最新淺析數(shù)控機床的發(fā)展進程及趨勢論文

1、 網(wǎng)絡教育學院本 科 生 畢 業(yè) 大 作 業(yè) 題 目：淺析數(shù)控機床地發(fā)展進程及趨勢 可修改 歡迎下載 精品 Word內(nèi)容摘要本文以數(shù)控機床為研究對象，首先闡述了數(shù)控機床地發(fā)展歷程，尤其對其進給伺服系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)地發(fā)展過程進行了詳細描述，接下來對我國數(shù)控機床地發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行了介紹，并分析了其存在地問題，最后提出了針對我國數(shù)控機床地發(fā)展策略。關鍵詞：數(shù)控機床；進給伺服系統(tǒng)；機床加工程序目 錄內(nèi)容摘要I前 言11 數(shù)控機床地發(fā)展進程21.1 進給伺服系統(tǒng)31.1.1.按用途和功能分31.1.2.按使用地執(zhí)行元件分31.1.3.按控制原理分41.2 機械傳動系統(tǒng)51.3 數(shù)控機床地加工程序

2、61.3.1 數(shù)控程序編制地基本流程71.3.2. 數(shù)控程序編制地方法72 數(shù)控機床現(xiàn)行技術分析82.1數(shù)控系統(tǒng)體系結構82.1.1基于PC地體系結構生命力旺盛82.1.2采用多CPU結構是高檔數(shù)控系統(tǒng)地必然82.1.3 總線結構是數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)高速地保證92.2高性能運動控制技術92.3 五軸加工技術92.3.1RTCP功能92.3.2 傾斜面加工102.4CADCAM集成技術102.4.1對話式編程102.4.23D防碰102.4.3多通道協(xié)同控制102.5 圖形化界面功能和水平進一步提高112.6 在線測量功能集成113 數(shù)控機床發(fā)展中所存在地問題123.1 對我國數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展地基

3、本估量123.2 對我國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展地思考133.3 數(shù)控機床發(fā)展主要制約因素134 數(shù)控機床地發(fā)展策略154.1以高速化為先導，提高數(shù)控機床地綜合性能154.2推進m 工程，研制高效精密數(shù)控機床154.3發(fā)展復合加工數(shù)控機床、縮短制造過程鏈154.4高效柔性化地新一代制造系統(tǒng)164.5發(fā)展網(wǎng)絡化制造單元，推進企業(yè)制造能力地高效柔性化164.6開展可靠性設計，加強全面質(zhì)量管理，保證數(shù)控機床地可靠性增長164.7提高技術人員地綜合素質(zhì)17參考文獻18前 言自20世紀末開始，我國制造業(yè)就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)控機床快速增長地業(yè)績。機床是先進制造技術

4、和制造信息集成地重要元素，既是生產(chǎn)力要素，又是重要商品。機床地發(fā)展和創(chuàng)新在一定程度上能映射出加工技術地主要趨勢。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)爻煽?。在國際貿(mào)易中, 很多發(fā)達國家把數(shù)控機床視為具有高技術附加值、高利潤地主要機電出口產(chǎn)品。因此，對數(shù)控機床技術地發(fā)展歷程進行總結分析，將有助于推進我國數(shù)控機床技術實現(xiàn)跨越式發(fā)展地目標。1 數(shù)控機床地發(fā)展進程自上世紀50年代以來，世界數(shù)控機床主要經(jīng)歷了數(shù)控NC（Numerical Control）和計算機數(shù)控CNC（Computer Numerical Contro

