国内数控机床现状范文

导语：如何才能写好一篇国内数控机床现状，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：数控机床 现状 趋势

1、前言

进入21世纪，我国的经济逐渐走进了全球经济一体化的舞台，进入了一个崭新的时代。我国机床制造业社会工业化进程中大规模需要的发展机遇，同时也遭受到了来自国外制造业的强势竞争压力，加速技术的引进和自主研发是解决机床制造业快速腾飞的关键。随着计算机技术和现代微电子技术的发展，数控机床的应用范围还在不断的扩大，因此，其发展前景十分广阔。本文简要分析了数控机床的现状，并指出了未来的发展趋势。

2、我国数控机床发展现状

改革开放后，我国数控技术得到了发展机遇。在80年代初，我国先后从美国、德国等发达国家引进了一些数控系统和伺服技术，填补了我国在这方面的空白。然后陆续研发了那个时代的的数控系统，通过不断的完善，这些系统的可靠性得到了用户的肯定，总而结束了我国数控技术在这一阶段的瓶颈，这个时期的数控机床技术我国还是主要以借鉴国外先进技术为主，对一些知识进行消化吸收。在90年代，我国的数控机床技术已经有了质的飞跃。在这个阶段国家针对实际情况，先后安排了“柔性制造系统技术（FMS）开发研究”、“计算机集成制造系统（CIMS工程）的研究”等一系列重大的科研项目，大力推动我国数控技术的自主研发进程。这样我国数控机床的数控系统和伺服驱动系统，也由进口发展到了自主研发的阶段。目前我国已有数十家的研究所和企业可以从事各类数控系统的研发和生产。其中比较知名的有北京的KND系统、南京的华兴系统、成都的广泰系统等。

但是由于我国数控机床的技术水平和工业基础的起步比较晚，在一些领域的研究还是很存在差距。导致在数控机床的性能和可靠性方面与发达国家相比还是存在着距离。目前在推动数控机床发展的工业化和产业化的过程中，我国的数控行业还存在着很多的问题。如：缺乏核心技术、技术创新能力不足、缺乏有效的管理机制、在与国际企业竞争时缺乏实力等问题。

3、数控机床未来的发展趋势

3.1 高速化和高精度化

尽管很多年前就已经提出了数控机床的高速化和高精度发展的目标，但是在科学探索的路上是没有尽头的。而且目前对高精度、高速度的内涵和需求也在不断的变化。保障工作的效率和产品的质量是数控机床一直的追求。更高的速度和更精准的加工技术可以提高产品的质量和生产效率，缩短生产周期和提高企业在市场上的竞争力。

3.2 智能化

21世纪的数控技术的主要发展方向将一定是智能化。目前，智能化的理念已经渗透到了数控机床的各个部分。如加工过程的对工艺的自调节控制，工艺参数自动检测显示。还为了提高驱动方便的各种人性化设计，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等。在故障诊断方面也摆脱了原始的人工检修，已经有智能诊断、智能监控程序和感应装置，方便系统在出现问题时及时进行反馈和维护，减少了查找故障的时间，为数控产业的规模化发展提供了机会。

3.3驱动并联化

并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，在机床主轴（一般为动平台）与机座（一般为静平台）之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。

3.4 网络化

现在国外已经开始尝试对数控机床联网技术的研究和试验。就是利用网络技术将各个机床进行连接，可以实现机床的统一管理和在线监测功能，同时也方便对机床程序的修改。目前数控机床联网要具备以下几个方面的能力：一是可以将程序从监测室可靠的传输到每台机床，然后对其运行情况实现实时监控；二是可以随时采集到每台机床的数据参数进行查看和备份；三是可以将不同机床间的程序进行相互交换，确保系统的稳定性；四是可以在线提取到每台数控机床的刀具磨损情况和估计刀具的使用寿命，然后电脑实现和监控换刀程序的执行。

4、结语

目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、智能化、并联驱动化、网络化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。中国作为一个制造大国，数控产品的核心技术研发方面还是与国际同行存在着很多的不足。中国的数控产业在引进先进技术的同时应该重视对国内技术人才的培养，努力打造具有自主品牌的核心产品。力争早日摆脱目前在高精端设备上依赖进口的局面，为把我国从一个制造大国发展成为一个研发大国而奋斗。

参考文献

[1]秦宏伟.我国数控机床发展现状及方向[M].机械制造与研究，2007.

[2]贾亚洲，杨兆军.数控机床可靠性国内外现状与技术发展策略[J].中国制造业信息化，2008，4.

[3]杨红华.数控机床技术发展现状[J].湖南农机，2008（5）.

