導(dǎo)語：如何才能寫好一篇高檔數(shù)控機(jī)床的作用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國家科技重大專項(xiàng)(04專項(xiàng))的推動(dòng)下，我國高檔數(shù)控機(jī)床近幾年得到快速發(fā)展，航空航天、船舶等高端制造業(yè)作為用戶企業(yè)，在促進(jìn)我國高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展中發(fā)揮的重要作用也得到業(yè)內(nèi)專家的廣泛認(rèn)可，緊密結(jié)合用戶企業(yè)的未來需求成為我國高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化及批量應(yīng)用的重要保障。

制造業(yè)是推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)，而數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵核心裝備，其發(fā)展一直受到國家和相關(guān)行業(yè)的高度關(guān)注。近些年隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，我國機(jī)床行業(yè)有了長足的進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量和系列規(guī)格都有了很大提升，而國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中急需的高檔數(shù)控機(jī)床過度依賴進(jìn)口的局面已有所改善[1]。

受累于低迷的世界經(jīng)濟(jì)形勢，我國機(jī)床行業(yè)從2011年下半年進(jìn)入下行狀態(tài)[2，3]，在國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床行業(yè)總產(chǎn)值及利潤紛紛下滑的情況下，高檔數(shù)控機(jī)床的需求卻穩(wěn)步上升[2，3]，成為我國機(jī)床行業(yè)當(dāng)前發(fā)展的一大亮點(diǎn)，高檔數(shù)控機(jī)床也成為我國機(jī)床行業(yè)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的重要著力點(diǎn)。在“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國家科技重大專項(xiàng)(04專項(xiàng))的推動(dòng)下，我國高檔數(shù)控機(jī)床近幾年得到快速發(fā)展，航空航天、船舶等高端制造業(yè)作為用戶企業(yè)，其在促進(jìn)我國高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展中發(fā)揮的重要作用也得到業(yè)內(nèi)專家的廣泛認(rèn)可，緊密結(jié)合用戶企業(yè)的未來需求成為我國高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化及批量應(yīng)用的重要保障。

我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過多年發(fā)展，我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品類型及應(yīng)用領(lǐng)域等都有了長足進(jìn)步，而在04專項(xiàng)的支持下，通過數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)及機(jī)床用戶企業(yè)的共同努力，我國的高檔數(shù)控機(jī)床也有了較大發(fā)展，已在我國航空航天、船舶、汽車、發(fā)電等高端制造業(yè)得到初步應(yīng)用。

我國機(jī)床行業(yè)近年來產(chǎn)業(yè)規(guī)模大幅增加。“十一五”期間，金切機(jī)床行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值年平均增長率達(dá)23.6%，2010年達(dá)1306億元人民幣，并在2011年達(dá)到1542.9億元人民幣的歷史最高點(diǎn)，其中數(shù)控機(jī)床的發(fā)展速度更快，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量占金切機(jī)床總產(chǎn)量的比重由2005年的13.2%提高到2010年的29.6%，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值市場占有率也在2010年達(dá)到56.7%[1]。

在高檔數(shù)控機(jī)床方面，隨著04專項(xiàng)的深入實(shí)施，一大批數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵制造技術(shù)得到突破，多種構(gòu)型的國產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)及復(fù)合加工機(jī)床實(shí)現(xiàn)了在用戶生產(chǎn)現(xiàn)場的小批量應(yīng)用，廣泛用機(jī)結(jié)構(gòu)件、大型水輪機(jī)葉片等多種復(fù)雜零件的加工，加工材料涵蓋了鋁合金、鈦合金、不銹鋼、復(fù)合材料等。以國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床在中航工業(yè)成飛公司的應(yīng)用為例，成飛公司現(xiàn)裝備6臺國產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，故障率比國外同型機(jī)床稍高，但已基本滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)件批量加工。

五坐標(biāo)數(shù)控龍門機(jī)床方面，濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司的XKV27系列龍門移動(dòng)式五軸聯(lián)動(dòng)鏜銑床(圖1)，配備大扭矩機(jī)械式A/C雙擺角數(shù)控萬能銑頭，工作臺面寬度可達(dá)5m，長度可達(dá)40m，已在鞍鋼重型機(jī)械有限責(zé)任公司、上海航天設(shè)備制造總廠應(yīng)用。中航工業(yè)北京航空制造工程研究所的G52560ABJ五坐標(biāo)數(shù)控龍門銑床配備A/B擺角式機(jī)械主軸頭，適用于鈦合金、合金鋼等復(fù)雜飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工，目前已在中航工業(yè)成飛等多家飛機(jī)制造企業(yè)應(yīng)用。

五坐標(biāo)立式加工中心方面，以沈陽中捷的VMC25100U(圖2)、中航工業(yè)北京航空制造工程研究所的V51030ABJ為代表的國產(chǎn)五坐標(biāo)立式低速加工中心(A/B擺角)已在中航工業(yè)成飛用機(jī)鈦合金零件加工，除部分指標(biāo)及整機(jī)可靠性略低外，這兩款機(jī)床的零件加工能力與Rambaudi公司的1201機(jī)床接近，基本滿足鈦合金航空結(jié)構(gòu)件的五軸加工需求。

五坐標(biāo)橋式機(jī)床方面，中航工業(yè)北京航空制造工程研究所的B52580E橋式五坐標(biāo)高速數(shù)控龍門銑床工作臺尺寸為2.5m×8m，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到24000r/min，已有多臺在我國航空制造企業(yè)應(yīng)用。濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司的XHSV25系列機(jī)床配備大功率、高轉(zhuǎn)速雙擺角數(shù)控萬能銑頭，工作臺面最大寬度可達(dá)5m，長度最大可達(dá)30m，已在航天二院二八三廠應(yīng)用。車銑復(fù)合機(jī)床方面，北一機(jī)床的XKA28105X300超重型數(shù)控龍門車銑復(fù)合機(jī)床已在哈爾濱汽輪機(jī)有限公司投入使用。

數(shù)控系統(tǒng)方面，中高檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)取得明顯進(jìn)展，部分國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)已配套五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。04專項(xiàng)通過設(shè)立國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)成套裝置研制課題，已初步解決了高檔數(shù)控系統(tǒng)的多通道、多軸聯(lián)動(dòng)、繞刀具中心旋轉(zhuǎn)、靜態(tài)誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)難題，開發(fā)了與數(shù)控系統(tǒng)配套的伺服驅(qū)動(dòng)及電機(jī)等硬件，形成了系列化產(chǎn)品。典型如華中8型、廣數(shù)GSK25i、沈陽高精GJ400數(shù)控系統(tǒng)等，上述數(shù)控系統(tǒng)已配套多臺04專項(xiàng)支持的中高檔數(shù)控機(jī)床，部分已投入實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用。

數(shù)控機(jī)床功能部件方面，形成了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的功能部件，部分性能指標(biāo)已接近國際先進(jìn)水平。在04專項(xiàng)支持下，國產(chǎn)功能部件已突破高速主軸、高速滾珠絲杠、重載直線導(dǎo)軌、數(shù)控轉(zhuǎn)臺、刀庫與機(jī)械手、A/C雙擺角數(shù)控銑頭等研制。尤其是作為五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件的雙擺角銑頭，如濟(jì)南第二機(jī)床集團(tuán)研發(fā)的A/C雙擺角數(shù)控萬能銑頭(圖3)，可配備機(jī)械主軸和電主軸，其中機(jī)械主軸扭矩達(dá)2200N·m，轉(zhuǎn)速1600r/min，電主軸扭矩73.8N·m，轉(zhuǎn)速24000r/min，這兩類銑頭已配備多種構(gòu)型的數(shù)控機(jī)床。

國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展需解決的主要問題

我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)已基本解決高端產(chǎn)品的有無問題，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與市場需求的矛盾尚未得到有效緩解，仍面臨主機(jī)大而不強(qiáng)，高檔數(shù)控系統(tǒng)和關(guān)鍵功能部件發(fā)展滯后，技術(shù)服務(wù)能力不足等問題。

國內(nèi)機(jī)床行業(yè)近幾年的快速發(fā)展以中低端產(chǎn)品的產(chǎn)能擴(kuò)充為主，高檔數(shù)控機(jī)床的研發(fā)投入不足，導(dǎo)致我國機(jī)床行業(yè)存在主機(jī)大而不強(qiáng)的問題，這也是近兩年受全球金融危機(jī)影響，我國大部分機(jī)床企業(yè)產(chǎn)值、利潤不斷下滑的主要原因。推進(jìn)高檔數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化，提高國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床在國家重點(diǎn)行業(yè)的占有率，是我國機(jī)床行業(yè)擺脫當(dāng)前困境，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵，為此，我國機(jī)床企業(yè)在發(fā)展高檔數(shù)控機(jī)床的過程中需解決以下問題：

(1)國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床可靠性和性能穩(wěn)定性較差。目前已投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床一般采用國外進(jìn)口的數(shù)控系統(tǒng)和關(guān)鍵功能部件，在加工性能方面與進(jìn)口機(jī)床沒有太大差距，但機(jī)床輔助部件故障率較高，直接推高了整機(jī)的故障率。此外，由于部件裝配和調(diào)試技術(shù)水平不足，國產(chǎn)機(jī)床的精度、動(dòng)態(tài)特性等比國外機(jī)床稍差，且上述性能在應(yīng)用過程中的下降速度要高于國外機(jī)床。

(2)國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)及關(guān)鍵功能部件等主機(jī)配套產(chǎn)品還有待加強(qiáng)。近年來，國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)廠以西門子、法拉克等國外高檔數(shù)控系統(tǒng)為對標(biāo)，在多軸聯(lián)動(dòng)加工、繞刀具中心旋轉(zhuǎn)(RTCP)、誤差補(bǔ)償?shù)确矫孢M(jìn)行了大量的功能開發(fā)，但仍與國外高檔數(shù)控系統(tǒng)存在差距，體現(xiàn)為機(jī)床的加工精度無法滿足要求。功能部件方面，以高速主軸、A/C雙擺角數(shù)控銑頭為代表的關(guān)鍵功能部件已實(shí)現(xiàn)研發(fā)突破，但仍停留在小批生產(chǎn)階段，還缺乏在生產(chǎn)現(xiàn)場的批量應(yīng)用。

(3)針對用戶加工工藝需求的技術(shù)服務(wù)能力不足。國外數(shù)控機(jī)床企業(yè)很早就針對用戶的具體加工對象，提供包括機(jī)床、典型工藝方案及切削參數(shù)等在內(nèi)的一攬子解決方案，由于用戶采購高檔數(shù)控機(jī)床一般針對實(shí)際零件加工需求，這種圍繞產(chǎn)品加工需求的全套解決方案受到用戶的普遍歡迎，這也是國外高檔數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)熱銷的重要原因。目前，國內(nèi)機(jī)床企業(yè)由于缺乏對用戶產(chǎn)品加工工藝的了解，目前還無法提供全套解決方案，提供的技術(shù)服務(wù)也只針對機(jī)床本身，影響了國產(chǎn)機(jī)床在用戶現(xiàn)場的應(yīng)用效果。

航空制造業(yè)未來發(fā)展對國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床的需求

高檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展往往由被加工對象的加工工藝及用戶生產(chǎn)需求拉動(dòng)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件作為飛機(jī)的主承力部件，具有形狀復(fù)雜、加工精度要求高、材料利用率低等特點(diǎn)，需要五軸聯(lián)動(dòng)加工，一直是高檔數(shù)控機(jī)床研制和應(yīng)用的主要落地對象。隨著現(xiàn)代飛機(jī)性能的不斷提升，飛機(jī)零件正朝著整體化、大型化、復(fù)雜化、高精度、新材料大量應(yīng)用等方向發(fā)展，同時(shí)，數(shù)字化制造技術(shù)在航空制造企業(yè)應(yīng)用逐步深入，產(chǎn)品加工需求及用戶企業(yè)的技術(shù)發(fā)展對數(shù)控機(jī)床提出了新需求：

(1)大型高精度數(shù)控機(jī)床及五軸聯(lián)動(dòng)臥式加工機(jī)床。當(dāng)前，部分大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的長度已接近20m，零件表面精度達(dá)到Ra1.6，促使加工設(shè)備向著大型化、高精度方向發(fā)展。德國DST公司的FOGS系列高精度五坐標(biāo)數(shù)控龍門銑床，基于西門子840Dsl系統(tǒng)開發(fā)了用于機(jī)床空間誤差的自動(dòng)檢測及補(bǔ)償?shù)腒MS(KinematicManagementSystem)系統(tǒng)，并對機(jī)床工作區(qū)域恒溫控制，使機(jī)床在2.5m×9m×1.5m的工作空間內(nèi)定位精度達(dá)到1.6μm/m3。此外，飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工的材料去除率達(dá)95%以上，立式加工時(shí)，高速切削產(chǎn)生的大量切屑極易堆積在零件表面，造成零件的二次切削，影響零件加工質(zhì)量，臥式機(jī)床以其排屑性好、具備FMC(柔性制造單元)功能等特點(diǎn)，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工中的應(yīng)用已越來越多，未來飛機(jī)結(jié)構(gòu)件加工中臥式機(jī)床所占的比例將進(jìn)一步提高。