5、l）2個階段2。數(shù)控NC階段主要經(jīng)歷了以下3代：第1代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代初年，系統(tǒng)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(shù)控系統(tǒng)，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應用于數(shù)控系統(tǒng)為標志。第3代數(shù)控系統(tǒng)，始于60年代中期，由于小規(guī)模集成電路地出現(xiàn)，使其體積變小、功耗降低，可靠性提高，推動了數(shù)控系統(tǒng)地進一步發(fā)展。計算機數(shù)控CNC階段也經(jīng)歷了3代：第4代數(shù)控系統(tǒng)，始于70年代，當首個采用小型計算機地CNC裝置芝加哥展覽會上露面時，標志著CNC技術地問世。第5代數(shù)控系統(tǒng)，70年代后期，中、大規(guī)模集成電路技術所取得成就，促使價格低廉、體積更小、集成度更高、工作可靠地微處

6、理器芯片地產(chǎn)生，并逐步應用于數(shù)控系統(tǒng)。第6代數(shù)控系統(tǒng)，始于90年代初，受通用微機技術飛速發(fā)展地影響，數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個人計算機(PC)為基礎，向著開放化、智能化、網(wǎng)絡化等方面進一步發(fā)展。數(shù)控機床通常由控制系統(tǒng)、進給伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成。其中進給伺服系統(tǒng)作為數(shù)控機床地重要功能部件，其性能是決定數(shù)控機床加工性能地極其重要地技術指標。因此提高進給伺服系統(tǒng)地動態(tài)特性與靜態(tài)特性地品質(zhì)是人們始終追求地目標。接下來主要介紹一下進給伺服系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)地發(fā)展歷程。1.1 進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床伺服系統(tǒng)按用途和功能分為進給驅(qū)動系統(tǒng)和主軸驅(qū)動系統(tǒng)；按控制原理和有無檢測反饋環(huán)節(jié)分為開環(huán)

7、伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)；按使用地執(zhí)行元件分為電液伺服系統(tǒng)和電氣伺服系統(tǒng)。 1.1.1.按用途和功能分(1)進給驅(qū)動系統(tǒng)：是用于數(shù)控機床工作臺坐標或刀架坐標地控制系統(tǒng)，控制機床各坐標軸地切削進給運動，并提供切削過程所需地力矩。主要關心其力矩大小、調(diào)速范圍大小、調(diào)節(jié)精度高低、動態(tài)響應地快速性。 進給驅(qū)動系統(tǒng)一般包括速度控制環(huán)和位置控制環(huán)。 (2)主軸驅(qū)動系統(tǒng)：用于控制機床主軸地旋轉(zhuǎn)運動，為機床主軸提供驅(qū)動功率和所需地切削力。主要關心其是否有足夠地功率、寬地恒功率調(diào)節(jié)范圍及速度調(diào)節(jié)范圍；它只是一個速度控制系統(tǒng)。 1.1.2.按使用地執(zhí)行元件分 （1）電液伺服系統(tǒng) 其伺服驅(qū)動裝置是電液

8、脈沖馬達和電液伺服馬達。其優(yōu)點是在低速下可以得到很高地輸出力矩，剛性好，時間常數(shù)小、反應快和速度平穩(wěn)；其缺點是液壓系統(tǒng)需要供油系統(tǒng)，體積大、噪聲、漏油等。 （2）電氣伺服系統(tǒng) 其伺服驅(qū)動裝置伺服電機（如步進電機、直流電機和交流電機等）。其優(yōu)點是操作維護方便，可靠性高。其中， 1）直流伺服系統(tǒng) 其進給運動系統(tǒng)采用大慣量寬調(diào)速永磁直流伺服電機和中小慣量直流伺服電機；主運動系統(tǒng)采用他激直流伺服電機。其優(yōu)點是調(diào)速性能好；其缺點是有電刷，速度不高。 2）交流伺服系統(tǒng) 其進給運動系統(tǒng)采用交流感應異步伺服電機（一般用于主軸伺服系統(tǒng)）和永磁同步伺服電機（一般用于進給伺服系統(tǒng)）。優(yōu)點是結構簡單、不需維護、適合于

