導(dǎo)語：如何才能寫好一篇國內(nèi)數(shù)控機床發(fā)展趨勢，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 現(xiàn)狀 趨勢

1、前言

進入21世紀，我國的經(jīng)濟逐漸走進了全球經(jīng)濟一體化的舞臺，進入了一個嶄新的時代。我國機床制造業(yè)社會工業(yè)化進程中大規(guī)模需要的發(fā)展機遇，同時也遭受到了來自國外制造業(yè)的強勢競爭壓力，加速技術(shù)的引進和自主研發(fā)是解決機床制造業(yè)快速騰飛的關(guān)鍵。隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的應(yīng)用范圍還在不斷的擴大，因此，其發(fā)展前景十分廣闊。本文簡要分析了數(shù)控機床的現(xiàn)狀，并指出了未來的發(fā)展趨勢。

2、我國數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀

改革開放后，我國數(shù)控技術(shù)得到了發(fā)展機遇。在80年代初，我國先后從美國、德國等發(fā)達國家引進了一些數(shù)控系統(tǒng)和伺服技術(shù)，填補了我國在這方面的空白。然后陸續(xù)研發(fā)了那個時代的的數(shù)控系統(tǒng)，通過不斷的完善，這些系統(tǒng)的可靠性得到了用戶的肯定，總而結(jié)束了我國數(shù)控技術(shù)在這一階段的瓶頸，這個時期的數(shù)控機床技術(shù)我國還是主要以借鑒國外先進技術(shù)為主，對一些知識進行消化吸收。在90年代，我國的數(shù)控機床技術(shù)已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍。在這個階段國家針對實際情況，先后安排了“柔性制造系統(tǒng)技術(shù)（FMS）開發(fā)研究”、“計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS工程）的研究”等一系列重大的科研項目，大力推動我國數(shù)控技術(shù)的自主研發(fā)進程。這樣我國數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，也由進口發(fā)展到了自主研發(fā)的階段。目前我國已有數(shù)十家的研究所和企業(yè)可以從事各類數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)。其中比較知名的有北京的KND系統(tǒng)、南京的華興系統(tǒng)、成都的廣泰系統(tǒng)等。

但是由于我國數(shù)控機床的技術(shù)水平和工業(yè)基礎(chǔ)的起步比較晚，在一些領(lǐng)域的研究還是很存在差距。導(dǎo)致在數(shù)控機床的性能和可靠性方面與發(fā)達國家相比還是存在著距離。目前在推動數(shù)控機床發(fā)展的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的過程中，我國的數(shù)控行業(yè)還存在著很多的問題。如：缺乏核心技術(shù)、技術(shù)創(chuàng)新能力不足、缺乏有效的管理機制、在與國際企業(yè)競爭時缺乏實力等問題。

3、數(shù)控機床未來的發(fā)展趨勢

3.1 高速化和高精度化

盡管很多年前就已經(jīng)提出了數(shù)控機床的高速化和高精度發(fā)展的目標，但是在科學(xué)探索的路上是沒有盡頭的。而且目前對高精度、高速度的內(nèi)涵和需求也在不斷的變化。保障工作的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量是數(shù)控機床一直的追求。更高的速度和更精準的加工技術(shù)可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期和提高企業(yè)在市場上的競爭力。

3.2 智能化

21世紀的數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒁欢ㄊ侵悄芑?。目前，智能化的理念已?jīng)滲透到了數(shù)控機床的各個部分。如加工過程的對工藝的自調(diào)節(jié)控制，工藝參數(shù)自動檢測顯示。還為了提高驅(qū)動方便的各種人性化設(shè)計，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。在故障診斷方面也擺脫了原始的人工檢修，已經(jīng)有智能診斷、智能監(jiān)控程序和感應(yīng)裝置，方便系統(tǒng)在出現(xiàn)問題時及時進行反饋和維護，減少了查找故障的時間，為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展提供了機會。

3.3驅(qū)動并聯(lián)化

并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構(gòu)移動部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導(dǎo)軌進給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構(gòu)驅(qū)動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應(yīng)自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標聯(lián)動數(shù)控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。

3.4 網(wǎng)絡(luò)化

現(xiàn)在國外已經(jīng)開始嘗試對數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和試驗。就是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各個機床進行連接，可以實現(xiàn)機床的統(tǒng)一管理和在線監(jiān)測功能，同時也方便對機床程序的修改。目前數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)要具備以下幾個方面的能力：一是可以將程序從監(jiān)測室可靠的傳輸?shù)矫颗_機床，然后對其運行情況實現(xiàn)實時監(jiān)控；二是可以隨時采集到每臺機床的數(shù)據(jù)參數(shù)進行查看和備份；三是可以將不同機床間的程序進行相互交換，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性；四是可以在線提取到每臺數(shù)控機床的刀具磨損情況和估計刀具的使用壽命，然后電腦實現(xiàn)和監(jiān)控換刀程序的執(zhí)行。

4、結(jié)語

目前，數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡(luò)化、綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國，數(shù)控產(chǎn)品的核心技術(shù)研發(fā)方面還是與國際同行存在著很多的不足。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)在引進先進技術(shù)的同時應(yīng)該重視對國內(nèi)技術(shù)人才的培養(yǎng)，努力打造具有自主品牌的核心產(chǎn)品。力爭早日擺脫目前在高精端設(shè)備上依賴進口的局面，為把我國從一個制造大國發(fā)展成為一個研發(fā)大國而奮斗。

參考文獻

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[2]賈亞洲，楊兆軍.數(shù)控機床可靠性國內(nèi)外現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展策略[J].中國制造業(yè)信息化，2008，4.

[3]楊紅華.數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].湖南農(nóng)機，2008（5）.

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；歷史；發(fā)展趨勢

一、引言

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

二、數(shù)控機床的歷史

20世紀中葉, 隨著信息技術(shù)革命的到來，機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，全自動化成型部件的數(shù)控機床。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，在傳統(tǒng)的機床基礎(chǔ)上引進了數(shù)字化控制，將以往憑借工人經(jīng)驗的操作變?yōu)閿?shù)字化、可復(fù)制的自動操作。數(shù)控機床可以加工多品種小批量零件（降低規(guī)?；m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、價格昂貴不允許報廢的關(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：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。目前，工業(yè)發(fā)達國家機床產(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)化進程起始于20世紀50年代。由于種種原因，我們錯過了20世紀70到80年代的新型工業(yè)化大發(fā)展時期，導(dǎo)致我國的機械裝備制造產(chǎn)業(yè)到現(xiàn)在為止仍然在趕超發(fā)達國家的階段。自20世紀末開始，我國開始了大規(guī)模引進西方技術(shù)，同時在引進技術(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)控機床制造產(chǎn)業(yè)。這一時期，我國的整體制造業(yè)也開始了逐漸由制造大國向制造強國邁進了腳步，機床制造業(yè)也跟著取得數(shù)控機床快速增長的業(yè)績。機床的發(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)控機床和機床工具行業(yè)對外合資合作進一步加強, 無論在精度、速度、性能, 還是智能化方面都取得了相當?shù)某煽儭?/p>

三、我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

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

截止到2014年，國產(chǎn)低檔經(jīng)濟型機床已經(jīng)在國內(nèi)機床生產(chǎn)企業(yè)得到了很好的應(yīng)用，經(jīng)濟型數(shù)控機床基本都是國內(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)控機床當中大約80%的數(shù)控系統(tǒng)都在使用國外產(chǎn)品，國內(nèi)機床企業(yè)將各個子系統(tǒng)進口后進行拼裝，組成最終的成品機床。我國部分中檔普及型數(shù)控機床的功能、性能和可靠性方面已具有較強的市場競爭力。在中、高檔數(shù)控機床方面、四軸、五軸聯(lián)動機床等高端產(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。高檔機床方面國內(nèi)產(chǎn)品大約只能占到10%，大部分都是靠進口。數(shù)控機床的核心技術(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口。目前，我國在上海、煙臺建廠的大多是國外數(shù)控機床生產(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，軟件水平相當不錯，但在電器硬件方面還需進一步提高。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床和中檔機床大約各占50%和40%，高檔數(shù)控機床的需求大約是10%。從整體市場環(huán)境看，歐美等一些老牌機床公司有著長時間的技術(shù)積淀，同時不斷致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)，引導(dǎo)著數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展。2014年，國家宏觀經(jīng)濟持續(xù)低位運行，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，擺脫受制于人的嚴峻形勢。

四、我國數(shù)控機床產(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，和許多產(chǎn)業(yè)將會互聯(lián)網(wǎng)化一樣，數(shù)控機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新的焦點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。屆時，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控機床將真正實現(xiàn)在全世界任意地點制造出滿足用戶需求的產(chǎn)品，進一步縮小制造業(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較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。數(shù)控機床市場競爭力也大大提高。2014年，我國機床行業(yè)發(fā)展主旋律概括為八個字：“穩(wěn)中求進、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，從被動應(yīng)對，到主動順應(yīng)，再到能動把握，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床企業(yè)產(chǎn)品競爭力弱、利潤薄、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重等產(chǎn)業(yè)難題的重要手段。

為了讓機床鑄造產(chǎn)業(yè)高速增長，“十二五”規(guī)劃中對我國機床鑄造產(chǎn)業(yè)提出了明確的目標，到2015年，機床鑄造產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值8000億元。要實現(xiàn)這個目標，需要將國家經(jīng)濟政策和行業(yè)自主調(diào)整發(fā)展兩個要素相結(jié)合。在國家政策層面，已經(jīng)出臺了大量的專項支持措施。國家通過專項財政補貼，稅務(wù)減免、專項獎勵基金、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，在行業(yè)層面，應(yīng)當繼續(xù)實施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，以企業(yè)為主題，以創(chuàng)新為驅(qū)動力。鑒于機床屬于投資大、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)，同時引入科研院校參與，實行公私合營伙伴關(guān)系推進研發(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)。中國機床工業(yè)的振興，數(shù)控機床的加速發(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、勞動生產(chǎn)率。進入21世紀知識經(jīng)濟時代，科學(xué)知識及作為重要生產(chǎn)要素的機床，其作用將更加突出。

