高端的数控机床精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇高端的数控机床，期待它们能激发您的灵感。

篇1

近年来，随着国防、航空、高铁、汽车和模具等重要装备制造行业需求量的大幅增长，我国数控机床也取得了快速发展，数控机床技术在高速化、复合化、精密化、多轴化等方面取得了显著进步和一系列突破。但在精度、可靠性方面和国外的数控机床还有很大差距。

一、数控机床平稳发展

目前数控机床产品中，中低端产品我国企业已有一定实力，但高档数控机床仍是短板，而高档数控机床是航空航天、汽车、船舶和发电设备制造这四大领域的必需，是产业升级的必备。尽管国家实施了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项，并计划到2020年四大领域所需的高档数控机床与基础制造装备80%立足国内，但目前只有济二机床大型高效数控全自动冲压生产线一个项目成功实现了商业化，关键零部件和高档数控系统方面尚需继续努力。

2014年，国家继续稳增长、调结构，在此大环境下，数控机床行业必须调整现有产业结构，在现有中端取得成果基础上发力高端，一方面需要面临国外产品以及合资产品挤压国内中端市场的竞争压力，另一方面要加大研发，挤入高端市场，摆脱受制于人的严峻形势。

在研发方面，在国家现有专项支持基础上实施创新发展战略，以企业为主题，以创新为驱动力，鉴于机床属于投资大、见效慢的行业，仅凭企业自身努力无法实现长久发展，需要多家企业参与共性技术研发，同时引入科研院校参与，实行公私合营伙伴关系（PPP）推进研发；国家层面需要加大基础研究投入和研发人才培养。

2014年，中国数控机床在2013年的基础上平稳发展，预计数控机床产量将略有增加，进口需求依旧很大，但需求更偏向于高端产品，同时中端产品在国外实施本地市场化服务后也将有所增加。

二、进口以高端为主

从数控机床生产来看，2013年1～11月，中国金属切削机床累计总产量66万台，同比下降7.84%，其中数控金属切削机床占比28%，累计总产量18.4万台，同比增长0.4%。11月当月数控金属切削机床产量18215台，同比下降3.21%，预计2013年全年与2012年持平。

1～11月，浙江、辽宁、山东、江苏4省数控金属切削机床产量最高，分别为40328台、39215台、30570台、21516台，除山东实现34%的增幅外，浙江、辽宁和江苏分别下降2.89%、2.37%、5.34%；4省产量之和占全国总产量的71.46%。

2011年在经济迅速复苏阶段，我国数控机床进口一直处于较高水平，月均1850台左右，从2011年下半年开始进口单价逐步提高；2012年进口量开始减少，月均降至1300台以下，进口单价起伏较大，年均单价为29.3万美元/台。

从2012年11月开始，数控机床进口量连续4个月下降，但进口价却从10月开始连续5个月提高，2月进口单价达到47万美元/台的最高纪录，进口量达到金融危机以来最低值，说明高端数控机床进口较多；10月以后进口量再次跌至1000台以下，进口单价也略有走低：预计2013年全年，数控机床进口量月均在1000台左右，进口单价略低于2012年。

2013年3月，数控机床进口量大幅增加，而进口单价猛降，随后进口单价尽管略有回升，但与上年相比，进口单价略低。在我国机床企业积极发展中段产品时期，低价进口数控机床对我国数控机床的自主发展极为不利。

据2013年8月德国机械设备制造联合会的一份研报，未来三到五年，中端市场将成为中国机械设备最大的细分市场，占比从目前的34.3%提高到40.3%，能实现高达6%的增速，为此德国机械制造商在华未来定位尤其要重视中端市场，开发中国中端市场的本地商业模式。

为促进国内中端数控机床发展，2014年国家在新版税则中增加部分产品：增列数控铣车复合加工中心、数控曲轴磨床、数控齿轮磨床、三维打印机税目，其中对数控铣车复合加工中心、数控曲轴磨床、数控齿轮磨床实施9.7%的最惠国税率和20%的普通税率，对三维打印机（3D打印机）则是5%的最惠国税率和30%的普通税率。

三、降税促进高档数控装置进口

高档数控装置决定着数控机床的数量，是数控机床的“大脑”。但由于长期以来进口数控装置，中国数控机床基本采用“外脑”。2012年进口减少，出口额首次超过进口额，说明国产数控装置水平有一定的提高，但与竞争力较强的德国、日本相比，仍有一定差距，高档数控装置和系统成为中国数控机床的短板。

目前，国内机床企业如沈阳机床已加大数控系统研发，并于2011年秋研发出具有自主知识产权的数控系统，但在与国外对手激烈竞争中，“飞阳”数控系统的推广和采用需要企业的不懈努力。

为促进国内数控机床发展、解决高档数控装置需求问题，2014年国家将机床可编程控制器（PLC）、机床用数控单元（包括单独进口的CNC操作单元）的进口税率由5%降至3%，将成套数控伺服装置（包括CNC操作单元，带有配套的伺服放大器和伺服电机）税率由7%降至3%。

从进口额方面看，2013年PLC进口额与上年趋同，但进口量有所增加，说明国内需求缺口较大；从进口结构看，2012年，从日本进口的PLC最多，其次是德国；2013年相反，德国产品居多，鉴于德国产品比日本售价高出一倍多，这说明我国需求的PLC开始向高端发展。

篇2

“说不定哪天我就离开机床行业，再也不干这行了。”4月11日，在第十二届中国国际机床展览会上，大连机床集团的技术工程师张成(化名)与记者探讨行业发展问题时，很无奈地发出如此感慨。

机床是装备制造业中的基础性产品。我国机床业技术附加值较低，尤其自主研发的高端数控机床成果寥寥，这与“中国制造”以往在国际分工中的低端定位有关。而近年来，中国产业升级步伐加快，高端数控机床需求大增，但市场却主要被进口货占据，国产高端数控机床发展仍步履艰难。

种种迹象显示，这与国内该领域高端技术人才缺失有关。数控机床市场规模发展越快，人才短缺的瓶颈效应越凸显。对国内数控机床行业而言，这仿佛是个难以自拔的尴尬境地。

发展陷入怪圈

在此次展会上，当各展台的业务人员都在热切期待自己的客户时，记者却在大连机床集团展台旁，看到一个小伙子和一位白发苍苍的老人为了机床行业人才缺失的问题展开热烈的讨论。小伙子就是张成，老者是中国机床工具工业协会高级工程师、原高级顾问陈循介。

“我国机床行业之所以会出现今天这个现状，很重要的原因是人才缺失。”作为老一辈机床专家，陈循介忧虑地对记者说，国内机床行业的高端技术人才中，比他年轻一点的有不少，可再年轻点的就很少见了。机床行业在人才上出现了断代。

张成也认为，我国大量高端机床领域的技术人才流失，关键是用什么来吸引人才的问题。国内机床企业还不能给高精尖人才提供一个良好的环境。

记者注意到，和其他装备制造业一样，目前我国数控机床行业处于难得的战略机遇期。传统工业，如汽车、机械、家电、纺织、农机、环保等行业的技术改造，对数控机床的需求继续攀升；电子信息、生物工程、新能源新材料等高新技术产业的发展又为精密、高效、专用数控机床开辟了新的需求市场。

另一方面，我国东部产业的升级、东北等老工业基地的振兴和中西部开发步伐的加快，为数控机床产业发展提供了潜力巨大的国内市场；国际金融危机以来，国际资本和产业向中国的转移、国际技术和人才的交流，又为我国数控机床产业的发展提供了外部环境。

有数据显示，10年前国内数控机床年产量只有2万台左右，如今已经达到年产量20多万台；国产机床数控化率由“十五”末的35.5％，提高到“十一五”末的51.9％。然而，这些数据却不能反映目前机床行业发展面临的诸多深层次矛盾。

“大而不强、广而不精是国产数控机床的通病，重点行业需要的高档机床日前仍需靠进口。”齐齐哈尔二机床总工程师程凤兰说。

武汉重型机床集团有限公司(下称武重机床)总工艺师、副总工程师张文桥也指出：“我们采取的是先做大、再做强的策略。目前，机床的功能是达到了，可精度还远远不够。”

“从某种程度上说，机床业的发展陷入了一个怪圈。”湖南杰克数控有限公司董事长、湖南大学随动磨削研究所所长胡惜时对记者说，机床业相当于制造业中的“农业”，利润低导致技术人才待遇低，待遇低又导致机床业人才缺失，人才缺失又影响产品的创新，这又进一步制约了企业的利润空间。

人才待遇不高

杰克机床是杰克控股集团旗下的第二大企业，现在在浙江、江西和湖南拥有3家机床制造工厂=其在湖南工厂的高级技术员自加入企业第二年后就基本上能拿到3000多块钱。虽然也有年薪十几万的工程师，但公司对用人成本有严格控制，基本上不会超过总成本的15％。

胡惜时告诉记者，技术人才流失，跟这个行业的工资待遇不高确实有很大关系。“现在哪怕一个洗脚妹也能拿到3000块钱工资。一个技术员才拿3000块钱，他就感觉吃亏了。”

加拿大的ICAM公司是数控机床行业的国际知名公司。该公司工程师李荣华向本刊记者介绍，跟中国比，该公司给技术人才的待遇确实要高出一大截，尽管中国一些机床企业已经在给员工涨薪水。

然而，国内机床企业目前还是无法满足工程师们的迫切愿望。这其中的一个很重要原因是国产数控机床卖不出好价钱。同样型号的产品，国产的价钱要比国外企业的产品便宜很多，以至于业内人士不看产品参数，只看价钱就能判断出是国产货还是进口货。

另一方面，国内企业管理层似乎没有深刻意识到高端技术工程人员的重要性。工程师做销售

张成在大连机床搞技术研发已经5年。不过，从今年开始，他要开始跑销售。记者注意到，在CIMT2011展会上，很多“销售经理”名片的头衔后面都跟着三个字――工程师。

对此现象，浙江天通吉成机器技术有限公司销售二部部长张亚宁解释说：“我们国家的机床行业是市场导向性非常突出的行业，只有市场需要的，机床企业才去研发生产，市场不需要的就一定不会有哪家企业会去研发生产。”

武重机床是国内生产重型、超重型机床规格最大、品种最全的大型骨干企业。该公司总工艺师、副总工程师张文桥表示，从他们机床厂家来说，也想用国产数控系统，但这最终还是取决于用户的选择，一般用户不愿意使用国产数控系统。沈阳机床党委宣传部的一位杨姓副部长也曾向记者表示，如果企业一心研发新产品，到头来却卖不出去，那企业怎么生存?

