性和普及性并具有中国特色的数控系统。经过近半个世纪的发展,我国生产的数控产品在可靠性和产品的性能方面都有了很大的提高,逐渐被广大的数控用户所接受,这使我国的数控技术在市场上站稳了脚跟。但是,由于我国数控技术和数控系统产生的附加值比较少,而且技术含量比较低,所以和一些国外进口的数控产品相比,我国在这方面没有全面的抗衡能力,在市场上只是占据了一席之地,但并不能支撑起我国的数控产业[2]。目前,我国数控技术在发展中存在的问题主要有:

(1)对引进的数控技术消化吸收能力不足,并且技术创新的成分较低。我国的数控技术依然按照国外的一些开发模式进行研究,对国外的数控技术依赖性比较强,缺少数控产品的自主创新能力和自主开发能力。

(2)目前,我国数控技术的创新环境不够完善,我国还没有形成有利于数控企业之间竞争和技术创新的环境。我国绝大部分数控企业依然处在技术创新组织比较散乱的环境中,因此,很难进行高水平、高技术的研究。

(3)我国现在生产的数控系统和数控技术尚缺少可靠性和稳定性。数控系统可靠性的判定指标主要是数控系统平均无障碍的时间,在这一点上,和国外的数控系统相比,我国的数控系统平均无障碍时间为3 000～6 000h左右,而国外的数控系统平均无障碍时间可以高达10 000 h以上。由此可见,我国数控系统的可靠性和稳定性还有待进一步提高[3]。

(4)计算机网络化技术不断发展,而我国数控技术却依然采用NC程序的传送、串口通讯技术和纸带阅读器等,数控技术的网络化水平有限,并且集成化和远程故障排除技术水平不高。

2 我国数控技术的发展趋势

计算机技术、网络化技术以及信息技术和通讯技术的快速发展,为我国数控技术的发展奠定了坚实的基础,我国数控技术将与计算机技术、网络化技术以及信息处理技术、自动控制和自动检测技术等一些高新技术相融合,从而实现数控技术的高速化、高柔性化、高自动化、高可靠性、高精度化以及高人性化等特点,进而使我国的制造业实现智能化、自动化以及集成化,这对提高我国的综合国力和数控产品在市场上的地位具有重要的作用。

2.1 高速化的发展趋势

我国数控技术正向着高速化的水平发展,这能充分发挥现代数控系统刀具材料的性能,不仅可以使数控系统的加工效率大幅度提高,从而大幅度降低成本,而且还可以提高零件的加工精度和加工质量。高速化的数控技术将实现制造业的优质、高效、低成本。高速化数控系统将通过缩短工件的装夹时间、切削工时以及换刀和托盘交换时间,进而提高生产率和数控系统的加工效率[4]。

2.2 高精度化的发展趋势

随着科学技术的快速发展,目前工业产品对精度的要求也愈来愈高,从精密到高精密产品是工业发展的必然要求,特别是航天航空等领域对产品的精密性要求尤其高。因此,随着计算机技术的发展和推动,我国数控系统中的加工精度补偿技术必将得到进一步发展和应用,数控系统的主轴转速将大幅度提高,从而使产品的表面加工质量得到很大的提高。同时,随着新型高性能材料在数控系统结构中的运用,数控系统的各项精度也将得到提高,从而使数控系统从精密到超高精密不断地快速发展。

2.3 高柔性化的发展趋势

市场对产品个性化和多样化的需求,无形中提高了对数控技术的要求,具体来说是提高了对数控系统柔性化加工的要求。比如在一台数控机床中聚集各种加工功能,从而可以实现一次装夹就能完成对零件的不同加工,这不仅提高了数控系统的加工精度,而且还大大提高了数控系统的加工效率,从而可以充分实现数控技术高柔性化的特点[5]。高柔性化技术将采用计算机辅助设计技术、人工智能化以及智能传感器技术、模糊控制技术和人工神经网络技术等高新技术,从而提高生产设备的利用率,减少生产时间和直接劳动量,提高产品质量。

2.4 网络化和集成化的发展趋势

集成化和网络化是数控技术发展的一个新方向,数控技术具有网络化和集成化的特点将会更进一步地提高生产率,网络化功能不仅可以用于远程监控、远程诊断和传递加工的程序,而且还可以用于管理生产。数控技术将计算机技术、网络技术以及数据库等进行综合应用。从而将独立的数控技术与这些高新技术相结合[6],实现了流动性极高和信息集成的生产管理和集中监控,并且还可以与企业的设计部门和管理部门进行更高层次的集成,从而使企业内部各个部门信息的流动更加畅通。

2.5 环保化的发展趋势

随着人们环境保护意识的不断增强,对环保的要求也越来越高,因此,在数控技术发展的过程中应该不断加强对环境的保护,减少由于数控设备造成的污染。同时,技术的发展也对数控系统的无冷却液、无气味以及无润滑液等方面提出了更高的环保要求。