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關(guān)鍵詞:數(shù)控機床;國內(nèi)外;發(fā)展;趨勢

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)08-0317-01

近半個世紀以來,數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。

1 數(shù)控(NC)階段(1952年-1970年)

早期計算機的運算速度低,對當時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理作用還不大,不能適應(yīng)機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng),被稱為硬件連接數(shù)控,簡稱為數(shù)控(NC)。隨著電子元器件的發(fā)展,這個階段歷經(jīng)了三代:

(1)1952年的第一代――電子管階段

(2)1959年的第二代――晶體管階段

(3)1965年的第三代――小規(guī)模集成電路階段

2 計算機數(shù)控(CNC)階段(1970年-現(xiàn)在)

到1970年,通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件,從此進入了計算機數(shù)控(CNC)階段。到1971年,美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件――運算器和控制器,采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上,稱之為微處理器,又可稱為中央處理單元(簡稱CPU)。到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強,控制一臺機床能力有富裕,不如采用微處理器經(jīng)濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高,但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計算機的核心部件,故仍稱為計算機數(shù)控。到了1990年,PC機的性能已發(fā)展到很高的階段,可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段。計算機數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代:

(1)1970年的第四代――小型計算機階段

(2)1974年的第五代――微處理器階段

(3)1990年的第六代――基于PC階段

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革,國外各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資,對現(xiàn)代制造技術(shù)進行研究開發(fā),提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù),它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前,數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革,由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上,數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化;在智能化基礎(chǔ)上,綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù),數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制,加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù),實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理;在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上,CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體,機床聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。

長期以來,我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu),CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定,加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié),整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下,加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù),無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整,更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量,因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見,傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu),限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展,已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程,因此,對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。

當今數(shù)控機床呈現(xiàn)從以下幾個發(fā)展趨勢:

(1)高速高精高效化。

速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)和帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng),同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施,機床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化。

柔性化包含數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性和群控系統(tǒng)的柔性。數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計,功能覆蓋面大,可裁剪性強,便于滿足不同用戶的需求;而群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求,使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整,從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

(3)工藝復(fù)合性和多軸化。

數(shù)控技術(shù)的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后,通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施,完成多工序、多表面的復(fù)合加工;數(shù)控技術(shù)的多軸化是以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工。

(4)實時智能化。

科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天,實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合,人智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展,而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展,由此產(chǎn)生了實時智能化控制這一新的領(lǐng)域。

參考文獻

[1]徐國威.國內(nèi)外數(shù)控機床的發(fā)展及應(yīng)用概況[J].維普資訊.

篇4

    數(shù)控機床的發(fā)展前景十分可觀

    在經(jīng)濟全球化發(fā)展的今天,機械制造行業(yè)必須要加速發(fā)展才能達到經(jīng)濟全球化的要求。數(shù)控機床應(yīng)用先進的設(shè)計技術(shù),各種測量技術(shù),工作程序集約化技術(shù)以及高級軟件技術(shù),使得數(shù)控機床的工作范圍得到了很大程度的擴張。 并且,數(shù)控機床可以完成許多傳統(tǒng)工藝不能完成的工作任務(wù),例如結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精確度高的零件和類型多變的零部件等。 數(shù)控機床可以在最短的時間內(nèi),完成需求者交給的各類零件加工任務(wù),以此最好地滿足需求者的要求。在使自身得到發(fā)展的同時,促進機械制造行業(yè)的發(fā)展。 正是因為這種需求性與發(fā)展性,數(shù)控機床在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天,前途一片光明。

    數(shù)控機床在發(fā)展過程中存在的問題

    雖然,數(shù)控機床的發(fā)展前景很好,并且社會的實際需求量也很大,但在數(shù)控機床的發(fā)展過程中還是存在著這樣那樣的問題,下面,就數(shù)控機床在發(fā)展過程中存在的問題作出幾點分析,主要問題如下:數(shù)控化的數(shù)控水平低:雖然我國的數(shù)控機床的發(fā)展與以往相比已經(jīng)顯得十分繁榮,但與現(xiàn)今發(fā)達國家的數(shù)控機床發(fā)展水平相比,還有許多不足之處。 就目前的調(diào)查結(jié)果顯示,我國現(xiàn)在數(shù)控化比例在總生產(chǎn)產(chǎn)值中還不足三分之一,消費值中的數(shù)控比例不足二分之一,而與此同時,發(fā)達國家的比例數(shù)值高達十分之七左右。 更為人擔憂的是,高級的數(shù)控機床和數(shù)控機床的配套零件等,我國還只能依賴于進口,達不到自己生產(chǎn)的水平。 我國生產(chǎn)的數(shù)控機床在 21 世紀初可以達到七百種左右, 達到了當時數(shù)控機床類型的二分之一,而在這七百多種當中,有一半左右都屬于經(jīng)濟型的數(shù)控機床。 就此來看,我國的數(shù)控化水平還相對低下。數(shù)控機床的產(chǎn)品水平相對不高:雖然數(shù)控機床具有精度高的優(yōu)勢,但在實際的生產(chǎn)過程中,我國的數(shù)控機床產(chǎn)品的精度并不能達到理想的要求。 只有一小部分的產(chǎn)品可以達到國際規(guī)定的生產(chǎn)精度標準。 首先是使用者對于數(shù)控機床的數(shù)控車床刀架等設(shè)施不放心,數(shù)控機床的定位精度水平還有待提高。 其次,我國的數(shù)控機床在主體結(jié)構(gòu)方面以及數(shù)控機床的整體工作性能還有著發(fā)展空間。 以 MTBF 舉例說明,所謂 MTBF 是指一個電器設(shè)備的平均不發(fā)生故障的工作時間,國際對于數(shù)控機床的 MTBF 的要求值為800 小時, 而我國的數(shù)控車床加工中心的 MTBF 只能達到 500 小時 ,這還只是少數(shù),并不是全部。功能部件在發(fā)展過程中存在的問題:數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控刀架,轉(zhuǎn)臺,刀庫和機械手等都屬于數(shù)控機床的數(shù)控功能部件。 這些功能部件的技術(shù)水平高低,工作性能的好壞等都關(guān)系著數(shù)控機床的整體工作性能與水準。 與數(shù)控機床的整個發(fā)展速度相比較,數(shù)控機床的功能配件發(fā)展相對滯后。 這樣的發(fā)展趨勢十分嚴峻,因為數(shù)控機床的功能部件不能得以優(yōu)良的發(fā)展,就會造成數(shù)控機床整體水平的下降。 影響到整個數(shù)控機床行業(yè)的行業(yè)競爭力。 我國自己生產(chǎn)的功能部件的級別較級,而且生產(chǎn)分散,不能形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模,成本費用的花銷也不低。 但是依賴進口的功能部件價格又非常昂貴,這就使得數(shù)控機床的整體價格升高,國內(nèi)的數(shù)控機床行業(yè)也就喪失了價格方面的優(yōu)勢。數(shù)控機床在應(yīng)用技術(shù)方面的問題:在數(shù)控機床的應(yīng)用方面,我國的水平還遠不及國外發(fā)達國家。 國外的數(shù)控機床遠程服務(wù)技術(shù)已經(jīng)達到了普及的水平,而我國關(guān)于這方面的技術(shù)卻還在探索之中。 國外的數(shù)控機床可以做到硬切削,干切削,而國內(nèi)的數(shù)控機床而不能,諸如此類的例子還有很多,這無疑證明了我國數(shù)控機床在應(yīng)用技術(shù)方面的缺陷。

    數(shù)控機床發(fā)展的策略

篇5

關(guān)鍵詞：機床；刀具；發(fā)展；產(chǎn)業(yè)

1.中國機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

1.1.產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

中國機床行業(yè)目前產(chǎn)品門類比較齊全、具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)和制造能力，在強勁市場需求拉動下，產(chǎn)業(yè)的上升空間很大。

我國機床產(chǎn)品目前數(shù)控化率還比較低，地區(qū)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展也不平衡，多種經(jīng)濟形式長期存在，這些因素都決定未來中國機床市場的中低需求將長期存在。

以研制重型機床、加工中心、數(shù)控車床、精密磨床、齒輪加工機床、電加工機床和鍛壓機床為代表的大型企業(yè)集團或?qū)I(yè)化企業(yè)將逐漸形成并得到快速發(fā)展。產(chǎn)業(yè)的國際化將進一步提高，預(yù)計未來十年內(nèi)進入世界機床百強的企業(yè)將增至10家。

隨著國家區(qū)域經(jīng)濟規(guī)劃的逐步落實，特別是市場配置資源手段在地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展中作用的顯現(xiàn)，機床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局將呈現(xiàn)地域分布的特點。

1.2 .技術(shù)發(fā)展趨勢

中國機床行業(yè)技術(shù)研究模式從被動式到主動創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，研究主體從單一向多元轉(zhuǎn)變，市場需求成為研究的主要動力。在國家投資繼續(xù)發(fā)揮導(dǎo)向性作用的同時，企業(yè)自籌資金、社會化融資、外資將成為技術(shù)投入的重要組成部分[1]。以企業(yè)為龍頭、高校和科研院所參與形成的技術(shù)創(chuàng)新平臺和同行業(yè)企業(yè)組成的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟將發(fā)揮主導(dǎo)作用。由于研究模式的轉(zhuǎn)變和研究投入的多元化，中國機床行業(yè)的技術(shù)研究國際化參與度將顯著提升。浙江主要體現(xiàn)在兩個方面：一是更多的企業(yè)開始與國際領(lǐng)先的研究機構(gòu)或公司合作研究；二是更多的企業(yè)有能力為國際機床用戶提供技術(shù)服務(wù)。