来自中国机床工具工业协会的数据显示：2010年我国机床工具产品进口总额为157.2亿美元，同比增长62.0％，超过历史最高的2008年的27.8％。其中，普通机床超过90亿美元，数控机床接近80亿美元。

对此，有机床行业专家分析指出，进口大幅增长的原因，一方面是国家鼓励先进技术和先进装备进口，进一步扩大高档机床工具产品的进口，另一方面也说明，国产中、高档机床工具与国外还有较明显差距，还不能完全满足国内市场需求。

“在国内高端数控机床受制于高端人才短缺的情况下，市场发展越快，进口产品就越多，国内自主研发的高端数控机床所占市场份额就越小，仿佛跌入了一个越来越深的陷阱，前景堪忧。”业内分析人士说。

篇3

关键词：数控机床；数控技术；发展趋势；概况

0 引言

数控技术是每个国家先进制造业发展水平的重要标志，国家综合国力的提高和国防工业的现代化所必不可少的重要基础。美国、日本和德国等发达国家的数控机床和技术都处于世界先进行列， 如日本山崎马扎克公司开发出了2种可使用长镗杆切削工件的复合加工机床。德国德马吉（DMG）公司生产的CTX 310 ECO通用车床其主轴驱动在无级可调情况下，转速可达5000r/min，输出功率为ll千瓦 。

而我国数控技术发展比较晚，起步比较慢。在20世纪50年代末，经历了封闭式开发阶段。在“六五”、“七五”间，通过吸收和引进相结合，于“八五”期间建立国产体系。“九五”期间实现了产业化阶段，组建了数控研发，数控生产基地，初步掌握了数控发展的技术，同时培养一批数控专业技术人才，初步形成了国产数控产业规模，开拓了国产数控产业市场。如图1所示为我国数控机床产业销售情况分布图。其规模较大生产公司有华中数控、广州数控和航天数控等具有经济性和普及型的数控系统及机床产品。经过50多年的大力发展，其产品和性能大幅度提高，并逐渐在市场上站稳脚跟。但高端技术产品含量比较低，与国外数控系统差距比较大，对我国数控产业的发展还达不到主导和支撑作用。绝大部分高端数控产品主要依赖进口，如表1所示是近年来我国数控机床进出口变化对比表。因此大力发展国产数控产业对我国经济的发展、国防的进步和综合国力水平的提高具有极为重要的作用。

1 数控机床与技术简介

1.1 数控机床的结构组成

数字控制（Numerical Control ）是一种借助数字、字符或其它符号对某一加工过程进行可编程控制的自动化方法。而数控技术（Numerical Control Technology）就是采用数字控制的方法对加工过程实现自动控制的技术。再将数控技术应用到机床上就演化为现在的数控机床。标准型的数控机床通常由数控机床控制系统和机床本体这两大部分组成，如图2所示。

1.2 数控机床及技术分类

1）按控制系统特点分，主要包括点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。其中，点位控制数控机床只要控制移动部件的终点位置，对运动轨迹不作要求；直线控制数控机床不仅控制两点间准确位置，还要控制其移动速度和轨迹；轮廓控制数控机床能够同时控制两轴以上的轴，并具有插补功能，同时对运动的起、终点，速度和轨迹进行精确控制来加工任意形状的曲线和曲面。

2）按执行机构的控制方式分，主要包括开环、半闭环和闭环数控机床。其中，开环数控机床无位置反馈系统，加工精度低；半闭环数控机床带有位置反馈系统，并安装在滚珠丝杠或电机轴上，加工精度较高；闭环数控机床不仅带有位置反馈系统，而且将其安装在运动部件上，加工精度最高。

3）按工艺用途分，主要包括金属切削类、金属成形类和特种加工数控机床及其他类型数控机床。其中，金属切削类数控机床应用最为广泛，种类最多；金属成形类数控机床最近几年发展较快。

4）按数控机床的性能分，主要有高、中、低档三种数控机床。

1.3 数控机床及技术特点

数控机床作为一种先进的自动化机床，不仅具有较高的自动化程度，而且还具有广泛的通用性，综合运用了计算机技术、微电子技术、自动控制技术、机械结构和精密测量等最新成就和技术，广泛应用于机械加工制造、国防军工产品生产、航空航天、交通运输等领域，其主要特点如下：

1）加工精度高，加工质量稳定、可靠性高；

2）加工过程无需人工干预，降低了工人的劳动强度；

3）当零件发生改变时，只需改变数控程序，即可继续加工，节省生产准备时间，提高生产率；

4）能实现多坐标的联动加工，能加工各种形状复杂的零件，加工范围广；

5）适应性强，适合加工单件和小批量复杂工件；

6）有利于实现机械加工的现代化管理。

2 数控机床及技术的发展概况

数控机床产业是国民经济发展的支柱产业，中国是世界制造大国，但不是制造强国。创新能力不强，基础薄弱，主要以低端产品为主，而制造业的发展主要依赖于机床业的发展。为此，国家于2005年制定了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，同时将“高档数控机床与基础制造装备”确立为16个科技重大专项之一。通过国家计划支持，在数控关键技术方面取得较大突破，主要表现在如下几个方面：

1）关键部件的技术水平和质量逐步提高，功能日趋完善，部分零部件的性能指标逐步达到国际先进水平。开发出了高速主轴控制单元、重载导轨、数控回转工作台、A/C轴数控铣头、机械手和刀库装置和数字化量仪等部件和样机，并实现小批量生产规模。

2）中高档数控系统的研发取得了一定的成果。通过自主研发与国外合作，在中档数控系统研发上取得很大进展。解决了远程数据传输和坐标联动的关键难题，相继又开发了伺服驱动系统，形成了系列化和标准化生产。

3）中高档数控机床研发有了较大的突破，在复合加工、五轴联动、高速加工和数字设计等方面取得了重大进展。

但与国外先进发达国家相比，差距还很大，还有很长的路要走，其不足主要有以下几点：

1）自主创新能力还不足，创新成分少，吸收和消化能力差。就目前情况来看，我国只是停留在掌握已有国外的先进技术上和提高国产化率上，没有形成自主研发和自主创新能力。要改变这种局面，不仅借助国外的先进技术作引导，还必须增强消化吸收能力，否则会更加依赖于国外技术。

2）功能部件发展滞后。由于数控机床是由若干功能部件在立柱和床身上进行组装而成。其整体和功能部件之间是相互依赖，相互发展的，这些功能部件的发展也在一定程度上限制了数控机床的发展。

3）产品的稳定性、可靠性不高。进口机床的平均无故障时间约为10，000小时以上，国产为3000-6000小时左右。这种差距在一定程度上影响了国产机床在市场上的占有率。

4）网络化水平和技术较低。目前应用较多的还是NC传输、串口通讯技术和纸带阅读器，而远程故障排除、集成化和网络化水平有限。

5）产品可靠性、服务水平和产品质量等方面不强。国产机床的交货期、服务和质量等方面与国外的著名品牌差距较大，其数控系统的平均无故障时间差距也很大。另外，服务体系不完善，快速反应能力和成套技术服务满足不了现在的多元化市场要求。

6）高档数控机床的需求量较大。尤其对高端数控机床的需求量较大，每年大约有60%的固定资产用于购买机床。在“十二五”期间，随着汽车、高铁、航天工业、工程机械等行业投资增速、产业结构调整，对中高端数控机床需求量将继续增大。据分析，到2020年低中高档数控机床之比将达到20：60：20，中高档数控机床年需求量在12万台左右。

7）体系结构不够完善和开放。用户接口不够完善，少数开放功能的产品，只停留在试验和试制阶段。

8）创新环境不完善。我国还未形成有利于企业创新的竞争环境，创新动力和创新意识不强。

3 数控机床及技术的发展趋势

数控技术不仅对传统的制造业带来了巨大的变革，而且成为工业化的象征。随着数控技术的发展和应用领域的逐渐扩大，对国际民生的重要行业产生了极为重要的作用。从目前世界上数控技术及装备的发展趋势来看，主要体现在以下几个方面：

3.1 高精度化、高速化、高效性、高可靠性

世界各工业国家从精密到超精密加工，从微米级到亚微米级，再到纳米级发展，以适应现代科技的发展。通过高速化缩短切削时间，来提高生产率，实现高效发展。高的可靠性可以大大降低机床故障率，提高机床寿命。

3.2 开放式、智能化、网络化

开放式数控系统能在一个统一平台上，面向厂家和用户，通过增加、剪切和改变结构对象，实现产品的系列化。智能化主要是对产品质量、驱动性能、编程、人机对话、智能控制、智能诊断等方面实现智能化。网络化是近年来的一大亮点，这一目标的实现可极大满足制造系统和制造企业对信息集成的需求，实现虚拟制造和敏捷制造等。

3.3 五轴联动加工和复合快速加工

采用五轴联动可实现对三维曲面零件的加工，效率高、加工质量好。但价格较高，编程难度较大，从而限制了五轴联动机床的发展。由于当前电主轴的快速发展，使五轴联动的复合主轴头结构大为简化，制造难度和成本降低，促进了五轴联动机床和复合加工机床的迅速发展。我国复合加工机床刚刚起步、国内首台复合加工机床是由沈阳机床集团与德国MAX-MULLER公司合作生产的车铣复合中心。

3.4 环保化

随着环境保护意识的增强，环保的要求也越来越高。不仅在制造过程中不污染环境，在使用中也不产生二次污染。在这种环境下，装备制造领域对机床提出了无液、无冷却液、无气味的环保要求。欧洲已有10%-15%的加工实行了干切削或准干切削，如德国HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技术；美国HARDING的QUEST系列车床；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷却技术；日本富士公司的数控车床采用了冷风冷却技术。

3.5 新技术规范和标准的建立

开放式数控系统有更好的适应性、扩展性、通用性和柔性。美国、欧共体和日本等国纷纷开始对开放式体系结构的数控系统新技术规范的研究和制定，这预示着数控技术的又一个新的变革时期的到来。我国在2000年也开始对中国的ONC数控系统的规范进行研究和制定。

4 结束语

我国是制造和生产大国，在世界产业转移中尽量接受前端而不是后端的转移。一方面，要努力掌握世界先进制造核心技术，缩短与先进国家之间的差距。重视数控人才的培养，加大对数控高端科技领域的拓展，加大经济的投入，实现由制造大国到制造强国的转变。另一方面，制造业还是我国就业人口最多的行业，可缓解当前就业的压力，提高人民的生活水平，保障社会的稳定。

参考文献：

[1] 林宝，单国栋.我国数控机床市场发展现状和趋势[J].东方企业文化，2010（9）：121.

[2] 张玲. 数控加工编程[M]. 南京：南京大学出版社，2012.1.

[3] 胡俊，王宇晗，吴祖育等.数控技术的现状和发展趋势[J].机械工程师，2000（3）：5-7.

篇4

[关键词]数控机床 加工技术 发展 优势

《数控加工技术》在高职学校教学课程中是目前比较重要的一个学科，同时他也是高职专科学校机械设备专业的主要教学课程，这门课程对学生当前的就业形势非常有实际效果，众多企业和电力部门都比较倾向于这门学科的毕业生，因此在就业上数控技术的毕业生相对来说是比较占优势的。通过对数控机床技术的研究，很多学者发现机床数控化能够提升和加速工业加工技术的基础和根本保证。国内装备工业高端化进程，对中高端数控机床的需求量也在持续上涨。过去一年中，机床数控率升到36%。机床数控化是提升工业加工技术的基础。国内装备工业高端化进程，对中高端数控机床的需求量也在持续上涨。

什么是数控技术？简单一点来说就是通过数字来控制和操控某项指令的技术，简称数控，是指利用数字化的代码构成的程序对控制对象的工作过程实现自动控制的一种方法。我们通常说的数控系统其实就是通过数字控制技术形成的自动控制这样的系统为数控系统。所以现在我们可以知道了什么是数控机床，那么顾名思义他就是在机床上安装了数控系统的设备，便于对机床的控制，我们把这样的机床叫做数控机床。

职业高中《数控加工技术》课程教学内容是比较新的教学内容，其根据科学技术的发展变化和更新也是非常快的，但是我们在教学中学生学习的方式是根深蒂固的，传统的学习方式也是一直影响着我们，教学方式和方法的创新，教学模式的构建都影响着教学效果，所以，我们在进行该课程教学之前一定要了解数控技术的优点和其发展进程，这样有助于我们更好地完成教学内容和提升学生的学习水平。

一、当前数控机床技术具有的优点

1.灵活性比较强。对于CNC（数控机床技术）系统，因其具有较大的修改和变更空间，我们在改变控制能力的时候只需要调整控制程序即可，这样就能够达到我们想要的控制效果，因此我们说数控机床技术能够灵活地完成我们的工作任务，其具有良好的灵活性。