(2)鈦合金高效及復(fù)合材料加工機(jī)床。目前，鈦合金和以碳纖維為代表的復(fù)合材料在現(xiàn)代飛機(jī)中所占的比例大幅提高，如A350、波音787的復(fù)合材料比例已經(jīng)超過50%。在鋁合金高速加工已基本解決的情況下，鈦合金、復(fù)合材料加工將成為未來航空制造企業(yè)的主要任務(wù)。由于切削性能差，鈦合金的切削效率一直很低，如何實(shí)現(xiàn)鈦合金的高效加工是當(dāng)前航空制造企業(yè)面臨的一大難題，需要在高效加工設(shè)備、刀具、工藝方案等多方面入手，而高效加工設(shè)備是基礎(chǔ)。復(fù)合材料加工主要需解決污染問題，與金屬材料不同，復(fù)合材料(如碳纖維、蜂窩等)在高速切削時(shí)會產(chǎn)生大量粉塵，對人體及機(jī)床造成傷害，因此，航空制造企業(yè)適于復(fù)合材料加工、防護(hù)性能良好的數(shù)控加工設(shè)備有著迫切的需求。

(3)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)以及滿足數(shù)字化制造需求的設(shè)備新功能。為提高生產(chǎn)效率、降低零件加工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，包含運(yùn)輸、加工、清洗、烘干及測量等功能的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)已出現(xiàn)。目前國外航空制造企業(yè)已大量應(yīng)用柔性生產(chǎn)線，國外部分航空制造企業(yè)在碳纖維蒙皮加工中已采用集成傳輸、加工、清洗、烘干及測量等功能于一體的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，大幅提高了零件加工效率，保證了零件加工質(zhì)量。此外，數(shù)字化制造需要實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)床狀態(tài)，從機(jī)床實(shí)時(shí)采集零件加工及機(jī)床狀態(tài)數(shù)據(jù)，這要求機(jī)床具備刀具自動(dòng)測量、狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控、零件在線測量等功能，并可與用戶企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。

上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)都離不開機(jī)床企業(yè)和用戶企業(yè)的密切合作，需要繼續(xù)堅(jiān)持04專項(xiàng)提倡的“產(chǎn)學(xué)研用”研發(fā)模式，尤其是示范應(yīng)用的方式(圖4)。通過梳理專項(xiàng)前期重點(diǎn)成果，根據(jù)市場需求集中力量在重點(diǎn)用戶建立“應(yīng)用示范基地”，充分發(fā)揮用戶的數(shù)控加工工藝技術(shù)優(yōu)勢以及設(shè)備應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，彌補(bǔ)我國機(jī)床企業(yè)在這些方面的不足，以在用戶實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場“應(yīng)用”的方式驗(yàn)證并開發(fā)適應(yīng)于用戶需求的新功能，最終達(dá)到完善專項(xiàng)成果，推進(jìn)國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床在國家重點(diǎn)行業(yè)批量應(yīng)用，提高國產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床市場占有率的目的。

篇2

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；歷史；發(fā)展趨勢

一、引言

機(jī)床，作為“機(jī)器的機(jī)器”，從工業(yè)革命誕生以來，便被視為一個(gè)國家工業(yè)化的基礎(chǔ)。機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是決定一個(gè)國家生產(chǎn)力水平的關(guān)鍵要素。

二、數(shù)控機(jī)床的歷史

20世紀(jì)中葉, 隨著信息技術(shù)革命的到來，機(jī)床也由之前的手工測繪、簡單操作性逐漸演變?yōu)閿?shù)字操控，全自動(dòng)化成型部件的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，在傳統(tǒng)的機(jī)床基礎(chǔ)上引進(jìn)了數(shù)字化控制，將以往憑借工人經(jīng)驗(yàn)的操作變?yōu)閿?shù)字化、可復(fù)制的自動(dòng)操作。數(shù)控機(jī)床可以加工多品種小批量零件（降低規(guī)模化適用門檻）、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家機(jī)床產(chǎn)業(yè)的數(shù)控化比率通常在50%以上，在日本和德國更是超過了70%。

我國真正的工業(yè)化進(jìn)程起始于20世紀(jì)50年代。由于種種原因，我們錯(cuò)過了20世紀(jì)70到80年代的新型工業(yè)化大發(fā)展時(shí)期，導(dǎo)致我國的機(jī)械裝備制造產(chǎn)業(yè)到現(xiàn)在為止仍然在趕超發(fā)達(dá)國家的階段。自20世紀(jì)末開始，我國開始了大規(guī)模引進(jìn)西方技術(shù)，同時(shí)在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收、融合、創(chuàng)造，最終發(fā)展出我們自己的數(shù)控機(jī)床制造產(chǎn)業(yè)。這一時(shí)期，我國的整體制造業(yè)也開始了逐漸由制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)了腳步，機(jī)床制造業(yè)也跟著取得數(shù)控機(jī)床快速增長的業(yè)績。機(jī)床的發(fā)展和創(chuàng)新在一定程度上能映射出加工技術(shù)的主要趨勢。近年來, 我國在數(shù)控機(jī)床和機(jī)床工具行業(yè)對外合資合作進(jìn)一步加強(qiáng), 無論在精度、速度、性能, 還是智能化方面都取得了相當(dāng)?shù)某煽儭?/p>

三、我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床可以大致分為經(jīng)濟(jì)型機(jī)床、普及型機(jī)床、高檔型機(jī)床三種類型。經(jīng)濟(jì)型機(jī)床基本都是開環(huán)控制;普及型機(jī)床采用半閉環(huán)控制技術(shù)，分辨率可達(dá)到1微米;高檔型機(jī)床采用閉環(huán)控制，以計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)全過程無人控制，具有各種補(bǔ)償功能、新控制功能、自動(dòng)診斷，分辨率可以達(dá)到0.1微米。

截止到2014年，國產(chǎn)低檔經(jīng)濟(jì)型機(jī)床已經(jīng)在國內(nèi)機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)得到了很好的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床基本都是國內(nèi)產(chǎn)品，不管是從質(zhì)量上還是從可靠性上都可以滿足大部分機(jī)床用戶的需要。在普及型產(chǎn)品段中，國內(nèi)普及型數(shù)控機(jī)床中大約有60～70%是采用的國內(nèi)產(chǎn)品。但是需要指出的是，這些國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床當(dāng)中大約80%的數(shù)控系統(tǒng)都在使用國外產(chǎn)品，國內(nèi)機(jī)床企業(yè)將各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)口后進(jìn)行拼裝，組成最終的成品機(jī)床。我國部分中檔普及型數(shù)控機(jī)床的功能、性能和可靠性方面已具有較強(qiáng)的市場競爭力。在中、高檔數(shù)控機(jī)床方面、四軸、五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床等高端產(chǎn)品，我國國產(chǎn)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比，仍存在較大差距。高檔機(jī)床方面國內(nèi)產(chǎn)品大約只能占到10%，大部分都是靠進(jìn)口。數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)―數(shù)控系統(tǒng)，由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成，中國更是幾乎全部需要國外進(jìn)口。目前，我國在上海、煙臺建廠的大多是國外數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家，所有的核心技術(shù)都被外方掌握。國內(nèi)能做的中、高端數(shù)控機(jī)床，更多處于組裝和制造環(huán)節(jié)，普遍未掌握核心技術(shù)。國內(nèi)的華中數(shù)控近幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當(dāng)不錯(cuò)，但在電器硬件方面還需進(jìn)一步提高。目前，國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。

在市場需求方面低檔機(jī)床和中檔機(jī)床大約各占50%和40%，高檔數(shù)控機(jī)床的需求大約是10%。從整體市場環(huán)境看，歐美等一些老牌機(jī)床公司有著長時(shí)間的技術(shù)積淀，同時(shí)不斷致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)，引導(dǎo)著數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展。2014年，國家宏觀經(jīng)濟(jì)持續(xù)低位運(yùn)行，國家宏觀調(diào)控政策將繼續(xù)穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)。在此大環(huán)境下，數(shù)控機(jī)床行業(yè)也相應(yīng)地調(diào)整現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)型、普及型產(chǎn)品取得成果的基礎(chǔ)上發(fā)展高端，一方面需要面臨國外產(chǎn)品以及合資產(chǎn)品擠壓國內(nèi)中端市場的競爭壓力；另一方面要加大研發(fā)，擠入高端市場，擺脫受制于人的嚴(yán)峻形勢。

四、我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢

開放性是新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心。開放性的數(shù)控機(jī)床采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口。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，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。同時(shí)，和許多產(chǎn)業(yè)將會互聯(lián)網(wǎng)化一樣，數(shù)控機(jī)床未來也必將走上網(wǎng)絡(luò)化道路?；ヂ?lián)網(wǎng)化的數(shù)控裝備是近兩年的一個(gè)新的焦點(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。屆時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控機(jī)床將真正實(shí)現(xiàn)在全世界任意地點(diǎn)制造出滿足用戶需求的產(chǎn)品，進(jìn)一步縮小制造業(yè)在地理和空間上的差異，為下一次的制造業(yè)革命奠定良好基礎(chǔ)。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國數(shù)控機(jī)床制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本由市場配置資源，形成了從科研單位、試制生產(chǎn)應(yīng)用單位、大規(guī)模市場推廣渠道、下游終端客戶、一直到最末級的維修保養(yǎng)與使用反饋這樣一個(gè)較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。數(shù)控機(jī)床市場競爭力也大大提高。2014年，我國機(jī)床行業(yè)發(fā)展主旋律概括為八個(gè)字：“穩(wěn)中求進(jìn)、轉(zhuǎn)型升級”。面對整體下行趨勢和國內(nèi)外市場環(huán)境的不斷變化，行業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型的意識不同程度地增長，從被動(dòng)應(yīng)對，到主動(dòng)順應(yīng)，再到能動(dòng)把握，已有很多企業(yè)步入了轉(zhuǎn)型升級的正確軌道。加快普及數(shù)控化技術(shù)將是解決中國本土機(jī)床企業(yè)產(chǎn)品競爭力弱、利潤薄、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重等產(chǎn)業(yè)難題的重要手段。

為了讓機(jī)床鑄造產(chǎn)業(yè)高速增長，“十二五”規(guī)劃中對我國機(jī)床鑄造產(chǎn)業(yè)提出了明確的目標(biāo)，到2015年，機(jī)床鑄造產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值8000億元。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，需要將國家經(jīng)濟(jì)政策和行業(yè)自主調(diào)整發(fā)展兩個(gè)要素相結(jié)合。在國家政策層面，已經(jīng)出臺了大量的專項(xiàng)支持措施。國家通過專項(xiàng)財(cái)政補(bǔ)貼，稅務(wù)減免、專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)基金、市場開拓扶持、專利申請綠色通道等方面給予了大力支持。與此同時(shí)，在行業(yè)層面，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)實(shí)施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，以企業(yè)為主題，以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力。鑒于機(jī)床屬于投資大、見效慢的行業(yè)，僅憑企業(yè)自身努力無法實(shí)現(xiàn)長久發(fā)展，需要多家企業(yè)參與共性技術(shù)研發(fā)，同時(shí)引入科研院校參與，實(shí)行公私合營伙伴關(guān)系推進(jìn)研發(fā)。在行業(yè)技術(shù)層面，需要加大基礎(chǔ)研究投入和研發(fā)人才培養(yǎng)。中國機(jī)床工業(yè)的振興，數(shù)控機(jī)床的加速發(fā)展，歸根到底，取決于人員素質(zhì)的提高、工業(yè)文化水平的提高。人才的加速培養(yǎng)與良好的市場機(jī)制、有效的深化改革、改組、改制，可以顯著提高工作質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動(dòng)生產(chǎn)率。進(jìn)入21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代，科學(xué)知識及作為重要生產(chǎn)要素的機(jī)床，其作用將更加突出。

篇3

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)型；數(shù)控系統(tǒng)；必要性；優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用；前景

中圖分類號：F490.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2017）06-0175-02

隨著科學(xué)技術(shù)和社會的不斷發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)提出了更高的要求，尤其通過對機(jī)械形狀和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工工藝過程的自動(dòng)化。它不僅可以提高員工的工作效率，降低生產(chǎn)成本，還能保證產(chǎn)品的高質(zhì)量要求，這正好符合當(dāng)前社會的需求。很多生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)采用了自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床以及專用自動(dòng)生產(chǎn)線等，通過這種高度自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備，獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。與傳統(tǒng)零件的加工相比，數(shù)控加工技術(shù)能夠有效地解決復(fù)雜、精密、小批量、多變零件的加工問題，從而得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使制造技術(shù)發(fā)生了巨大的變化。當(dāng)前，比較發(fā)達(dá)的工業(yè)國家都是通過采用數(shù)控機(jī)床技術(shù)逐步向柔性加工自動(dòng)化方向發(fā)展，而且在此基礎(chǔ)上還在不斷升級優(yōu)化整個(gè)制造系統(tǒng)，將計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)作為最后的發(fā)展方向和目標(biāo)。

一、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的必要性

它的形成是由我國發(fā)展形勢所決定的，在我國特有的技術(shù)條件下發(fā)展起來的高技術(shù)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的控制器一般是才能單片機(jī)，比如8位、16位或32位等，而將步進(jìn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，絕大部門都是開環(huán)控制的，這樣的使用會發(fā)揮其最大的優(yōu)勢，即節(jié)省開支、經(jīng)濟(jì)適用、操作方便簡單。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)逐漸向著計(jì)算機(jī)化方向發(fā)展，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的配置比較靈活，信息資源十分豐富，而且價(jià)格還比較低廉，因而具有較高的應(yīng)用價(jià)值。通過這樣完美的結(jié)合，使得經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的使用價(jià)值進(jìn)一步提升，將其用于普通機(jī)床以及機(jī)床產(chǎn)品的升級中可以對它們進(jìn)行很有效的改造。