高精度、高速度、柔性化、智能化、綠色制造將成為中國機床行業(yè)發(fā)展的主要方向。

2.世界機床刀具技術(shù)發(fā)展成果與趨勢

隨著技術(shù)發(fā)展，5軸聯(lián)動加工技術(shù)日趨成熟，東京、北京、芝加哥、漢諾威四大國際機床展覽會上，每屆都展出四五十臺，甚至上百臺五軸聯(lián)動機床。各類復(fù)合機床紛紛亮相[2]。復(fù)合機床包括銑車復(fù)合、車銑復(fù)合、車磨復(fù)合、成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，并出現(xiàn)多主軸、多刀塔的復(fù)合機床，加工效率大大提高。

智能化提升了機床的功能和品質(zhì)，在數(shù)控系統(tǒng)上得到了較多體現(xiàn)。在智能化方面具有更強的功能；斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能。

機器人與主機的柔性化組合得到了廣泛應(yīng)用，機器人與加工中心、車銑復(fù)合機床、磨床、齒輪加工機床、刀具磨床、電加工機床、鋸床、沖壓機床、激光加工機床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線。

功能部件不斷向智能化、高速度、高精度、大功率方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。如電主軸、全數(shù)字交流伺服電機及驅(qū)動裝置、力矩電機、直線電機、滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌等功能部件的性能指標不斷提高。

發(fā)達國家數(shù)控刀具制造技術(shù)在刀具鍍層技術(shù)、刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計、刀具系統(tǒng)、切削數(shù)據(jù)庫等方面，都取得了突出成就，使數(shù)控刀具提高到一個嶄新的水平。數(shù)字化、高精度、智能化、非接觸測量儀器和在線測量技術(shù)取得新的進展，新的測量儀器和測量系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，以三坐標測量機為代表的精密測量儀器應(yīng)用擴大；激光干涉測量系統(tǒng)和球桿儀在數(shù)控機床幾何精度和運動精度的監(jiān)測和監(jiān)控中，得到了廣泛應(yīng)用[3]。通過計算機技術(shù)、通訊技術(shù)將數(shù)控機床、數(shù)控刀具、數(shù)控測量系統(tǒng)和加工工件以及相應(yīng)的信息集成融合在一起，構(gòu)成數(shù)字化閉環(huán)切削加工系統(tǒng)，成為計算機集成制造系統(tǒng)的基本單元。

現(xiàn)代數(shù)控機床既要高效率、高性能，又要節(jié)約能源、低能耗、低污染，加共過程對人友好和宜人化。要從機床的設(shè)計開始，材料選用、制造、使用過程直至機床報廢回收，形成“綠色”的全過程。歐盟已經(jīng)啟動“綠色機床”研究項目，提出機床綠色和能耗標準設(shè)想，說明綠色制造技術(shù)開始起步。宜人化改進，如流線型外罩，寬敞的航空玻璃視窗；可調(diào)角度的控制面板和顯示屏，可調(diào)節(jié)座椅；通過傳輸技術(shù)授權(quán)的開關(guān)鑰匙，顯示機床工作狀態(tài)的可視光帶等，外觀造型簡潔、明快，富于現(xiàn)代感。

3.中國機床產(chǎn)業(yè)與世界機床產(chǎn)業(yè)的差距

目前，中國機床產(chǎn)業(yè)僅僅在規(guī)模方面具有相對比較優(yōu)勢，與機床制造強國相比較，在研發(fā)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)能力等方面都存在明顯的差距。

高性能數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的發(fā)展滯后于主機，并已成為制約數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。自主創(chuàng)新能力不強?；A(chǔ)、關(guān)鍵、共性技術(shù)尚未完全掌握，以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，開放式、社會化的研發(fā)體系建設(shè)尚處于探索階段。中國機床產(chǎn)業(yè)還沒有實現(xiàn)由生產(chǎn)制造向服務(wù)制造模式的轉(zhuǎn)型[4]。尤其是工程集成能力弱，為汽車等重點行業(yè)核心制造領(lǐng)域提供成套生產(chǎn)線還處于起步階段。

產(chǎn)業(yè)集中度不高，企業(yè)多而散。主機企業(yè)大而不強，小而不精；配套能力弱，產(chǎn)業(yè)分工不清晰；與數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈體系還不夠完善。

高端人才匱乏，尤其是缺少高端數(shù)控機床，數(shù)控系統(tǒng)和功能部件研發(fā)的領(lǐng)軍人才；缺少高級技工；缺少具有國際化視野的復(fù)合型管理人才。目前，高端人才不足以成為制約數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)快速、可持續(xù)發(fā)展的深層次原因。

4.中外機床企業(yè)面臨的選擇

合作共贏是中外機床企業(yè)所面臨的必然選擇。

合作，既包括中外企業(yè)間的合作，也包括國內(nèi)企業(yè)間的合作，既包括主機企業(yè)與配套企業(yè)之間的合作，也包括企業(yè)與高校、科研院所之間的合作。合作領(lǐng)域包括研發(fā)與設(shè)計、制造、銷售、培訓(xùn)等各個層面，在未來的10年內(nèi)，中外企業(yè)針對汽車、航空航天、船舶、軌道交通、能源等國家重點核心制造領(lǐng)域的需求，在高檔數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)、關(guān)鍵功能部件等領(lǐng)域開展合作。全行業(yè)應(yīng)從不同的角度思考尋求合作的廣度和深度，不應(yīng)局限于技術(shù)、產(chǎn)品、制造層面的合作，應(yīng)積極探索商業(yè)模式間的合作。

參考文獻：

[1]肖明，熊清平. 從EMO2009歐洲國際機床展看現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向[J]. 制造技術(shù)與機床，2010（2）.

[2]張康. 第十屆中國國際機床展覽會特種加工機床評述[J]. 電加工與模具，2007（3）.

篇6

機械加工水平和能力決定了一個國家的機械制造能力和工業(yè)發(fā)展水平，是我國工業(yè)化發(fā)展和各種高新技術(shù)研發(fā)的重要基礎(chǔ)。其中，加工精度是衡量機械加工行業(yè)發(fā)展水平的主要指標，高精度的產(chǎn)品能夠適用于各類高精尖產(chǎn)業(yè)的需求，如航空航天、醫(yī)療服務(wù)、深海探測等等。近年來，隨著數(shù)控加工的普及，大幅提升了機械加工行業(yè)的發(fā)展水平，提高了加工效率和加工環(huán)節(jié)的自動化進程，為我國高精尖技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。數(shù)控加工的加工精度取決于其控制技術(shù)，如何通過改良控制技術(shù)提高加工精度已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的熱點問題。本文通過分析影響數(shù)控加工控制精度的主要因素，探討了提升數(shù)控加工控制精度的策略和手段。

2數(shù)控加工控制精度影響因素分析

2.1數(shù)控機床操作不當

數(shù)控機床本身是一件精密的加工儀器，是各種先進技術(shù)的結(jié)晶，因此其操作和維護相比起傳統(tǒng)加工設(shè)備，對操作人員的技術(shù)水平和專業(yè)知識具有更高的要求。數(shù)控加工的控制精度有一部分原因是由于操作人員的操作不當引起的。數(shù)控操作時，除了要對加工工序了如指掌，有時還需要根據(jù)加工需求調(diào)整機床控制過程，若操作人員業(yè)務(wù)不夠熟練，就會造成操作失誤進而影響工件的加工精度。

2.2數(shù)控機床設(shè)計問題

由于數(shù)控機床是一種精密的機械，因此其在使用過程中要嚴格的遵循使用守則和維護規(guī)范。雖然數(shù)控機床在出廠是會進行嚴格的品質(zhì)檢測，但是由于數(shù)控機床的生產(chǎn)廠家不一，不同廠家的檢測規(guī)范也各不相同，如德國和日本的數(shù)控機床品控較好，且使用穩(wěn)定；而國內(nèi)某些廠商的數(shù)控機床或存在某些設(shè)計缺陷，或品控不好使得加工精度達不到設(shè)計指標，而且存在長時間使用不穩(wěn)定等問題。機床自身的設(shè)計問題也是導(dǎo)致數(shù)控加工精度不高的重要原因，這一點尤其在國內(nèi)生產(chǎn)的機床上體現(xiàn)尤為明顯。

2.3加工工件控制不足

不同的工件在加工過程中所反映出來的狀態(tài)各不相同，這使得工件加工存在一定的不確定性。如金屬工件在加工過程中會發(fā)熱，熱漲下所進行的加工可能會在恢復(fù)溫度后轉(zhuǎn)變成誤差；此外，根據(jù)工件形狀的不同，在加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力集中等問題也會誘發(fā)一定的加工誤差。這些由于加工工件控制不足問題引發(fā)的加工誤差可以通過加工前的控制程序調(diào)整和加工過程中的相應(yīng)措施加以彌補。

3數(shù)控加工控制精度提升技術(shù)與策略分析

3.1建立數(shù)控虛擬仿真系統(tǒng)

建立數(shù)控虛擬仿真系統(tǒng)，是為了對要進行加工的工序進行實時仿真，并依據(jù)仿真的加工結(jié)果對控制程序進行反饋，實現(xiàn)反饋控制回路，以此提升數(shù)控加工精度的一種方式。虛擬仿真系統(tǒng)要以數(shù)控機床和實物建立虛擬模型，模型的精度越高，仿真的效果越好，越能夠為實際加工提供數(shù)據(jù)支撐。此外，虛擬仿真系統(tǒng)是完善數(shù)控加工系統(tǒng)的必要步驟，通過虛擬仿真系統(tǒng)，能夠及時得發(fā)現(xiàn)加工工序的不合理之處，降低廢品率，提升工作效率，同時也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械加工中的成功應(yīng)用。

3.2數(shù)控加工故障診斷系統(tǒng)