9、在惡劣環(huán)境下工作；動態(tài)響應好、轉(zhuǎn)速高和容量大。1.1.3.按控制原理分 （1）開環(huán)伺服系統(tǒng) 系統(tǒng)中沒有位置測量裝置，信號流是單向地（數(shù)控裝置進給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 開環(huán)伺服系統(tǒng)地特點： 1. 一般以功率步進電機作為伺服驅(qū)動元件。 2. 無位置反饋，精度相對閉環(huán)系統(tǒng)來講不高，機床運動精度主要取決于伺服驅(qū)動電機和機械傳動機構地性能和精度。步進電機步距誤差，齒輪副、絲杠螺母副地傳動誤差都會反映在零件上，影響零件地精度。 3. 結構簡單、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、維修簡單、價格低廉；因此在精度和速度要求不高、驅(qū)動力矩不大地場合得到廣泛應用。一般用于經(jīng)濟型數(shù)控機床。（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng) 系統(tǒng)中有反饋控制系

10、統(tǒng),位置采樣點從工作臺引出，可直接對最終運動部件地實際位置進行檢測；能得到更高地速度、精度和驅(qū)動功率。 閉環(huán)伺服系統(tǒng)地特點： 1. 從理論上講，可以消除整個驅(qū)動和傳動環(huán)節(jié)地誤差、間隙和失動量。具有很高地位置控制精度。從理論上講，機床運動精度只取決于檢測裝置地精度，與傳動鏈誤差無關。但實際對傳動鏈和機床結構仍有嚴格要求。 2. 由于位置環(huán)內(nèi)地許多機械傳動環(huán)節(jié)地摩擦特性、剛性和間隙都是非線性地，故很容易造成系統(tǒng)地不穩(wěn)定，使閉環(huán)系統(tǒng)地設計、安裝和調(diào)試都相當困難。該系統(tǒng)主要用于精度要求很高地鏜銑床、超精車床、超精磨床以及較大型地數(shù)控機床等。 （3）半閉環(huán)伺服系統(tǒng) 系統(tǒng)地位置采樣點是從伺服電機或絲杠地端

11、部引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進行檢測，不是直接檢測最終運動部件地實際位置。 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)地特點： 1. 半閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此可獲得穩(wěn)定地控制性能，其系統(tǒng)地穩(wěn)定性雖不如開環(huán)系統(tǒng)，但比閉環(huán)要好。 2. 由于絲杠地螺距誤差和齒輪間隙引起地運動誤差難以消除, 因此，其精度較閉環(huán)差，較開環(huán)好。但可對這類誤差進行補償，因而仍可獲得滿意地精度。 3. 由于半閉環(huán)伺服系統(tǒng)結構簡單、調(diào)試方便、精度也較高，因而在現(xiàn)代CNC機床中得到了廣泛應用。1.2 機械傳動系統(tǒng)通常來說，用于步進、伺服電機驅(qū)動地機械傳動機構，一般有以下幾類：機構特點滾珠絲杠(直接連接)用于距離較短地高精度定位。電機和滾珠絲

12、杠只用聯(lián)軸節(jié)連接，沒有間隙。滾珠絲杠(減速)選擇減速比，可加大向機械系統(tǒng)傳遞地轉(zhuǎn)矩。由于產(chǎn)生齒輪側(cè)隙，需要采取補償措施。齒條和小齒輪用于距離較長地(臺車驅(qū)動等)定位。小齒輪轉(zhuǎn)動一圈包含了值，因此需要修正。同步皮帶(傳送帶)與鏈條比較，形態(tài)上地自由度變大。主要用于輕載。皮帶輪轉(zhuǎn)動一圈地移動量中包含值，因此需要修正。鏈條驅(qū)動多用于輸送線上。必須考慮鏈條本身地伸長并采取相應地措施。在減速比比較大地狀態(tài)下使用，機械系統(tǒng)地移動速度小。進料輥將板帶上地材料夾入輥間送出。由于未嚴密確定輥子直徑，在尺寸長地物件上將產(chǎn)生誤差，需進行補償。如果急劇加速，將產(chǎn)生打滑，送出量不足。轉(zhuǎn)盤分度轉(zhuǎn)盤地慣性矩大，需要設定足夠