我國近些年來一直致力于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)、研究以及開發(fā)上，盡管投入了大量的人力物力和財(cái)力，但是卻取得了比較好的成果，使得經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床成為我國制造業(yè)中必不可少的重要部分。同時(shí)發(fā)展經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，可以更好地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)開發(fā)新的數(shù)控機(jī)床品種，為各企業(yè)陳舊設(shè)備的改造提供技術(shù)支持，當(dāng)前機(jī)床數(shù)控化已經(jīng)成為一種潮流，在很多工業(yè)發(fā)達(dá)國家都實(shí)現(xiàn)了極高的數(shù)控化，這些都為我國進(jìn)入國際市場創(chuàng)造了有利的條件。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)符合我國當(dāng)前的消費(fèi)水平，我們都知道一些中高檔數(shù)控機(jī)床雖然品種齊全，但是價(jià)格昂貴，在很多中小型企業(yè)中都難以得到廣泛使用，而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床則因?yàn)槠湫阅芎谩r(jià)格低廉，而且功能齊全、操作簡單等優(yōu)勢被廣泛使用，所以說經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)具備其存在的必要性。

二、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

在當(dāng)今日益激烈的市場競爭環(huán)境中，機(jī)電一體化的發(fā)展是必然趨勢。而經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的存在也是必然的，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)因其具有品種齊全、適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格低廉以及操作、維修簡單方便等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。

第一，品種齊全。在早期經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)僅僅用于改造普通車床，而如今已經(jīng)發(fā)展到其他行業(yè)了，從各種專機(jī)和各種輔助裝置的發(fā)展，比如鉆床、鏜床、車床、氣割機(jī)等，到現(xiàn)在的汽車界、航空航天業(yè)、兵器制造業(yè)以及各種檢測設(shè)備中都得到了應(yīng)用。而且經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)還在醫(yī)療、印刷、化工、包裝等行業(yè)中有所應(yīng)用，而且在不同的行業(yè)中，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)可以充分發(fā)揮其不同的功能效益。

第二，適應(yīng)性強(qiáng)。為了能夠讓滿足大眾的廣泛需求，通過不斷地改進(jìn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)來滿足高檔型數(shù)控系統(tǒng)和普及型數(shù)控系統(tǒng)所擁有的功能。從降低成本出發(fā)，做到高實(shí)用性，來滿足不同的加工需求。經(jīng)型數(shù)控系統(tǒng)可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)精度需求，比如用于加工一些簡單的直線、斜線以及圓弧或是螺紋狀的零部件等；它還可以滿足中小批量產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，一般在普通機(jī)床上可以完成的加工生產(chǎn)，在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上也可以進(jìn)行。只需要改變加工工序就可以實(shí)現(xiàn)不同零件的加工了，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工過的產(chǎn)品都具有很高的加工精度，保證加工出來的產(chǎn)品不僅尺寸一致性高，而且還可以有效地保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。

第三，價(jià)格低廉。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)具有價(jià)格低廉的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。它的生產(chǎn)成本一般不會超過主機(jī)成本的1/3，所以具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)適用性。它的價(jià)值甚至不超過同等配置帶伺服電機(jī)系統(tǒng)的1/4，可以在生產(chǎn)一線中進(jìn)行普遍推廣，尤其適用于改造普通機(jī)床的數(shù)控化。所以在未來的發(fā)展中，只要不斷保持經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格低廉優(yōu)勢，才能讓其在市場上占有更加舉足輕重的位置，使其長久地屹立于國際市場。

第四，操作、維修簡單方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)不同于其他中、高檔數(shù)控系統(tǒng)，它不僅價(jià)格低廉，而且操作起來還十分方便、簡單易學(xué)，可以很容易地被我國廣大員工所接受，具有很強(qiáng)的操作性，企業(yè)還可以節(jié)省一筆培訓(xùn)開支費(fèi)用。同時(shí)，它的維修也是十分方便的，在生產(chǎn)的過程中難免會發(fā)生這樣那樣的故障問題，與中、高檔數(shù)控系統(tǒng)相比，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)不需要請專業(yè)的維修人員進(jìn)行判斷以及等待廠家來維修，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)本身系統(tǒng)環(huán)節(jié)就很少、結(jié)構(gòu)又很簡單，所以只需要一般的維修人員進(jìn)行檢查更換個(gè)別零件或是更換備件就可以立刻解決故障問題，不僅節(jié)省可維修成本，還不需要耽誤生產(chǎn)過程，企業(yè)自己內(nèi)部就可以解決了，非常方便。

第五，可靠性高。因?yàn)樵诠I(yè)生產(chǎn)的過程中不可避免地會遇到各種軟、硬件的干擾，比如電網(wǎng)電壓的波動(dòng)以及射頻干擾等，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)在使用前就已經(jīng)通過采用各種預(yù)防干擾的設(shè)備和采取了抗干擾措施，所以在生產(chǎn)的過程中，即使是在粉塵特別重、油污特別大的環(huán)境中，也具有較強(qiáng)可靠性，可以安全穩(wěn)定地工作。

第六，提供售后服務(wù)。售后服務(wù)質(zhì)量也是當(dāng)前很多生產(chǎn)企業(yè)所追求的新型服務(wù)，在市場競爭激烈的環(huán)境中，不H要比硬實(shí)力，還要做好軟實(shí)力的服務(wù)。在全國范圍內(nèi)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家都建立了相應(yīng)的售后服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)。而且很多生產(chǎn)廠家還在主要的工業(yè)城市設(shè)置了專門供于客戶的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，讓很多用戶使用起來沒有顧慮，還可以起到很好的鞏固自己市場地位的作用。

三、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用

眾所周知，一個(gè)國家的工業(yè)水平的高低不僅是在產(chǎn)品水平的高低上，更重要的是看產(chǎn)品的制造水平的高低，它代表的是制造技術(shù)未來的發(fā)展方向。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，它可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的穩(wěn)定性和提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)普通機(jī)床不能完成的任務(wù)。

在工業(yè)化國家中，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了普及穩(wěn)定的推廣階段，它是衡量一個(gè)國家數(shù)控化水平的重要標(biāo)志。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，是我國工業(yè)化發(fā)展過沖中的必然趨勢。這就要求我們在接下來的工作中加大研發(fā)力度，不斷設(shè)計(jì)生產(chǎn)出符合我國制造生產(chǎn)業(yè)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)，將傳統(tǒng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，不斷簡化操作流程，改善控制系統(tǒng)落后的現(xiàn)象，將一些十分落后的控制系統(tǒng)和生產(chǎn)效率差的陳舊機(jī)床進(jìn)行改進(jìn)，因?yàn)槿绻麑⑺麄內(nèi)刻蕴蚴歉碌脑?，那么成本太高，我們都知道?shù)控機(jī)床價(jià)格十分昂貴，大多在幾百萬元以上，如果說將他們?nèi)扛碌脑挸杀緭p失太大，所以更新是不現(xiàn)實(shí)的，還不如將普通的陳舊機(jī)床進(jìn)行改造成數(shù)控機(jī)床。所以接下來我們面臨的形勢非常嚴(yán)峻，要將在生產(chǎn)過程中比較薄弱的環(huán)節(jié)、質(zhì)量差以及效率低的陳舊設(shè)備進(jìn)行改造，這個(gè)是擺在我們眼前十分艱巨的任務(wù)。那么對于機(jī)床的微機(jī)數(shù)控化改裝，就是我們廣泛使用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，它的很多優(yōu)點(diǎn)又可以滿足普通數(shù)控機(jī)床的改裝，比如通過微機(jī)數(shù)控改裝其工作量很小，投資也很少，一般在1萬元左右就可以，見效特別快，而且所用周期短。基本不需要怎么改變原有機(jī)床的功能，就可以實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量要求，同時(shí)還可以提高生產(chǎn)效率，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和價(jià)值。

四、今后發(fā)展方向和趨勢

在以后，我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)該是采取通用性與專用性并重，同時(shí)聯(lián)合普及型與提高型共同發(fā)展，加強(qiáng)對系統(tǒng)的開放性等。而且主要是以新機(jī)床配置為主，加上技術(shù)改造舊機(jī)床，實(shí)現(xiàn)床車以外行業(yè)的一體化發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)。大力研發(fā)智能型的數(shù)控系統(tǒng)，滿足產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展要求，研究出過程快捷、操作簡便的適應(yīng)生產(chǎn)需要的技術(shù)。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展還有很大的潛力，加上努力研制新的伺服電機(jī)或是步進(jìn)電機(jī)以及主軸變速電機(jī)和變速系統(tǒng)等，發(fā)展多樣化的主機(jī)，所以在主機(jī)方面向易操作、可靠性強(qiáng)以及多功能方向發(fā)展，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的性價(jià)比。為了適應(yīng)工業(yè)社會的發(fā)展，要保證系統(tǒng)的可靠性能，從而為我國的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床創(chuàng)造豐富多彩的條件，實(shí)現(xiàn)更為廣闊的發(fā)展空間。

五、小結(jié)

發(fā)展經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)符合我國的實(shí)際情況，對于它的一系列優(yōu)點(diǎn)和好處在文中我們都進(jìn)行了分析，充分說明了經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)可以得到廣泛使用的必然趨勢。因?yàn)槲覈傮w實(shí)力與很多發(fā)達(dá)的工業(yè)化國家相比，不論是經(jīng)濟(jì)實(shí)力還是技術(shù)實(shí)力都相對要落后，很多剛剛起步的企業(yè)不僅缺乏資金，而且技術(shù)型人才也很欠缺。所以，要不斷加大經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)，使它可以更好地服務(wù)于我國的各大制造業(yè)，通過其操作簡單，實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的生產(chǎn)。大力引進(jìn)計(jì)算C技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)提供的大量信息資源，實(shí)現(xiàn)智能化的數(shù)控生產(chǎn)，為我國整體經(jīng)濟(jì)水平的提高做貢獻(xiàn)，也為我國的制造業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)在國際市場發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱道明，雷攀.嵌入式經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù)，2012，（2）.

[2] 趙保剛.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2011，（24）.

篇4

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；關(guān)鍵部件；可靠性；研究

隨著我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，使其已經(jīng)成為了當(dāng)今社會工業(yè)生產(chǎn)中的重要支撐力量。它的可靠性運(yùn)行安全是工業(yè)生產(chǎn)安全的保證，也是推動(dòng)和促進(jìn)全球經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的必然動(dòng)力。因此，目前如何保證數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件運(yùn)行的可靠性已經(jīng)成為了相關(guān)部門所最為關(guān)注的問題，也是必須要徹底解決的問題。

1 數(shù)控機(jī)床

1.1 數(shù)控機(jī)床的重要性

所謂的數(shù)控機(jī)床其主要的目的就在于為制造裝備用品的企業(yè)及制造國防軍工用品的企業(yè)提供一個(gè)基礎(chǔ)的工業(yè)生產(chǎn)機(jī)構(gòu)，它是工業(yè)以及制造企業(yè)的核心力量。因此來說，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展水平高低直接關(guān)系著國防安全以及我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的速度。就目前國際整體形勢來看，數(shù)控機(jī)床運(yùn)行可靠性安全與否已經(jīng)成為了衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。尤其是在全球經(jīng)濟(jì)一體化的發(fā)展背景下，數(shù)控機(jī)床以及制造業(yè)水平的高低已經(jīng)成為國防競爭的核心與焦點(diǎn)。也就是說，要想在國際競爭中占有一定的地位，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是其重要的保障。

1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展水平

另外來說，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在我國的使用量已經(jīng)越來越多，并且涉及到了諸多的領(lǐng)域及機(jī)構(gòu)。但同時(shí)來講，由于我國的數(shù)控機(jī)床發(fā)展較晚，因此對其運(yùn)行可靠性管理方面與國外一些發(fā)達(dá)國家的數(shù)控機(jī)床可靠性管理之間還是存在著一定的差距的。這主要是因?yàn)椋菏紫?，現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床的可靠性運(yùn)行水平與國外發(fā)達(dá)國家所使用的數(shù)控機(jī)床相比是處于絕對的劣勢地位的。其中以高檔加工中心的復(fù)合數(shù)控加工設(shè)備來說，其可靠性運(yùn)行指標(biāo)明顯低于國外發(fā)達(dá)國家平均的生產(chǎn)水平。其次，對于與數(shù)控機(jī)床設(shè)備相配套的其它關(guān)鍵性部件來說，檢測與報(bào)警等可靠性裝置的水平與國外發(fā)達(dá)國家的水平相比相差甚遠(yuǎn)。因此也就是說，目前我國所使用的數(shù)控機(jī)床的相關(guān)一些配套的關(guān)鍵性部件還都必須依靠于國外發(fā)達(dá)國家所生產(chǎn)的零部件設(shè)備，從而造成了我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展較為緩慢的現(xiàn)狀，導(dǎo)致了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平整體下降的局面。

1.3 我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展情況

除此之外，隨著我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，人們清楚地認(rèn)識到我國數(shù)控機(jī)床可靠性與國外發(fā)達(dá)國家水平之間的差異性。因此在我國十一五期間，國家已經(jīng)將數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究作為了國家發(fā)展重點(diǎn)目標(biāo)來執(zhí)行，并納入了我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的整體目標(biāo)中去。同時(shí)，國家還提出：要想我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平快速提高，其首先的一點(diǎn)就是要將數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究放于首位，并且將其列入科技發(fā)展中的專項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容來執(zhí)行。另外，我國在研究數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性時(shí)，要充分結(jié)合國外的數(shù)控機(jī)床可靠性分析內(nèi)容以及國內(nèi)現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性分析報(bào)告進(jìn)行探尋，并尋找出提高數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性的可行性辦法及措施，從而提高數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性運(yùn)行的整體水平。