由于數(shù)控機床的故障或者性能下降會影響其數(shù)控加工精度，因此通過建立數(shù)控加工故障診斷系統(tǒng)，能夠及時的發(fā)現(xiàn)故障所在并及時維修，從而減少導(dǎo)致加工精度降低的因素。要想建立故障診斷系統(tǒng)，需要綜合梳理數(shù)控機床可能發(fā)生的各類故障及其故障特點，建立故障分析的數(shù)據(jù)庫，這樣可以根據(jù)數(shù)控機床的性能表現(xiàn)進行分析故障類型，及時作出處置措施。

3.3系統(tǒng)操作人員管理系統(tǒng)

為了保證對數(shù)控機床的正確操作，需要建立完善的操作人員管理系統(tǒng)，做到專人專管，責任到人。①要定期對操作人員的技能水平和操作能力進行規(guī)范化考察，以確定其是否能夠擔當操作的責任；②要對操作人員的應(yīng)急處理能力進行培養(yǎng)，降低突發(fā)故障而引起的危害；③嚴格貫徹責任制，對開機操作進行嚴格的記錄，對于違規(guī)操作要進行適當?shù)奶幜P，實現(xiàn)責任到人，安全生產(chǎn)。

3.4完善機床管理工作

數(shù)控機床是實現(xiàn)精密加工的基礎(chǔ)，因此要做好完善的維護管理工作，加強對機床的保養(yǎng)，定期對需要的部位進行；定期檢驗機床的加工精度，根據(jù)精度偏差和加工中心參數(shù)進行調(diào)節(jié)，并用標準件檢驗其加工精度。此外，要做好機床的防塵工作及氣壓和液壓系統(tǒng)的維護工作。

4總結(jié)

篇7

數(shù)控技術(shù)是一門集計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)、測量技術(shù)、現(xiàn)代機械制造技術(shù)、微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)，是近年來應(yīng)用領(lǐng)域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術(shù)。它是為適應(yīng)高精度、高速度、復(fù)雜零件的加工而出現(xiàn)的，是實現(xiàn)自動化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和廣闊的應(yīng)用前景。

2.國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展概況

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

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

3.數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，主要有如下幾個方面：

3.1高精度、高速度的發(fā)展趨勢

盡管十多年前就出現(xiàn)高精度高速度的趨勢，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是沒有止境的，高精度、高速度的內(nèi)涵也在不斷變化，目前正在向著精度和速度的極限發(fā)展。

效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料"掏空"的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

3.25軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。3.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。

目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。

4.結(jié)束語

隨著人們對數(shù)控技術(shù)重視，它的發(fā)展越發(fā)迅速。文中簡要陳述當前的發(fā)展趨勢，另外數(shù)控技術(shù)的正不斷走向集成化，并行化，仍有廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

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[2]董淳.數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的新趨勢[J].可編程控制器與工廠自動化.2006.

篇8

在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。特別是在通用微機數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。

為完成此任務(wù)，首先必須確立符合中國國情的發(fā)展道路。為此，本文從總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線兩個層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機等幾個具體方面探討了新世紀的發(fā)展途徑。

1總體戰(zhàn)略

制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，對21世紀我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。通過對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析和對我國數(shù)控領(lǐng)域存在問題的研究，我們認為以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾，堅持可持續(xù)發(fā)展道路將是一種符合我國國情的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。

1.1以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)

中國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展，從無到有，從引進消化到擁有自己獨立的自主版權(quán)，取得了相當大的進步。但回顧這幾十年的發(fā)展，可以看到我們在數(shù)控領(lǐng)域的進步主要還是按國外一些模式，按部就班地發(fā)展，真正創(chuàng)新的成分不多。這種局面在發(fā)展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數(shù)控強手如林的今天和知識經(jīng)濟即將登上舞臺的新世紀，這一常規(guī)途徑就很難行通了。例如，在國外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩(wěn)市場，技術(shù)上就已經(jīng)落后了；在國外將脈沖驅(qū)動的數(shù)字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數(shù)字伺服，但至今沒形成大的市場規(guī)模；近來國外將數(shù)字式伺服發(fā)展到用網(wǎng)絡(luò)（通過光纜等）與數(shù)控裝置連接時，我們又跟著發(fā)展此類系統(tǒng)，前途仍不樂觀。這種老是跟在別人后面走，按國外已有控制和驅(qū)動模式來開發(fā)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內(nèi)設(shè)立研究所和生產(chǎn)廠，實行就地開發(fā)、就地生產(chǎn)和就地銷售，使我們的產(chǎn)品在性能價格比上已越來越無多大優(yōu)勢，因此要進一步擴大市場占有率，難度自然就很大了。

為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認真落實“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國特色的實用的先進數(shù)控技術(shù)，逐步建立自己獨立的、先進的技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機床整機的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠受別人的制約，才有可能用先進、實用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國內(nèi)市場，打開國際市場，使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀走在世界的前列。

1.2在商品化上狠下工夫

近幾年我國數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言，國產(chǎn)貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機床改造的例子較多，而裝備新機床的卻很少，機床廠出產(chǎn)的國產(chǎn)數(shù)控機床大多數(shù)用的都是國外的系統(tǒng)。這當然不是說舊機床的數(shù)控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數(shù)控系統(tǒng)與國外相比還存在相當大的差距。

影響數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床商品化的主要因素除技術(shù)性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩(wěn)定性和實用性。以往，一些數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品的研究、開發(fā)部門，所追求的往往是一些體現(xiàn)技術(shù)水平的指標（如多少通道、多少軸聯(lián)動、每分鐘多少米的進給速度等等），而對影響實用性的一些指標和一些小問題卻不太重視，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現(xiàn)某些產(chǎn)品鑒定時的水平都很高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標、高性能的產(chǎn)品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現(xiàn)不盡人意，最后喪失了信譽，打不開市場。這說明，高指標、高性能的樣機型的產(chǎn)品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當大的距離的，將一個高指標、高性能的產(chǎn)品變?yōu)橐粋€有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。

另一方面，數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床不像家電類產(chǎn)品那樣易于大批量生產(chǎn)，應(yīng)用環(huán)境也不那么簡單。數(shù)控產(chǎn)品是在生產(chǎn)環(huán)境中使用，面臨的是五花八門的工藝問題。如果開發(fā)部門對這些問題掌握得不透，就難以將產(chǎn)品設(shè)計得很完善。而且數(shù)控產(chǎn)品的某些問題在開發(fā)、試用，甚至鑒定時都難以發(fā)現(xiàn)。這就造成，同樣型號的數(shù)控機床在有的用戶那兒運行得很好，而在別的用戶那兒卻表現(xiàn)欠佳?；蛘咄瑯有吞柕臄?shù)控機床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件時卻不盡人意。出現(xiàn)這種情況，有時是用戶操作人員的水平問題，但有時就是數(shù)控產(chǎn)品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題，國外一些公司設(shè)立了專門機構(gòu)來測試考驗自己的產(chǎn)品，如為考驗新開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，廠家自己設(shè)計和從生產(chǎn)實際中收集了大量零件程序，讓數(shù)控系統(tǒng)運行各種各樣的程序，一旦發(fā)現(xiàn)問題，即立即反饋給開發(fā)部門予以解決。經(jīng)過這樣的測試考驗過程后，數(shù)控系統(tǒng)的潛在問題就大為減少。以往，我們的產(chǎn)品就很少進行這樣嚴格的全面的自我測試考驗。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。這樣，即使一個小問題也將嚴重影響國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品的聲譽。

因此，我們應(yīng)充分重視上述問題，在商品化上切實狠下工夫，將其作為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的主干來抓，貫穿于技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)、試制、生產(chǎn)等的全過程中，從而將我們已有的技術(shù)水平較高的數(shù)控產(chǎn)品變成真正有市場的好商品。

1.3將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點

經(jīng)過20來年市場風雨的沖擊，國人已越來越認識到，技術(shù)固然重要，但在市場經(jīng)濟的環(huán)境下，要在激烈的全球競爭中獲勝，管理和營銷就顯得更為重要。例如，我國臺灣生產(chǎn)的數(shù)控機床不但占領(lǐng)了大陸市場的相當大的份額，而且還打進了美國市場。是臺灣數(shù)控機床的技術(shù)和質(zhì)量超過美國了嗎？顯然不是。那他們靠的是什么？重要的一條就是在企業(yè)管理和產(chǎn)品營銷上下了工夫。而我們長期以來把主要精力放在開發(fā)技術(shù)和提高水平上，忽視了經(jīng)營管理、市場開拓、產(chǎn)品營銷等方面的工作，結(jié)果在新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)出來以后，在產(chǎn)品質(zhì)量提高以后，企業(yè)仍然處于產(chǎn)品銷售不暢的困境［1］。國內(nèi)外的經(jīng)驗說明，數(shù)控產(chǎn)品的競爭力不僅取決于技術(shù)，更取決于經(jīng)營管理能力和營銷能力。

因此，從現(xiàn)在起我們應(yīng)將管理和營銷作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點，真正擺脫計劃經(jīng)濟時代所遺留下來的思維方式和工作習(xí)慣的束縛，建立適應(yīng)市場的高效、靈敏的運行機制和有效的激勵機制。通過這種機制，一方面切實加強企業(yè)管理，激發(fā)企業(yè)負責人和廣大職工的負責精神、創(chuàng)造精神和獻身精神，努力提高產(chǎn)品的競爭能力；另一方面充分調(diào)動企業(yè)內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外一切積極因素，大力加強市場開拓力度，奮力打通營銷渠道。可以堅信，有過硬競爭力的產(chǎn)品，再加上北京開關(guān)廠那樣的“找、掙、鉆、搶”精神，我們就一定能在市場競爭中取得勝利。

1.4大力加強技術(shù)支持和服務(wù)