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关键词：数控机床；发展现状；趋势

1 数控机床技术在我国的发展现状及存在的问题

社会经济的不断发展，使人们的生活水平得到了显著提高，而对于产品的质量也有了更高要求。为了满足消费者的需求，提高产品的质量，许多企业开始使用数控技术来辅助产品的生产与制造。与国外发达国家相比，我国关于数控机床技术的研究时间较短，技术也相对落后，对于数控机床技术在制造业中的应用还处在初级阶段，无法彻底的将数控机床技术的优势发挥出来，在实际的使用当中也存在一些问题，对我国制造业企业的发展造成了不利影响。

1.1 数控机床技术在我国的发展现状

从我国目前的情况来看，制造业企业的竞争越来越激烈，企业除了在质量上要满足消费者的需求以外，在生产数量上也要满足市场的需要，否则就会出现供不应求的尴尬局面，影响企业实现经济收益的最大化。因此，数控机床技术便被应用于制造业企业的生产当中。由于产品加工数量的不断增多，对于产品加工工艺的要求也越来越多，对于数控加工设备的依赖也就越来越严重。具有关数据表明，当前我国的制造业企业生产过程中，有90%以上的零件都是采用数控技术来进行加工的，甚至有的零件数控机床加工技术的使用率达到了100%。尤其是在数控机床技术逐渐被人们所熟知的今天，该项技术的使用率越来越高，有效的提高了产品的生产质量与生产效率。

1.2 数控机床技术在发展中存在的问题

1.2.1 存在着“三缺”的问题

所谓的“三缺”是指：在数控机床技术在使用的过程中，缺乏相关的数据参数；在实践的过程中，缺乏足够的理论指导；在技术创新的过程中，缺乏研究发展的平台；相关数据参数的缺乏，使得我国在使用数控机床技术进行生产制造的过程中，无法对该项技术进行更加深入的了解，无法将其的优势完全发挥出来，产生的优势效果有限，无法最大限度的提高企业的生产效率与经济收益。数控机床技术作为一项高科技技术，需要拥有强大数据库做支持。以我国目前的情况来看，数控机床加工数据库的建立还有待于完善。因此，对于数据库的使用范围也是十分的有限，制约了我国数控机床技术的发展。

1.2.2 存在着“一低”的现象

所谓的“一低”指的是数控加工技术的总体效率较低，产品加工生产的质量关系到消费者对产品的购买意向，产品加工生产的效率，则关系到企业能否最大限度的实现经济效益。数控机床技术中“一低”的现象，严重影响到企业的经济效益。目前，国家已经针对该现象展开了专项研究，并取得了一定的成果。在数控机床技术未来的发展中，必将起到良好的促进作用，进一步提升我国制造业企业的经济收益。

2 我国数控机床技术问题对策

2.1 重视数控机床理论探索

由于数控机床技术发展的时间比较短，相应的专业人才也比较短缺，使得机床技术的研究理论成果比较少，试验的环境不够完善。针对我国数控机床技术理论上的落后，我们必须提高这方面的投入，特别是人才的培养，在高校中设置这门学科，培养该学科的实践能力，并能够从实践中总结出理论经验，在实际的工作中，能够利用有限的理论资源来提高生产效率，建立一定规模的研究机构，实现对机床技术各个方面的理论探索。

2.2 提高数控机床开发设计能力

数控机床是集电机、电子、机械等多个学科为一体的高科技设备，当前我国在数控机床自主研发、设计方面还有很大的差距，主要表现在设计没有对相关零部件进行整合、以静态设计模式为主、设计没有充分的论证仅仅依靠以往的经验进行定型化设计等。这种设计往往导致零件加工同质化现象严重，缺乏创新，有关零件细分产品较少很难满足现代市场的需求。因此，在现代数控机床设计时应注重探索数控技术设计理论，提高机床性能和功能的创新意识，不断优化在数控机床方面的探究和应用，逐渐实现油静态设计到动态设计模式的转化。

2.3 加强数控机床可靠性探究

数控机床工作性能是判定机床质量的重要指标，是用户比较关心的重要内容。数控机床稳定性一般使用平均故障时间间隔来判定，该参数不但描述了产品质量时间度量值，而且还综合反映了机床生产企业的综合实力。因此，应加强数控机床可靠性方面的研究，建立和完善机床可靠性评价体系，熟悉机床故障发生的模式，在设计时采用相关措施加以避免，全面提高数控机床的可靠性能。