2.准确性和可靠性高。我们把预定的程序一次性添加到我们的应用存储器中，通过软件的整合，同时又有硬件设备的强大功能性，我们就可以设定我们想要的工作结果，这里只要我们的程序指令没有问题，我们的操作结果就是准确的和可靠的，从而避免出现故障和错误率。

3.易于实现多功能复杂程序控制。

4.具有自诊断功能。我们在输入既定的程序以后，在设备工作的过程中，如果一旦出现错误指令，系统会自动提示和自我调整，从而起到自我诊断功能。

二、数控技工技术的发展

1952年美国帕森斯和麻省理工学院共同合作，研制出了第一台三坐标直线插补连续控制的立式数控铣床。从此数控机床进行了前所未有的变革。

1.机床加工的尺度特征向极端方向发展

随着科学技术的发展，微电子技术的进入，我们的数控技术的加工精密度也发生了前所有的变化，出现了更为高水平的重要指标。这种精度的体现已经从原来的尺度上来比较了，而是从形状精度和表面的粗糙程度来比较的，这种体现更多的体现在微结构的加工技术方面。这样我们就可以总结出这样的结论，机床加工的精准度已经在二方面有了更大的变化：一方面，我们体现再物件的形状尺度向精准方向发展；另一方面，是整体形状向我们想要的大尺寸方向进攻，取得了良好的研究成果和应用价值。

当今的科技发展的速度是非常快的，我们工业生产在科技创新的带动和驱动下，大量需要精准和带有微结构的加工零件是必需在数控机床技术下才能够完成的，因此新的加工要求就是精密机床设备的研发和应用。我们知道现在微结构零件在生活的各个方面应用的非常广泛和有更高的利用价值。所以我们说微结构的出现将把数控机床技术引领到一个新的工业领域。与此同时，新的研发的光学技术的加入，使微加工技术更能够准确无误。比如纳米压印复制工艺技术就得到了非常好的发展应用。

2.机床设备向智能制造要求发展方向努力

科学技术的发展必然使技术更新达到日新月异，智能化技术的发展是一个较大的发展空间，这就要求机床的数控技术必须符合智能化制造技术的要求。目前从国际和国内的职能制造技术的发展情况来分析，其主要标准是要求必须具备各种配置的高可高性能，这是作为智能制造加工的最基本的组成部分，也就是说机床性能在更高环境的标准必须体现出其更大的要求标准。这样才能完成更加精准的部件加工。以前的智能制造系统能够工作72小时，随着技术的变革，现在智能制造系统在连续工作的性能上能够达到可以连续720小时运行，这种长时间的不间断的工作大大提高了效率，因此，能够长时间不间断高可靠性运行的机床设备成为另外一个发展趋势。随着我们生活的需要和科技术的发展，数控技术的发展会越来越好，越来越先进，越来越能适应我们人类的生活需要，比如多功能复合化趋势、可重构趋势、低能耗环保趋势等。

教育与科学技术的发展是分不开的，两者是相辅相成的，教育能够更好把先进的技术带给学生们同时又能研发出需要的技术标准。我们在探讨数控机床的技术革新问题上有了重大的突破，实现了数控技术的实践应用性能，这一点十分重要。因此也会对数控技术的研发起到人才的推动作用，相信在今后的电子时代，数控技术会发挥它的重要价值和社会影响力。

参考文献：

[1]陶晓.数控机床的电气维修技术及发展趋势探讨[J].黑龙江科技信息，2007，（12）.

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在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(04专项)的推动下，我国高档数控机床近几年得到快速发展，航空航天、船舶等高端制造业作为用户企业，在促进我国高档数控机床发展中发挥的重要作用也得到业内专家的广泛认可，紧密结合用户企业的未来需求成为我国高档数控机床产业化及批量应用的重要保障。

制造业是推动经济发展的发动机，而数控机床作为现代制造业的关键核心装备，其发展一直受到国家和相关行业的高度关注。近些年随着我国经济社会的快速发展，我国机床行业有了长足的进步，产业规模、产品质量和系列规格都有了很大提升，而国民经济发展中急需的高档数控机床过度依赖进口的局面已有所改善[1]。

受累于低迷的世界经济形势，我国机床行业从2011年下半年进入下行状态[2，3]，在国产数控机床行业总产值及利润纷纷下滑的情况下，高档数控机床的需求却稳步上升[2，3]，成为我国机床行业当前发展的一大亮点，高档数控机床也成为我国机床行业推进产业结构调整、实现转型升级的重要着力点。在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(04专项)的推动下，我国高档数控机床近几年得到快速发展，航空航天、船舶等高端制造业作为用户企业，其在促进我国高档数控机床发展中发挥的重要作用也得到业内专家的广泛认可，紧密结合用户企业的未来需求成为我国高档数控机床产业化及批量应用的重要保障。

我国数控机床行业的发展现状

经过多年发展，我国数控机床行业的产业规模、产品类型及应用领域等都有了长足进步，而在04专项的支持下，通过数控机床制造企业及机床用户企业的共同努力，我国的高档数控机床也有了较大发展，已在我国航空航天、船舶、汽车、发电等高端制造业得到初步应用。

我国机床行业近年来产业规模大幅增加。“十一五”期间，金切机床行业工业总产值年平均增长率达23.6%，2010年达1306亿元人民币，并在2011年达到1542.9亿元人民币的历史最高点，其中数控机床的发展速度更快，数控机床产量占金切机床总产量的比重由2005年的13.2%提高到2010年的29.6%，国产数控机床产值市场占有率也在2010年达到56.7%[1]。

在高档数控机床方面，随着04专项的深入实施，一大批数控机床关键制造技术得到突破，多种构型的国产五轴联动及复合加工机床实现了在用户生产现场的小批量应用，广泛用机结构件、大型水轮机叶片等多种复杂零件的加工，加工材料涵盖了铝合金、钛合金、不锈钢、复合材料等。以国产高档数控机床在中航工业成飞公司的应用为例，成飞公司现装备6台国产五轴联动数控机床，故障率比国外同型机床稍高，但已基本满足飞机结构件批量加工。

五坐标数控龙门机床方面，济南二机床集团有限公司的XKV27系列龙门移动式五轴联动镗铣床(图1)，配备大扭矩机械式A/C双摆角数控万能铣头，工作台面宽度可达5m，长度可达40m，已在鞍钢重型机械有限责任公司、上海航天设备制造总厂应用。中航工业北京航空制造工程研究所的G52560ABJ五坐标数控龙门铣床配备A/B摆角式机械主轴头，适用于钛合金、合金钢等复杂飞机结构件加工，目前已在中航工业成飞等多家飞机制造企业应用。

五坐标立式加工中心方面，以沈阳中捷的VMC25100U(图2)、中航工业北京航空制造工程研究所的V51030ABJ为代表的国产五坐标立式低速加工中心(A/B摆角)已在中航工业成飞用机钛合金零件加工，除部分指标及整机可靠性略低外，这两款机床的零件加工能力与Rambaudi公司的1201机床接近，基本满足钛合金航空结构件的五轴加工需求。

五坐标桥式机床方面，中航工业北京航空制造工程研究所的B52580E桥式五坐标高速数控龙门铣床工作台尺寸为2.5m×8m，主轴转速达到24000r/min，已有多台在我国航空制造企业应用。济南二机床集团有限公司的XHSV25系列机床配备大功率、高转速双摆角数控万能铣头，工作台面最大宽度可达5m，长度最大可达30m，已在航天二院二八三厂应用。车铣复合机床方面，北一机床的XKA28105X300超重型数控龙门车铣复合机床已在哈尔滨汽轮机有限公司投入使用。

数控系统方面，中高档数控系统的开发和生产取得明显进展，部分国产数控系统已配套五轴联动数控机床。04专项通过设立国产数控系统成套装置研制课题，已初步解决了高档数控系统的多通道、多轴联动、绕刀具中心旋转、静态误差补偿等技术难题，开发了与数控系统配套的伺服驱动及电机等硬件，形成了系列化产品。典型如华中8型、广数GSK25i、沈阳高精GJ400数控系统等，上述数控系统已配套多台04专项支持的中高档数控机床，部分已投入实际现场应用。

数控机床功能部件方面，形成了一批具有自主知识产权的功能部件，部分性能指标已接近国际先进水平。在04专项支持下，国产功能部件已突破高速主轴、高速滚珠丝杠、重载直线导轨、数控转台、刀库与机械手、A/C双摆角数控铣头等研制。尤其是作为五轴联动数控机床关键功能部件的双摆角铣头，如济南第二机床集团研发的A/C双摆角数控万能铣头(图3)，可配备机械主轴和电主轴，其中机械主轴扭矩达2200N·m，转速1600r/min，电主轴扭矩73.8N·m，转速24000r/min，这两类铣头已配备多种构型的数控机床。

国产高档数控机床发展需解决的主要问题

我国数控机床行业已基本解决高端产品的有无问题，但产业结构、产品结构与市场需求的矛盾尚未得到有效缓解，仍面临主机大而不强，高档数控系统和关键功能部件发展滞后，技术服务能力不足等问题。

国内机床行业近几年的快速发展以中低端产品的产能扩充为主，高档数控机床的研发投入不足，导致我国机床行业存在主机大而不强的问题，这也是近两年受全球金融危机影响，我国大部分机床企业产值、利润不断下滑的主要原因。推进高档数控机床的产业化，提高国产高档数控机床在国家重点行业的占有率，是我国机床行业摆脱当前困境，实现产业结构调整及转型升级的关键，为此，我国机床企业在发展高档数控机床的过程中需解决以下问题：

(1)国产高档数控机床可靠性和性能稳定性较差。目前已投入实际生产应用的国产高档数控机床一般采用国外进口的数控系统和关键功能部件，在加工性能方面与进口机床没有太大差距，但机床辅助部件故障率较高，直接推高了整机的故障率。此外，由于部件装配和调试技术水平不足，国产机床的精度、动态特性等比国外机床稍差，且上述性能在应用过程中的下降速度要高于国外机床。

(2)国产高档数控系统及关键功能部件等主机配套产品还有待加强。近年来，国内数控系统厂以西门子、法拉克等国外高档数控系统为对标，在多轴联动加工、绕刀具中心旋转(RTCP)、误差补偿等方面进行了大量的功能开发，但仍与国外高档数控系统存在差距，体现为机床的加工精度无法满足要求。功能部件方面，以高速主轴、A/C双摆角数控铣头为代表的关键功能部件已实现研发突破，但仍停留在小批生产阶段，还缺乏在生产现场的批量应用。

(3)针对用户加工工艺需求的技术服务能力不足。国外数控机床企业很早就针对用户的具体加工对象，提供包括机床、典型工艺方案及切削参数等在内的一揽子解决方案，由于用户采购高档数控机床一般针对实际零件加工需求，这种围绕产品加工需求的全套解决方案受到用户的普遍欢迎，这也是国外高档数控机床在国内热销的重要原因。目前，国内机床企业由于缺乏对用户产品加工工艺的了解，目前还无法提供全套解决方案，提供的技术服务也只针对机床本身，影响了国产机床在用户现场的应用效果。

航空制造业未来发展对国产高档数控机床的需求

高档数控机床的发展往往由被加工对象的加工工艺及用户生产需求拉动，飞机结构件作为飞机的主承力部件，具有形状复杂、加工精度要求高、材料利用率低等特点，需要五轴联动加工，一直是高档数控机床研制和应用的主要落地对象。随着现代飞机性能的不断提升，飞机零件正朝着整体化、大型化、复杂化、高精度、新材料大量应用等方向发展，同时，数字化制造技术在航空制造企业应用逐步深入，产品加工需求及用户企业的技术发展对数控机床提出了新需求：