數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床作為典型的高技術(shù)產(chǎn)品，對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)是相當重要的。以前國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品喪失信譽的原因，除可靠性問題外，另一大問題就是缺乏有力的技術(shù)支持和服務(wù)。用戶花了很多錢買的數(shù)控機床或數(shù)控系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)問題卻叫天天不應(yīng)，叫地地不靈，以后誰還敢買我們的產(chǎn)品。因此，應(yīng)將對用戶的技術(shù)支持和服務(wù)當成重要的日常工作來抓，使我們在市場上向縱深挺進時，有一個強大后方。因此，為了取得數(shù)控產(chǎn)品市場競爭的全面勝利，必須建立以技術(shù)支持和服務(wù)為核心的強大后方。當然，為贏得主動，后方也須主動出擊。目前，利用先進的信息技術(shù)手段（如網(wǎng)絡(luò)和多媒體），將為建立新一代立體化的技術(shù)支持和服務(wù)體系開辟新的途徑。

1.5堅持可持續(xù)發(fā)展道路

可持續(xù)發(fā)展是下一世紀企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)要有大的發(fā)展也必須堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路。綠色是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑，其主要思想是清潔和節(jié)約。為此應(yīng)大力加強綠色數(shù)控產(chǎn)品的開發(fā)，加速促進數(shù)控產(chǎn)品、數(shù)控產(chǎn)業(yè)以及整個制造業(yè)的綠色化，主要戰(zhàn)略措施應(yīng)考慮以下幾方面：①有效減少產(chǎn)品制造及使用過程中的環(huán)境污染。如減少數(shù)控機床的鑄件結(jié)構(gòu)，消除鑄造對環(huán)境的污染；將數(shù)控機床主軸的以油氣、噴油等取代油霧，減少對生產(chǎn)環(huán)境的污染；在精密數(shù)控機床及其運行環(huán)境的溫度控制中取消氟利昂制冷的恒溫技術(shù)；以電傳動代替機械傳動，減少噪聲污染。②大幅度降低資源消耗和能源消耗。如以軟件代替硬件，從而減少硬件制造的資源和能源消耗及污染，并減少產(chǎn)品壽命結(jié)束后硬件裝置的拆卸回收問題；以永磁驅(qū)動代替感應(yīng)驅(qū)動，提高效率和功率因數(shù)，節(jié)約能源；以電傳動代替機械傳動，提高效率，減少能源消耗。③加強用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機床。這既符合運用信息技術(shù)和自動化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和裝備現(xiàn)代化這一產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標得以實現(xiàn)，又可取得巨大的經(jīng)濟效益。我國擁有普通機床數(shù)百萬臺，加強用數(shù)控技術(shù)改造傳統(tǒng)機床將成為下世紀我國數(shù)控領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。④大力發(fā)展綠色數(shù)控機床。綠色數(shù)控機床應(yīng)是材料消耗少、能耗低、無污染，壽命長且便于拆卸回收的新型機床。例如，以并聯(lián)結(jié)構(gòu)代替串聯(lián)結(jié)構(gòu)就是開發(fā)綠色數(shù)控機床的一條途徑，這是因為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床消耗的金屬材料僅為常規(guī)串聯(lián)結(jié)構(gòu)機床的幾分之一，其加工量也比常規(guī)機床大幅度減少，特別是消除了大型結(jié)構(gòu)件的鑄造，這將顯著降低機床制造過程中的能源消耗和對環(huán)境的污染。此外，并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床有利于采用電傳動，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。

國際標準化組織制定了ISO14000環(huán)境管理標準，全球環(huán)境問題“法律化”的趨勢正在進一步發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展將成為企業(yè)通向國際市場的通行證［2］。因此，我們的數(shù)控產(chǎn)品要在下一世紀走向國際市場，我們的企業(yè)就必須“從我做起，從現(xiàn)在做起”。

2技術(shù)途徑

2.1發(fā)展具有中國特色的新一代PC數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)是各類數(shù)控裝備的核心，因此通過科技創(chuàng)新首先發(fā)展具有中國特色的新型數(shù)控系統(tǒng)，將是推動數(shù)控產(chǎn)業(yè)化進程的有效技術(shù)途徑。

實踐證明，10年來我們所走的PC數(shù)控道路是完全正確的。PC機（包括工業(yè)PC）產(chǎn)量大、價格便宜，技術(shù)進步和性能提高很快，且可靠性高（工業(yè)PC主機的MTBF已達30年［3］）。因此，以其作為數(shù)控系統(tǒng)的軟硬件平臺不但可以大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能價格比，而且還可充分利用通用微機已有軟硬件資源和分享計算機領(lǐng)域的最新成果，如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等。此外，以通用微機作為數(shù)控平臺還可獲得快速的技術(shù)進步，當PC機升級換代時，數(shù)控系統(tǒng)也可相應(yīng)升級換代，從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢，在競爭中立于不敗之地。

目前，PC數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)有2種主要形式：（1）專用數(shù)控加PC前端的復(fù)合式結(jié)構(gòu)；（2）通用PC加位控卡的遞階式結(jié)構(gòu)。另外還有一種正在發(fā)展的數(shù)字化分布式結(jié)構(gòu)。其方案是將由DSP等組成的數(shù)字式伺服通過以光纜等為介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)控裝置連接起來，組成一完整的數(shù)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然性能很好，但由于開發(fā)和生產(chǎn)成本太高，近期難以被國內(nèi)廣大用戶所接受。我們認為，上述結(jié)構(gòu)并不是符合中國國情的最好方案，適合中國國情的應(yīng)是將所有數(shù)控功能全軟件化的集成式結(jié)構(gòu)，因為這種結(jié)構(gòu)的硬件規(guī)模最小，不但有利于降低系統(tǒng)成本，而且更重要的是可以有效提高系統(tǒng)的可靠性。

幾十年的經(jīng)驗表明，可靠性好壞是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)能否發(fā)展的關(guān)鍵。雖然影響數(shù)控系統(tǒng)可靠性的因素很多，但過大的硬件規(guī)模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。以往，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在總體設(shè)計時由于種種原因的限制，不得不選用技術(shù)指標不太高的普通CPU，這樣，為完成數(shù)控的復(fù)雜功能往往需要由多個CPU來組成系統(tǒng)，有時還需另加一些專用或通用硬件電路來實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的一些高實時（如細插補、位置伺服控制等），從而造成系統(tǒng)硬件規(guī)模龐大。對于數(shù)控系統(tǒng)這種批量不大的產(chǎn)品，在國內(nèi)現(xiàn)有工藝條件下，很難從硬件制造的角度保證系統(tǒng)的可靠性，因而使得國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場的表現(xiàn)不佳，對國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的形象和聲譽造成嚴重影響，使得不少用戶現(xiàn)在還心有余悸。

因此，我們在開發(fā)新型數(shù)控系統(tǒng)時，應(yīng)優(yōu)先選用新型高性能CPU（如高主頻的PentiumII、PentiumIII等）作為系統(tǒng)的運算和控制核心，并盡量用軟件來實現(xiàn)數(shù)控的所有功能。這樣，可大幅度減小系統(tǒng)硬件的規(guī)模。此外，還應(yīng)在軟件設(shè)計、電源設(shè)計、接插件設(shè)計與選用、接地與屏蔽設(shè)計和施工等方面采用強抗擾高可靠性設(shè)計與制造技術(shù)，從而全面提高系統(tǒng)的可靠性。

由于一個新型高性能CPU可以代替數(shù)十個普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平臺上不僅可以完成數(shù)控系統(tǒng)的基本功能（如信息處理、刀補計算、插補計算、加減速控制等）和開關(guān)量控制功能（內(nèi)裝PLC），而且還可以完成伺服控制功能。這樣，以前由DSP完成的數(shù)字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量變換控制等）均可由PC中的CPU完成，從而實現(xiàn)內(nèi)裝式伺服控制，這不僅有效縮小了數(shù)控部分的硬件規(guī)模，而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬件規(guī)模。

這種具有內(nèi)裝PLC和內(nèi)裝伺服控制的全軟件化集成式數(shù)控系統(tǒng)，其硬件規(guī)模將達到最小化，整個數(shù)控系統(tǒng)除一個PC平臺外，剩下的只有驅(qū)動機床運動的功率接口和反饋接口。這既有效提高了系統(tǒng)可靠性，又消除了信息傳遞瓶頸，提高了系統(tǒng)性能，同時還可顯著降低系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)（包括電機）售價將可降至現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)的一半左右。顯然，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數(shù)控系統(tǒng)將具有極強的競爭力，有望為開創(chuàng)中國數(shù)控的新局面作出貢獻。

此外，集成化PC數(shù)控系統(tǒng)還有一大優(yōu)點，就是容易實現(xiàn)開放式結(jié)構(gòu)。這是因為，這種系統(tǒng)的硬件本身已經(jīng)是完全開放的，構(gòu)成開放式數(shù)控系統(tǒng)的工作完全在軟件上，只要制定好標準和協(xié)議，從信息處理、軌跡插補、加減速控制、開關(guān)量控制到伺服控制都可以實現(xiàn)開放，從而可大大方便用戶的使用。

2.2推進數(shù)控功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)

解決數(shù)控系統(tǒng)問題后，如何實現(xiàn)數(shù)控機床的模塊化設(shè)計與制造便是我國機床制造企業(yè)快速響應(yīng)市場需求，在競爭中獲勝的另一關(guān)鍵。要實現(xiàn)數(shù)控機床的模塊化設(shè)計制造，必須解決數(shù)控機床功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)問題。目前我國在這方面離實際需求還有相當大的差距。因此，在今后的若干年內(nèi)，我們必須大力促進數(shù)控機床功能部件的開發(fā)和專業(yè)化生產(chǎn)。其要點如下：

