數控機床的現狀與發展論文

　　數控機床的現狀與發展論文闡述了數控機床的發展過程，從多方面探究了數控機床的特點，找出了目前我國數控機床存在的問題，并指出了要改變現狀取得更大進步就必須采取措施。

　　數控機床的現狀與發展論文【1】

　　關鍵詞： 數控機床 發展現狀 發展前景 改革措施

　　數控機床(Numerical Control Machine Tools)是用數字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數控機床。

　　一、數控機床的發展過程

　　數控機床是在機械制造技術和控制技術的基礎上發展起來的，自上世紀50年代以來，世界數控機床主要經歷了數控NC(Numerical Control)和計算機數控CNC(Computer Numerical Control)兩個階段六個年代。其過程大致如下：

　　1.數控NC階段主要經歷了三代。

　　第1代數控系統，始于50年代初，系統全部采用電子管元件，邏輯運算與控制采用硬件電路完成。

　　第2代數控系統，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應用于數控系統為標志。

　　第3代數控系統，始于60年代中期，由于小規模集成電路的出現，其體積變小，功耗降低，可靠性提高，推動了數控系統的進一步發展。

　　2.計算機數控CNC階段經歷了三代。

　　第4代數控系統，始于70年代，當首個采用小型計算機的CNC裝置在芝加哥展覽會上露面時，標志著CNC技術的問世。

　　第5代數控系統，70年代后期，中、大規模集成電路技術取得巨大成就，促使價格低廉、體積更小、集成度更高、工作可靠的微處理器芯片產生，并逐步應用于數控系統。

　　第6代數控系統，始于90年代初，受通用微機技術飛速發展的影響，數控系統正朝著以個人計算機(PC)為基礎，開放化、智能化、網絡化等方向進一步發展。

　　二、數控機械的特點

　　數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。

　　1.對加工對象的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。

　　在同一臺數控機床上，通過重新編制程序，可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，也可以加工復雜結構的單件、小批量生產及試制新產品，數控機床還能自動加工精密復雜的表面(如螺旋表面)。

　　2.加工精度高，加工質量穩定。

　　目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量達0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免生產者的人為操作誤差，產品合格率高，加工質量穩定。

　　3.生產效率高。

　　由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削量的強力切削，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。因為數控機床的移動部件的空行程運動速度快，所以工件的裝夾時間、輔助時間比一般機床少。當在加工中心上進行加工時一臺機床實現了多道工序的連續加工，生產效率提高明顯。

　　4.自動化程度高，勞動強度低。

　　數控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，數控機床自動化程度高，勞動人員不需要進行復雜的重復性手工操作，可大大減輕工人的勞動強度和緊張程度，提高加工效率。

　　三、數控機床控制技術的發展前景

　　隨著科學技術的不斷發展，數控機床的發展越來越快，數控機床正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化、模塊化和智能化方向發展。

　　1.高性能。

　　隨著數控系統集成度的增強，數控機床實現多臺集中控制，甚至遠距離遙控。

　　2.高精度。

　　數控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。

　　3.高速度。

　　數控機床各軸運行速度將大大加快。

　　4.高柔性。

　　數控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統。

　　5.模塊化。

　　數控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發展，這既有利于制造商又有利于客戶。

　　四、數控機床發展中存在的問題

　　我國近幾年數控機床雖然發展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現在以下方面。

　　1.核心零部件大量依靠進口。

　　經過近二十多年的技術引進、消化、吸收和創新，中國數控機床行業的發展令人矚目，國產數控機床功能部件的生產已經具備一定的規模。但是，據中國機床工具工業協會提供的數據來看，近年來我國一直是世界機床第一消費國和第一進口國。但是，機床行業迅速發展的背后，一個不能忽視的事實是，我國關鍵零部件生產依然受制于人，出現利潤不高、產品缺乏核心競爭力的局面。

　　2.產品水平不高。

　　首先，精度普遍不夠高，對于國產加工中心刀庫機械手、數控車床刀架，用戶不放心，定位精度，特別是重復定位精度有待提高。只有少數產品達到歐洲標準的定位精度;其次，高精度、靜剛度主機結構和整機性能開發有差距;再次，產品在主軸轉速、快移速度、換刀速度、加速度等機床性能指標上與國外有較大差距。