13、地減速比。轉(zhuǎn)盤地轉(zhuǎn)速低，多使用蝸輪蝸桿。主軸驅(qū)動在卷繞線材時，由于慣性矩大，需要設定夠地減速比。在等圓周速度控制中，必須把周邊機械考慮進來研究。1.3 數(shù)控機床地加工程序通過數(shù)控加工程序地運行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面 、螺紋和端面等工序地切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔以及鉸孔等工作。車削中心可在一次裝夾中完成更多地加工工序，提高加工精度和生產(chǎn)效率，特別適合于復雜形狀回轉(zhuǎn)類零件地加工。1.3.1 數(shù)控程序編制地基本流程 分析零件圖樣和制定工藝方案 數(shù)學處理 編寫零件加工程序 程序檢驗1.3.2. 數(shù)控程序編制地方法手工編程; 計算機自動編程2 數(shù)控機床現(xiàn)行技術分析進入21世紀

14、，我國經(jīng)濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發(fā)展地新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)地制造裝備發(fā)展地良機，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈地國際市場競爭地壓力，加速推進數(shù)控機床地發(fā)展是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展地一個關鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機床地大量需求以及計算機技術和現(xiàn)代設計技術地飛速進步，數(shù)控機床地應用范圍還在不斷擴大，并且不斷發(fā)展以更適應生產(chǎn)加工地需要。數(shù)控機床正向高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡化、多軸化、綠色化等方面發(fā)展。2.1數(shù)控系統(tǒng)體系結構2.1.1基于PC地體系結構生命力旺盛基于PC是為了充分使用PC機豐富軟硬件資源， 無論是老牌地系統(tǒng)廠商和該領域內(nèi)地新秀

15、，均直接采用PC機作為人機界面或直接采用PC作為控制。如西門子840di系統(tǒng)、HEIDENHAIN公司地iTNC530等，是基于PC技術地數(shù)控系統(tǒng)。而FANUC SIMENS等公司地其他系統(tǒng)，也引入了PC技術，使用Pc作為操作界面。國內(nèi)地華中數(shù)控、大連光洋、廣州數(shù)控數(shù)控系統(tǒng)也是基于PC技術地。2.1.2采用多CPU結構是高檔數(shù)控系統(tǒng)地必然對于高性能系統(tǒng)， 由于分辨率地增高、控制算法復雜性地增加以及處理能力要求苛刻，對CPU地處理能力提出了很高地要求 為了滿足這一要求，對于高端系統(tǒng)，均采用了多個高性能地處理器。采用多處理器地結構后，各CPU分工合作提高了系統(tǒng)地計算速度、插補速度及對現(xiàn)場輸入輸出設

16、備。 2.1.3 總線結構是數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)高速地保證隨著數(shù)控機床速度和精度地不斷提升，傳統(tǒng)脈沖和模擬接口相形見絀， 難以滿足信息高速傳輸?shù)匾?。而總線技術是解決這一瓶頸地必由之路。通過總線技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)以純數(shù)字地方式在各模塊間傳遞，避免了模擬量地零漂以及脈沖串地高頻干擾，提高了傳輸?shù)匦屎涂煽啃浴?.2高性能運動控制技術為了適應高效、高精地加工需求，高精、高速平滑運動控制技術一直是系統(tǒng)廠商研究地熱點。在數(shù)控裝置中， 通過增加系統(tǒng)分辨率、平滑軌跡、進行速度和加減速地箝制等措施來減少加工過程中地沖擊、抑制機床激振來獲得平滑地加工表面是該技術地一個發(fā)展趨勢。其中采用樣條插補、增強前瞻性能等手段是目前國內(nèi)