2 數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究方法與現(xiàn)狀

2.1 數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究的方式

數(shù)控機(jī)床及其部件的可靠性研究是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，它是提高數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性運(yùn)行水平的關(guān)鍵，也是一個(gè)促進(jìn)數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件質(zhì)量安全的評定手段。因此可以說，數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性的研究可以充分地表露出產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造到裝置整體過程中的問題及缺點(diǎn)，從而為能夠更好地設(shè)計(jì)制造出合格、高質(zhì)量的產(chǎn)品奠定了一定的基礎(chǔ)。另外，根據(jù)對數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究方法的不同，可將可靠性研究分為室內(nèi)可靠性研究與現(xiàn)場跟蹤可靠性研究兩種方式。所謂的室內(nèi)可靠性研究主要是指將制造完成的關(guān)鍵部件樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)利用先進(jìn)的技術(shù)與科技設(shè)備進(jìn)行檢測，以保證關(guān)鍵部件的生成密度、焊接接口、鋼度及彈性度等滿足數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量要求。而現(xiàn)場跟蹤可靠性研究主要是指在數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件制造生產(chǎn)過程中，由專業(yè)人員對制造過程及產(chǎn)品的安裝等進(jìn)行監(jiān)督，從而保證了數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件在制造時(shí)的質(zhì)量，以此來提高其運(yùn)行時(shí)的可靠性。

2.2 數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究的綜合試驗(yàn)法

目前我國所采用的數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究均是綜合試驗(yàn)法。所謂的綜合試驗(yàn)法主要是指對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行模擬式的運(yùn)行測試。首先，要根據(jù)可靠性研究的內(nèi)容設(shè)置一個(gè)綜合可靠性研究實(shí)驗(yàn)室，而后根據(jù)可靠性研究的產(chǎn)品制定出可行性分析方案，在得到可靠性分析結(jié)果后，根據(jù)這一結(jié)果對產(chǎn)品的試驗(yàn)環(huán)境、產(chǎn)品的運(yùn)行條件、失效模式分析、失效數(shù)據(jù)分析、任務(wù)剖面、性能檢測等進(jìn)行周期性的檢測。從而為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與修改提供一個(gè)最要的參考依據(jù)。另外，除了要對數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件進(jìn)行綜合可靠性研究及試驗(yàn)外，還要對工程制造水平進(jìn)行檢測。也就是說，主要對工程設(shè)計(jì)的環(huán)境應(yīng)力要求以及加載能力要求進(jìn)行測試，從而對數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件早期出現(xiàn)的問題和故障進(jìn)行清除，以此來保證產(chǎn)品投入運(yùn)行后要最大可靠性安全保障。最后，目前在數(shù)控機(jī)床可靠性研究中，對統(tǒng)計(jì)模型、應(yīng)力水平、環(huán)境應(yīng)力、加速壽命以及試驗(yàn)順序的測試及研究是數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究的重點(diǎn)內(nèi)容。其中，在加速壽命可靠性研究中，主要目的是為了設(shè)計(jì)出最符合數(shù)控機(jī)床運(yùn)行額定應(yīng)力的最大值以及設(shè)計(jì)出應(yīng)力極限值。同時(shí)，在試驗(yàn)中將一臺或多臺數(shù)控機(jī)床在一定的環(huán)境下加重其承載力，從而使得出的失效模擬比正常的運(yùn)行模式下速度快。

2.3 國外的數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究

從國外的數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究可以看出，國外最早是將可靠性研究技術(shù)應(yīng)用于電子生產(chǎn)及檢驗(yàn)領(lǐng)域中的。直到二十世紀(jì)七八十年代，國外一些較為發(fā)達(dá)的國家才將可靠性研究應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的研究中去。例如：早在1977年，美國的聯(lián)合后勤司令總就已經(jīng)成立較為完善系統(tǒng)化的可靠性研究試驗(yàn)小組，對國防設(shè)備以及機(jī)械制造性能質(zhì)量等進(jìn)行可靠性的研究，以便能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)械及設(shè)備制造中的不足之處并予經(jīng)修正。同時(shí)，美國可靠性研究小組還制定出了較為科學(xué)化、規(guī)范化的可靠性研究程度及標(biāo)準(zhǔn)，并隨著時(shí)代有發(fā)展，在原有可靠性研究標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的基礎(chǔ)之上加以改進(jìn)，從而達(dá)到可靠性研究的高要求。這也是為什么美國在數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究領(lǐng)域始終處于世界首位的重要原因之一。

2.4 我國的數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究

國的數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件可靠性研究起步較晚。并且在最初起步時(shí)，由于受國外可靠性研究的影響，也是將可靠性研究這一技術(shù)應(yīng)用于科技電子產(chǎn)業(yè)中。直至70年代后期，我國才逐漸將可靠性研究應(yīng)用于對數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的質(zhì)量可靠性研究中。隨著我國社會主義的建設(shè)與發(fā)展，在現(xiàn)階段中，我國對數(shù)控機(jī)床的可靠性研究還停留在主要針對產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)早期的故障檢測以及現(xiàn)場跟蹤檢測的范圍中。我國對數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究，其主要目的就是為了能夠發(fā)出數(shù)控機(jī)床設(shè)備主品早期的不安全因素，從而便于工作人員及時(shí)應(yīng)對，并快速制定出解決這一不安全因素的措施與辦法。而對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤檢測，其目的主要是為了通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)及產(chǎn)品樣本的采集，判斷中現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)中的產(chǎn)品故障，從而為可靠性研究提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。

3 數(shù)控機(jī)床可靠性研究

3.1 數(shù)控機(jī)床傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與可靠性研究的思想及原理

我國自二十世紀(jì)八九十年代開始，逐漸對重工業(yè)中的設(shè)備及機(jī)械生產(chǎn)的可靠性研究加以重視。并且在經(jīng)過了三十多年的摸索與探尋中，我國對數(shù)控機(jī)床的可靠性研究得到了快速的發(fā)展，并達(dá)到了一定的專業(yè)化水準(zhǔn)。在我國十一五期間，國家已完全將數(shù)控機(jī)床的可靠性研究作為了國家重點(diǎn)級研究發(fā)展項(xiàng)目來對待，并要求將其納入國家整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo)中去。并通過實(shí)踐使數(shù)控機(jī)床可靠性研究取得了較好的成績與效果。同年，在十一五期間，國家所提出的：“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重點(diǎn)項(xiàng)目中就指出，我國要對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大專項(xiàng)的實(shí)施計(jì)劃。從這一點(diǎn)可以看出，我國對數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究、數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的可靠性質(zhì)量與不水平等項(xiàng)目內(nèi)容給予了高度的支持和重視。同時(shí)來講，在國家各大高校內(nèi)，對數(shù)控機(jī)床的可靠性研究，數(shù)控機(jī)床可靠性計(jì)算方法、數(shù)控機(jī)床可靠性評估方法等方面的內(nèi)容提供了大量的可行性較高的研究方案。

我國科學(xué)研究者張新民對目前國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與可靠性研究方法進(jìn)行了思想及原理上的研究與分析。首先是從國防機(jī)械設(shè)備的工程設(shè)備理念入手，在數(shù)控機(jī)床所建立的干涉型模擬設(shè)備的基礎(chǔ)之上，結(jié)合論述了JC法、MONTE-CARLO法等幾種國防機(jī)械設(shè)備的可靠性研究。同時(shí)，國內(nèi)的另一位科學(xué)研究者王元文對多維機(jī)械設(shè)備運(yùn)行模式下的可靠性進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究，同時(shí)在研究中對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中可能會出現(xiàn)的可靠性問題進(jìn)行了分析和總結(jié)，并給出了問題的具體解決措施及方案。該方法首先是將多維機(jī)械設(shè)備的可靠性研究轉(zhuǎn)入了一個(gè)求解非線性方程組中，然后用線性代數(shù)的求解方法對靠性數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)根據(jù)數(shù)值對一般數(shù)控機(jī)床設(shè)備進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)思想及方法的研究和分析，然后根據(jù)對該可靠性數(shù)據(jù)的分析指出數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中所存在的不足之處及缺點(diǎn)。這也就是我們常說的這一概念最初的起源之處。另外，在王元文提出了“剩余可靠度”這一概念后，利用其可靠度之和建立了級小化目標(biāo)函數(shù)。因此，也就形成了以可靠性條件及邊界條件相約束的數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)可靠性研究數(shù)字模型。也因函數(shù)的建立編制了計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序。這也大大方便了人們對數(shù)控機(jī)床的可靠性設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，同時(shí)還可以利用實(shí)例分析法驗(yàn)證數(shù)控機(jī)床可靠性研究結(jié)果的正確性。

3.2 利用率論的應(yīng)用以及以統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識進(jìn)行研究

對數(shù)控機(jī)床的可靠性研究，其本身就是一個(gè)較為定性的概念，因此在研究中可以通過對概率論的應(yīng)用以及以統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識對數(shù)控機(jī)床的可靠性研究進(jìn)行量化式的計(jì)算。例如：在采用概念計(jì)算法對有限元邊值進(jìn)行求解時(shí)。首先從數(shù)控機(jī)床可靠性研究的數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出了許多周期系統(tǒng)參數(shù)穩(wěn)定性與靈活度的可靠性計(jì)算公式。同時(shí)推算出了這些隨機(jī)數(shù)據(jù)參數(shù)對數(shù)控機(jī)床設(shè)備運(yùn)行轉(zhuǎn)數(shù)的影響，從而從根本上避免或解決數(shù)控機(jī)床運(yùn)行時(shí)可能會出現(xiàn)的可靠性安全總理。另外，目前國內(nèi)的各高校也不斷地對數(shù)控機(jī)床的可靠性進(jìn)行研究與分析。例如：東北大學(xué)就對數(shù)控機(jī)床中的五軸加工中習(xí)運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了可靠性研究，并且在研究中運(yùn)用蒙特卡洛法判斷出五軸加工在數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)中的可靠性數(shù)學(xué)計(jì)算模型。同時(shí)，東北大學(xué)通過對數(shù)控機(jī)床的點(diǎn)估算與跟蹤估算驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)可靠性分析研究的效果。這一研究結(jié)果大大提高了數(shù)控機(jī)床的設(shè)備加工質(zhì)量及精準(zhǔn)度，并對延長數(shù)控機(jī)床工作年限有著十分重要的作用。

4 數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的研究

一般來講，數(shù)控機(jī)床是屬于一種全新的具有高技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)及設(shè)備，而數(shù)控機(jī)床內(nèi)的關(guān)鍵部件則是高技術(shù)含量設(shè)備中的一個(gè)獨(dú)立的單元技術(shù)載體。這些關(guān)鍵部件對數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中，其關(guān)鍵部件主要包括了：數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、主軸單元、滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、NC工作臺、伺服電機(jī)、刀庫及換刀裝置、防護(hù)裝置等。同時(shí)來講，數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件是數(shù)控機(jī)床設(shè)備中最為重要的組成部分，因此對關(guān)鍵部件的可靠性研究更顯其重要性。首先來講，關(guān)鍵部件的可靠性研究方法與數(shù)控機(jī)床的可靠性研究方法有著很大的不同之處，因此要對關(guān)鍵部件進(jìn)行研究時(shí)是不能夠按照數(shù)控機(jī)床的研究方法來進(jìn)行的。

目前而言，我國現(xiàn)存的對數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件的可靠性研究主要包括用平均故障間隔法、用平均修復(fù)時(shí)間法、用固有可用度及精度保持時(shí)間法等對關(guān)鍵部件的可行性進(jìn)行研究。例如：吉林大學(xué)的宗立華教授就指出：運(yùn)用平均故障間隔時(shí)間法對數(shù)控機(jī)床的刀架部件進(jìn)行可靠性研究，可以更為全面地對數(shù)控刀架的可靠性進(jìn)行評定。同時(shí)，由于數(shù)控機(jī)床中刀架故障的產(chǎn)生與其轉(zhuǎn)位時(shí)換刀次數(shù)及過程有著很大的關(guān)聯(lián)，但同時(shí)，在刀架工作過程中，其也不一定是始終保持在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下的。因此，利用平均故障間隔法根據(jù)刀架轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)來分析其可靠性，是較為準(zhǔn)確的一種方法。另外，目前隨著科技的發(fā)展以及可靠性研究技術(shù)的發(fā)展，在對關(guān)鍵部件進(jìn)行可靠性研究時(shí)可以通過計(jì)算機(jī)軟件以及PLC系統(tǒng)對可靠性指標(biāo)進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)換刀設(shè)備的自我檢測功能。最后，對于數(shù)控機(jī)床設(shè)備中的滾動(dòng)功能部件的可靠性研究中，可通過對指標(biāo)的確定以及驗(yàn)證失效分析等方法，對關(guān)鍵部件的可靠性進(jìn)行評定與分析，從而達(dá)到數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵部件功能最優(yōu)的目的和效果。

5 結(jié)語

綜上所述可知，數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究對提高數(shù)控機(jī)床設(shè)備的整體運(yùn)行能力都具有著十分重要的作用。因此，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵部件右靠性研究時(shí)，要根據(jù)其特點(diǎn)及實(shí)際的運(yùn)行規(guī)律為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行分層次地研究，從而達(dá)到排除預(yù)防故障發(fā)生，提高數(shù)控機(jī)床整體運(yùn)行能力的最終目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊兆軍，陳傳海，陳菲.數(shù)控機(jī)床可靠性技術(shù)的研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2013，49（20）：130-139.