(1)新型永磁電主軸單元電主軸已成為國際市場上最熱門的數(shù)控機床功能部件。但目前這類產(chǎn)品幾乎都為感應(yīng)異步型，存在以下突出問題：①轉(zhuǎn)子上存在繞組，有大電流流過，因此轉(zhuǎn)子發(fā)熱嚴重，直接影響主軸精度；②低速出力小且轉(zhuǎn)矩脈動大，難以滿足寬范圍切削要求；③效率和功率因素低，不僅電機體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多；④控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。

因此，利用我國稀土永磁材料的優(yōu)勢，開發(fā)新型大功率、高效率、寬調(diào)速范圍永磁同步型交流電主軸單元，將可有效解決現(xiàn)有電主軸存在的問題，形成具有中國特色的新一代電主軸產(chǎn)品。由于永磁電主軸的機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)都較感應(yīng)異步型電主軸簡單，因此易于進行專業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。當然，這還要攻克主軸支承（陶瓷軸承、流體動靜壓軸承、磁懸浮軸承）技術(shù)、高精度高速動平衡技術(shù)、高速驅(qū)動、檢測與控制技術(shù)、高可靠性安全保證技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

(2)廉價的高性能伺服系統(tǒng)目前，一套進給交流伺服系統(tǒng)（驅(qū)動器+電機）的價格一般都在萬元以上，主軸伺服系統(tǒng)的價格高達數(shù)萬元，已成為降低國產(chǎn)數(shù)控機床成本的一大障礙。因此，應(yīng)配合新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，大力開發(fā)廉價的高性能內(nèi)裝式伺服系統(tǒng)。由于內(nèi)裝式伺服的硬件部分只有電機和功率接口，充分利用我國的永磁資源優(yōu)勢，通過專業(yè)化生產(chǎn)可以把電機的造價降下來，而采用智能化的IPM模塊作為功率接口也很便宜，因此將內(nèi)裝式進給伺服的價格控制在數(shù)千元以內(nèi)，將內(nèi)裝式主軸伺服的價格控制在2萬元以內(nèi)，將是完全可能的。

(3)直線交流伺服系統(tǒng)直線交流伺服系統(tǒng)是下一世紀數(shù)控機床不可缺少的功能部件，目前我國還沒有成熟產(chǎn)品，因此應(yīng)加強研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用。考慮到常規(guī)機床的防磁問題較難解決，而并聯(lián)機床的防磁相對容易，因此可為常規(guī)結(jié)構(gòu)機床開發(fā)感應(yīng)異步型直線電機，為并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床開發(fā)永磁同步型直線電機，從而揚長避短，構(gòu)成符合實際應(yīng)用要求的新型高速高精度進給系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，可進一步開發(fā)將驅(qū)動與支承合二為一的磁懸浮工作臺。

(4)零傳動數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭數(shù)控轉(zhuǎn)臺與擺頭是多坐標數(shù)控機床的關(guān)鍵部件，傳統(tǒng)的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉(zhuǎn)臺與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達到高速加工所需的速度和精度，因而必須另辟蹊徑開發(fā)新型零傳動（無機械傳動鏈）數(shù)控轉(zhuǎn)臺和擺頭，以促進我國高速高精度多坐標數(shù)控機床的發(fā)展。

(5)高速高精度檢測裝置高速高精度是下世紀數(shù)控機床發(fā)展的主題，這不但需要高性能的控制和驅(qū)動，同時還需要高品質(zhì)的檢測環(huán)節(jié)，因此應(yīng)在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上，進一步開發(fā)0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器，此類技術(shù)國外對我國是封鎖的。

2.3加速數(shù)控機床的全國產(chǎn)化，打好市場翻身仗

數(shù)控產(chǎn)業(yè)化的最終成功將體現(xiàn)在數(shù)控機床的全國產(chǎn)化和市場占有率上。在上述總體戰(zhàn)略指導(dǎo)下，采取抓兩頭（低價位數(shù)控機床和高速高效數(shù)控機床）、帶中間（普通數(shù)控機床）、促重型（重型關(guān)鍵裝備）的方針，將是在國內(nèi)市場上快速收復(fù)失地，在國際市場上穩(wěn)步進軍，最終打贏國產(chǎn)數(shù)控機床市場翻身仗的一種有效戰(zhàn)術(shù)和策略。關(guān)于普通數(shù)控機床的發(fā)展已有許多文章作了專門論述，因此下面僅就低價位數(shù)控機床、高速高效數(shù)控機床和重型數(shù)控機床的發(fā)展問題作一討論。

(1)大力發(fā)展低價位數(shù)控機床低價位機床是功能滿足用戶要求(無功能浪費)、技術(shù)指標適中、可靠性好、價格便宜的普及型數(shù)控機床。這類機床已成為國際市場上數(shù)控機床的發(fā)展趨勢之一，也是國內(nèi)眾多用戶渴求的產(chǎn)品，其市場前景相當廣闊。然而，如果采用國外數(shù)控系統(tǒng)（包括伺服）按照傳統(tǒng)思路來發(fā)展低價位機床，是很難將價格降至廣大用戶所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)來發(fā)展高性能的低價位數(shù)控機床，將是一條最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此構(gòu)成的全國產(chǎn)普及型數(shù)控車床的售價完全可以控制在10萬元以內(nèi)，三坐標數(shù)控銑床可控制在15萬元左右，加工中心可控制在20萬元左右。此價位的國產(chǎn)數(shù)控機床將是具有較強競爭力的。

(2)加速開發(fā)高速高效數(shù)控機床高速高效是數(shù)控機床發(fā)展的另一大潮流。發(fā)展高速高效數(shù)控機床的技術(shù)途徑可有以下幾條：①通過提高切削速度和進給速度，從而達到成倍提高生產(chǎn)效率，有效提高零件的表面加工質(zhì)量和加工精度并解決常規(guī)加工難以解決的某些特殊材料（如鋁鈦合金、模具鋼、淬硬鋼）和特殊形狀零件（如復(fù)雜薄壁零件）的高效加工問題。②通過工藝復(fù)合，減少工件的安裝次數(shù)，有效縮短搬運和裝夾時間。例如，將五面五軸加工中心與立車復(fù)合構(gòu)成萬能加工中心，可實現(xiàn)一次裝卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圓周銑加工孔和以螺旋軌跡插補實現(xiàn)不鉆底孔的直接攻絲等新加工方法，大幅度減少換刀次數(shù)，提高加工效率。④為數(shù)控機床開發(fā)智能尋位加工功能，消除對精密夾具和人工找正的依賴，有效縮短單件小批加工的準備時間。

在我國現(xiàn)實條件下如果沿用傳統(tǒng)思路是難以實現(xiàn)上述途徑的，因此，必須立足國情，結(jié)合實際勇于創(chuàng)新，大膽探索新的道路?？紤]到常規(guī)數(shù)控機床在總體結(jié)構(gòu)上基本上采用工件和刀具沿各自導(dǎo)軌共同運動的方案，一方面由于機床傳動環(huán)節(jié)剛性不足和導(dǎo)軌中的摩擦阻力較大，使運動部件難以獲得高的進給速度；另一方面由于工件、夾具和工作臺的總質(zhì)量比較大，使之難以獲得高的加速度。此外，傳統(tǒng)機床結(jié)構(gòu)是一種串聯(lián)開鏈結(jié)構(gòu)，組成環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且由于存在懸臂部件和環(huán)節(jié)間的聯(lián)接間隙，不容易獲得高的總體剛度，因此難以適應(yīng)高速高效加工的特殊要求。為此，開發(fā)國產(chǎn)高速高效數(shù)控機床時，可采用工件固定，以直線電機組成并聯(lián)短鏈直接驅(qū)動主軸和刀具運動、將高速高精度傳動與高剛度支撐合二為一的適合于高速高效加工中心的新型結(jié)構(gòu)。采用該結(jié)構(gòu)的高速高效數(shù)控機床不但速度高、剛度高，如果在傳動與控制上處理得當，可以達到比常規(guī)機床更高的加工精度和加工質(zhì)量，而且具有機械結(jié)構(gòu)簡單，零部件通用化、標準化程度高，制造成本低，易于經(jīng)濟化批量生產(chǎn)等顯著優(yōu)點。因此，沿此思路發(fā)展高速高效數(shù)控機床將是一條符合國情、易于取得成功的道路。

(3)突破重型數(shù)控機床的設(shè)計制造技術(shù)重型數(shù)控機床（特別是多坐標重型數(shù)控機床）是國民經(jīng)濟和國防生產(chǎn)中的重大關(guān)鍵設(shè)備，屬于戰(zhàn)略物資，真正先進的重型數(shù)控機床國外是不可能賣給我們的，因此，在我國下世紀數(shù)控產(chǎn)品的發(fā)展中必須依靠自己的力量進行解決。發(fā)展重型數(shù)控機床必須有過硬的基礎(chǔ)，我們在數(shù)控機床國產(chǎn)化的進程中應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，加強基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)研究，充分發(fā)揮我國產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的優(yōu)勢，各部門通力合作、共同努力，爭取在下世紀初取得突破性進展。