3 数控机床的发展趋势

随着制造业对数控机床的依赖程度越来越大，以及现代计算机技术水平的飞速发展为数控机床功能的扩展提供了坚实的技术支撑，使数控机床的应用范围不断扩大，而且逐渐向智能化、高精度化以及网络化的趋势发展。数控技术控制智能化主要通过执行相关算法对加工的产品进行识别，从而选择合理的加工参数。智能化功能的实现极大的提高零件加工的精读，提高机床的工作效率。因此，能够在同条件下完成多个零件的加工。数控机床的网络化是未来发展的主要特点之一，通过网络能够保证加工参数在各个车间进行传递，既能达到数据之间的共享还能对数控机床进行远程监控，因此大大提高了机床的操作效率。

4 总结

综上所述，数控机床技术在我国具有较大的应用市场，在未来的发展过程中，必将成为制造业企业不可获取的技术之一。虽然，数控机床技术在实际的应用中，还存在着一系列的问题有待于完善。但是，数控机床技术对于制造业企业的重要性是不言而喻的。因此，我们要抓住世界经济一体化的机遇，学习国外先进的技术理论，并将其应用到我国的数控机床技术创新中来，促进我国数控机床技术的发展，使我国不仅能成在制造数量上达到世界先进水平，在制造技术和质量上也达到世界先进的水平。

参考文献

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关键词：数控机床；发展；趋势

引言

从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。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。数控机床是一种高度机电一体化的产品，

适用于加工多品种小批量零件、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以及要求100%检验的零件。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。

1.我国数控机床的现状

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998--2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3% 34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，但进出口逆差严重，国产机床市场占有率连年下降，1999年是33.6%，2003年仅占27.7%。1999年机床进口额为8.78亿美元（7624台），2003年达27.1亿美元（23320台），相当于同年国内数控机床产值的2.7倍。国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。

2.数控机床发展趋势

2.1智能、高速、高精度化

新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部件（如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等）主轴转速达15，000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化度日趋提高。一台机床的重复定位精度如果能达到0.005 mm（ISO 标准、统计法），就是一台高精度机床，在0.005mm（ISO 标准、统计法）以下，就是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造（CAM）系统的发展，精密度已达到微米级。

2.2 功能复合化

复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合――加工中心、车铣复合――车削中心、铣镗钻车复合――复合加工中心等；工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，提高了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。德国Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构，该加工中心能够完成车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序，可完成复杂零件的全部加工。随着现代机械加工要求的不断提高，大量的多轴联动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。

2.3设计、制造绿色化

绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计；可拆卸性设计；节能性设计；可回收性设计；模块化设计；绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。数控机床在制造时要考虑：节约资源的工艺设计；节约能源的工艺设计；环保型工艺设计等。随着世界经济的迅速发展，尤其是国内改革开放以来工业化程度的加快，所带来的环境污染问题越来越严重，环境保护的呼声越来越高，环保问题已经成为各国经济可持续发展的制约因素之一。数控机床作为装备制造业的核心，能否顺应环保趋势，加大绿色设计与制造的研制，将是影响经济发展的重要要素之一。

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论文摘要：数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能。本文论述了国内外数控系统的发展现状，以期对我国数控系统发展有所帮助。

数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。

数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。

一、国外数控系统现状

在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段

纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（IMTS 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于Cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828D所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1]

2.机器人使用广泛

未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到IC封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的KUKA，FANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。[2]

3.智能化加工不断扩展

随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。 　4.CAD/CAM技术的应用

当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机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软件公司的产品除了具备传统的CAM软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。

二、国内数控系统现状

随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。

国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3]

国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。

然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。

参考文献

[1]彭芳喻等.从IMTS 2010展看我国数控系统未来发展之路[J]，金属加工，2011第4期：8-11

[2]肖明.从EMO 2009看现代数控系统技术发展[J]，机械工程师，2009第4期：13-16

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关键词：技术特点 现状 展望

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0123-02

1 数控机床关键技术的特点

目前我国很多产品对于其零件、结构的加工过程有了更高的要求，如越来越关注效率、质量、成本以及环境等，而数控机床的关键技术就具备高精度、高柔性以及高效率等特点，因而被广泛地应用在各行各业中。

1.1 高性能

目前数控机床关键技术的主要特点就是高性能，被广泛地应用于一些难加工的材料上。如现代第四代的军用机，其材料、强度都要求必须具备耐高温、抗低温、耐老化、抗腐蚀、韧性以及抗疲劳性等特征，因此就会在加工一些铝合金、钛合金、复合材料、工程陶瓷等方面应用数控加工技术，来满足其对高性能的需求。

1.2 轻量化

数控机床加工技术采用整体薄壁结构，因此具有轻量化的特点。像很多航天产品对轻量化的要求比较高，它们大多形状比较复杂，构件也比较多，如飞机上的梁、框、肋以及壁板等，不但面形复杂，而且过渡圆角半径也很小，因此航空公司一般都会采用数控加工技术来对构件的精度进行加工，提高机动的性能，加大载荷，从而降低使用成本。