(1)大型高精度数控机床及五轴联动卧式加工机床。当前，部分大型飞机结构件的长度已接近20m，零件表面精度达到Ra1.6，促使加工设备向着大型化、高精度方向发展。德国DST公司的FOGS系列高精度五坐标数控龙门铣床，基于西门子840Dsl系统开发了用于机床空间误差的自动检测及补偿的KMS(KinematicManagementSystem)系统，并对机床工作区域恒温控制，使机床在2.5m×9m×1.5m的工作空间内定位精度达到1.6μm/m3。此外，飞机结构件加工的材料去除率达95%以上，立式加工时，高速切削产生的大量切屑极易堆积在零件表面，造成零件的二次切削，影响零件加工质量，卧式机床以其排屑性好、具备FMC(柔性制造单元)功能等特点，在飞机结构件加工中的应用已越来越多，未来飞机结构件加工中卧式机床所占的比例将进一步提高。

(2)钛合金高效及复合材料加工机床。目前，钛合金和以碳纤维为代表的复合材料在现代飞机中所占的比例大幅提高，如A350、波音787的复合材料比例已经超过50%。在铝合金高速加工已基本解决的情况下，钛合金、复合材料加工将成为未来航空制造企业的主要任务。由于切削性能差，钛合金的切削效率一直很低，如何实现钛合金的高效加工是当前航空制造企业面临的一大难题，需要在高效加工设备、刀具、工艺方案等多方面入手，而高效加工设备是基础。复合材料加工主要需解决污染问题，与金属材料不同，复合材料(如碳纤维、蜂窝等)在高速切削时会产生大量粉尘，对人体及机床造成伤害，因此，航空制造企业适于复合材料加工、防护性能良好的数控加工设备有着迫切的需求。

(3)自动化生产系统以及满足数字化制造需求的设备新功能。为提高生产效率、降低零件加工质量风险，包含运输、加工、清洗、烘干及测量等功能的自动化生产系统已出现。目前国外航空制造企业已大量应用柔性生产线，国外部分航空制造企业在碳纤维蒙皮加工中已采用集成传输、加工、清洗、烘干及测量等功能于一体的自动化生产系统，大幅提高了零件加工效率，保证了零件加工质量。此外，数字化制造需要实时监控机床状态，从机床实时采集零件加工及机床状态数据，这要求机床具备刀具自动测量、状态自动监控、零件在线测量等功能，并可与用户企业网络互联互通。

上述目标的实现都离不开机床企业和用户企业的密切合作，需要继续坚持04专项提倡的“产学研用”研发模式，尤其是示范应用的方式(图4)。通过梳理专项前期重点成果，根据市场需求集中力量在重点用户建立“应用示范基地”，充分发挥用户的数控加工工艺技术优势以及设备应用经验，弥补我国机床企业在这些方面的不足，以在用户实际生产现场“应用”的方式验证并开发适应于用户需求的新功能，最终达到完善专项成果，推进国产高档数控机床在国家重点行业批量应用，提高国产高档数控机床市场占有率的目的。

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关键词：数控机床；历史；发展趋势

一、引言

机床，作为“机器的机器”，从工业革命诞生以来，便被视为一个国家工业化的基础。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是决定一个国家生产力水平的关键要素。

二、数控机床的历史

20世纪中叶, 随着信息技术革命的到来，机床也由之前的手工测绘、简单操作性逐渐演变为数字操控，全自动化成型部件的数控机床。数控机床是一种高度机电一体化的产品，在传统的机床基础上引进了数字化控制，将以往凭借工人经验的操作变为数字化、可复制的自动操作。数控机床可以加工多品种小批量零件（降低规模化适用门槛）、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。目前，工业发达国家机床产业的数控化比率通常在50%以上，在日本和德国更是超过了70%。

我国真正的工业化进程起始于20世纪50年代。由于种种原因，我们错过了20世纪70到80年代的新型工业化大发展时期，导致我国的机械装备制造产业到现在为止仍然在赶超发达国家的阶段。自20世纪末开始，我国开始了大规模引进西方技术，同时在引进技术的基础上吸收、融合、创造，最终发展出我们自己的数控机床制造产业。这一时期，我国的整体制造业也开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩。

三、我国数控机床产业现状

目前，国内生产的数控机床可以大致分为经济型机床、普及型机床、高档型机床三种类型。经济型机床基本都是开环控制;普及型机床采用半闭环控制技术，分辨率可达到1微米;高档型机床采用闭环控制，以计算机程序来实现全过程无人控制，具有各种补偿功能、新控制功能、自动诊断，分辨率可以达到0.1微米。

截止到2014年，国产低档经济型机床已经在国内机床生产企业得到了很好的应用，经济型数控机床基本都是国内产品，不管是从质量上还是从可靠性上都可以满足大部分机床用户的需要。在普及型产品段中，国内普及型数控机床中大约有60～70%是采用的国内产品。但是需要指出的是，这些国产数控机床当中大约80%的数控系统都在使用国外产品，国内机床企业将各个子系统进口后进行拼装，组成最终的成品机床。我国部分中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。在中、高档数控机床方面、四轴、五轴联动机床等高端产品，我国国产产品与国外产品相比，仍存在较大差距。高档机床方面国内产品大约只能占到10%，大部分都是靠进口。数控机床的核心技术―数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国更是几乎全部需要国外进口。目前，我国在上海、烟台建厂的大多是国外数控机床生产厂家，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国内的华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。目前，国内一些大厂还没有采用华中数控的。

在市场需求方面低档机床和中档机床大约各占50%和40%，高档数控机床的需求大约是10%。从整体市场环境看，欧美等一些老牌机床公司有着长时间的技术积淀，同时不断致力于科技创新和新产品的研发，引导着数控机床技术发展。2014年，国家宏观经济持续低位运行，国家宏观调控政策将继续稳增长、调结构。在此大环境下，数控机床行业也相应地调整现有产业结构，在现有经济型、普及型产品取得成果的基础上发展高端，一方面需要面临国外产品以及合资产品挤压国内中端市场的竞争压力；另一方面要加大研发，挤入高端市场，摆脱受制于人的严峻形势。

四、我国数控机床产业的发展趋势

开放性是新一代数控系统的开发核心。开放性的数控机床采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前，许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。同时，和许多产业将会互联网化一样，数控机床未来也必将走上网络化道路。互联网化的数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。届时，网络化的数控机床将真正实现在全世界任意地点制造出满足用户需求的产品，进一步缩小制造业在地理和空间上的差异，为下一次的制造业革命奠定良好基础。

经过30多年的发展，我国数控机床制造产业已经基本由市场配置资源，形成了从科研单位、试制生产应用单位、大规模市场推广渠道、下游终端客户、一直到最末级的维修保养与使用反馈这样一个较为完整的产业链。数控机床市场竞争力也大大提高。2014年，我国机床行业发展主旋律概括为八个字：“稳中求进、转型升级”。面对整体下行趋势和国内外市场环境的不断变化，行业企业转型的意识不同程度地增长，从被动应对，到主动顺应，再到能动把握，已有很多企业步入了转型升级的正确轨道。加快普及数控化技术将是解决中国本土机床企业产品竞争力弱、利润薄、产品同质化严重等产业难题的重要手段。

为了让机床铸造产业高速增长，“十二五”规划中对我国机床铸造产业提出了明确的目标，到2015年，机床铸造产业要实现工业总产值8000亿元。要实现这个目标，需要将国家经济政策和行业自主调整发展两个要素相结合。在国家政策层面，已经出台了大量的专项支持措施。国家通过专项财政补贴，税务减免、专项奖励基金、市场开拓扶持、专利申请绿色通道等方面给予了大力支持。与此同时，在行业层面，应当继续实施创新发展战略，以企业为主题，以创新为驱动力。鉴于机床属于投资大、见效慢的行业，仅凭企业自身努力无法实现长久发展，需要多家企业参与共性技术研发，同时引入科研院校参与，实行公私合营伙伴关系推进研发。在行业技术层面，需要加大基础研究投入和研发人才培养。中国机床工业的振兴，数控机床的加速发展，归根到底，取决于人员素质的提高、工业文化水平的提高。人才的加速培养与良好的市场机制、有效的深化改革、改组、改制，可以显著提高工作质量、生产率、劳动生产率。进入21世纪知识经济时代，科学知识及作为重要生产要素的机床，其作用将更加突出。

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关键词：煤机企业；数控机床；设备改造

中图分类号：TM762.2+6 文献标识码：A

1 质量产品需要引进高精度设备

1.1 目前煤机企业液压支架设计制造向着高端技术发展，已经在煤机市场形成了高质量产品的需求

高端液压支架目前金属结构件和液压元件的重要构成是：用100kg级以上高强钢板进行先进的工艺焊接；重型质量大于35t/架以上，高度6m以上，液压支架更加安全可靠；液压支撑元件孔（外）径400mm以上、液压控制系统（电液控制阀、本架手动先导控制操纵阀、邻架多芯管手动先导控制操纵阀），三大主阀（操纵阀、安全阀、单向阀）的流量为500～1000L，液压支架更加操作灵活、自动化程度高和高产高效。

煤机企业为了保证高质量生产制造出高端液压支架，必须引进高精度设备。数控机床大幅度提高了切割、焊接、加工的自动化；大幅度节省人力以及减少一定时期的后续设备投资。可逐步实现“工厂自动化”。

煤机企业为了保证高质量生产制造出高端液压支架中的零部件，根据各种零部件数量特点和实际要求，方便地运用多种数控机床配置，可扩充生产加工通道或组成实际加工时的机群，从而构成加工质量高和性价比好的生产加工系统。

1.2 煤机企业若要在加工现场正确使用数控机床就必须针对在操作、调整、编程的工作方式上进行研究

①由操作者自己进行调整、编程个人所用机床的方式通过较长期的实践，循序渐进地掌握了本机床的特性，达到能够加工各种零部件；缺点：在通过较长期的实践过程中，避免不了低级的“误操作”，给数控机床自身带来不必要的“外力撞击”，给刚开车不久的数控机床使用寿命、加工精度造成极大的伤害。此种由操作者自己进行调整、编程个人所用机床的方式非常不利于数控机床使用寿命、加工精度相对的长久保持。因此此种工作方式弊大于利，应该逐步消除。

②由对单一生产的品种形成了一些经验、又有一定的文化素质，后经专门短期培训的少量技术工人进行调整、编程，向车间质检员交检“首件”合格后再移交给操作工的方式。此时的机床操作工只可专注单一零部件加工制造了。此种工作方式同样存在着“有利有弊”。有利为：通过较长期的试用调整、编程的实践，循序渐进地认真仔细的掌握了机床的特性，达到能够加工合格的各种零部件，重要的是大大地降低了低级的“误操作”，减少了数控机床自身带来不必要的“外力撞击”的比例。有弊为：即使这些技术工人在通过较长期的试用-使用的实践过程中，不能具备开发数控机床自身存在的更高一级多种功能的能力。也就是说没有形成对数控机床自身的合理使用的工作方式。

③由“相对”高学历、具有高综合素质和研发能力空间大的专业工程技术人员在电脑编制程序，并通过控制系统指导操作工进行日常的生产制造工作。由少数经验丰富的高级技师进行对调整机床中专用工具工装进行辅助配合的方式。这种方式通过极短时期的使用调整、编程实践，迅速达到加工合格的各种零部件，最重要的是避免了低级的“误操作”，杜绝了给数控机床自身带来不必要的“外力撞击”事例；更重要的是具备随时存在着开发数控机床更高一级的多种功能的能力。形成了对数控机床自身的合理使用的工作方式。