目前，在發(fā)展重型數(shù)控機床中除需加強基礎(chǔ)理論研究外，還應(yīng)加強其關(guān)鍵技術(shù)研究。例如，重型機床的控制就是需要加以特殊解決的關(guān)鍵問題。因重型機床加工的工件特別昂貴不允許報廢，為了確保機床工作可靠，在數(shù)控系統(tǒng)中可采用雙（或多）CPU冗余工作方案，以確保運算和控制的絕對正確，并在出現(xiàn)故障時自動診斷、自動修復(fù)或自動替補，確保加工不出問題。此外，在電源上可采取雙蓄電池供電的全隔離供電方案，即一組電池在給系統(tǒng)供電時，可對另一組電池進行充電，電網(wǎng)與控制系統(tǒng)是完全隔離的。這就徹底消除了重型車間中電網(wǎng)電壓波動厲害、干擾嚴重對數(shù)控系統(tǒng)造成的影響，從而有效保證系統(tǒng)的可靠性。又如，重型數(shù)控機床的驅(qū)動也是一大關(guān)鍵問題。當行程長度超過5m，普通滾珠絲桿就難以勝任大負荷的傳動，因此目前一般采用預(yù)加負載的雙齒輪-齒條機構(gòu)、靜壓蝸桿-蝸母條機構(gòu)、四足（或雙足）爬行進給機構(gòu)等來實現(xiàn)長行程傳動。但這些方案存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速度和加速度低、動態(tài)性能差、難以達到高精度、維護保養(yǎng)復(fù)雜等問題。為此可發(fā)展陣列式高效直線電機直接驅(qū)動技術(shù)和空間并聯(lián)機構(gòu)驅(qū)動技術(shù)，以新的途徑來解決重型數(shù)控機床的高速、高精度驅(qū)動問題。除此之外，機床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、長行程精密檢測、重力變形補償、切削力變形補償、熱變形補償?shù)纫彩侵匦蛿?shù)控機床中必須解決的關(guān)鍵問題，必須予以充分重視。

3結(jié)語

制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21世紀我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。本文在對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領(lǐng)域存在的問題進行研究的基礎(chǔ)上，對21世紀我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展途徑進行了探討，提出了以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾，堅持可持續(xù)發(fā)展道路的總體發(fā)展戰(zhàn)略。在此基礎(chǔ)上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機床整機等的具體技術(shù)途徑。

我們衷心希望，我國科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識經(jīng)濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，為在21世紀使我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國經(jīng)濟繼續(xù)保持強勁的發(fā)展勢頭而共同努力奮斗！

參考文獻

1楊皖蘇，嚴鴻和.機械科學(xué)與技術(shù),1997，26(4):1～6

篇9

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；數(shù)控加工；UG；先進制造技術(shù)

1引言

數(shù)控技術(shù)在工業(yè)加工中屬于先進的零部件加工技術(shù)，而技術(shù)的先與否能直接影響著國家在國際上工業(yè)加工的重要地位，同時其水平的高低也作為先進制造技術(shù)的核心，關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，因此加工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，己經(jīng)成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。

2數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

（1）模塊化、專門化與個性化。為了適應(yīng)現(xiàn)今數(shù)控機床自身的特點，對其機床進行模塊化，并對其數(shù)控功能予以功能化。為了提升數(shù)控機床的操作技術(shù)能被廣泛的應(yīng)用，在實際的工作中，應(yīng)對機床自身技術(shù)的出售價格進行合理的制定，進而實現(xiàn)機床性能的優(yōu)化。另外，硬件中各組件的模塊化能為實現(xiàn)工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)標準化起到促進性的作用。按照實際不同功能方面的需求，把基本模塊的型號進行統(tǒng)一，通過這種積木形式的改進，進行功能方面的修正，能實現(xiàn)適當?shù)牟眉?，并使得機床當中模塊的相應(yīng)得到控制，進而形成不同檔次機床加工系統(tǒng)。（2）智能化。該方面的內(nèi)容主要指的是擬人智能，在數(shù)控機床加工的系統(tǒng)進行適當?shù)奶幚?，能在很大程度上增強機床自身的性能。智能化的數(shù)控機床加工系統(tǒng)在實際的作業(yè)中，通過對加工精度進行適當?shù)臋z測和建模，根據(jù)實際的加工狀況制定實現(xiàn)加工和成產(chǎn)目標的決策，對加工原料進給速度和切削深度的工藝參數(shù)予以控制，能促使機床的實際加工保持在最好的狀態(tài)，這樣不僅能提升加工的速度和質(zhì)量，同時為機床后續(xù)的維修和養(yǎng)護提供了的重要的保障。（3）網(wǎng)絡(luò)化和集成化。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展下，工業(yè)加工和生產(chǎn)逐漸趨向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，通過自動化系統(tǒng)和移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的充分結(jié)合，為遠程控制機床的生產(chǎn)和加工提供了重要的保障。網(wǎng)絡(luò)數(shù)控機床系統(tǒng)在實際應(yīng)用的過程中，在信息技術(shù)的輔助下，能對正在工作和即將工作的機床進行遠程控制。不僅如此，在實際的工作中，還能實現(xiàn)對機床故障的檢測和維修，采用網(wǎng)絡(luò)化和集成化的技術(shù)之后，能為機床加工工廠降低一大部分的支出費用。（4）開放化。具有高性能和超高性價比的開放化系統(tǒng)的研究，其重要的部分是將NC本身與分布式DNC的信息控制系統(tǒng)進行充分的結(jié)合?，F(xiàn)階段，國內(nèi)的廣大數(shù)控機床系統(tǒng)的研究人員對開放化的系統(tǒng)進行開發(fā)，其中以型號為華中I型具有強的代表性，其主要利用工業(yè)當中PC機當中適配器卡的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其主要的建設(shè)基礎(chǔ)是通用32位型號的工業(yè)PC機與DOS平臺當中的開放形式體系結(jié)構(gòu)為依據(jù)，在實際應(yīng)用中具有較好的模塊化與層次化的優(yōu)勢。（5）高速、高效、高精度、高可靠性發(fā)展方向。在現(xiàn)今的工業(yè)領(lǐng)域中，高速與高效的機床系統(tǒng)正向著高速化進行發(fā)展，在近幾年的發(fā)展中可以看出從精密加工到超精密加工發(fā)展中耗費的時間較短，而加工的精準度也得到逐步的升級。高可靠性性能的機床在相對惡劣的環(huán)境下，能實現(xiàn)正常工作。這樣的特點，在未來的發(fā)展中將是重點的發(fā)展趨勢。

3應(yīng)用UG軟件設(shè)計與制造

UG屬于現(xiàn)今走在先進前列的加工控制軟件，該軟件能從事概念方面設(shè)計、工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計工程仿真等領(lǐng)域當中。（1）UG軟件的CAD功能。UG軟件CAD模塊的建模方式是一種復(fù)合形式的模型建立，其優(yōu)勢是在設(shè)計的各個環(huán)節(jié)中，能提供較強的靈活性。并在實際操作當中為機床系統(tǒng)提供支持不同操作工具。在操作和作業(yè)的過程中，使用的終端用戶能按照最初的設(shè)計方向，進行模型的建立。并能搭建其參數(shù)化的加工模型，終端用戶能通過編輯的相應(yīng)參數(shù)對模進行不斷的修改，進而獲得最終的版本。UG系統(tǒng)軟件能夠提供便捷的操作方式，充分的集合了傳統(tǒng)機床加工和參數(shù)化。有些時候只有一個簡單的線框模型就足夠了，不需要構(gòu)建復(fù)雜的約束實體模型。不過，建模模塊在實際應(yīng)用的過程中，還提供了不同形式參數(shù)化建模形式，并具有傳統(tǒng)實體形式的建模能力，在應(yīng)用之后，能增強建模的簡便性和易操作性。（2）零件信息模型建立。零件信息模型建立模塊首先利用UG的CAD功能模塊完成零件造型。由于加工工藝設(shè)計需要加工工藝信息，而UG的CAD功能中不能實現(xiàn)在實體造型時加入加工特征信息，所以使用CAD功能擴展把加工工藝信息以屬性的形式添加到零件模型當中。CAD功能擴展是通過UG軟件的二次開發(fā)功能實現(xiàn)的。零件信息模型是為加工工藝設(shè)計和刀具軌跡提供必要的零件信息，它是通過零件信息識別功能從CAD的零件造型和CAD功能擴展提取出這些必要的零件信息的。零件信息識別是通過UG軟件的二次開發(fā)功能實現(xiàn)的。國內(nèi)外對于零件信息識別進行了很多的研究，現(xiàn)在多數(shù)采用特征識別，特征識別要求CAD系統(tǒng)必須能夠進行特征建?；蛘咄ㄟ^一定的特征識別算法來識別加工特征。特征識別在回轉(zhuǎn)體零件的識別上已經(jīng)有成功的例子，但它對非回轉(zhuǎn)體的識別還有一定的局限性，難以滿足零件信息處理的要求。（3）加工工藝設(shè)計。在使用先進加工技術(shù)之后，能獲得機床加工數(shù)據(jù)，主要的方式以下兩種：1）在本系統(tǒng)的輔助下，利用創(chuàng)成的成型的工藝設(shè)計模式，得到工藝數(shù)據(jù)，在實加工的過程中可以自動的形成加工工藝。其先通過對將要加工零件屬性的識別，從這些信息中篩選出能支撐零件加工的信息模型，并作為工藝實際邏輯決策樹的依據(jù)，在加工之前，對工藝決策的可行性進行推理。進而生成工藝數(shù)據(jù)，主要以關(guān)系表的形態(tài)存儲到數(shù)據(jù)庫當中。還提供了工藝修改的相應(yīng)功能，能對自動形成的工藝規(guī)劃予以適當?shù)恼{(diào)整。2）自動編程模塊需要加工工藝數(shù)據(jù)，能從其它CAPP系統(tǒng)中讀取或手工輸入。工藝數(shù)據(jù)庫中包含了進行工藝決策時使用到的工藝知識，這些知識可以使用數(shù)據(jù)庫來進行表示，如刀具、進給量、切削速度信息等。工藝決策邏輯以決策樹的形式表現(xiàn)，決策樹包含工藝決策、工具選擇、切削用量選擇等知識，如確定工序、工步的內(nèi)容及順序的規(guī)則、選擇刀具、進給量、切削速度的規(guī)則。加工工藝設(shè)計是基于工藝決策可以自動生成工藝規(guī)程，同時為了使整個系統(tǒng)有更強的實用性，對生成的工藝規(guī)程可以進行修改，使生成的工藝規(guī)程更加合理。加工工藝設(shè)計模塊中的工藝決策雖然沒有采用專家系統(tǒng)型進行推理，但在設(shè)計過程中，借鑒了許多專家系統(tǒng)的技術(shù)，如知識的表示、框架推理等，這樣使工藝決策的表達和描述都非常的方便和清晰。加工工藝設(shè)計模塊的工藝決策是基于框架推理以決策樹的形式進行的，其過程包括確定毛坯、確定表面的最終加工方式、制定工藝路線、工藝設(shè)計等。（4）UG軟件編程加工。數(shù)控自動編程模塊從數(shù)據(jù)庫中提取零件信息模型、加工工藝設(shè)計所提供的信息，在建立毛坯模型、刀具模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)造UG的加工環(huán)境，應(yīng)用刀具軌跡決策自動完成刀具軌跡生成。然后進行刀具軌跡仿真，在加工過程仿真無誤后，通過利用針對使用機床的后置處理文件輸出適合該機床NC代碼。1）刀具軌跡的自動生成。刀具軌跡的自動生成利用內(nèi)部接口，工工藝信息，包括加工工序、刀具信息、從加工工藝設(shè)計模塊中讀取加切削參數(shù)、加工方式、加工對象幾何體等，調(diào)用UG內(nèi)部函數(shù)設(shè)置加工環(huán)境配置和設(shè)置，創(chuàng)建操作對應(yīng)的程序，把從加工工藝設(shè)計模塊中讀取到的切削參數(shù)賦給操作對應(yīng)的切削參數(shù)選項，最后創(chuàng)建出刀具軌跡。2）刀具軌跡的切削仿真。對于已經(jīng)生成的刀具軌跡，可以進行實體形式的切削仿真，讓用戶在圖形方式下更直觀地觀察刀具地運動過程，以驗證各刀具軌跡參數(shù)設(shè)置的合理性。實體形式的切削仿真可以對工件進行比較真實的模擬切削，通過切削模擬可以提高程序的安全性和合理性。切削仿真以實際加工的時間并且在不造成任何損失的情況下檢查零件過切或者未切削到位的現(xiàn)象，通過實體切削模擬可以發(fā)現(xiàn)在實際加工過程時存在的某些問題，以便編程人員及時修正，避免工件報廢。通過實體切削模擬還可以反應(yīng)加工后的實際形狀，為后面的程序編制提供直觀的參考。3）刀具軌跡的后處理。CAM過程的最終目的是生成一個數(shù)控機床可以識別的代碼程序。數(shù)控機床的所有運動和操作是執(zhí)行特定的數(shù)控指令的結(jié)果，完成一個數(shù)控加工一般需要連續(xù)執(zhí)行一連串的數(shù)控指令，即數(shù)控程序。手工編程方法根據(jù)零件的加工要求按照所選數(shù)控機床的數(shù)控指令集編寫數(shù)控程序，直接輸入到數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)中。自動編程方法則不同，經(jīng)過刀具軌跡計算出來的是刀位文件，而不是數(shù)控程序，因此，需要設(shè)法把刀位源文件轉(zhuǎn)換為特定機床能執(zhí)行的數(shù)控程序，輸入數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)，才能進行零件的數(shù)控加工。把刀位源文件轉(zhuǎn)換成特定機床能執(zhí)行的數(shù)控程序的過程稱為后置處理。