[2]趙仲琪.關(guān)于高檔數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件可靠性技術(shù)研究的探討[C].第二屆數(shù)控機(jī)床與自動(dòng)化技術(shù)專家論壇論文集，2011：50-52.

篇5

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 多體系統(tǒng) 運(yùn)動(dòng)建模

0 引言

近年來，隨著數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，我國在數(shù)控機(jī)床研究和發(fā)展方面取得了長足進(jìn)步，一些制約數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)取得了突破。但是由于我國對數(shù)控機(jī)床研究起步晚，投入低，相關(guān)技術(shù)的研究相對落后，故其總體發(fā)展水平仍與國際先進(jìn)水平有較大的差距。國內(nèi)的數(shù)控機(jī)床在性能、加工精度、穩(wěn)定性和可靠性等方面都很難與國外高檔產(chǎn)品相比。

加工精度是數(shù)控機(jī)床性能的主要標(biāo)志之一。為了提高機(jī)床的加工精度，必須對機(jī)床的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。而誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的性能主要取決所建立的誤差模型。關(guān)于數(shù)控機(jī)床誤差建模的研究很多，主要的方法有三角幾何法、誤差矩陣法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、矢量描述法、剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)法及多體系統(tǒng)理論法等。

本文通過分析數(shù)控機(jī)床誤差來源及各運(yùn)動(dòng)副的誤差運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，在此基礎(chǔ)上研究三軸數(shù)控機(jī)床的綜合誤差建模方法，并以多體系統(tǒng)為例，說明誤差建模的方法和步驟。

1 影響數(shù)控機(jī)床精度因素分析

在數(shù)控加工中，影響加工質(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)會產(chǎn)生各種誤差，各種誤差源作用在工件的成形過程中，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，從而影響零件的加工精度及質(zhì)量。按照誤差來源進(jìn)行劃分，誤差可分為內(nèi)部誤差和外部誤差。其中內(nèi)部誤差源主要包括幾何誤差、熱誤差、切削力誤差、摩擦力及加工原理誤差等。

大量研究統(tǒng)計(jì)表明幾何誤差和熱誤差占總誤差的主要部分，對這兩項(xiàng)誤差的補(bǔ)償研究已經(jīng)取得了成效，而切削力誤差對機(jī)床精度的影響作用也日益顯著。圖1為機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中各種誤差所占的比例圖。

基于以上的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在建立數(shù)控機(jī)床的綜合誤差模型時(shí)，需要綜合考慮幾何誤差、熱誤差和切削力誤差的影響。下面分別對這三項(xiàng)誤差進(jìn)行分析。

2 數(shù)控機(jī)床誤差項(xiàng)分析

2.1 幾何誤差 三軸數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)包括X、Y、Z三個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)軸。理想情況下與機(jī)床每個(gè)運(yùn)動(dòng)副相關(guān)的自由度只有一個(gè)。但是由于制造和裝配誤差的影響，機(jī)床在實(shí)際運(yùn)行過程中每個(gè)運(yùn)動(dòng)副往往存在6個(gè)自由度，分別是三個(gè)平移誤差及三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)誤差。圖2所示的是沿X軸平動(dòng)時(shí)的6項(xiàng)運(yùn)動(dòng)誤差。

因此，3個(gè)移動(dòng)副共有18項(xiàng)幾何誤差，加上單元間姿態(tài)誤差3項(xiàng)及主軸誤差5項(xiàng)，共26項(xiàng)幾何誤差。具體如表1所示。

2.2 熱誤差 對于三軸數(shù)控機(jī)床來說，各運(yùn)動(dòng)軸及主軸的熱誤差共14項(xiàng)，分別為：X軸、Y軸、Z軸和主軸原點(diǎn)在三個(gè)方向的熱漂移誤差，以及兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)角誤差。具體如表2所示。

2.3 切削力誤差 切削力誤差是指數(shù)控機(jī)床加工時(shí)產(chǎn)生的切削力導(dǎo)致刀具、工件、機(jī)床部件等變形，從而使實(shí)際切削位置與理論切削位置發(fā)生偏移而產(chǎn)生的誤差。三軸數(shù)控機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)軸及主軸的切削力誤差共23項(xiàng)，分別為：X軸、Y軸、Z軸在三個(gè)坐標(biāo)軸方向的切削力誤差及轉(zhuǎn)角誤差；主軸在三個(gè)方向的移動(dòng)誤差及兩個(gè)轉(zhuǎn)角誤差。具體如表3所示。

3 數(shù)控機(jī)床綜合誤差建模分析

關(guān)于數(shù)控機(jī)床誤差建模問題，經(jīng)過多年的研究，目前已經(jīng)發(fā)展成了多種不同的建模方法。最早的是由Humphries等人提出的用三角關(guān)系建立三軸機(jī)床的幾何誤差模型，用來分析多軸機(jī)床的空間誤差。之后矢量表達(dá)方法、傅里葉變換法、剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)及機(jī)構(gòu)學(xué)方法陸續(xù)被用于建立數(shù)控機(jī)床的幾何誤差、位置誤差及空間誤差模型。2000年以來，基于齊次坐標(biāo)矩陣建立多軸數(shù)控機(jī)床的準(zhǔn)靜態(tài)誤差綜合空間誤差模型取得了很大的成效。近年來，針對復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)誤差，發(fā)展起來了一種多體系統(tǒng)理論。

多體系統(tǒng)是指由多個(gè)剛體或柔體通過某種形式聯(lián)結(jié)而成的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)。多體系統(tǒng)理論和方法具有通用性和系統(tǒng)性，非常適合于進(jìn)行空間誤差建模，目前己經(jīng)在機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)等復(fù)雜機(jī)械的運(yùn)動(dòng)分析與控制中得到成功應(yīng)用，并且應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。它是對一般復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的完整抽象和有效描述，是分析和研究復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的最優(yōu)模式。因此目前在對數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)誤差進(jìn)行建模分析時(shí)，大多采用多體系統(tǒng)理論。下面將對多體系統(tǒng)誤差建模的具體步驟進(jìn)行介紹。

4 多體系統(tǒng)誤差建模步驟

采用多體系統(tǒng)理論對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行誤差建模時(shí)，需要用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將研究對象進(jìn)行抽象，通過求解運(yùn)動(dòng)特征矩陣，得到刀具成形點(diǎn)的空間位置誤差和刀具姿態(tài)誤差。其具體步驟如下：

4.1 描述多體系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。方法有兩種，分別是基于圖論的描述方法和低序列陣列描述法。由于后者簡單方便，因此目前多被采用。用低序列陣列描述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中各體之間的關(guān)聯(lián)性，得到三軸機(jī)床的低序體陣列表。

4.2 根據(jù)三軸機(jī)床的低序體陣列表，求出相鄰體之間的運(yùn)動(dòng)特征矩陣。包括體間理想靜止、理想運(yùn)動(dòng)特征矩陣及實(shí)際靜止、運(yùn)動(dòng)誤差特征矩陣。

4.3 在求出相鄰體之間的運(yùn)動(dòng)特征矩陣之后，為了完成三軸機(jī)床的綜合誤差建模，需要求解刀具的理想成形函數(shù)和實(shí)際成形函數(shù)，結(jié)合運(yùn)動(dòng)特征矩陣，得到刀具成形點(diǎn)的綜合空間誤差及刀具姿態(tài)誤差。

以上就是采用多體系統(tǒng)進(jìn)行誤差建模的具體步驟。

5 結(jié)論

本文對數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析，并對數(shù)控機(jī)床的具體誤差項(xiàng)進(jìn)行了深入分析，在此之后介紹了數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)誤差建模理論的發(fā)展，并以目前廣泛應(yīng)用的多體系統(tǒng)理論方法為例，說明了采用多提系統(tǒng)理論對三軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行綜合誤差建模的方法和步驟。該建模方法為后續(xù)的機(jī)床誤差分離及誤差補(bǔ)償提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊建國.數(shù)控機(jī)床誤差綜合補(bǔ)償技術(shù)及應(yīng)用[D].上海：上海交通大學(xué)，1998.

[2]A.K，Srivastava，S.C，Veldhuis. Modelling geometric and thermal errors in a five-axis CNC machine tool. International Journal of Machine Tools and Manufacture，1995，35(9)：1321-1337.

[3]李圣怡，戴一帆等.精密和超精密機(jī)床精度建模技術(shù)[M].長沙：國防科技大學(xué)出版社，2007.

[4]辛立明，徐志剛，趙明揚(yáng)等.基于改進(jìn)的多體系統(tǒng)誤差建模理論的激光拼焊生產(chǎn)線運(yùn)動(dòng)誤差模型[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，46(2)：61-68.

[5]李曉麗.面向多體系統(tǒng)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)建模及幾何誤差分析研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2008.

篇6

關(guān)鍵詞:數(shù)控技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

引言

數(shù)控技術(shù)主要是通過數(shù)字信息來達(dá)到機(jī)械運(yùn)動(dòng)與工作行程相關(guān)操作做對應(yīng)的操控技術(shù)，這種技術(shù)是將傳統(tǒng)機(jī)械制造人工相關(guān)技術(shù)、現(xiàn)代操控技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到高度結(jié)合后產(chǎn)生的現(xiàn)代性的制造業(yè)技術(shù)，其操作具有較高的精確性、高效性、智能化等特點(diǎn)，因此可以達(dá)到制造業(yè)操控的更高水平。數(shù)控技術(shù)在一定程度上是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化制造的基礎(chǔ)條件，同時(shí)也是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之處，對于一個(gè)國家與企業(yè)的工業(yè)現(xiàn)代化水平而言，可以通過其數(shù)控技術(shù)相關(guān)水平與裝備數(shù)量做對應(yīng)衡量。

1我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)下我國數(shù)控相關(guān)產(chǎn)業(yè)基地已經(jīng)形成，例如華中數(shù)控與航天數(shù)控都屬于當(dāng)下具有相當(dāng)規(guī)模的大批量生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)廠商，在相關(guān)研究結(jié)果與技術(shù)的商品化發(fā)展之上構(gòu)建了大量的數(shù)控廠。相關(guān)生產(chǎn)廠家構(gòu)成了我國當(dāng)下的數(shù)控產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)研發(fā)基地，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展在我國當(dāng)下已經(jīng)初具規(guī)模。同時(shí)對于數(shù)控技術(shù)而言，大部分技術(shù)已經(jīng)掌握，同時(shí)已經(jīng)做好了商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用的狀態(tài)，為企業(yè)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展贏得了利潤與發(fā)展動(dòng)力。整體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入一種常規(guī)的商業(yè)運(yùn)作的循環(huán)狀態(tài)。

2我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展問題

2．1數(shù)控系統(tǒng)與功能部件水平落后

當(dāng)下數(shù)控技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到數(shù)控系統(tǒng)與功能部件水平落后的現(xiàn)狀而出現(xiàn)發(fā)展前進(jìn)的強(qiáng)大制約。國產(chǎn)中檔型數(shù)控系統(tǒng)在國內(nèi)的整體市場中占比為35%，高檔型占比95%，其他需要進(jìn)口來有效支持。功能部件在國內(nèi)市場中的總體份額占比為30%，中高檔型占比相對更低，臺灣產(chǎn)占比50%，歐盟與日本等占比20%。

2．2高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)有待提升

高速、復(fù)合、智能與高精等典型性的高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)在一定程度上雖然獲得的一定的發(fā)展，相關(guān)新產(chǎn)品與技術(shù)也得到了推進(jìn)，但是與國際高水平對比，目前我國的高檔數(shù)控機(jī)床技術(shù)仍舊處于較為滯后的狀態(tài)，部分高精尖技術(shù)仍舊沒有得到充分地掌握，而多數(shù)掌握的技術(shù)都屬于較為基礎(chǔ)的技術(shù)。對于動(dòng)態(tài)綜合補(bǔ)償技術(shù)、高速高精運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、智能技術(shù)、復(fù)合加工技術(shù)與高精度直驅(qū)技術(shù)等都存在技術(shù)水平的較大差異，與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍舊有較大距離。同時(shí)也沒有建立起以企業(yè)為主題、市場為導(dǎo)向以及產(chǎn)學(xué)研用一體的研發(fā)體系，相關(guān)行業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展仍舊沒有高新技術(shù)作支撐。

2．3缺乏自主開發(fā)與自主品牌競爭力

當(dāng)下我國數(shù)控機(jī)床骨干技術(shù)的研發(fā)條件較為薄弱，資金運(yùn)用率較低，可持續(xù)性的投入能力缺乏，沒有關(guān)鍵性的技術(shù)與技術(shù)突破做支撐，人才結(jié)構(gòu)配置不科學(xué)，零部件支撐能力相對較弱，沒有形成較為完善的產(chǎn)業(yè)研發(fā)體系。

3我國數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展趨勢

3．1高速與高精尖技術(shù)與裝備發(fā)展

為了提升企業(yè)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)與國際市場上的競爭力，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)業(yè)所帶來的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，需要不斷地縮短技術(shù)裝備生產(chǎn)周期，進(jìn)而有效地提升產(chǎn)業(yè)與企業(yè)在市場中的競爭實(shí)力。其操作主要是通過提升產(chǎn)品所在的檔次與質(zhì)量來完成，高速與高精性加工技術(shù)可以在一定程度上有效地提升生產(chǎn)效率。