1.3 煤机企业根据各种零部件的加工工艺要素进行分类分析研究，合理使用数控机床

液压支架中的各种大小液压元件、液压控制阀的阀体和阀芯部零件制造加工工艺的要求较高，在制造生产过程中，集合数控机床加工质量稳定、生产效率持续高效的特点，可按各种加工工艺要素考虑分类合理使用数控机床。

可按形状、尺寸、批量分类合理使用数控机床分析加工零件的形状和尺寸；考虑选择装卡基准；制定加工工艺，保证加工零件的形状尺寸符合制造加工信息的要求。可将不同长度、不同直径、批量较大的零件相对固定在一些数控机床上加工。这样既减少调整、编程的工作时间，又增加了连续不间断制造加工的机动时间。

可按加工精度分类合理使用数控机床分析加工零件的加工精度后，可将批量较大零件相对固定在一些配置级别不同的数控机床上加工。这样既避免了批量出现低于优质品标准的零件，又保证了在加工不同精度等级零件的质量稳定性和持续高效；又增加了连续不间断制造加工的机动时间。

可按材料特性和热处理状态分类合理使用数控机床这样既避免了的零件质量波动的出现，又能最大限度地延长合理选择的加工刀具的寿命，从而确保加工零件的质量稳定性。

2生产实际中应对数控机床进行有效管理方面的研究

煤机企业车间里的生产计划调度进行数控机床的有效管理方法的研究应从过程和顺序入手。

2.1 车间生产计划调度应熟知生产过程与工艺过程

①生产过程它包括原材料的运输、保存、生产准备工作、毛坯的制造、零件的加工与热处理、部件和整个产品的装配、产品各工序的质量检验、调试以及包装等。合理的组织生产过程，不仅要求生产过程的空间组织能满足平行性、连续性、比例性、适应性、配套性等要求，而且在时间组织亦要尽可能使加工对象在各生产单位、各工序之间的运行紧密衔接，实现“快节拍”的连续生产。

②工艺过程数控机床的生产过程中，有一部分是与原材料转变为成品直接有关的过程，这部分生产过程是“工艺过程”。在各工序中以执行工艺卡片的形式确定下来的工艺过程是“工艺规程”。各工序是工艺过程的基本单元，也是车间生产组织和实现进度计划的基本单元。

2.2 车间生产计划调度应以精通数控机床加工顺序为基础，科学地进行工作安排

①加工阶段的划分零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各个表面的粗、精加工分开进行。

②加工顺序的安排数控机床加工某个零件时往往有几个表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基面的选择和转换决定着加工顺序，以及前道工序为后道工序准备基面的原则。

加工过程前和过程中的热处理工序的安排，是影响数控机床加工零件的质量和材料使用性能的重要因素。

2.3 车间生产计划调度应结合加工实际有效管理数控机床

全面综合比较现场的数控机床优点、特点和弱点，根据当期的生产制造任务进度、加工诸多的零部件，灵活地结合起来按前述的“材料特性和热处理状态分类”和“数控机床加工顺序”的原则来安排任务，合理使用好数控机床。

在数控机床加工零部件时，还要注意材料的利用率，应在材料的长度和直径上进行工作研究。

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关键词：机床加工；数控系统；现状分析

Abstract: with the advanced manufacturing developing and perfecting, some of the traditional mechanical processing facilities had been replaced numerical control products, processing and manufacturing industries to so product in the accuracy and put forward the new production requirements, drastically increased the products of new and old replace speed, the numerical control machine tool equipment of all proposed mandatory requirement high accuracy and high efficiency, and to its product to have flexibility and versatility. This paper analyzes and expounds the present situation of CNC machine processing technology and the current level of technology.

Keywords: machine processing; The numerical control system; To analyze the current situation

中图分类号： TG65文献标识码：A文章编号：

引言：加工制造业的发展和高端产品的成型都离不开数控机床设备，数控机床成了一个地区乃至一个国家发展和壮大装备制造业的衡量标准。

1 数控系统的发展现状

在当前的制造体系中，数控技术属于最关键、最重要的技术之一，它是集计算机、微电子、自动检测、信息处理、自动控制等一系列的高新技术于一身，具有柔性自动化、高效率、高精度等很多的优点，在整个制造行业中，对实现集成化、柔性自动化、智能化、一体化起着相当重要的作用。在集成化的基础之上，数控系统逐步实现了超小型、超薄型化；在智能化的基础之上，融进了多媒体、计算机、神经网络、模糊控制等多元化、多角度的学科技术，数控系统进一步地实现了高精、高速、高效控制，在加工制造的过程中能够自动修正、补偿与调节所有项的参数，具体实现了智能化技术处理和在线诊断能力；在网络化的基础之上，数控系统和CAD/CAM集于一体，因为机床的联网，从而实现了整个中央集中进行实时控制的群控加工技术。

2 数控机床的发展现状

我国属于工业制造的大国，所以在整个世界的产业转移过程中我们要努力接受前端的技术转移，以达到进一步掌握和吸收当前世界上较为先进的制造技术，如果我们不能很好地抓住产业转移的核心技术，我们必将会在新一轮的国际产业结构调整过程中，演变成为制造业的“空芯”地带。我们用环境、资源、市场作为代价，交换而得只能是新经济格局中的国际“组装中心”和跨国“加工中心”，很难占据新时期世界制造业的制高点。这样的结局是我们不想看到的，因为它不但会严重制约我们现代加工制造业的快速发展，而且还将进一步地吞噬我们原有的优良传统制造行业，我国制造行业当前具有如下几个方面的特点。

2.1 三高化的发展

效率、精度和速度是高端制造业的关键，当前，随着高速RISC芯片、CPU芯片、多CPU控制系统逐渐走进制造加工的各行各业，加上一些带有高分辨率的绝对式检测元件，实现具体的交流数字的伺服系统，另外还可以进一步地完善和修改机床静态、动态特性，通过多角度、多元化的改良和优化，数控机床的加工越来越走向高精、高速、高效化的发展通道。

2.2 多轴化和工艺复合性

随着加工技术的不断完善，一些单一的传统生产方式逐渐走出了历史的舞台，取而代之的以减少辅助时间、工序为最终目的的组合式、复合型的加工方式。多轴、多系列的机床控制功能成了数控下一个发展的方向。现在的数控机床一次性可以同时加工数件同类别的工件，在一台机床进行一次的装夹之后，通过旋转主轴头、自动换刀或转台等相应的操作措施，一次性地完成了多表面、多工序的复合型加工。

2.3 实时智能化

在数控技术发展的具体领域，实时智能化控制的应用和研究正沿着不同的几个分支在向前发展，最主要的几个分支有模糊控制、自适应控制、神经网络控制、学习控制、专家控制、前反馈控制等。比如在数控系统只中经常会配备相应的故障诊断专家系统、编程专家系统、刀具自动管理和参数自动设定及补偿等一系列可自适应调节的具体系统，在所有高速加工的过程中，综合运动的控制当中被引入了超前预算和预测相应功能以及动态前的实时反馈的功能，在温度、速度控制、压力、位置等几个方面都是采用了模糊控制，让数控系统的具体控制性能将进一步地提高，这样就会达到理想的控制目的。加上加工流程的多样性以及加工零部件的特殊性，从而导致了数控机床的不同规格、不同品种、不同性能，控制的具体参数也显得比较复杂，调试的具体操作相对比较繁琐，所以在电力电子技术和计算机通用技术、现代自动控制技术与数控体系结构被应用到下一代的数控机床的时候，就必须要强调让新一代的控制系统一定要具有“智能化”和“开放式”的特点。

3数控加工技术的发展

数控机床非常适合那些形状复杂、精密和批量小的零件加工,而一般的普通机床根本无法满足这个要求,就连仿形机床和组合机床也解决不了高精度与小批量这个矛盾。

零件加工面临的一个主要问题是产品的高精度、多样性和批量小的矛盾。这就要求从机床到数控都需要柔性,数控系统采用软件控制,具有了很大的柔性。数控机床突出的优点是可以进行高精度加工和多样化加工。由于数控机床是按照预定的程序自动加工,加工过程不需要人工干预,加工精度还可以通过软件进行校正及补偿,因此可以提高零件的加工精度,稳定产品的质量。

另外,采用数控机床可以提高生产率,一般可以提高生产效率2～3倍,对于某些复杂零件的加工精度,生产率可提高10倍,甚至更高。一些数控机床,具有多工序、自动换刀装置,因此可以实现一机多用,不但提高了生产效率,也能节省厂房面积。

数控机床的指标中最重要的是可靠性,一般用平均无故障时间(MTBF,单位为小时)和故障率[failur rate,单位为次/(月台)]来描述。数控机床的无故障时间一般为 500h,这就要求数控系统的无故障时间大于它。现在国内数控系统的无故障时间可以达到5000～10000h,甚至更高,国外为 10000h以上。

4 数控刀具的发展现状

从刀具生产领域看，这几年在改革开放的硬环境下，一些工具企业逐步引进了一些先进技术和高端装备，生产出了一些高效的刀具，并在具体的制造过程中得以推广，也出现了替代进口产品的工件，。但就整个行业的总体而言，很多的工具企业，还是依靠生产传统的标准刀具作为主打产业，基本格局还是没有完整地过渡到生产高效刀具的轨道上来，和西方一些发达国家相隔甚远。我国制造业中还有很多企业对刀具的使用停留在传统观念上，倾向于采用廉价刀具来控制成本，而不采用高效刀具来积极地提高效率。很多企业舍得花钱买机床，却舍不得花较高的费用采用现代高效刀具来充分发挥机床的效率，实际上是省了小钱，丢了大钱。这方面，应该认真研究一下国际制造业的有益经验。从传统工具企业发展到现代工具企业，最关键、最本质的变化是工具企业从单纯的卖刀具转变为提供“解决方案”，这是一次重大的战略转变。过去单纯卖刀具产品，工具企业只对出厂的具体刀具质量负责，不对用户的使用效果负责，而现代刀具企业提供“解决方案”，是承诺为用户的使用效果全面负责，是为用户“降低成本、提高工效”出谋划策．提供全方位服务，直到解决问题为止，虽然也卖刀具，但现在的刀具只是“解决方案”的一个载体，和过去相比发生了质的变化。

结语：质量、效率就是高端制造技术的唯一主体。高精、高速加工制造技术能够大大地提高生产效率，提高整个产品的档次和质量，从而提高市场竞争能力和缩短生产周期。所以说，制定符合我国国情的总体发展战略，确立与国际数控加工技术接轨的发展道路是我国当前高端制造业的当务之急。

参考文献：

[1]梁训.机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与装备市场，2008(3).

