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數(shù)控機床的現(xiàn)狀與發(fā)展論文
數(shù)控機床的現(xiàn)狀與發(fā)展論文闡述了數(shù)控機床的發(fā)展過程，從多方面探究了數(shù)控機床的特點，找出了目前我國數(shù)控機床存在的問題，并指出了要改變現(xiàn)狀取得更大進步就必須采取措施。
數(shù)控機床的現(xiàn)狀與發(fā)展論文【1】
關鍵詞： 數(shù)控機床 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展前景 改革措施
數(shù)控機床(Numerical Control Machine Tools)是用數(shù)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(shù)控機床。
一、數(shù)控機床的發(fā)展過程
數(shù)控機床是在機械制造技術和控制技術的基礎上發(fā)展起來的，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 Control)兩個階段六個年代。其過程大致如下：
1.數(shù)控NC階段主要經(jīng)歷了三代。
第1代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代初，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)模集成電路的出現(xiàn)，其體積變小，功耗降低，可靠性提高，推動了數(shù)控系統(tǒng)的進一步發(fā)展。
2.計算機數(shù)控CNC階段經(jīng)歷了三代。
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(shù)控系統(tǒng)，70年代后期，中、大規(guī)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(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)展的影響，數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個人計算機(PC)為基礎，開放化、智能化、網(wǎng)絡化等方向進一步發(fā)展。
二、數(shù)控機械的特點
數(shù)控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)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(shù)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(chǎn)及試制新產(chǎn)品，數(shù)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(wěn)定。
目前，數(shù)控機床控制的刀具和工作臺最小移動量達0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機床達到很高的加工精度。此外，數(shù)控機床的制造精度高，其自動加工方式避免生產(chǎn)者的人為操作誤差，產(chǎn)品合格率高，加工質量穩(wěn)定。
3.生產(chǎn)效率高。
由于數(shù)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(shù)控機床的切削效率，節(jié)省了機動時間。因為數(shù)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(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，生產(chǎn)效率提高明顯。
4.自動化程度高，勞動強度低。
數(shù)控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，數(shù)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(shù)控機床控制技術的發(fā)展前景
隨著科學技術的不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展越來越快，數(shù)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(fā)展。
1.高性能。
隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強，數(shù)控機床實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠距離遙控。
2.高精度。
數(shù)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(shù)控機床各軸運行速度將大大加快。
4.高柔性。
數(shù)控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統(tǒng)。
5.模塊化。
數(shù)控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。
四、數(shù)控機床發(fā)展中存在的問題
我國近幾年數(shù)控機床雖然發(fā)展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在以下方面。
1.核心零部件大量依靠進口。
經(jīng)過近二十多年的技術引進、消化、吸收和創(chuàng)新，中國數(shù)控機床行業(yè)的發(fā)展令人矚目，國產(chǎn)數(shù)控機床功能部件的生產(chǎn)已經(jīng)具備一定的規(guī)模。但是，據(jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)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(yè)迅速發(fā)展的背后，一個不能忽視的事實是，我國關鍵零部件生產(chǎn)依然受制于人，出現(xiàn)利潤不高、產(chǎn)品缺乏核心競爭力的局面。
2.產(chǎn)品水平不高。
首先，精度普遍不夠高，對于國產(chǎn)加工中心刀庫機械手、數(shù)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(shù)產(chǎn)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(fā)有差距;再次，產(chǎn)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(yè)應在以下幾個方面著力研究。
1.跟蹤國際水平，使數(shù)控機床向高效、高精方面發(fā)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(fā)周期，快速響應市場。
數(shù)控機床使用范圍越來越大，國內(nèi)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(chuàng)新，才能趕超世界先進水平。
參考文獻：
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數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀論文【2】
摘 要：現(xiàn)代數(shù)控技術集機械制造技術、計算機技術、成組技術與現(xiàn)代控制技術、傳感檢測技術、信息處理技術、網(wǎng)絡通訊技術、液壓氣動技術、光機電技術于一體，是現(xiàn)代制造技術的基礎，它的發(fā)展和應用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。
關鍵詞：數(shù)控技術;一體;變化;核心
數(shù)控技術是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，實現(xiàn)加工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化是當今制造業(yè)的發(fā)展方向，機械制造的競爭其實質是數(shù)控的競爭。
《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》將“高檔數(shù)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(shù)控機床關鍵技術研究方面有了較大突破，創(chuàng)造了一批具有自主知識產(chǎn)權的研究成果和核心技術。
這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)中高檔數(shù)控機床的開發(fā)取得了較大進展，在五軸聯(lián)動、復合加工、數(shù)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(fā)了包括大型、五軸聯(lián)動數(shù)控加工機床，精密及超精密數(shù)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(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化基地。