3．2智能化、開放性與網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展

雖然當(dāng)下的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)逐步朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化等趨勢發(fā)展，但是在一定程度上其技術(shù)運(yùn)用的廣泛性與深度性還有待加強(qiáng)。產(chǎn)業(yè)與企業(yè)自身為了獲取更高的利潤，在先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用上仍舊處于滯后狀態(tài)。其原因在于先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用所節(jié)省的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其采用傳統(tǒng)人力成本更高。特別是先進(jìn)技術(shù)使用所帶來的設(shè)備采購成本與日常技術(shù)維護(hù)保養(yǎng)成本，并不能達(dá)到更優(yōu)于傳統(tǒng)人工操作成本效益。智能化、網(wǎng)絡(luò)化與開放性所帶來的實(shí)際作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)下我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的水平。相關(guān)的研發(fā)也是市場所需的必然趨勢，雖然目前應(yīng)用尚且不廣泛，但是也不能否定其發(fā)展的未來價(jià)值。智能化系統(tǒng)主要是包括智能診斷、監(jiān)控等技術(shù)方面，可以有效地便于系統(tǒng)的診斷與維修保養(yǎng)。智能化自動(dòng)變成與人機(jī)界面等技術(shù)，可以有效地將變成與操作更加的智能化;驅(qū)動(dòng)性與使用連接也能達(dá)到智能化操作;在加工效率與質(zhì)量水平上也可以通過智能化來有效控制生成。開放式數(shù)控技術(shù)主要是在系統(tǒng)的開發(fā)上可以放在統(tǒng)一性的運(yùn)行平臺上操作，可以達(dá)到一定特性的品牌產(chǎn)品。開放性可以在變化、擴(kuò)充與裁剪數(shù)控功能等方面展開對機(jī)床廠家與客戶端用戶的服務(wù)，完成系列化與快速，達(dá)到不同品種與檔次開放式數(shù)控系統(tǒng)的展現(xiàn)，可以依據(jù)用戶個(gè)性化應(yīng)用與技術(shù)訣竅做有效集合來生成其控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化主要是可以有效地達(dá)到生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)與制造企業(yè)在信息集成方面的需要。在國外著名相關(guān)單位已經(jīng)得到了有效的應(yīng)用，已經(jīng)形成一定未來發(fā)展趨勢。

4結(jié)語

數(shù)控技術(shù)當(dāng)下在我國發(fā)展水平較低，需要充分依據(jù)實(shí)際情況，做產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，注重高精尖技術(shù)的開發(fā)運(yùn)用，提升生產(chǎn)效率與質(zhì)量，從而獲得市場的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn):

［1］李國巍，王盼，孫凱旋，等．?dāng)?shù)控技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］．黑龍江科學(xué)，2016，7(7):14－15．

篇7

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 故障分析 可靠性設(shè)計(jì)

一.引言

如今數(shù)控機(jī)床市場競爭已經(jīng)是白熱化。市場競爭的五大要素是品種、服務(wù)、質(zhì)量、價(jià)格和交貨期，其中決定產(chǎn)品競爭勝負(fù)關(guān)鍵要素是質(zhì)量，因此故障分析對于數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量的提高與日常維修具有非常重要的意義。同時(shí)可靠性是質(zhì)量的靈魂和主體，可靠性影響著質(zhì)量和其他方面，想在數(shù)控機(jī)床市場上占有更大的份額就要把重心放在可靠性工程技術(shù)上，由于這是國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床要害所在和薄弱環(huán)節(jié)，因此導(dǎo)致了較低的市場占有率。

二.數(shù)控車床的故障分析

故障分析是指在故障發(fā)生后進(jìn)行的分析和檢測，以找到故障故障的原因、部位和機(jī)理，從而掌握產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)改進(jìn)的方向及修復(fù)方法，防止同類問題的再次發(fā)生。它可為設(shè)計(jì)者提供可預(yù)防故障的信息，為制造分析工藝缺陷和次品原因，為使用者分析出事故原因和預(yù)防措施，故障分析貫穿于設(shè)計(jì)、制造以及使用的全壽命周期。它的目的決不僅是評價(jià)系統(tǒng)及其組成單元的可靠性水平，更重要的是提高系統(tǒng)的可靠性水平。因此，故障分析技術(shù)就構(gòu)成了在可靠性分析過程中的一項(xiàng)最基本并且最重要的內(nèi)容。

故障部位分析

工作臺是發(fā)生故障最頻繁的部位。主要表現(xiàn)為：手持單元手輪損壞和按鈕故障、工作

臺不轉(zhuǎn)和不能變速手持單元電纜損壞等。工作臺的可靠性得到保證才能使數(shù)控車床的可靠性水平得到大幅度的提高。（2）液壓系統(tǒng)的故障。主要表現(xiàn)為： 溢流閥損壞、油管損壞、濾油芯損壞、液壓閥損壞以及機(jī)床很多部位出現(xiàn)漏油現(xiàn)象等。（3）電氣系統(tǒng)障占第三位，主要表現(xiàn)為：腳踏開關(guān)接觸不良、X軸行程開關(guān)緊固螺釘松動(dòng)、刀具測量臂內(nèi)無觸點(diǎn)開關(guān)位置調(diào)整不到位等。（4）伺服控制單元的故障也很多。主要表現(xiàn)為： 電器警、報(bào)伺服電機(jī)故障和光柵尺損壞。

2. 故障分類原則

數(shù)控車床產(chǎn)品復(fù)雜，它產(chǎn)生的故障模式、程度和危害大小各不相同。數(shù)控車床是可修復(fù)產(chǎn)品，可靠性工程致力于通過數(shù)據(jù)分析研究，杜絕或有效減少產(chǎn)生重大危害的故障，達(dá)到盡量減少故障發(fā)生次數(shù)的目的?；诖耍枰贫ǔ鰯?shù)控車床故障的分級方法。數(shù)控車床的故障危害度是指各類故障對數(shù)控車床可靠性綜合危害的程度，根據(jù)故障危害度進(jìn)行分級的方法不外乎兩種：定性分級和定量分級。故障危害度的概念還沒有明確的定義，它很難用一個(gè)實(shí)際的量值作為標(biāo)尺?，F(xiàn)在，在各大行業(yè)中基本上采取四級分類方法。將車床各種類型的故障可能造成的影響按嚴(yán)重程度分為四個(gè)級別：（1）致命危害指危害人身安全的、會引起產(chǎn)品報(bào)廢的、造成重大的經(jīng)濟(jì)損失以及對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重危害的故障；（2）嚴(yán)重故障指導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，并且廠家短時(shí)間內(nèi)無法修復(fù)的故障；（3）一般故障指導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，但是廠家短時(shí)間內(nèi)可以修復(fù)的故障；（4）輕微故障指的是不會導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，不需要更換零件，只要簡單調(diào)試就可以排除的故障。

三.數(shù)控機(jī)床可靠性設(shè)計(jì)原則

數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，可靠性是數(shù)控機(jī)床質(zhì)量的核心。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性問題嚴(yán)重影響了在國內(nèi)外市場競爭中的聲譽(yù)，使許多國有大中型機(jī)床企業(yè)長期處于困境，因此提高國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性是重中之重。

1. 明確產(chǎn)品的使用條件及工作環(huán)境，進(jìn)行耐環(huán)境設(shè)計(jì)

數(shù)控車床產(chǎn)品的可靠性是針對一定的工作條件而言，包括兩個(gè)方面：一是工作環(huán)境，包括載荷和工作場所的濕度、噪聲、灰塵、溫度和腐蝕介質(zhì)等的狀況，二是使用條件，主要指現(xiàn)場操作條件及維護(hù)條件，因此要明確產(chǎn)品的工作環(huán)境和使用條件。

耐環(huán)境設(shè)計(jì)是在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮產(chǎn)品在整個(gè)壽命周期內(nèi)可能遇到的各種環(huán)境影響，例如裝配、振動(dòng)影響，貯存時(shí)的溫度、濕度、霉菌、運(yùn)輸時(shí)的沖擊等影響。因此必須慎重選擇設(shè)計(jì)方案，采取必要的保護(hù)措施，減少或消除有害環(huán)境的影響?？梢詮目刂骗h(huán)境、適應(yīng)環(huán)境與認(rèn)識環(huán)境三方面加以考慮。認(rèn)識環(huán)境指的是：不應(yīng)只注意產(chǎn)品的工作環(huán)境以及維修環(huán)境，還應(yīng)了解產(chǎn)品的安裝、貯存和運(yùn)輸?shù)沫h(huán)境?？刂骗h(huán)境指的是：在條件允許時(shí)，應(yīng)在小范圍內(nèi)為所設(shè)計(jì)的數(shù)控車床創(chuàng)造良好的工作環(huán)境條件，或人為地去除對產(chǎn)品可靠性不利的環(huán)境因素。適應(yīng)性環(huán)境指的是：在無法對所有環(huán)境條件進(jìn)行人為控制時(shí)，在材料選用、表面處理、設(shè)計(jì)方案、涂層防護(hù)等方面采取措施，以提高數(shù)控車床本身耐環(huán)境的能力。

2. 收集可靠性數(shù)據(jù)，確定可靠性指標(biāo)

進(jìn)行數(shù)控車床產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求決定采用什么可靠性指標(biāo)，而指標(biāo)的確定主要有：一是由設(shè)計(jì)者提出，主要是根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)和市場調(diào)查；二是由用戶提出；三是由各方協(xié)商確定?，F(xiàn)在數(shù)控車床產(chǎn)品還沒有制定可靠性指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，但不論由哪個(gè)方面提出指標(biāo)，都要有利于提高產(chǎn)品可靠性水平，同時(shí)又不脫離現(xiàn)實(shí)的技術(shù)發(fā)展水平。這樣就要求應(yīng)首先收集和掌握國內(nèi)外同類產(chǎn)品或相似產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)，例如，平均故障間隔時(shí)間、失效分布、首次故障平均時(shí)間、失效機(jī)理、失效模式及失效的影響程度、維修方法、維修時(shí)間、維修方針及其分布、備件準(zhǔn)備、維修費(fèi)用、維修周期和最佳經(jīng)濟(jì)壽命等等。運(yùn)用收集的數(shù)據(jù)資料并進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，可得到原有產(chǎn)品的可靠度，維修度及有效度等可靠性特征量，在此基礎(chǔ)上，考慮現(xiàn)有設(shè)計(jì)制造水平，經(jīng)過詳細(xì)分析，確定出所要設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)。所確定的數(shù)控車床可靠性指標(biāo)既要切實(shí)可行，又要指標(biāo)先進(jìn)，有利于促進(jìn)數(shù)控車床產(chǎn)品可靠性水平的不斷提高。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)控車床設(shè)計(jì)首先確定數(shù)控車床的組成及其類型。當(dāng)數(shù)控車床類型確定以后，對它的可靠性指標(biāo)進(jìn)行合理的分配。將可靠性指標(biāo)分配到各子系統(tǒng)，并與各子系統(tǒng)能達(dá)到的指標(biāo)相比較，判斷是否需要改進(jìn)設(shè)計(jì)。再把改進(jìn)設(shè)計(jì)后的可靠性指標(biāo)分配到各子系統(tǒng)。根據(jù)同樣的方法，可把可靠性指標(biāo)進(jìn)一步分配到各個(gè)元器件和零部件。

4.簡化設(shè)計(jì)與維修設(shè)計(jì)

在滿足預(yù)定功能的情況下，設(shè)計(jì)應(yīng)力求元器件和零部件的數(shù)量少、簡單。越簡單越可靠是可靠性設(shè)計(jì)的基本原則，是減少故障提高可靠性的有效方法。但不能因?yàn)闇p少元器件或零部件而使其它零部件執(zhí)行超長功能或在高應(yīng)力的條件下工作。否則，簡化設(shè)計(jì)將達(dá)不到提高可靠性的目的。對于新結(jié)構(gòu)、新材料的應(yīng)用要有充分的把握，需經(jīng)過試驗(yàn)并經(jīng)一段時(shí)間試用后再大量應(yīng)用。維修性設(shè)計(jì)就是在設(shè)計(jì)時(shí)考慮產(chǎn)品的故障易于檢查、容易發(fā)現(xiàn)，便于盡快修復(fù)，甚至在未出現(xiàn)故障時(shí)，就采取必要的措施加以預(yù)防或消除故障于未然。

四.結(jié)論

故障分析對于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量提高與維修護(hù)養(yǎng)具有很重要的作用，可靠性設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場競爭力，也是設(shè)備質(zhì)量提高的重要指標(biāo)，因此必須加大這方面的研究力度。

參考文獻(xiàn)

篇8

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)方向 數(shù)控機(jī)床編程 職業(yè)能力 培養(yǎng)模式

隨著數(shù)控技術(shù)及其數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，社會對其相應(yīng)技術(shù)人才的需求量越來越多，而且對數(shù)控類人才的要求也越來越高。因此，數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)是一件非常重要，而且也是一項(xiàng)極其艱巨的任務(wù)。

數(shù)控技術(shù)職業(yè)能力培養(yǎng)及其培養(yǎng)模式是近年來一直被關(guān)注的問題。本文對機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向（以下簡稱數(shù)控技術(shù)方向）職業(yè)能力培養(yǎng)及其教學(xué)模式，其中主要對數(shù)控機(jī)床編程及其操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)作些探討。

一、以人才市場需求為依據(jù)，確定學(xué)生數(shù)控技術(shù)方向能力結(jié)構(gòu)