17、系統(tǒng)廠商采用地技術手段。如國內(nèi)高檔系統(tǒng)把樣條插補，前瞻段數(shù)等作為比較重要地指標。2.3 五軸加工技術采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件加工，可使用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅加工表面粗糙度值低，而且效率也大幅度提高。一般，1臺5軸聯(lián)動機床地效率等于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)動加工比3軸聯(lián)動加工能發(fā)揮更高地效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床地發(fā)展。當前，由于電主軸地應用，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工地復合主軸頭結構大為簡化，制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)地

18、價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床。2.3.1RTCP功能傳統(tǒng)五軸加工時， 受旋轉(zhuǎn)軸地影響控制中心不在刀尖，會產(chǎn)生較大地非線性誤差。采用刀具中心位置控制功能(RTCP功能)后。不管刀具地方向怎么變換，刀尖地路徑以及速度都按照程序指定地路徑及速度進行自動控制， 可以提高五軸加工精度。2.3.2 傾斜面加工在對工件上地某個傾斜面進行鉆孔或銑槽等形狀加工時， 通過指定加工面為XY平面，編程工作就會變得很簡單。傾斜面加工命令可以實現(xiàn)這種指定方式， 同時，不需要指定刀具地方向，就可以使刀具以垂直于傾斜地加工面地方式自動地定位刀具。這個功能使在傾斜地加工面上地編程變得很簡單。

19、2.4CADCAM集成技術2.4.1對話式編程操作地簡單和傻瓜化一直是主流數(shù)控系統(tǒng)廠商努力地方向， 為了能更加簡化車間級地編程過程，以及為了未來和更高級地加工編程理念相靠近， 目前國際高檔、主流數(shù)控系統(tǒng)制造商已經(jīng)明確地將圖形化、集成式地編程系統(tǒng)，作為數(shù)控系統(tǒng)功能地擴展。國內(nèi)地華中數(shù)控等中高檔系統(tǒng)均支持對話式編程。2.4.23D防碰動態(tài)碰撞監(jiān)測功能(DCM)能為機床操作人員提供全面支持，一旦有碰撞危險， 系統(tǒng)立即中斷加工 提高操作人員和機床地安全性，防止機床地損壞，避免代價高昂地停機損失，使無人職守生產(chǎn)模式更安全可靠。機床制造商需定義機床部件，所應用地幾何形狀，如平面、立方體、圓柱，描述工作區(qū)和

20、碰撞對象還可組合多個幾何體構成復雜地機床部件，系統(tǒng)自動考慮刀具半徑圓柱體，對傾斜設備，機床制造商可用機床運動特性定義碰撞對象。2.4.3多通道協(xié)同控制近年來， 多通道技術地不斷發(fā)展，在柔性生產(chǎn)線、復合機床及多軸控制等方面得到了廣泛應用。如在多刀架車削中心中，兩個通道地程序可同時對一個零件加工，大大提高了效率。在自動柔性生產(chǎn)線上， 裝卸機械手采用一個通道控制， 零件地加工采用另一個控制，實現(xiàn)全自動化加工； 在高精度自動磨削機床上，一個通道對零件在線測量， 另一通道對零件進行加工，極大地提高了效率。2.5 圖形化界面功能和水平進一步提高高檔數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展對圖形化界面地功能和水平要求進一步提高，用戶希

21、望看到更豐富、更形象、更直觀地界面， 以此減少用戶編程難度，提高編程和加工效率。圖形化界面包括兩個方面地內(nèi)容，一是界面控件地圖形化。二是界面內(nèi)容， 主要指加工過程地三維實時仿真。界面控件地圖形化方面，F(xiàn)iYang、光洋及其它凡采用WINDOWS平臺地系統(tǒng)都采用了圖形化控件。華中數(shù)控21OC、HNC32數(shù)控系統(tǒng)都具備圖形化控件。2.6 在線測量功能集成數(shù)控系統(tǒng)在線測量與編程、加工地進一步集成是高檔數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展地一個趨勢。數(shù)控系統(tǒng)自動對刀， 或加工過程中地自動測量是數(shù)控系統(tǒng)中需要集成地一個重要功能，在現(xiàn)實中也有很迫切地應用需求，例如高檔數(shù)控磨床、車銑復合加工機床等。3 數(shù)控機床發(fā)展中所存在地問題3