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数控系统是数控机床装备的核心关键部件。特别是对于国防工业急需的高档数控机床，高档数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素，而国外对我国至今仍封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。

21世纪将是我国国民经济持续稳定发展的黄金时期，国民经济建设的高速发展将进一步拉动数控机床的市场需求。预计2010年国内市场数控机床需求将达10万台以上，40％以上为中高档型，消费将达到60-70亿美元，将为国产数控系统产业创造广阔的市场空间。

二、我国数控系统产业市场的现状

（一）数控系统产业的市场细分

我国数控系统分为三种型级，即经济型、普及型和高级型。这是根据我国当前市场需求的实际情况，按技术应用不同领域和复杂程度进行的阶段性标准来划分的。

在经济型数控系统中，国产经济型数控系统由于适应我国用户的实际使用水平和机床制造企业数控技术配套要求，得到了广大用户的认同，已形成了规模优势，目前约占到我国整个数控系统市场的60%左右。

国产普及型数控系统市场占有率不断提高，但外国品牌依然占领国内市场。进入20世纪90年代以来，我国逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等以生产普及型数控系统为主的国有企业，以及北京-法那科、西门子数控（南京）有限公司等合资企业的基本力量。从技术水平上比较，国产普及型数控系统的功能、性能并不差，价格和服务方面还有较大优势，可靠性与国外系统的差距也已显著缩小，但依然是国产数控系统最难开拓的市场领域。

在高档数控系统领域，国产数控系统与国外相比，确实还存在比较大的差距。虽然国产五轴联动数控系统技术上已经取得了一定突破，但功能还不够完善，在实际应用中验证还不全面。国产高档数控系统的差距，还表现在产品的系列化不全，如伺服电机、伺服驱动从小到大各种规格，国外都有，而我们的规格有限；在高速（快速进给速度40米/分以上）、高精（分辨率0.1微米以下）、多通道数控系统的功能、性能上，国产系统与国外系统有较大差距。我国进口的数控系统基本为德国西门子（SIMENS）和日本法那科（FANUC）两家公司所垄断，这两家公司在世界市场的占有率超过80%。在国内尚无自主知识产权高端数控系统替代的前提下，西门子和发那科拥有绝对的价格优势。加上高性能数控系统具有超越经济价值的战略意义，发达国家对出口我国的数控系统始终有所限制，甚至像五轴联动以上的高性能数控系统产品绝对禁止向我国出口。

（二）我国数控系统产业的发展目标

国家“十二五”期间的目标是：建立起比较完备的数控系统自主创新体系，具有自主设计、开发和成套生产能力，使我国高档数控系统总体技术达到国际先进水平。创建国产自主品牌产品，普及型数控系统市场占有率达70%以上，具有较强的国际竞争能力；国产高档系统市场占有率达到50%以上，主要品种基本实现自给，推动装备制造业现代化。

结合我国数控系统市场与数控系统产业的发展目标，不难看出，经济型数控系统市场已趋于饱和，且竞争相当激烈，由于技术水平相差不大，因此多为价格竞争。在普及型数控系统市场已逐步形成几家大企业的垄断现象，并且国外数控系统已在市场上占统治地位，很难进入。而在国内，高档数控系统目前只占整个数控系统的约2%，市场前景相当广阔，虽然目前大部分的高档数控系统是国外产品，但依然有大片市场等待开发。竞争机会是平等的，并且有国家政策的支持与鼓励，数控系统厂商只有抓住这一契机，才能不断发展自己的技术，扩大市场，为国家高档数控系统的发展做出贡献。

三、高档数控系统市场需求分析

（一）高档数控系统的市场应用

高档数控系统可以应用于数控机床的生产，也可以对原有的数控机床或非数控机床进行系统升级、改造。其具体的应用市场为机电行业，包括机械、电子、汽车、航空、航天、轻工、纺织、冶金、煤炭、邮电、船舶等。另外，航空航天、船舶制造、大型电站设备、石化和冶金设备、汽车制造等都是我国机床业的下游产业，都离不开高档机床，为机床业的发展提供了广阔的空间。

（二）数控机床市场的现状

数控机床是利用硬件和软件相结合，是以电子控制为主的机电一体化机床，充分利用了微电子、计算机技术等高端技术。我国数控机床生产厂共有100多家，其中能批量生产的企业有42家(国有企业30家，民营企业5家，合资、独资企业7家)，平均年产量40-50台，几家重点企业年产量可达400-700台。

1、国内市场需求。我国数控机床20世纪80年代以来有了迅速发展，平均年产量增长20%以上；数控机床市场消费量从1990年的2588台增长至1996年的18000台；目前已是世界数控机床第三进口大国。进入90年代以来，我国数控机床生产企业都经历了结构调整、转变机制的艰苦磨砺过程。由于市场结构的变化，使得1997年数控机床市场消费量下降到14329台。同时由于进口减少，国产数控机床市场占有率上升到45.9%；正是由于结构的变化，才有可能形成产量下降、市场占有率提高的局面。近期，国家为扩大内需，通过加大技改投资和基础设施建设投资的措施来拉动国内市场消费。在各个主要市场看，轿车、重型汽车等重要车型的销售量从东向西逐步扩展，轿车个人购买已成为主流。这些行业的发展带动了机床工具的需求。其次是军工等需求稳步上升，在航空、兵器等领域，改造将继续增加，设备需求将进一步深化和扩大。民营企业将进一步渗透到制造业和轻工业，其技术水平和加工能力的提高依赖于装备的改善。处于“十一五”执行期的高峰，国家重点项目、重点工程、重点任务全面铺开，市场需求呈现出较高的增长，进一步拉动企业的技术改造和设备更新。近年启动和续建的重大工程有：三峡右岸的发电机组的制造，西气东输中段的全面开工及沿线各省、市的引进工程，南水北调工程，北京、上海、武汉、天津、重庆、长沙等大、中城市的地铁、轻轨工程、大化肥、大空分、西电东送等工程都会对相关产业带来市场的需求，而这些产业直接或间接都会使机床工具行业的市场增加份额和力度，为我国数控产业发展带来新的市场机遇。

2、国际市场需求。从近几年我国机床出口统计数据来看，数控机床的出口量和出口平均单价逐年上升，国际机床市场的消费主流是数控机床，目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主，这正是我国机床行业的弱项。“八五”期间，我国机床工具产品出口开始向全方位、多元化发展。近几年机床出口多元化发展趋势更加明显，由于受东南亚金融危机的影响，1998年我国东南亚出口额大幅降低，但同时开始向南美、中东、荷兰扩展，对英国、加拿大出口额也较1996年大幅度提高。美、欧、亚是目前我国机床产品出口的主要市场，占我国出口份额依次为1/4、1/5、1/6。在2005年的世界十大机床消费国（地区）中，只有我国台湾和意大利的机床消费额是负增长和零增长，其余都是正增长。2005年我国的机床消费额高达109亿美元，高出第2位的日本33.7亿美元，连续四年名列世界首位。世界机床市场整体消费的增加同时预示了数控机床市场的市场容量不断增加，为高档数控系统提供了广阔的市场投放空间。

四、市场规模预算

由于机床下游行业固定资产投资连续几年快速增长，国内机电产品市场需求年均增长30％，根据数控机床市场的预计，未来5年我国数控机床需求的年均增速在30％以上。

虽然国内市场对数控机床的需求很大，但对高档数控机床的生产和消费需求依然处于低水平，从2004年的数据看，高档数控系统占整个数控系统的产量比例为1.5%，比2002年上升了1个百分点。

另外，由于技术等方面的原因，国产高档数控系统的市场占有率非常小，2006年，国外公司在我国销售高档数控系统约占市场份额的99.5％。这就要求国产高档数控系统厂商必须生产质量可靠，价格适中的高档数控系统，才能与强劲的外国企业竞争.根据市场分析，可以做出未来五年我国高档数控系统市场规模预测如表1所示。

五、结论与建议

随着市场需求的不断扩大，科学技术的迅猛发展，21世纪将成为我国发展数控系统产业的绝佳时期，提高我国数控系统的技术性和竞争力将大力推动我国制造业的发展，这将是政府与企业共同努力的结果。

在政府政策方面，应充分利用国防军工行业与机床制造行业的合作平台，率先在军工行业推广使用自主化的高档数控系统。优先立项支持选用国产数控系统的首台首套高端数控机床装备的研制，并在项目中分配专门经费支持所配套的高档数控系统的研发，推动自主研发的高档数控系统的应用验证和市场推广。在使用财政性资金采购数控机床的项目中，标书中不要指定国外系统，给国产数控系统产品建立公平的市场竞争机制。在满足同等的条件下，应优先选用国产数控系统产品。同时，支持数控系统厂、数控机床厂和职业院校建立“数控技术培训与服务中心”，为数控机床生产者培训操作使用、工艺编程、维护维修人员。另外，政府也可以在技术改革、税收和金融政策等方面给予扶持，增强高档数控系统企业综合实力。

在企业自身方面，应加大在高档数控系统、全数字交流伺服驱动等核心关键技术领域的研发，走产学研相结合的道路，集我国家的财力支持建立由研究机构、大学、系统厂组成的技术联盟和研发平台，共同开展数控系统共性与关键技术的研发，加速制订下一代高档数控系统标准体系结构的规范和协议及相关的技术标准，并在国产数控系统行业内推广和共享，实现我国数控厂商的共同发展。

总之，国产高档数控系统的发展关系到我国的产业安全和国防安全，加速产业化步伐，增强自主创新能力，加快高档数控机床及其功能部件的研发和市场开拓，提高产品质量和服务质量，提高竞争力是我国高档数控系统产品的努力方向，我们相信在国家的政策和措施的支持下，在全行业自身的不断努力下，高档数控系统一定会有更好的发展。

参考文献：

1、孙斌,杨汝清.基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势[J].机床与液压,2001(4).

2、杨学桐.我国数控产业的现状与发展举措[J].机电产品开发与创新,2002(3).

3、陈虎.高端数控系统的功能特征和性能特征[EB/OL].中国工控网,2007-10-19.

篇10

关键词：数控机床；性能；发展趋势

数控机床随着电子技术和计算机技术的进步而飞速发展，数控机床正朝着高速度、高效率、高精度、高可靠性、模块化、智能化、高柔性、集成化、开放性等方向发展。数控机床的使用范围越来越大，数控机床技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控机床技术的不断发展和应用领域的不断扩大，数控机床技术对国计民生的一些重要行业（IT、航空、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。目前我国数控机床技术主要朝以下几个方向发展。

一、高速、高效方向发展

数控机床要大幅提高加工效率，首先要提高切削和进给速度，同时，还要缩短加工时间、降低加工成本，提高零件的表面加工质量和精度。

数控机床只有通过缩短切削时间，才可能进一步提高其生产率。随着高效、大批量生产的需求和电子驱动技术的飞速发展，直线高速电动机的推广与应用，开发出许多高速、高效、高精度的数控机床以满足航空、航天、等行业的需要。由于新产品更新换代时间周期的缩短，航空、航空、军事等工业加工的零件不但复杂而且品种多，也需要高效的数控机床，实现优质、低成本的生产。

二、高精度方向发展

从精密加工发展到超精密加工（特高精密加工）是世界各工业强国致力发展的方向。加工精度范围从微米级到亚微米级，乃至纳米级（

当前，机械加工高精度的要求如下：普通数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密加工中心则从3～5μm提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.001μm）。

三、高可靠性方向发展

高可靠性是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性一个数量级以上。所以，并不是可靠性越高就越好，只要能满足产品精度需要就行。

四、模块化方向发展

为了适应数控机床加工结构比较复杂，精度要求较高以及产品更新频繁，生产周期要求短，品种多、批量小的特点，机床结构模块化，数控功能专业化，应提高并优化数控机床的性能。近几年来最明显的发展趋势就是个性化。

五、智能化方向发展

为提高加工效率和产品质量方面的智能化，如自适应控制、工艺参数自动生成等；为形成严密的制造过程闭环控制体系方面的智能化，如将计算机智能技术、网络技术、CAD、CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体。

自适应控制智能化，根据切削条件的变化，自动调节工作参数，使加工过程中能保持最佳工作状态。具有自诊断、自修复功能，在整个工作状态中，系统随时对CNC系统本身以及与其相连的各种设备进行自诊断、检查。

六、柔性化和集成化方向发展

数控机床向柔性自动化发展的方向是：从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（柔性制造单元〈FMC〉、柔性制造系统〈FMS〉、柔性制造生产线〈FML〉、专用机床或数控专用机床组成的柔性制造〈FML〉）向面（工段车间独立制造岛、自动化工厂〈FA〉）、体（计算机集成制造〈CIMS〉、网络集成制造系统）的趋势发展，另一方面向实用性和经济性方面发展。柔性自动化技术是我国制造业发展的方向，是高端制造领域的基础技术。数控机床系统能方与计算机辅助设计〈CAD〉、计算机辅助制造〈CAM〉机床自动编程的编辑程序〈CAMP〉、信息系统〈MIS〉连接，向信息集成趋势发展，向智能化、网络化、开放式趋势发展。