隨著數(shù)控技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深入和擴(kuò)大，社會對數(shù)控類人才的需求情況在不斷變化，不僅是需求種類，而且對數(shù)控人才的質(zhì)量要求都在不斷變化。根據(jù)各種市場需求信息，數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)就業(yè)類型有：數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)制造，數(shù)控設(shè)備的操作使用，數(shù)控設(shè)備的調(diào)試與維護(hù)，數(shù)控工藝人員及數(shù)控程序調(diào)試員，數(shù)控設(shè)備及其零部件的生產(chǎn)管理與營銷等。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)各類人才十分短缺，大型數(shù)控設(shè)備和特種數(shù)控設(shè)備的操作使用等方面的人才尤為缺乏。據(jù)2008年有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，未來5年上海市全市的“灰領(lǐng)”人才缺口將達(dá)到50萬人次。

學(xué)生通過在校的四年學(xué)習(xí)之后，將一一步入社會，因此，學(xué)生能力結(jié)構(gòu)應(yīng)與市場需求相吻合。作為數(shù)控技術(shù)方向職業(yè)能力，主要有：數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)能力、數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力、機(jī)械識圖及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖能力、計(jì)算機(jī)輔助編程與制造能力、PLC控制編程及其機(jī)床維護(hù)能力、數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)生產(chǎn)管理及營銷能力等。其中，數(shù)控機(jī)床編程及其操作控制能力，主要又可分為：識圖能力、工藝設(shè)計(jì)能力、數(shù)控編程能力、數(shù)控機(jī)床操作使用能力和零件數(shù)控加工質(zhì)量控制能力。

二、以數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力為核心的課程建設(shè)

作為技術(shù)應(yīng)用型本科，以技術(shù)能力培養(yǎng)為主線開展教學(xué)非常重要。在建立課程體系和進(jìn)行技能培養(yǎng)模式探討時(shí)，應(yīng)該尊重教育規(guī)律，重視技術(shù)應(yīng)用。首先，必須強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)，以提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。其次，注意課程設(shè)置的科學(xué)性、實(shí)用性，在安排課程上采用逆向手法，即以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，確定能力模塊和與能力相關(guān)的理論課程和實(shí)踐課程，確定主要專業(yè)課，然后以專業(yè)課為主線，科學(xué)地設(shè)置相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課及其他相關(guān)課程，其中每門課的設(shè)置都應(yīng)該符合能力模塊的需要。同時(shí)在課程設(shè)置時(shí)，應(yīng)注意知識結(jié)構(gòu)和學(xué)生的知識積累，應(yīng)處理好每門課之間的內(nèi)在關(guān)系，避免重復(fù)教學(xué)。表1為數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力分解與開設(shè)課程之間的對應(yīng)關(guān)系。

表1 數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力分解及其相關(guān)課程

數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向重要能力之一，其技術(shù)含量高，核心課程內(nèi)容包括：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床與編程等。主要就業(yè)方向如表1所示。表中還列出了數(shù)控機(jī)床編程與操控制作能力及其相關(guān)證書、主要課程等。

由上可見，數(shù)控技術(shù)方向?qū)W生培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是既懂?dāng)?shù)控機(jī)床操作，又能識圖繪圖，又能根據(jù)工藝要求編寫零件數(shù)控加工程序乃至進(jìn)行數(shù)控加工和質(zhì)量控制，又對數(shù)控設(shè)備的維護(hù)有所了解的“灰領(lǐng)”人才。下面主要圍繞數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)進(jìn)行討論。

三、促進(jìn)數(shù)控機(jī)床編程與操作控制能力提高的教學(xué)改革

在數(shù)控技術(shù)方向的多個(gè)能力模塊中，數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力是重點(diǎn)能力之一。為了提高數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力，同時(shí)在教學(xué)過程中取得良好的教學(xué)效果，我們做了各方面的舉措和嘗試。

數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力的提高，可以通過識圖能力、工藝設(shè)計(jì)能力、數(shù)控編程能力和零件數(shù)控加工質(zhì)量控制能力等的提高來實(shí)現(xiàn)。為把學(xué)科發(fā)展和職業(yè)能力培養(yǎng)與市場需求、技術(shù)應(yīng)用掛鉤，將組織學(xué)生參加國家勞動(dòng)保障部職業(yè)技能鑒定中心相關(guān)職業(yè)技能證書考試作為教學(xué)目標(biāo)的一部分納入教學(xué)計(jì)劃。

1.整合教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生識圖繪圖能力

機(jī)械識圖繪圖能力培養(yǎng)是數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)技能培養(yǎng)的重要內(nèi)容之一。進(jìn)行機(jī)械制圖及其CAD教學(xué)，安排CAD實(shí)訓(xùn)，通過讓學(xué)生讀解和繪制各種零件圖、裝配圖，不只是能讓學(xué)生掌握AutoCAD操作系統(tǒng)的使用，更重要的可以提高學(xué)生機(jī)械識圖和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)繪圖的能力。

為了提高機(jī)械讀圖或識圖能力，在識圖繪圖能力培養(yǎng)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)期間，安排1～2周的車工、鉗工等內(nèi)容的認(rèn)識性傳統(tǒng)金工實(shí)習(xí)，由此將零件圖與加工聯(lián)系在一起，非常有助于識圖繪圖能力的提高。同時(shí)，通過安排實(shí)訓(xùn)和適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，組織學(xué)生參加CAD認(rèn)證考試，可以增強(qiáng)學(xué)生對職業(yè)技能的認(rèn)知度。

2.加強(qiáng)數(shù)控工藝教學(xué)，提高學(xué)生加工工藝編制能力

實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。然而在編程前，首先要求學(xué)生了解工件、刀具、切削機(jī)床和夾具工藝系統(tǒng)四要素，同時(shí)編制出數(shù)控工藝。工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)極其長期的任務(wù)。

通過開設(shè)機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械制造工藝及其裝備、數(shù)控加工工藝等課程，使學(xué)生學(xué)習(xí)到有關(guān)工藝方面的理論知識。同時(shí)，通過開設(shè)金工實(shí)習(xí)和專門的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)訓(xùn)練課，培養(yǎng)學(xué)生的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。主要內(nèi)容包括：圖樣分析，加工工藝方案設(shè)計(jì)，工藝規(guī)程編制，刀具或刀具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或選擇，工藝裝備的設(shè)計(jì)，等等。

學(xué)生在校期間，開始進(jìn)入相關(guān)工藝知識的學(xué)習(xí)，同時(shí)通過各種工藝編制實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，不斷得到工藝設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。隨著數(shù)控工藝教學(xué)的不斷深入，進(jìn)一步按照數(shù)控工藝師考試的要求，針對典型案例進(jìn)行數(shù)控工藝編制訓(xùn)練，組織學(xué)生參加數(shù)控工藝師認(rèn)證考試。

3.改革數(shù)控編程教學(xué)模式，提高學(xué)生數(shù)控機(jī)床編程能力

與機(jī)械識圖能力和工藝編制能力息息相關(guān)的數(shù)控機(jī)床編程能力是數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)技能中另一重要能力之一。要加工出合格的零件，就需要編制出可行的數(shù)控加工程序。而學(xué)生數(shù)控機(jī)床加工程序編制能力的培養(yǎng)則有其獨(dú)特的地方。數(shù)控機(jī)床編程課是一門操作性比較強(qiáng)的課程，在該門課的教學(xué)過程中，理論環(huán)節(jié)與實(shí)踐環(huán)節(jié)是不可分割的。

以往的授課形式，理論課和實(shí)訓(xùn)課相互獨(dú)立，實(shí)訓(xùn)課一般安排在理論課完全結(jié)束之后進(jìn)行。然而，這樣做，學(xué)生對課堂內(nèi)容難以理解和接受，理論學(xué)的枯燥無味，進(jìn)入實(shí)訓(xùn)課時(shí)能想起的寥寥無幾，導(dǎo)致重復(fù)教學(xué)過多，課時(shí)浪費(fèi)較多，教學(xué)效率低下。

為了提高數(shù)控機(jī)床編程教學(xué)效果，改變以往理論滿堂灌的填鴨式教學(xué)形式，把理論教學(xué)與學(xué)生實(shí)際動(dòng)手緊密結(jié)合起來。編程能力的提高，最終離不開操作使用數(shù)控機(jī)床。然而，由于數(shù)控機(jī)床的昂貴和操作使用上的安全性，學(xué)習(xí)編程理論初期，不便直接在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行。為此，我們引進(jìn)實(shí)驗(yàn)課，即在理論課教學(xué)中安排實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這樣做改變了傳統(tǒng)的教師一味地講，學(xué)生一味地聽的教學(xué)慣例，學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，直接參與到教學(xué)中來，學(xué)生與教師共同完成教學(xué)任務(wù)。

所謂實(shí)驗(yàn)課就是利用數(shù)控編程軟件直觀地認(rèn)識和理解各個(gè)數(shù)控指令，并運(yùn)用各種數(shù)控指令編寫數(shù)控程序。數(shù)控實(shí)驗(yàn)以作業(yè)或課題的形式布置給學(xué)生，讓學(xué)生自行完成，要求書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在編制某種零件的加工程序時(shí)，會遇到各種問題，同學(xué)需要找出原因并加以解決。在實(shí)驗(yàn)過程中教師只起到輔助作用。這種方法，教、學(xué)、練交叉進(jìn)行，學(xué)一學(xué)練一練，效果很好。

四、圍繞數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)技能教育，切實(shí)搞好實(shí)踐基地建設(shè)

通過金工實(shí)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了一般機(jī)床的操作使用方法。再通過以上各個(gè)環(huán)節(jié)的能力培養(yǎng)，學(xué)生已具有基本編制典型形狀特征零件程序的能力。但由于還停留在模擬階段，所以必須實(shí)際上數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)數(shù)控機(jī)床編程和操作控制能力訓(xùn)練。在掌握數(shù)控操作技能的同時(shí)，進(jìn)行零件分析，編制數(shù)控加工工藝路線，編制數(shù)控加工程序并進(jìn)行調(diào)試，最后加工出尺寸精度和表面質(zhì)量等都合格的零件。

同時(shí)，為了檢驗(yàn)學(xué)生數(shù)控機(jī)床編程及其操作控制能力是否能適應(yīng)市場，在學(xué)生綜合學(xué)習(xí)理論與實(shí)際知識的前提下，通過大量典型零件的編程練習(xí)，安排統(tǒng)一的課題進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)編程與操作訓(xùn)練，最后組織學(xué)生參加數(shù)控機(jī)床工職業(yè)技能認(rèn)證考試。

然而，要全面提高數(shù)控機(jī)床編程及其操作控制能力，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)，就離不開數(shù)控技術(shù)實(shí)踐教學(xué)，離不開有效利用實(shí)訓(xùn)基地開展實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，因此就必須充分重視實(shí)訓(xùn)室建設(shè)。數(shù)控機(jī)床技術(shù)含量高，實(shí)訓(xùn)室建設(shè)應(yīng)作為一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目立項(xiàng)來抓，從實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、投資的經(jīng)濟(jì)合理性、設(shè)備的市場通用性、實(shí)用性和發(fā)展的前瞻性出發(fā)，配置中、高檔的數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心等硬件設(shè)備，同時(shí)配備相關(guān)的軟件設(shè)備，形成一個(gè)較好的數(shù)控技術(shù)職業(yè)技能教學(xué)的軟、硬件環(huán)境。

按照這一要求，配備高層次的齊全的CAD/CAM機(jī)房電腦設(shè)備及軟件系統(tǒng)。不僅滿足數(shù)控編程實(shí)驗(yàn)和上機(jī)實(shí)訓(xùn)的需要，同時(shí)也為學(xué)生能自由上機(jī)練習(xí)提供方便的場所。

同時(shí)，為了大案例教學(xué)的需要，購置一臺綜合性強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，以方便學(xué)生拆裝數(shù)控設(shè)備和開展數(shù)控設(shè)備相關(guān)課程教學(xué)的需要。

五、結(jié)語

本文以就業(yè)方向、市場需求為切入點(diǎn)，討論數(shù)控技術(shù)方向職業(yè)能力內(nèi)涵，探討解決學(xué)生各方面職業(yè)能力培養(yǎng)問題的途徑，摸索教學(xué)模式新思路。作為技術(shù)應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)模式，從理論課、實(shí)驗(yàn)課和實(shí)訓(xùn)課的互補(bǔ)關(guān)系出發(fā)，將其有效結(jié)合，穿行，使其融為一體，同時(shí)以國家職業(yè)技能鑒定中心相關(guān)數(shù)控技能考證要求為能力目標(biāo)，進(jìn)行綜合能力培養(yǎng)，取得了良好的效果。

1.實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)是職業(yè)能力培養(yǎng)的保證。

2.將考證內(nèi)容作為技能培養(yǎng)的參考，目標(biāo)明確。

3.在數(shù)控編程理論教學(xué)中引進(jìn)實(shí)驗(yàn)課，使教、學(xué)、練交叉進(jìn)行，有效地提高了教學(xué)效果。

4.將數(shù)控機(jī)床編程與操作控制職業(yè)能力分成各個(gè)不同職業(yè)能力模塊，按能力模塊的互補(bǔ)關(guān)系有層次地開展教學(xué)，取得了能力培養(yǎng)的綜合效果，提高學(xué)生綜合思考問題和解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧京.數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的研究與實(shí)踐[J].機(jī)械職業(yè)教育，2008（11）.

[2]柳永念.創(chuàng)新教育觀下高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式探討[J].教育與職業(yè)，2008（12）.