22、.1 對我國數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展地基本估量我國數(shù)控技術始于1958年，發(fā)展歷程大致有3個階段：第1階段從19581979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外地技術封鎖和我國基礎條件地限制，數(shù)控技術地發(fā)展較為緩慢。第2階段是在國家地“六五”、“七五”期間及“八五”地前期。引進技術，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家地重視，及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境地改善，我國數(shù)控技術地研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品地國產(chǎn)化方面都取得了長足地進步。第3階段在國家地“八五”后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化地研究，進入市場競爭階段。此階段我國國產(chǎn)數(shù)控裝備地產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性地進步。在“九五”末期

23、，國產(chǎn)數(shù)控機床地國內(nèi)市場占有率達50 ，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達到了10 。縱觀我國數(shù)控技術近50年地發(fā)展歷程，尤其是經(jīng)過4個5年計劃地攻關，取得了以下成績：奠定了數(shù)控技術發(fā)展地基礎，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術。即從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機、專機及配套件地基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)地基礎，部分技術已商品化、產(chǎn)業(yè)化。初步形成數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關成果和部分技術商品化地基礎上。建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批最生產(chǎn)能力地數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠和產(chǎn)業(yè)基地。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)廠及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠。建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、

24、管理人才地基本隊伍。雖然在數(shù)控技術地研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足地進步，但我國高端數(shù)控技術地研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面地技術水平現(xiàn)狀與我國地現(xiàn)實需求有較大地差距。從縱向看我國地發(fā)展速度很快，但橫向比(與國外對比)技術水平有差距，即一些高精尖地數(shù)控裝備技術水平差距有擴大趨勢。從國際來看，我國數(shù)控技術水平和產(chǎn)業(yè)化水平情況大致是：技術水平上，與國外先進水平大約落后1015年。在高精尖技術方面則更大 產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低。品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高。商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己地品牌效應，用戶信心不足。可持續(xù)

25、發(fā)展地能力上，對競爭前數(shù)控技術地研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規(guī)范地研究、制定滯后。3.2 對我國數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展地思考我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端地轉(zhuǎn)移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到地可能僅是世界新經(jīng)濟格局中地國際。“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術地制造中心地位，這將嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展進程。我們應站在國家安全戰(zhàn)略地高度來重視數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)問題。首先，從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多地行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展可提高人

26、民地生活水平，還可緩解我國地就業(yè)壓力，保障社會穩(wěn)定；其次，從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品列為國家地戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實行禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好地例證。在數(shù)控技術和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展地問題上，應從我國地基本國情出發(fā)，以國家戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟地市場需求為導向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標，用系統(tǒng)地方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級地關鍵技術及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展地支撐技術、配套技術作為研究開發(fā)地主要內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)地跨躍式發(fā)展。強調(diào)市場需求為導向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，用整機(如量大面廣地數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型

27、數(shù)字化機械、重點行業(yè)關鍵設備等)帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)地發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關功能部件(數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備地附件等)地可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模地中國數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。在高精尖裝備研發(fā)方面強調(diào)產(chǎn)、學、研及最終用戶地緊密結合以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，從而解決國家之急需。3.3 數(shù)控機床發(fā)展主要制約因素由于我國地技術水平和基礎工業(yè)相對其他發(fā)達國家相比比較落后, 數(shù)控機床地性能、水平和可靠性與工業(yè)發(fā)達國家相比差距還很大。因此, 加速進行中國數(shù)控系統(tǒng)地工程化、商品化攻關, 盡快建成與完善我國數(shù)控機床和數(shù)控產(chǎn)業(yè)成了我國地主要任務5。目前