　　五、下一步努力方向

　　為了縮小與世界先進水平的差距，相關專家建議機床企業應在以下幾個方面著力研究。

　　1.跟蹤國際水平，使數控機床向高效、高精方面發展。

　　2.多品種制造，滿足不同層次的用戶。

　　3.模塊化設計，縮短開發周期，快速響應市場。

　　數控機床使用范圍越來越大，國內國際市場容量越來越大，但競爭會加劇，只有緊跟先進技術進步的大方向，不斷創新，才能趕超世界先進水平。

　　參考文獻：

　　[1]王立平.關于國產數控機床發展的幾點思考，航空制造技術，2010(04).

　　[2]劉小敏，王元生.我國數控機床的現狀與發展[J].機械研究與應用，2006(8).

　　[3]楊冰.論我國數控技術當前存在的主要問題、發展趨勢及其對策，江蘇・建湖，科技經濟市場，2006(11).

　　[4]李君.淺議數控技術的發展趨勢[J].吉林農業，2010(11).

　　[5]劉貴軍.刀具的選擇與切削用量在數控加工中的應用[J].農業與技術，2007(06).

　　數控機床的發展現狀論文【2】

　　摘 要：現代數控技術集機械制造技術、計算機技術、成組技術與現代控制技術、傳感檢測技術、信息處理技術、網絡通訊技術、液壓氣動技術、光機電技術于一體，是現代制造技術的基礎，它的發展和應用，開創了制造業的新時代，使世界制造業的格局發生了巨大的變化。

　　關鍵詞：數控技術;一體;變化;核心

　　數控技術是衡量一個國家制造業現代化程度的核心標志，實現加工機床及生產過程數控化是當今制造業的發展方向，機械制造的競爭其實質是數控的競爭。

　　《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》將“高檔數控機床與基礎制造裝備”確定為16個科技重大專項之一。

　　通過國家相關計劃的支持，我國在數控機床關鍵技術研究方面有了較大突破，創造了一批具有自主知識產權的研究成果和核心技術。

　　這主要體現在以下幾個方面：

　　(1)中高檔數控機床的開發取得了較大進展，在五軸聯動、復合加工、數字化設計以及高速加工等一批關鍵技術上取得了突破，自主開發了包括大型、五軸聯動數控加工機床，精密及超精密數控機床以及一大批專門化高性能機床，并形成了一批中檔數控機床產業化基地。

　　(2)關鍵功能部件的技術水平、制造質量逐年穩步提高，功能逐步完善，部分性能指標接近國際先進水平，形成了一批具有自主知識產權的功能部件。

　　開發出了高速主軸單元、高速滾珠絲杠、重載直線導軌、高速導軌防護裝置、直線電機、數控轉臺、刀庫與機械手、A/C 軸數控銑頭、高速工具系統、數字化量儀等高性能功能部件樣機，其中有的品種已實現小批量生產。

　　(3)中高檔數控系統開發研究與應用取得一定成果。

　　通過自主研發或與國外開展技術合作，在中檔數控系統的開發和生產上取得明顯進展。

　　初步解決了多坐標聯動、遠程數據傳輸等技術難題;為適應數控系統的配套要求，相繼開發出交流伺服驅動系統和主軸交流伺服控制系統，并形成了系列化產品。

　　1、與國外的差距

　　1.1高檔數控機床的國內供應能力不足。

　　盡管我國機床行業近年來取得了長足的發展，數控化率穩步提高，但機床消費和生產的結構性矛盾仍然比較突出。

　　目前，國內對中高檔機床的需求量逐漸超過低檔機床。

　　但國產數控機床以低檔為主，高檔數控機床絕大部分依賴進口。

　　1.2自主創新能力不足。

　　長期以來，我國機床制造業的基礎、共性技術研究工作主要在行業性的研究院所進行。

　　能力薄弱，技術創新投入不足，引進消化吸收能力差，低水平生產能力過剩，自主創新能力不高，缺乏優秀技術人才。

　　雖然國產數控機床制造商通過技術引進、海內外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進數控技術，但缺乏對基礎共性技術的研究，忽視了自主開發能力的培育，企業的市場響應速度慢。