(2)關鍵功能部件的技術水平、制造質量逐年穩(wěn)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(chǎn)權的功能部件。
開發(fā)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(shù)控轉臺、刀庫與機械手、A/C 軸數(shù)控銑頭、高速工具系統(tǒng)、數(shù)字化量儀等高性能功能部件樣機，其中有的品種已實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
(3)中高檔數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)研究與應用取得一定成果。
通過自主研發(fā)或與國外開展技術合作，在中檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)上取得明顯進展。
初步解決了多坐標聯(lián)動、遠程數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g難題;為適應數(shù)控系統(tǒng)的配套要求，相繼開發(fā)出交流伺服驅動系統(tǒng)和主軸交流伺服控制系統(tǒng)，并形成了系列化產(chǎn)品。
1、與國外的差距
1.1高檔數(shù)控機床的國內(nèi)供應能力不足。
盡管我國機床行業(yè)近年來取得了長足的發(fā)展，數(shù)控化率穩(wěn)步提高，但機床消費和生產(chǎn)的結構性矛盾仍然比較突出。
目前，國內(nèi)對中高檔機床的需求量逐漸超過低檔機床。
但國產(chǎn)數(shù)控機床以低檔為主，高檔數(shù)控機床絕大部分依賴進口。
1.2自主創(chuàng)新能力不足。
長期以來，我國機床制造業(yè)的基礎、共性技術研究工作主要在行業(yè)性的研究院所進行。
能力薄弱，技術創(chuàng)新投入不足，引進消化吸收能力差，低水平生產(chǎn)能力過剩，自主創(chuàng)新能力不高，缺乏優(yōu)秀技術人才。
雖然國產(chǎn)數(shù)控機床制造商通過技術引進、海內(nèi)外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進數(shù)控技術，但缺乏對基礎共性技術的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，企業(yè)的市場響應速度慢。
1.3 產(chǎn)品質量、可靠性及服務等能力不強。
國產(chǎn)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(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標MTBF 與國際先進數(shù)控系統(tǒng)相差較大。
國產(chǎn)數(shù)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(shù)企業(yè)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(jié)奏和個性化的要求。
1.4 功能部件發(fā)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(shù)控伺服系統(tǒng)等)在床身、立柱等基礎機架上集裝而成的，功能部件是數(shù)控機床的重要組成部分。
數(shù)控機床整體技術與數(shù)控機床功能部件的發(fā)展是相互依賴、共同發(fā)展的，所以功能部件的創(chuàng)新也深深地影響著數(shù)控機床的發(fā)展。
我國數(shù)控機床功能部件已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元、數(shù)控系統(tǒng)等也有專門的制造廠家，其中個別產(chǎn)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(fā)展緩慢、品種少、產(chǎn)業(yè)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(shù)控刀架、電主軸等功能部件僅能滿足中低檔數(shù)控機床的配套需要。
衡量數(shù)控機床水平的高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電主軸、高速滾動功能部件等還依賴進口。
2、國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展趨勢
根據(jù)2004年10月，完成的《數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃》。
國內(nèi)數(shù)控機床大致發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下幾方面：
2.1 智能、高速、高精度化
新一代數(shù)控機床為提高生產(chǎn)效率，向超高速方向發(fā)展，采用新型功能部件(如電主軸、直線電機、LM 直線滾動系統(tǒng)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(chǎn)品技術中占的比重越來越大，計算機系統(tǒng)及其應用軟件的復雜化，帶來了機床系統(tǒng)及其硬件結構的簡化，數(shù)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(tǒng)計法)，就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO 標準、統(tǒng)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(tǒng)的發(fā)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(chǎn)品設計、制造、使用和回收等整個生命周期的環(huán)境特性和資源效率的先進設計理論和方法。
它在不犧牲產(chǎn)品功能、質量和成本的前提下，系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開發(fā)、制造及其活動對環(huán)境的影響，從而使得產(chǎn)品在整個生命周期中對環(huán)境的負面影響最小，資源利用率最高。
數(shù)控機床在設計時要考慮：綠色材料設計;可拆卸性設計;節(jié)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(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，通過綠色生產(chǎn)過程生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品。
數(shù)控機床在制造時要考慮：節(jié)約資源的工藝設計;節(jié)約能源的工藝設計;環(huán)保型工藝設計等
2.3 復合化與系統(tǒng)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(chǎn)效率和加工精度，是機床一貫追求的。
由于產(chǎn)品開發(fā)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(fā)展。
機床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品，用一臺電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)。
產(chǎn)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(fā)展趨勢。
數(shù)控技術是提高產(chǎn)品質量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少的物質手段，它的廣泛使用給機械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結構、管理方式帶來深刻的變化，它的關聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計;數(shù)控技術是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎，現(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在數(shù)控技術之上。
數(shù)控技術是國際商業(yè)貿(mào)易的重要構成，發(fā)達國家把數(shù)控機床視為具有高技術附加值、高利潤的重要出口產(chǎn)品，世界貿(mào)易額逐年增加。
大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
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