七、开放性方向发展

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关键词：机床；刀具；发展；产业

1.中国机床产业发展趋势

1.1.产业发展趋势

中国机床行业目前产品门类比较齐全、具备一定的技术基础和制造能力，在强劲市场需求拉动下，产业的上升空间很大。

我国机床产品目前数控化率还比较低，地区和产业发展也不平衡，多种经济形式长期存在，这些因素都决定未来中国机床市场的中低需求将长期存在。

以研制重型机床、加工中心、数控车床、精密磨床、齿轮加工机床、电加工机床和锻压机床为代表的大型企业集团或专业化企业将逐渐形成并得到快速发展。产业的国际化将进一步提高，预计未来十年内进入世界机床百强的企业将增至10家。

随着国家区域经济规划的逐步落实，特别是市场配置资源手段在地区经济发展中作用的显现，机床行业的产业布局将呈现地域分布的特点。

1.2 .技术发展趋势

中国机床行业技术研究模式从被动式到主动创新转变，研究主体从单一向多元转变，市场需求成为研究的主要动力。在国家投资继续发挥导向性作用的同时，企业自筹资金、社会化融资、外资将成为技术投入的重要组成部分[1]。以企业为龙头、高校和科研院所参与形成的技术创新平台和同行业企业组成的产业创新联盟将发挥主导作用。由于研究模式的转变和研究投入的多元化，中国机床行业的技术研究国际化参与度将显著提升。浙江主要体现在两个方面：一是更多的企业开始与国际领先的研究机构或公司合作研究；二是更多的企业有能力为国际机床用户提供技术服务。

高精度、高速度、柔性化、智能化、绿色制造将成为中国机床行业发展的主要方向。

2.世界机床刀具技术发展成果与趋势

随着技术发展，5轴联动加工技术日趋成熟，东京、北京、芝加哥、汉诺威四大国际机床展览会上，每届都展出四五十台，甚至上百台五轴联动机床。各类复合机床纷纷亮相[2]。复合机床包括铣车复合、车铣复合、车磨复合、成形复合加工、特种复合加工等，并出现多主轴、多刀塔的复合机床，加工效率大大提高。

智能化提升了机床的功能和品质，在数控系统上得到了较多体现。在智能化方面具有更强的功能；断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能。

机器人与主机的柔性化组合得到了广泛应用，机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、刀具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线。

功能部件不断向智能化、高速度、高精度、大功率方向发展，并取得成熟的应用。如电主轴、全数字交流伺服电机及驱动装置、力矩电机、直线电机、滚珠丝杠、直线导轨等功能部件的性能指标不断提高。

发达国家数控刀具制造技术在刀具镀层技术、刀具材料、刀具结构设计、刀具系统、切削数据库等方面，都取得了突出成就，使数控刀具提高到一个崭新的水平。数字化、高精度、智能化、非接触测量仪器和在线测量技术取得新的进展，新的测量仪器和测量系统不断出现，以三坐标测量机为代表的精密测量仪器应用扩大；激光干涉测量系统和球杆仪在数控机床几何精度和运动精度的监测和监控中，得到了广泛应用[3]。通过计算机技术、通讯技术将数控机床、数控刀具、数控测量系统和加工工件以及相应的信息集成融合在一起，构成数字化闭环切削加工系统，成为计算机集成制造系统的基本单元。

现代数控机床既要高效率、高性能，又要节约能源、低能耗、低污染，加共过程对人友好和宜人化。要从机床的设计开始，材料选用、制造、使用过程直至机床报废回收，形成“绿色”的全过程。欧盟已经启动“绿色机床”研究项目，提出机床绿色和能耗标准设想，说明绿色制造技术开始起步。宜人化改进，如流线型外罩，宽敞的航空玻璃视窗；可调角度的控制面板和显示屏，可调节座椅；通过传输技术授权的开关钥匙，显示机床工作状态的可视光带等，外观造型简洁、明快，富于现代感。

3.中国机床产业与世界机床产业的差距

目前，中国机床产业仅仅在规模方面具有相对比较优势，与机床制造强国相比较，在研发、结构、服务能力等方面都存在明显的差距。

高性能数控系统和功能部件的发展滞后于主机，并已成为制约数控机床产业发展的瓶颈。自主创新能力不强。基础、关键、共性技术尚未完全掌握，以企业为主体，产学研用相结合，开放式、社会化的研发体系建设尚处于探索阶段。中国机床产业还没有实现由生产制造向服务制造模式的转型[4]。尤其是工程集成能力弱，为汽车等重点行业核心制造领域提供成套生产线还处于起步阶段。

产业集中度不高，企业多而散。主机企业大而不强，小而不精；配套能力弱，产业分工不清晰；与数控机床产业快速发展相适应的产业链体系还不够完善。

高端人才匮乏，尤其是缺少高端数控机床，数控系统和功能部件研发的领军人才；缺少高级技工；缺少具有国际化视野的复合型管理人才。目前，高端人才不足以成为制约数控机床产业快速、可持续发展的深层次原因。

4.中外机床企业面临的选择

合作共赢是中外机床企业所面临的必然选择。

合作，既包括中外企业间的合作，也包括国内企业间的合作，既包括主机企业与配套企业之间的合作，也包括企业与高校、科研院所之间的合作。合作领域包括研发与设计、制造、销售、培训等各个层面，在未来的10年内，中外企业针对汽车、航空航天、船舶、轨道交通、能源等国家重点核心制造领域的需求，在高档数控机床、数控系统、关键功能部件等领域开展合作。全行业应从不同的角度思考寻求合作的广度和深度，不应局限于技术、产品、制造层面的合作，应积极探索商业模式间的合作。

参考文献：

[1]肖明，熊清平. 从EMO2009欧洲国际机床展看现代数控系统的发展方向[J]. 制造技术与机床，2010（2）.

[2]张康. 第十届中国国际机床展览会特种加工机床评述[J]. 电加工与模具，2007（3）.

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本周国泰君安推荐了山东威达（002026），看好其合金锯机的成长性，并指出后市应关注公司高档数控机床的发展。

二级市场上，山东威达股价已突破均线压制，并呈现逐级上行的态势，投资者可逢阶段回调买入，把握其整体上行的波段机会。

据悉，由于全球电动工具的增长放缓和山东威达核心产品钻夹头高达30%的市场占有率，公司传统业务成长遭遇天花板效应，业务延伸迫在眉睫。

国泰君安通过在调研中了解到的信息判断，山东威达合金锯机的业务成长性值得看好。目前国内普通锯机年产量约5-6万台，切割温度40-50度，不适合高速合金带锯条，而合金锯机具备以下优势：切割速度快，是传统锯机的5倍；切割光滑度好，比传统锯机好5倍；切割面完整，加工面质量高；适用性广，适合双金属带或硬质合金锯条。

山东威达计划在济南投资，大力开拓切割温度范围0-90度的合金锯机业务。随着国内制钢能力提高，目前已经能生产铬含量较高的优质钢材，由于材质硬度高，适合采用合金锯机切割，而国内现有的合金锯机绝大部分从德国进口，单价约70万人民币，而国产仅需25-27万元，毛利率近40%，性价比较高，根据国泰君安的草根调研，国内合金锯机年潜在需求空间约10万台，后续成长性最好。国泰君安还在调研中了解到，目前公司意向订单约1000台，其中包括国防装备企业100台，商400台，20-30台为终端客户订单，一旦电机、数控系统等核心部件到位，预计年底产能将大幅提升到100台/月。

篇13

关键词：中国数控机床展；

0 引言

2010年南京·中国数控机床展览会展会占用南京国际博览中心目前能使用的全部6馆3厅，展出面积78000m2，展出国产数控机床和大型量仪800余台套，各种量具、刃具、夹具、磨料磨具、超硬材料及其制品、数控系统、数显装置、机床电器、机床附件、机床功能部件、机床辅机以及机床零部件等数万件。机床展品中，金切、成形、特种加工、制造单元类实物展品达700余台套，其中金切机床展品包括了通用机床分类标准中的车、钻、镗、磨、齿轮加工、螺纹加工、铣床、刨插、拉、锯等所有11大类80余种600余台。有加工中心近200余台，数控车床和车削中心170余台，数控铣床20余台，数控铣镗床20余台；数控磨床80余台，数控齿轮机床40余台，数控钻床、钻削中心和攻丝机床30余台，特种加工机床50余台，成形机床40余台（其中数控20余台）。本次调研着重考察机床数控系统的发展现状、检验方法及涉及到的检验设备。

1 检测标准的发展与测试技术的创新

目前，我国数控机床制造商大部分采用了ISO 230-2数控机床轴线的定位精度和重复定位精度的测量等相关标准，并按照机械行业标准JB/T 8771.4-1998机床线性和回转轴线的定位精度的标准中规定的误差数值要求为基础来检测机床精度，因此，我国大部分的机床制造商机床交货时的合格与否就主要按机床运行轴的定位精度和机床几何精度来执行，但对于ISO 230-4圆弧插补精度标准检测仅作为机床制造商内部精度控制的检测。而对于ISO 230-6数控机床对角线检测的标准则了解甚少，更不用说采用ISO 230-6标准来控制和提高数控机床的精度了。

事实上，我国的机床使用者在机床加工过程中不仅仅是直线加工，而大部分是在平面上或是整个行程的空间范围内进行。在执行JB/T 8771.7-1998标准试件加工或交钥匙零件加工有时却很难达到图纸的要求。这是因为零件的加工精度除了受刀具、夹具等工艺因素影响外，而且与机床的几何精度和运动精度有关。机床最大的位置误差相应就变成机床加工中综合的定位精度误差、垂直度误差和直线度误差。利用常规的激光干涉仪来测量这些误差是很难很昂贵的，这通常要几天停机时间并且需要熟练的操作人员来完成这些测量。此外，具有3D误差补偿功能的高端控制器也是既昂贵又紧俏的。由此可见，测试技术的发展和创新要求机床检测标准要不断地更新，而检测标准的变化又体现测试技术的进步。

2 测量仪器、测试技术的发展与创新

2.1 激光干涉仪

世界上著名的激光干涉仪生产商主要有英国雷尼绍（RENISHAW）公司，最新代表产品XL-80系列；美国光动（OPTODYNE）公司，代表产品MCV系列。前者基于迈克尔逊干涉原理，也称分光干涉原理，后者基于激光多普勒频差效应的原理。还有美国API激光干涉仪，代表产品5D/6D激光干涉仪，突出特点是一次安装能够同时测量线性轴的六个误差（1个位置度误差，2个直线度误差，3个角度误差）。

2.1.1 美国光动（OPTODYNE）产品特点和矢量测试技术

美国光动公司生产的激光干涉仪基于多普勒频差效应的原理，在测量原理上和光学系统上与其它激光干涉仪不相同，最直观的区别就是少了干涉镜。

然而，对于大多数控制器，只允许单轴的螺距误差能被补偿。高档的数控系统具有一些选配功能，但需增加更多的成本。在这种情况下3D体积定位误差测量，工件程序可以以G代码补偿（自动修正X、Y和Z的位置）以实现在零件加工上得到更高的精确度。此外，补偿工件程序或G码也使得高端控制器变为非必须。因此，一台低成本的CNC机床可以得到高端机的效果。而且，仅工件大小的校准可以在小尺寸上采集更多补偿点从而得到更高的精度。测量数据进行分析并产生了补偿后的G代码程序，并利用该程序再次对机床做了测量，结果显示补偿前和补偿后有明显区别，补偿后的精度有明显提高。