篇9

機(jī)械制造等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有其復(fù)雜性、多樣性以及一些客觀環(huán)境因素的制約，因此我國在機(jī)械制造等相關(guān)方面還沒有形成一套成熟的、完整的理論體系，但隨著我圍微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由其是對數(shù)控加工及制造技術(shù)提出了越來越高的要求。現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展也從以前的單一形式發(fā)展成現(xiàn)在的多樣化、復(fù)雜化、高智能化。

關(guān)鍵詞

數(shù)控技術(shù)機(jī)械制造 應(yīng)用與發(fā)展

前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和以“時(shí)間驅(qū)動(dòng)”為重要特征的市場競爭的加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快以及人們對商品需求的多樣化，傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)正在發(fā)生極其深刻的改變，多品種小批量生產(chǎn)的比重越來越大，對產(chǎn)品的交貨質(zhì)量和成本要求越來越高，要求現(xiàn)代制造技術(shù)具有較高的柔性，即要求機(jī)械制造業(yè)對各種外界因素的適應(yīng)能力或者產(chǎn)品適應(yīng)市場的變化能力越來越強(qiáng)，亦即要求空間和時(shí)間的靈活性越來越大，其關(guān)鍵的技術(shù)是數(shù)控技術(shù)。而數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字化信號對設(shè)備運(yùn)行及其加工過程進(jìn)行控制的一種自動(dòng)化技術(shù)。現(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)。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)按事先存儲的控制程序來執(zhí)行對設(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)的存儲、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過計(jì)算機(jī)軟件來完成。它是典型的機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和檢測技術(shù)密切結(jié)合的機(jī)電一體化高新技術(shù)。

一、數(shù)控技術(shù)及其特點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對機(jī)床加工精度的要求越來越高。如果完全靠提高零部件制造精度和機(jī)床裝配精度的傳統(tǒng)方法來設(shè)計(jì)制造高精度數(shù)控機(jī)床，勢必大幅度提高機(jī)床的成本，在有些情況下甚至不可能。面對這一現(xiàn)實(shí)，我們對以低成本實(shí)現(xiàn)高精度的途徑進(jìn)行了探索，提出～種通過信息、控制與機(jī)床結(jié)構(gòu)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高精度軌跡控制的方法，其核心思想是：①采用具有高分辨率和高采樣頻率的新型插補(bǔ)技術(shù)，在保證速度的前提下大幅度提高軌跡生成精度；②通過新型雙位置閉環(huán)控制，有效保證希望軌跡的高精度實(shí)現(xiàn)。③以

信息化軌跡校正消除機(jī)械誤差和干擾對軌跡精度的影響，從而保證所控制的機(jī)床可在生產(chǎn)環(huán)境中長期高精度運(yùn)行。其中軟件的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的組成部分，是硬件按照要求工作的指揮者。下位機(jī)軟件是運(yùn)行程序，負(fù)責(zé)從上位機(jī)接收數(shù)據(jù)并控制執(zhí)行部件工作和檢測機(jī)床狀態(tài)的任務(wù)，基于數(shù)控機(jī)床制造中的復(fù)雜性、多樣性，在數(shù)控機(jī)軟件以A11L語言和CAM軟件和NC語言為主，ATL語言由CAM軟件產(chǎn)生，用來描述刀具運(yùn)行軌跡的一種說明性語言，并且可在CAM軟件里進(jìn)行模擬。

數(shù)控加工技術(shù)不同于傳統(tǒng)的加工技術(shù)，其主要特點(diǎn)為：

(1)能高質(zhì)量地完成一般機(jī)床難以完成的復(fù)雜零件和曲面形狀的加工；

(2)能方便地改變加工工藝參數(shù)(如切削用量)，因而利于換批加工和新產(chǎn)品的研制；

(3)可實(shí)現(xiàn)一次裝夾工件完成多道工序加工，從而確保高質(zhì)量的加工精度同時(shí)又減少了輔助時(shí)問；

(4)采用模塊化標(biāo)準(zhǔn)工具，既減少了換刀和安裝時(shí)間，又提高了工具標(biāo)準(zhǔn)化程度和工具的管理水平；

(5)便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助制造。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和微處理器的采用，數(shù)控技術(shù)得到了飛速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

二、數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用

長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高檔依靠進(jìn)口的局面，特別是國家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、

質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進(jìn)水平相比落后了5一10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。結(jié)合中國生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需要及具體條件為導(dǎo)向。我國發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際，注重實(shí)用，即對國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生實(shí)際效益。所以我國應(yīng)結(jié)合具體生產(chǎn)實(shí)際，逐步實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的全球化。我國在發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化的同時(shí)還應(yīng)結(jié)合我國的具體國情進(jìn)行分析。在發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化的同時(shí)注意到發(fā)展的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化的綠色化。綠色制造通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠的設(shè)備、綠色：工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用網(wǎng)以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制作哦啊能最大限度地減少制造對環(huán)境的負(fù)面影響。同時(shí)是原材料和能源的利用率達(dá)到最高。

2．1數(shù)控技術(shù)在機(jī)床中的應(yīng)用

機(jī)床設(shè)備是機(jī)械工業(yè)的“母機(jī)”，只有機(jī)床設(shè)備實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，加工出來的產(chǎn)品才能達(dá)到質(zhì)量穩(wěn)定可靠，企業(yè)才有較強(qiáng)的應(yīng)變能力。計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)為機(jī)械制造業(yè)提供了良好的機(jī)床控制能力，即把計(jì)算機(jī)作為一種控制裝置運(yùn)用到機(jī)床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對機(jī)床的加工實(shí)施控制。這樣的機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字化的信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置、機(jī)床電機(jī)的啟動(dòng)和停止、主軸變速、工件松開夾緊、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制

介質(zhì)上，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需零件。

2．2數(shù)控技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人中的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人是一種能模擬人的手、腕和臂等部分動(dòng)作，按照預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌

跡、動(dòng)作等要求編成程序，使工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操縱工具的自動(dòng)化裝置。工業(yè)機(jī)器人可以在改善勞動(dòng)條件、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率方面起重要作用。它主要用在機(jī)器制造業(yè)的生產(chǎn)線上裝卸料和裝配方面，以及在諸如噴漆、噴砂、焊接等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境下進(jìn)行工作，甚至在人類無法進(jìn)入的環(huán)境如深水作業(yè)、對放射性物質(zhì)的操作、太空作業(yè)等條件下進(jìn)行工作。

工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力部分和控制部分等組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由伺服驅(qū)動(dòng)裝置和機(jī)械結(jié)構(gòu)等組成，能模仿人臂的動(dòng)作}動(dòng)力部分向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)元件的作用下實(shí)現(xiàn)動(dòng)作；控制部分由微機(jī)數(shù)控系

統(tǒng)組成，是工業(yè)機(jī)器人的指揮系統(tǒng)，它控制機(jī)器人按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并可記憶各種指令信息，如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度等，向驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出指令，使工業(yè)機(jī)器人完成規(guī)定的動(dòng)作；必要時(shí)還可對工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作出錯(cuò)或發(fā)生故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號；對于較高級的工業(yè)機(jī)器人還有檢測傳感系統(tǒng)和感覺系統(tǒng)。

2．3數(shù)控技術(shù)在其它方面的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)除上述的應(yīng)用范圍外，還有常與數(shù)控機(jī)床配套使用，用來測量在

數(shù)控機(jī)床上加工的零件的位置、尺寸和形狀誤差的計(jì)算機(jī)數(shù)控三坐標(biāo)測量機(jī)。此外，還有利用數(shù)控技術(shù)加工出各種形狀的工件的數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控激光切割機(jī)和數(shù)控火切割機(jī)等。

三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數(shù)控系統(tǒng)正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

1、高精高速高效化速度

效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。若采用高速cpu芯片、rise芯片、多cpu控制系統(tǒng)、高分辨率檢測元件、交流數(shù)字伺服系統(tǒng)、配套電主軸、直線電機(jī)等技術(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。在今后的幾年，超精密數(shù)控機(jī)床正在向精密化、高速化、智能化和納米化發(fā)展，匯合而成的新一代數(shù)控機(jī)床。

2、柔性化

數(shù)控系統(tǒng)采用新～代模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面更寬，可靠性更強(qiáng)，可滿足不同用戶的需求。同一群控系統(tǒng)能根據(jù)不同生產(chǎn)流程，自動(dòng)進(jìn)行信息流動(dòng)態(tài)調(diào)整，發(fā)揮群控系統(tǒng)的功能。

3、多軸化

多軸聯(lián)動(dòng)加工，零件在一臺數(shù)控機(jī)床上一次裝夾后，可進(jìn)行自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭、旋轉(zhuǎn)工作臺等操作，完成多工序、多表面的復(fù)合加工，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。

4、軟硬件開放化

用戶可根據(jù)自己的需要，對數(shù)控系統(tǒng)軟件進(jìn)行二次開發(fā)，用戶的使用范圍不再受生產(chǎn)商的制約。

5、實(shí)時(shí)智能化

在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等方面發(fā)展。如編程專家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出了故障時(shí)，診斷、維修等實(shí)現(xiàn)智能化。

結(jié)束語

總之，我國要搞好機(jī)械自動(dòng)化，不但要起點(diǎn)高，瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水準(zhǔn)，而且必須包括各種靈活的提成本、見效快的技術(shù)，堅(jiān)持提高與普及相結(jié)合的方針，同時(shí)從我國具體的基本國情出發(fā)，使我國的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有的才能健康地走上高速度、高質(zhì)量和高效益之路。

參考文獻(xiàn)

1．林其駿．《數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用》[M]．第1版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1 998：11―1 8

篇10

什么是工業(yè)強(qiáng)基工程？2015年5月，《中國制造2025》正式，提出了建設(shè)制造強(qiáng)國的五大工程，工業(yè)強(qiáng)基工程是它的重要組成部分。

早在2014年3月，中國工程院就啟動(dòng)了“工業(yè)強(qiáng)基戰(zhàn)略研究”，為制訂《中國制造2025》提供戰(zhàn)略咨詢。2016年6月，中國工程院又啟動(dòng)“工業(yè)強(qiáng)基戰(zhàn)略研究（二期）”，為進(jìn)一步實(shí)施“工業(yè)強(qiáng)基工程”提供咨詢。

中國制造業(yè)大而不強(qiáng)的主要原因之一，是缺少核心技術(shù)及關(guān)鍵共性技術(shù)。什么是關(guān)鍵共性技術(shù)？可以簡化為“四基”。中國工程院戰(zhàn)略研究報(bào)告認(rèn)為，這個(gè)“四基”已經(jīng)成為制約我國工業(yè)由大變強(qiáng)的癥結(jié)所在，制約我國提高自主創(chuàng)新能力及全球競爭力的瓶頸所在。

梳理我國制造基礎(chǔ)現(xiàn)狀，首先是高端裝備的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件嚴(yán)重依賴進(jìn)口。比如數(shù)控機(jī)床，我國的高檔數(shù)控機(jī)床，至今主要依賴進(jìn)口，比例約在70%到80%。高端數(shù)控機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)80-90%依賴進(jìn)口，國產(chǎn)高端數(shù)控機(jī)床的精度穩(wěn)定性、可靠性仍有較大差距。再如工業(yè)機(jī)器人，我國高端工業(yè)機(jī)器人主要依賴進(jìn)口，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人所需的精密減速器、伺服電機(jī)和控制器等核心零部件，多數(shù)直接采購國外產(chǎn)品。

國產(chǎn)大型客機(jī)C919即將上天，但其航空發(fā)動(dòng)機(jī)全部進(jìn)口。同時(shí)，我們國家正大力發(fā)展重型燃?xì)廨啓C(jī)，但是技術(shù)仍主要依靠進(jìn)口。其中最主要的零部件航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金葉片，大概一公斤左右，一片需要10多萬元人民幣。至于重型燃?xì)廨啓C(jī)的高溫合金葉片，大概25-35公斤左右，要20多萬元一片。高溫合金葉片涉及葉片設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、高溫合金、定向凝固制造及耐高溫陶瓷涂層工藝等基礎(chǔ)材料及先進(jìn)基礎(chǔ)工藝，我們還沒有完全掌握。

“工業(yè)強(qiáng)基工程”提出了建設(shè)目標(biāo)，到2020年，工業(yè)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵零部件保證能力大幅度提升，40%的核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料實(shí)現(xiàn)自主保障，先進(jìn)基礎(chǔ)工藝得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)服務(wù)體系較為完善。到2025年，70%的關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料實(shí)現(xiàn)自主保障，先進(jìn)基礎(chǔ)工藝得到廣泛推廣應(yīng)用，建成較為完善的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)服務(wù)體系。

首先，工業(yè)強(qiáng)基要提高認(rèn)識、加大投入。萬丈高樓不可能建在沙灘上。提高創(chuàng)新能力，突破智能制造，需要“四基”做技術(shù)支撐。

其次，加強(qiáng)“四基”創(chuàng)新能力及平臺建設(shè)，提高制造基礎(chǔ)能力，政府要發(fā)揮主要作用。產(chǎn)業(yè)化問題主要由企業(yè)投入，但是共性技術(shù)、競爭前技術(shù)的問題，需要政府來加大力度投入和支持。建議建設(shè)一批獨(dú)立的，不以盈利為目的、能夠?yàn)榭缧袠I(yè)服務(wù)的關(guān)鍵共性基礎(chǔ)材料、先進(jìn)基礎(chǔ)材料工藝制造創(chuàng)新研究中心。我國到2025年要建設(shè)40個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新中心，建議應(yīng)該包括關(guān)鍵元器件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和先進(jìn)基礎(chǔ)工藝的制造創(chuàng)新中心或平臺。