　　1.3 產品質量、可靠性及服務等能力不強。

　　國產機床在質量、交貨期和服務等方面與國外著名品牌相比存在較大的差距。

　　在質量方面，國產數控系統的可靠性指標MTBF 與國際先進數控系統相差較大。

　　國產數控車床、加工中心的MTBF 與國際上先進水平也有較大差距。

　　在交貨期方面，絕大多數企業由于任務重拖期交貨。

　　服務體系不健全，在市場開拓、成套技術服務、快速反應能力等方面不能滿足市場快節奏和個性化的要求。

　　1.4 功能部件發展滯后。

　　機床是由各種功能部件(主軸單元及主軸頭、滾珠絲杠副、回轉工作臺和數控伺服系統等)在床身、立柱等基礎機架上集裝而成的，功能部件是數控機床的重要組成部分。

　　數控機床整體技術與數控機床功能部件的發展是相互依賴、共同發展的，所以功能部件的創新也深深地影響著數控機床的發展。

　　我國數控機床功能部件已有一定規模，電主軸、主軸單元、數控系統等也有專門的制造廠家，其中個別產品的制造水平接近國際先進水平。

　　但整體上，我國機床功能部件發展緩慢、品種少、產業化程度低，精度指標和性能指標的綜合情況還不過硬。

　　目前，滾珠絲杠、數控刀架、電主軸等功能部件僅能滿足中低檔數控機床的配套需要。

　　衡量數控機床水平的高檔數控系統、高速精密電主軸、高速滾動功能部件等還依賴進口。

　　2、國內數控機床的發展趨勢

　　根據2004年10月，完成的《數控機床產業發展專項規劃》。

　　國內數控機床大致發展趨勢表現在以下幾方面：

　　2.1 智能、高速、高精度化

　　新一代數控機床為提高生產效率，向超高速方向發展，采用新型功能部件(如電主軸、直線電機、LM 直線滾動系統等)主軸轉速達15，000r/min 以上。

　　計算機技術及其軟件控制技術在機床產品技術中占的比重越來越大，計算機系統及其應用軟件的復雜化，帶來了機床系統及其硬件結構的簡化，數控機床的智能化程度日趨提高。

　　一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005 mm(ISO 標準、統計法)，就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO 標準、統計法)以下，就是超高精度機床。

　　高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。

　　隨著電腦輔助制造(CAM)系統的發展，精密度已達到微米級。

　　2.2 設計、制造綠色化

　　綠色設計是一種綜合考慮了產品設計、制造、使用和回收等整個生命周期的環境特性和資源效率的先進設計理論和方法。

　　它在不犧牲產品功能、質量和成本的前提下，系統考慮產品開發、制造及其活動對環境的影響，從而使得產品在整個生命周期中對環境的負面影響最小，資源利用率最高。

　　數控機床在設計時要考慮：綠色材料設計;可拆卸性設計;節能性設計;可回收性設計;模塊化設計;綠色包裝設計等。

　　綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式，通過綠色生產過程生產出綠色產品。

　　數控機床在制造時要考慮：節約資源的工藝設計;節約能源的工藝設計;環保型工藝設計等

　　2.3 復合化與系統化

　　工件一次裝夾，能進行多種工序復合加工，可大大地提高生產效率和加工精度，是機床一貫追求的。

　　由于產品開發周期愈來愈短，對制造速度的要求也相應提高，機床也朝高效能發展。

　　機床已逐漸發展成為系統化產品，用一臺電腦控制一條生產線的作業。

　　產品對外觀曲線要求的提高，機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復合化已是不可避免的發展趨勢。

　　數控技術是提高產品質量、提高勞動生產率必不可少的物質手段，它的廣泛使用給機械制造業生產方式、產業結構、管理方式帶來深刻的變化，它的關聯效益和輻射能力更是難以估計;數控技術是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎，現代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在數控技術之上。

　　數控技術是國際商業貿易的重要構成，發達國家把數控機床視為具有高技術附加值、高利潤的重要出口產品，世界貿易額逐年增加。

　　大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

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