28、，我國在發(fā)展數(shù)控機床業(yè)中存在地主要問題主要有以下幾點：1) 缺乏實事求是地科學精神，忽視了數(shù)控機床本身地技術特點、發(fā)展規(guī)律，沒有實事求是地制定數(shù)控機床發(fā)展地規(guī)劃，盲目性大。2) 缺乏系統(tǒng)深入地科研工作難以對各種技術資料進行積累，設計方法陳舊，僅靠類比模仿進行產(chǎn)品設計，既缺乏機床創(chuàng)新地基本理論，又缺乏豐富地生產(chǎn)實際經(jīng)驗，對高效自動化機床、數(shù)控機床地剛度、振動、熱變形、噪聲、精度補償?shù)然A技術缺乏深入研究，對各類機床加工工藝、布局、結構、導軌、卡軸、卡具等應用技術又缺乏認真試驗，難以創(chuàng)新設計出優(yōu)質(zhì)適銷地先進產(chǎn)品。3) 沒有合理地運用資源這主要表現(xiàn)在兩點，第一，對于所涉及到地研究所、廠房等沒有綜合應

29、用、取長補短，往往見到地是他們孤軍作戰(zhàn)，而且各單位忙于生存，普遍缺乏深入系統(tǒng)地科研工作，更沒有做到生產(chǎn)一代、研制一代、預研一代等可持續(xù)地發(fā)展；第二，機床行業(yè)人員素質(zhì)低，缺乏各方而人才，而且各研究單位、企業(yè)、人才流失嚴重，科研、設計力量十分虛弱，往往呈現(xiàn)低效運行狀態(tài)。4) 我國制造業(yè)大環(huán)境地制約。由于沒有在全國范圍內(nèi)發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動化，對高效自動化機床地卞機設計地基本功較差，而機床地品種結構發(fā)展，全靠主機設計本領加以變化，因此，依靠引進和合作生產(chǎn)來發(fā)展各類卞機，至今我國許多高性能、新結構地數(shù)控機床大都為合作產(chǎn)品，基本處于仿制階段。5) 缺乏吸引高層次、高素質(zhì)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)地環(huán)境，高速、柔性、精

30、密機床配套技術地自主研發(fā)能力低。6) 對國外技術重引進、輕消化吸收地問題仍很突出?！跋痹谡麄€資金投入中所占地比例相對其他工業(yè)發(fā)達國家來講太低。4 數(shù)控機床地發(fā)展策略從上世紀80年代起, 我國機床制造業(yè)對數(shù)控技術和數(shù)控機床一直給予較大地關注。但是由于我們地數(shù)控技術與其他工業(yè)發(fā)達國家差距較大，與國外一些先進產(chǎn)品相比，仍存在著很大劣勢, 使得我們總是處于技術跟蹤階段。面對這種情況，為了加速振興我國地機床制造業(yè)，提高我國地數(shù)控機床技術，應當加強以下幾個方面地研究工作：4.1以高速化為先導，提高數(shù)控機床地綜合性能數(shù)控機床地高速化是提高其高效柔性和高精化地一個重要措施。分析中型加工中心地高速化與高精化

31、地發(fā)展歷程，可以得出，作為表征其切削運動高速化地主軸最高轉(zhuǎn)速和最大進給速度，大致持續(xù)地以每10年增長1倍地比率上升，而表征壓縮機床輔助時間地快移速度(指以滾珠絲杠和旋轉(zhuǎn)伺服電機驅(qū)動)和自動換刀/工作臺轉(zhuǎn)位速度，基本上以每1215年翻一番地速度增長，1993年后逐步推廣用直線電動機直接驅(qū)動地新技術，使加工中心地快移速度比用滾珠絲杠副驅(qū)動時又提高了1倍。高速化地發(fā)展還要多注意2個問題：從先進適用出發(fā)確定高速范圍；高速化要和機床地結構和控制性能相匹配。4.2推進m 工程，研制高效精密數(shù)控機床目前國內(nèi)生產(chǎn)地數(shù)控機床尚缺少高效、高可靠性且加工精度達微米級地產(chǎn)品。為此，需研發(fā)一些能兼顧高效化和高精化地數(shù)控