2.1.2 成都大达双频激光干涉仪特点与技术指标

成都大达工程技术有限公司生产的双频激光干涉仪，具有先进的稳频系统；分辨率高、速度快、工作可靠；激光器的工作寿命可达3万小时；模块化结构设计，体积小、重量轻；丰富的应用软件能迅速地处理测量数据；激光波长自动修正，特别适合于现场使用。

2.1.3 国产激光干涉仪与国外激光干涉仪的比较

目前，国产激光干涉仪的性能与国外激光干涉仪的性能相比有较大差距，仅用于中低档机床的精度检测，且检测能力有限。但国产激光干涉仪的价格低廉。国外激光干涉仪的技术非常成熟，通过添加不同附件，可实现数控机床的多种误差，功能非常齐全。但进口激光干涉仪的价格昂贵。

2.2三坐标测量机（Coordinate Measuring Machine， CMM）

本次展会上参展的三坐标测量机种类很多，基本上都为国产。比较大的生产商有SINPO（新天光电）、广东万濠（Rational）、苏州怡信（Easson）、台湾智泰（3DFAMILY）等。

2.3视频测量仪

视频测量仪是利用光学成像，采用非接触式的测量方法，把物件外型数据导入电脑，然后通过软件测量物件。视频测量仪主要是应用在平面测量，也有应用在三维的，但要加一个专门的测量探头才可以。

3机床数控系统的发展与创新

最近，国内外各大数控系统厂商相继推出中高端的紧凑式数控系统，HEIDENHAIN的TNC620，Siemens的828D。这说明紧凑式是数控系统的一个发展方向，符合市场的需求。数控系统的发展现状及及趋势体现在（1）紧凑式数控系统相继涌现（2）操作简单、编程容易（3）特定领域大放异彩（4）强大的计算能力和存储空间（5）安全性 国外数控系统更加强调设备使用对人的安全性，政府部门或组织对此审查也很严格，而在国内，不重视这些问题。

4总结与思考

回顾本次展会及对NSK公司的考察，收获很多。

（1）进一步明确了机床数控系统的检验思路，机床数控系统检验除购销合同约定的技术指标外，所有数控厂家都会对数控系统进行可靠性评价测试，属于通用检测项目。

（2）测试技术的发展和创新要求机床检测标准要不断地更新，而检测标准的变化又体现测试技术进步。

（3）机床检测仪器的发展日新月异，是光、机、电、计算机等技术的综合产物。

（4）测试技术的发展离不开先进的测试仪器，但测试技术的创新决不能过分依赖或受限于先进的检测仪器。不断创新我们的测试方法才是提高我们测试能力和测试技术的根本。

（5）在展会过程中，通过对参展单位相关人员的询问对国内数控机床生产厂家在数控机床可靠性研究的程度有了一定了解。

篇14

数控机床在现代制造业中扮演着一个重要的角色。本论文介绍了THY5940型立式加工中心设计思想和设计过程。主要叙述了数控进给系统的传动设计及主要传动件滚珠丝杠及其支承的设计计算。并对进给系统进行了校验，取得了预期的效果。

该机床适用于摩托车、汽车、轻工机械等行业提高生产率。不仅对刀具的位置或轨迹进行控制，而且还具有自动换刀和补偿功能，具有很高的强度，刚度和抗震性。以前采用的专用机床加工零件，虽然效率较高，但制约被加工零件的改进。而加工中心具有柔性，从而能适应产品在最短时间内达到商品化。本加工中心的设计拟采用主机，数控系统(包括伺服和驱动系统)及相关配套件三部分组成。在对以前研究成果分析总结的基础上，按照技术要求指标，对初步拟订的方案进行细化，论证，完善和总结。

加工中心的进给系统承担加工中心各直线坐标轴的定位和切削进给，进给系统的好坏将直接影响整机的运行状态和精度指标。设计过程中应使进给稳定性和快速响应的特性。同时，要求有合理的控制系统，而且要求对驱动元件和机械传动装置的参数进行合理的选择，使整个进给系统工作时的动态特性相匹配。

THY5940型立式加工中心机床解决了单件，小批量，特别是复杂型面的零件的加工自动化问题。对于提高企业的生产率，提高工件的加工精度以及提高机床的使用寿命都具有十分重要的意义。

经过研究，本论文基本取得了预期效果，完成了进给系统的设计计算。同时，对数控机床的进给系统设计方法的研究也取得一定的效果。

关键词：数控技术；数控机床；进给系统；滚珠丝杠

Abstract

Numericalcontrolmachinetoolsplayanimportantroleinnowadaysmanufacturing.ThisarticleintegratethedesignmethodanddesignprocessoftheenteringsystemofNCmachiningcenteroftypeofTHY5940.Itspecifiesthedrivingdesignandimportantdrivingaccessory–ballbearingandit，sbearingoftheenteringsystemofNCmachiningcenter.Inthesameway,checkouttheenteringsystem.Wehaveachievedthemethodofintelligentdesign.

Thismachineappliestocar/motorcycleandlightindustryofengineinordertoimprovetheirproductionratio.Itisnotonlycontrolthepositionandtrackofthefalchion,butalsohasthefunctionofchangethefalchionautomaticallyandcompensates;havehighintension/Steeltonandnon-shake.Intheolddays,peopleoftenusespecialmachinetoproductaccessories.Althoughhaveahighproductionratio,hobbletheimprovingofproducingaccessories.ButNCmachiningcenterisflexible,soitcanadoptthechangedproductionandorganizeproductionandshortenregulateperiodofproductionpossibly.TheNCmachinecenterdesignadoptmain–frame\NCmachiningcentersystemandcorrelativeaccessories,onthebaseoftheformerstudyprogeny.

TheenteringsystemofNCmachiningbearsNCmachiningalllinecoordinateordinationandcuttingentering.Theadvantageanddisadvantageofenteringsystemwillinfluencethedrivingstationofthewholemachineandprecisionguideline.Intheprocessofdesign,weshouldmakesurethattheinterringsystemmeetsthestabilityandresponsequickly.Contemporary,requirereasonablecontrolsystem.Furthermore,havealogicalchoosefortheparameterofdrivingsettings.Sothewholeenteringsystemcanmatchthemachinewhenitisworking.

TheenteringsystemofNCmachiningcenteroftypeofTHY5940settletheproblemsoftheproductautomaticallyofoneaccessorysmallproductionandcomplexaccessories.Thismachinehasanimportantroleinimprovingtheproductionofenterprisetoimprovetheproductprecisionandadvancethelongevityofmachine.

Afterthisstudy,wehaverealizedtheanticipatepurpose.Wehavecompletedtheantitypeoftheintelligentdesignsystem,andwehaveachievedthemethodofintelligentdesign.

Keywords：Numericalcontroltechnology；Numericalcontrolmachinetool；Feedsystem；Ballbearingguidescrew

THY5940型立式加工中心是为汽车/摩托车/轻工机械等行业提高生产效率而开发的新产品。该机床总体布局为工作台固定，立柱移动式。主运动采用数字交流伺服电机拖动，可无机调速。该加工中心除针对汽车零件的加工外，还可以对其它种类的零件进行铣、镗、钻、扩、攻丝、平面及任何曲面的加工，它是轻工机械领域较为理想的设备，特别适合于汽车、摩托车行业以及轻工机械行业大批量生产的需要。该产品既可单机使用，也可以通过小的改动与柔性生产线联机使用。因此，产品使用范围广。

根据加工特点及提高生产率的要求，采用加工和装夹同时进行。使工作台的一侧为加工区，另一侧为卸载区。加工时工作台固定，加工完工作后，只做旋转运动，代替交换工作台的功能。机床的三个移动坐标(X、Y、Z)均由主轴实现。主轴箱侧挂于立柱上，并实现Z向进给。立柱在滑座上移动实现Y向进给。滑座在床身上移动实现X向进给。在工作台两侧设有螺旋排屑槽，将切屑排至机床的后面，在通过链式排屑器(与冷却水箱一体)传至切屑集中处。整机设有防护间，电器柜在防护间一侧便于操作，液压站安置在电器柜后面，从整体上设计较为合理。

目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全满足国内市场需求，自2000年以来，我国数控机床年产量以平均37%的速度增长，2003年国产数控金属切削机床年产量达到36000多台。但由于进口机床的大量涌入，国产金切数控机床在国内市场的占有率明显下降。2003年我国国内机床总消费为67.3亿美元，其中进口机床41.3亿美元，已连续三年成为世界最大的机床进口国。进口依存率113%，国内市场自我满足率仅为44%，远远低于日本的86%，意大利的67%和德国的59%，可以说已威胁到我国机械制造基础产业的安全。同时仅2003年1年，就有德国吉特迈集团，日本牧野铣床，日本丰田工，意大利利雅路集团及韩国大宇机床等在我国开办独资企业。在开拓国际市场的同时，中国机床企业在国内却面临着越来越严峻的竞争形式。2004年我国机床进口突破了55亿美元大关。[1]

分析表明，中国机床市场目前仍分为中低端和高端两个领域。众多中国企业，通常是国有企业占据低端市场，“低端混战“愈演愈烈，但高端市场则主要由外国制造商，特别是被欧洲，日本的制造商垄断。我国汽车，航空和航天，发电，船舶，特别是军工等行业急需的高技术数控机床75%甚至100%依赖进口。部分高档数控机床仍然被作为战略物资在国际市场上受到禁运限制。

但如今这一切正发生改变，新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品山主导地位。沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊)为上海磁悬浮快速列车线生产的s台数控锉铣床组成的轨道梁生产线就是一个例子。数控机床发展的关键配套产品通过政府的支持有了突破和快速发展，如北京航天机床数控系统集团公司建立了具有自主知识产权的新一代开放式数控系统平台;烟台第_机床附件)开发为数控机床配套的多种动力卡盘和过滤排屑装置。我国机床市场正形成以数控机床为主流的消费，但我国在数控机床网络化方面与国外仍然有很大差别。

本机床为THY5940型立式铣镗加工中心，产品规格为400*630*2。

技术参数

项目单位规格

型号THY5940

工作台尺寸mm400x630x2

承重kg500

立柱横向行程Xmm600

立柱纵向行程Ymm400

主轴箱垂直行程Zmm600

工作台回转C0°\180°

主轴锥孔ISO7:24No.40

主轴转速r/min45-6000

主轴最大扭矩N.m

180

主电机功率kw7

主轴中心到立柱导轨面距离mm530

主轴端面到工作台面最小距离mm210

切削进给X、Y、ZMm/min1-10000

快速移动X/Y/Zm/min24/24/15

刀库容量把16

定位精度X、Y、Zmm±0.005

重复定位精度X、Y、Zmm±0.003

机床重量kg10000

机床外形尺寸(长x宽x高)mm2760x2850x2725

目录

摘要I

ABSTRACTII

第1章引言1

第2章THY5940简介4

2.1机床的设计参数4

2.2机床坐标与进给传动机构5

第3章进给系统的设计计算6

3.1数控机床进给传动系统机械结构6

3.1.1进给传动系统的机械结构6

3.1.2设计传动系统时应注意的问题7

3.1.3传动过程中的关键元件8

3.2滚珠丝杠的选择9

3.3丝杠拖动电机的确定9

3.3.1丝杠的转动惯量J9

3.3.2电机的选择10

3.4刚度计算11

第4章滚珠丝杠副的校验与进给系统误差分析13

4.1机床定位精度与丝杠精度13

4.2滚珠丝杠的疲劳强度13

4.3死区误差的分析14

4.4由传动刚度的变化引起的定位误差14

第5章机床的总体设计思路16

5.1主轴箱平衡和主轴箱拖动16

5.2滑座及立柱拖动16

5.3床身及滑座拖动16

5.4机床的防护系统17

结论18