3 总结与展望

目前,我国数控技术的发展现状并不乐观,依然存在着很多问题,并且数控技术的成本比较高,精度和稳定度也有待进一步提高。但是,相信随着科学技术的不断发展,我国数控技术人员的不断创新研究,我国的数控技术必将向着高速化、高精度化、高柔性化、网络化和集成化以及智能化和信息化的方向发展,从而不断提高我国的制造能力和制造水平,提高我国数控产品对动态市场的适应能力和竞争能力,提高我国数控行业在国际市场上的地位。

摘要：首先介绍了我国数控技术的发展现状,然后探讨了发展趋势。当前,我国的数控技术正向着高速化、高精度化、高柔性化、网络化和集成化、环保化的方向发展,这将推动我国机械行业的快速发展,对提高我国的国际地位和综合国力具有重要的作用。

关键词：数控技术,发展现状,趋势

参考文献

[1]盛伯浩.我国数控机床现况与技术发展策略[J].制造技术与机床, 2006(2):17-21

[2]杨建武,国内外数控技术的发展现状与趋势[J].制造技术与机床, 2008(12):57-62

[3]肖罡,潘钟键,刘晓红.数控机床的改造与发展趋势[J].科技信息, 2011(11):122-123

[4]王顺江.浅析数控车床的功能及数控技术的发展[J].民营科技, 2011(3):39

[5]王楠.浅析数控技术的发展应用[J].装备制造技术,2008(4):120- 122

篇4：数控机床的发展及发展趋势浅析

关键词：数控机床；发展；发展方向

一、数控机床的发展历程

1.数控机床的起源

20世纪40年代初，美国派尔逊斯公司在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理。1949年，美国麻省理工学院开始数控机床研究，标志着制造领域中数控加工时代的开始。

2.数控机床的发展

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。20世纪60年代初，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床，进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

20世纪80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。数控机床品种迅速扩展，发达国家数控机床产业进入了发展应用阶段。

20世纪90年代，数控机床得到了普遍应用，数控机床技术有了进一步发展，柔性单元、柔性系统、自动化工厂开始应用，标志着数控机床产业化进入成熟阶段。

从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。

虽然美国研制出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就可称为机床界的老大了。但日本人的强项就是仿造，从20世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在20世纪90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。

3.数控机床的高潮

进入21世纪，军事技术和民用工业的发展对数控机床的要求越来越高，应用现代设计技术、测量技术、工序集约化、新一代功能部件以及软件技术，使数控机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。科学技术特别是信息技术的发展迅速，高速高精控制技术、多通道开放式体系结构、多轴控制技术、智能控制技术、网络化技术、CAD/CAM与CNC的综合集成，使数控机床技术进入了智能化、网络化、敏捷制造、虚拟制造的更高阶段。

二、数控机床的发展趋势

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。

1.高速度和高精度化

速度和精度是数控系统的两个重要技术指标，它直接关系到加工效率和产品质量。机床向高速化方向发展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。

2.智能化和多功能化

智能化是21世纪制造技术发展的一个大方向。智能加工是一种基于神经网络控制、模糊控制、数字化网络技术和理论的加工，它是在加工过程中模拟人类专家的智能活动，以解决加工过程中许多不确定性的、要由人工干预才能解决的问题。

3.提高可靠性

数控系统的可靠性一直是数控设备最重要的指标。在提高元器件的质量方面，目前主要是采用更高集成度的电路芯片，对元器件进行严格筛选和老化、振动实验，实行三维高密度安装工艺，以及采用模块化、标准化和通用化及系列化的生产方式等。

4.小型化

蓬勃发展的机电一体化设备对CNC系统提出了小型化的要求，体积小便于将机电装置合为一体。日本新开发的FS16和FS18都采用了三维安装方法，使电子元器件得以高密度地集合，大大缩小了系统的占用空间。

5.具有开放性

为适应数控进线、联网、普及型、个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统。

参考文献：

[1]李善术.数控机床及应用.机械工业出版社，2001.

[2]王明红.数控技术.清华大学出版社，2009.

[3]倪祥明.数控机床及数控加工技术.人民邮电出版社，2011.