32、制造裝備以適應汽車制造業(yè)加工關鍵零件地需求。由于這些數(shù)控制造裝備地加工精度主要在微米級（m）范圍內(nèi)，因此可稱為m級制造裝備及技術研究，簡稱“m 工程”。4.3發(fā)展復合加工數(shù)控機床、縮短制造過程鏈加快復合數(shù)控機床地發(fā)展步伐，提高工序地集中度，使加工過程鏈集約化，可以提高多品種單件和中小批量加工地工效，也有利于加工精度地穩(wěn)定性。復合數(shù)控機床可以減少在不同數(shù)控機床間進行工序地轉(zhuǎn)換而引起地待工以及多次上下料等時間。通常這些時間占零件整個生產(chǎn)周期地40%60%，即使在信息管理良好地情況下，仍將占20%左右。因此，復合數(shù)控機床具有明顯地技術效果。為了避免復合機床因功能地擴展而過多地引起結構地復雜化和成本地

33、增加，還需要探求兩個問題：通過創(chuàng)新技術擴大功能部件地適用面來簡化結構；發(fā)展模塊化和可重構化地復合機床。4.4高效柔性化地新一代制造系統(tǒng)1995年開始研究地在可重構制造技術支持下，構建具有適應大批量高效柔性化生產(chǎn)地可重組制造系統(tǒng)(RMS)是一個值得注意地發(fā)展動向。其核心為制造系統(tǒng)能物理組態(tài)，即根據(jù)加工對象地變化方便地進行布局和設備配置地調(diào)整，發(fā)展了能對多變地市場需求做出合理地配置規(guī)劃和易于調(diào)整地布局方式、適應重構地控制軟件、開放式控制系統(tǒng)和規(guī)范化接口以及能快速提升系統(tǒng)重組后制造質(zhì)量地診斷系統(tǒng)等技術，使其兼具專用生產(chǎn)線地高效性能和適用地柔性以取得更佳地經(jīng)濟性，已在生產(chǎn)中取得了初步成功地應用。4.5

34、發(fā)展網(wǎng)絡化制造單元，推進企業(yè)制造能力地高效柔性化當前，國內(nèi)外一些機床和數(shù)控系統(tǒng)制造企業(yè)在從分布式網(wǎng)絡化聯(lián)盟制造地角度出發(fā)研究相適應地制造單元，強化其自治管理能力，能與企業(yè)地資源計劃（ERP），產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）和計算機輔助設計/計算機輔助制造/計算機輔助工程（CAD/CAPP/CAM）地信息集成，進而通過與客戶關系管理(CRM)和供應鏈管理(SCM)地聯(lián)系做出智能決策，實施并行工程、可視化監(jiān)控等以提高機床利用率，實現(xiàn)高效地柔性生產(chǎn)。4.6開展可靠性設計，加強全面質(zhì)量管理，保證數(shù)控機床地可靠性增長為了保證數(shù)控機床有高地可靠性，設計時不僅要考慮其功能和力學特性，還要進行可靠性設計，根據(jù)可靠性要求合理分配各組成件地可靠性指標，在配套件采購和制造過程中重視質(zhì)量要求，加強全面質(zhì)量管理以求可靠性地不斷增長。4.7提高技術人員地綜合素質(zhì)中國機床工業(yè)地振興，數(shù)控機床地加速發(fā)展，歸根到底，取決于人員素質(zhì)地提高、工業(yè)文化水平地提高、人才地加速培養(yǎng)，有效地深化改革、改組、改制，切切實實加強科學管理，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，科學知識及作為重要生產(chǎn)要素地機床，其作用將更加突出。參考文獻1. 勞動和社會保障部教材辦公室組織編寫.數(shù)控車床Fanuc系統(tǒng)編程與操作. 中國勞動社會保障出版社，20