參考文獻：

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[4]陳曉英等.UG軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用[J].機床與液壓,2006(01):64-66.

篇10

論文摘要：數(shù)控系統(tǒng)確保了數(shù)控機床具有高精、高速、高效的功能。本文論述了國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，以期對我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展有所幫助。

數(shù)控系統(tǒng)是一種利用數(shù)字信號對執(zhí)行機構(gòu)的位移、速度、加速度和動作順序等實現(xiàn)自動控制的控制系統(tǒng)。從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第1臺實驗性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了半個世紀。數(shù)控系統(tǒng)也由當初的電子管式起步，發(fā)展到了今天的開放式數(shù)控系統(tǒng)。

數(shù)控系統(tǒng)確保了數(shù)控機床具有高精、高速、高效的功能，可以使裝備制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化制造。隨著我國航空航天、船舶、汽車、電站設(shè)備和國防工業(yè)等制造業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控機床在裝備制造業(yè)中的重要性愈來愈明顯，中高檔數(shù)控系統(tǒng)的需求也越來越大。以往中高檔數(shù)控系統(tǒng)基本被國外廠商占領(lǐng)，因此我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)必須加快發(fā)展。

一、國外數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

在國際市場，德國、美國、日本等幾個國家基本掌控了中高檔數(shù)控系統(tǒng)。國外的主要數(shù)控系統(tǒng)制造商有西門子（Siemens）、發(fā)那克（FANUC）、三菱電機（Mitsubishi Electric）、海德漢（HEIDENHAIN）、博世力士樂（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

1.納米插補與控制技術(shù)已走向?qū)嵱秒A段

納米插補將產(chǎn)生的以納米為單位的指令提供給數(shù)字伺服控制器，使數(shù)字伺服控制器的位置指令更加平滑，從而提高了加工表面的平滑性。將“納米插補”應(yīng)用于所有插補之后，可實現(xiàn)納米級別的高質(zhì)量加工。在兩年一屆的美國芝加哥國際制造技術(shù)（機床）展覽會（IMTS 2010）上，發(fā)那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B數(shù)控系統(tǒng)。除了伺服控制外，“納米插補”也可以用于Cs軸輪廓控制；剛性攻螺紋等主軸功能。西門子展出的828D所獨有的80bit浮點計算精度，可使插補達到很高的輪廓控制精度，從而獲得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的數(shù)控系統(tǒng)也可實現(xiàn)納米級插補。[1]

2.機器人使用廣泛

未來機床的功能不僅局限于簡單的加工，而且還具有一定自主完成復(fù)雜任務(wù)的能力。機器人作為數(shù)控系統(tǒng)的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，其技術(shù)和產(chǎn)品近年來得到快速發(fā)展。機器人的應(yīng)用領(lǐng)域，不僅僅局限于傳統(tǒng)的搬運、堆垛、噴漆、焊接等崗位，而且延伸到了機床上下料、換刀、切削加工、測量、拋光及裝配領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的減輕勞動強度的繁重工種，發(fā)展到IC封裝、視覺跟蹤及顏色分檢等領(lǐng)域，大大提高了數(shù)控機床的工作效率。典型的產(chǎn)品有德國的KUKA，F(xiàn)ANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。[2]

3.智能化加工不斷擴展

隨著計算機領(lǐng)域中人工智能的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度也得到不斷提高。應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能夠檢測到過程中的一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)，改進系統(tǒng)的運行狀態(tài)；車間內(nèi)的加工監(jiān)測與管理可實時獲取數(shù)控機床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測機床狀態(tài)，使相關(guān)維護提前，避免事故發(fā)生，保證其不穩(wěn)定工況下生產(chǎn)的安全，減少機床故障率，提高機床利用率。應(yīng)用先進的伺服控制技術(shù)，伺服系統(tǒng)能通過自動識別由切削力導(dǎo)致的振動，產(chǎn)生反向的作用力，消除振動。應(yīng)用主軸振動控制技術(shù)，在主軸嵌入位移傳感器，機床可以自動識別當前的切削狀態(tài)，一旦切削不穩(wěn)定，機床會自動調(diào)整切削參數(shù)，保證加工的穩(wěn)定性。 　4.CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用

當前，為了使數(shù)控機床操作者更加便利地編制數(shù)控加工程序，解決復(fù)雜曲面的編程問題，國際數(shù)控系統(tǒng)制造商將圖形化、集成化的編程系統(tǒng)作為擴展數(shù)控系統(tǒng)功能、提高數(shù)控系統(tǒng)人機互動性的主要途徑。最新的CAD/CAM技術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù)控機床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON等一些著名CAM軟件公司的產(chǎn)品除了具備傳統(tǒng)的CAM軟件功能模塊，還開發(fā)了多任務(wù)編程、對加工過程的動態(tài)仿真等新的功能模塊。

二、國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著國際學(xué)術(shù)及產(chǎn)業(yè)界對開放式數(shù)控系統(tǒng)研究的日益推進，我國的相關(guān)研究也越來越受到重視。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國機床行業(yè)也形成了具有一定生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在質(zhì)與量上都取得了飛躍。

國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)基本占領(lǐng)了低端數(shù)控系統(tǒng)市場，在中高檔數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用上也取得了一定的成績。其中，武漢華中數(shù)控股份有限公司、北京機電院高技術(shù)股份有限公司、北京航天數(shù)控系統(tǒng)有限公司和上海電氣（集團）總公司等已成功開發(fā)了五軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)，分別應(yīng)用于數(shù)控加工中心、數(shù)控龍門銑床和數(shù)控銑床。近期，武漢重型機床集團有限公司應(yīng)用華中數(shù)控系統(tǒng)，成功開發(fā)了CKX5680數(shù)控七軸五聯(lián)動車銑復(fù)合加工機床。國內(nèi)主要數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)基地有華中數(shù)控、航天數(shù)控、廣州數(shù)控和上海開通數(shù)控等。[3]

國內(nèi)的數(shù)字化交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品也有了很大的發(fā)展，已能滿足一般的應(yīng)用，并能與進口產(chǎn)品競爭，占領(lǐng)了國內(nèi)的大部分市場。伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)基地主要有蘭州電機廠、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、航天數(shù)控和開通數(shù)控等。

然而，由于我國原有數(shù)控系統(tǒng)的封閉性及數(shù)控軟硬件研究開發(fā)的基礎(chǔ)較差，技術(shù)積累較少，研發(fā)隊伍的實力較弱，研發(fā)的投入力度不夠，國產(chǎn)中高檔數(shù)控系統(tǒng)在性能、功能和可靠性方面與國外相比仍有較大的差距，限制了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。為此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推進我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻

[1]彭芳喻等.從IMTS 2010展看我國數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展之路[J]，金屬加工，2011第4期：8-11

[2]肖明.從EMO 2009看現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展[J]，機械工程師，2009第4期：13-16