篇5：浅析数控机床的发展趋势

“机床是装备制造业的工作母机, 实现装备制造业的现代化, 取决于我国的机床发展水平。振兴装备制造业, 首先要振兴机床工业, 要大力发展国产数控机床”。振兴装备制造业, 机床工业需先行, 这是一条经济发展的客观规律。在国民经济快速发展的拉动和国家产业政策的正确引导下, 中国机床工业行业发展迅速, 产销两旺, 行业综合水平落后的面貌得到改变。进入21世纪以来, 随着我国国民经济实力的快速增长, 我国制造业在国际上的地位日益提高。目前, 我国正处在工业化的中期阶段, 制造业仍然是国民经济的主体和支柱。但从总体上看, 我国制造业与先进国家的差距还比较明显。有人坦言:“无论今后科学技术怎样进步, 发展先进的制造业将是人类社会永恒的主题, 制造业也将永远是人类社会的‘首席产业’。”在当今世界上, 高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的最重要标志。制造业最重要的基础是装备制造业。现在我国已是制造业大国, 但并不是制造业强国。目前我国的装备制造业水平有限, 以至于不能很好地满足现代化机械生产的需要。而现代制造业发展的主要方向体现在信息化制造方面, 其中自动化、智能化制造则是装备制造业中的主导技术, 这对于高速、高精度、低消耗的产品制造来说尤为重要。

数控机床是近代发展起来的具有广阔发展前景的新型自动化机床, 是高度机电一体化的产品。随着科学技术的发展, 机械产品的结构越来越合理, 其性能﹑精度和效率日趋提高, 因此对加工机械产品零部件生产设备———机床也相应提出了高性能﹑高精度与高自动化的要求。大批量的产品, 如汽车﹑拖拉机与家用电器的零件, 以及航空航天、内燃机、军工、汽车、船舶等行业需要的重要加工设备, 尤其是高刚性、高精度、高稳定性、高复合型的精密数控卧式铣镗床更是航天和军工企业急需的关键设备。

“十一五”期间, 国家对装备制造业提出要求:变“制造大国”成为“制造强国”, 调整产业结构, 重点开发高档数控机床, 提升行业水平。自主开发高速精密卧式机床, 研究其相关的设计和制造技术并取得突破, 对国家在高端装备领域拥有自主知识产权和核心竞争力, 将起到至关重要的影响。随着工业技术的发展, 各行各业对高速数控机床的需求也越来越多。2010年9月8日国务院召开常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》, 高端装备制造、节能环保、新一代信息技术、生物、新能源、新材料和新能源汽车七个产业作为重点领域将集中力量加快推进, 国家将加强财税金融等政策扶持力度。国务院发展研究中心产业部部长冯飞预计, 未来十年将是战略性新兴产业蓬勃发展的十年, 到2020年, 战略性新兴产业占工业增加值比重可望达到20%以上。机床工业由于技术含量和工艺要求极高, 属于技术和资本密集型产业, 行业壁垒很高, 无论在国内还是全球范围, 行业格局变化都比较缓慢。机床本属于机械行业, 而机械行业与下游行业固定资产投资密切相关。下游行业每年固定资产投资中, 约60%用于购买机械产品。设备工器具购置在固定资产投资中的比例保持在20%左右, 并长期保持稳定。因此在机床行业下游产业中, 固定资产投资的主要部分都是用来购买装备制造工具———机床。通过统计发现, 机床下游行业固定资产投资增速远快于全社会平均增速水平。数控机床的需求来自于下游的机械行业固定资产投资, 2011年汽车及零部件、航空航天设备、高速列车、军工、电子信息、电力设备、船舶、工程机械、模具等高端装备业崛起, 行业产能高速扩张, 继续带动数控机床消费的高速增长。罗百辉表示, 2011年高端装备自主创新势头将更为强劲, 继续带动机械工业15%以上的增速。目前我国正处于重化工业化时期, 这是超脱于经济短期波动、在近几十年里对中国经济产生巨大影响的因素, 对我国机械工业的发展也起着促进作用。它与长期向好的中国宏观经济一样, 成为机械工业近30年来持续快速发展的最好注解。所谓重化工业化时期, 也就是工业化的中期, 即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变, 煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲, 构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需求。中国已经超过德国, 成为世界第一大机床市场。数控机床已成为机床消费的主流。预计2015年数控机床消费将超过60亿美元, 台数将超过10万台。数控系统的发展趋势是: (1) 平台数字化。 (2) 运行高速化。 (3) 加工高精化。 (4) 功能复合化。 (5) 控制智能化。 (6) 伺服驱动高性能控制。中高档数控机床的比例会大幅增加, 经济型数控机床的比例不会有太大变化, 而非数控的普通机床的需求将会大幅度减少。

参考文献

[1]张江华.TK7640数控铣镗床的运动误差分析及其补偿 (硕士论文) , 2007.

[2]畅越星.数控落地铣镗床主轴箱动力学分析与结构设计研究 (硕士论文) , 2007.

[3]李军华, 数控机床主传动齿轮综合啮合刚度研究 (硕士论文) , 2007.

[4]张利平主编.液压气动技术速查手册.北京, 化学工业出版社, 2006.

[5]姚银歌.大型数控落地铣镗床CAE与主轴箱优化设计研究及应用 (硕士论文) , 2010.

[6]姜华.高速精密卧式加工中心开发的关键技术研究 (博士论文) , 2007.

[7]王跃宏.对我国高档重型数控铣镗床现状与发展的评述.