1.3 精密化

目前我国数控机床关键技术的加工精度不断在提高，因此又具有精密化的特点。在航空飞行器的产品中，一些导航、控制、弹头等机载设备，有一些部件，如伺服机构、精密偶件、探测器、光学器件等精密度比较高、批量比较小、结构也比较复杂，因此在加工过程中，采用精密、薄壁等技术来进行加工，在加工过程中，对尺寸、形状以及表面粗糙度都有着非常高的要求，促使数控加工技术更加精密化。

1.4 高效化

目前很多行业都对加工设备的速度和效率要求越来越高，数控机床技术具有高效化的特点。如在我国的航空航天产品中，产品的型号越来越多，批量变化越来越大，应用数控机床明显缩短了研制周期。因为航天产品中切削加工的零件数量越来越多，材料去除量非常大，很多航空公司都采用了数控机床中的高速加工技术来提高其设备的利用率，增加材料的去除率。

1.5 可靠性和经济性

随着对加工质量和加工成本要求越来越高，数控机床技术又显示出可靠性和经济性。尤其是在航天产品中，很多产品都对质量和成本有着非常高的要求，因此数控加工技术，不但可以帮助航空公司降低生产成本，还能够缩短产品周期，提高航天产品的市场竞争力。

2 国产数控机床及其关键技术的发展现状

目前数控机床及其关键技术主要呈现三高、三缺以及一低的现象。

2.1 三高

所谓的三高主要是指加工设备的数控化率越来越高，根据相关部门的调查，目前加工设备的数控化率已经增加到30%以上，有很多重点企业数控化率已经超过了50%。并且加工零件的比例越来越高，基本上有很多企业的产品有将近80%～100%的零件都是用数控加工而成的。同时对工艺要求越来越高，对零件的加工精度和加工效率都有了更高的要求。

2.2 三缺

所谓的三缺就是指缺少合理化的切削参数、缺少工艺数据库和知识库以及缺少数字化制造管理系统。其中由于缺少合理化的切削参数，影响着数控设备能力的发挥，如果数控机床加工时间比较长就会影响整体的效率，无法满足如今高效化加工的要求。而因为切削加工工艺数据库建设比较散，目前已有的数据库资源又有限，尤其是在制造业共享的新型数控加工切削数库系统的资源有限，影响着数控加工效率。同时多数企业的数控车间都缺少MES系统，即数字化的制造执行系统。

2.3 一低

所谓的一低主要是指数控加工综合效率低，其具体表现在数控机床的主轴开动率比较低，而且数控加工过程中，其主轴功率的利用率也比较低，其切削过程中，单位时间材料的去除率比较低。

3 我国国产数控机床及其关键技术的展望

目前我国正在围绕着如何提高数控机床切削加工的效率，来展开对先进的高效数控加工技术的研究，如数控机床加工过程中的力学仿真与参数优化、数控机床加工中的变形快速分析及预测、切削参数数据库以及切削加工用“低温冷却和微量”系统等。未来我国的国产数控机床及其关键技术势必会广泛地应用于航空航天、汽车设备以及国防等各行各业中，为其节约成本，提高工作效率。

3.1 数控加工过程中的力学仿真与参数优化技术

数控加工过程运动仿真之后势必会往切削过程力学仿真与切削参数优化方向发展，我国专门针对军工业推出了高速铣削加工过程动力学仿真优化系统和数控机床加工动力学特性测试分析系统，在此基础上，又进一步开发了中低速数控铣削加工过程力学仿真与优化系统和铣削加工动力学切削参数数据库系统，逐渐形成了一条X-CUT系列的以切削过程力学仿真为基础的数控机床增效势能工具，并且先后向众多企业提供将近200多套这样的硬件系统。未来还会根据各个行业的需求，开展车铣复合加工过程力学仿真与优化系统，为更多的车铣复合加工提供参数和技术上的支持。

3.2 数控加工变形快速分析与预测技术

航空整体结构的零件中有很多都是有复杂结构的，弱刚性的零配件，数控加工变形快速分析与预测技术就是专门针对这些零配件，通过分析其实际结构跟效力学模型间的力学特性之间的关系，以通用有限元软件为基础，来进行二次开发的一项技术。其可以快速地计算一些复杂结构的零配件各个阶段的频率、静态特性参数以及弹性变形，在实际的操作中，可以为切削参数提供量化依据，以此来优化切削的参数，还可以为加工过程提供依据，弥补加工过程中的变形。未来其还会有更好的发展，为我国的数控机床提供参数依据。

3.3 绿色切削加工技术与系统

未来国产数控机床及其关键技术会朝着绿色切削加工技术方向发展。目前我国已经围绕着绿色切削加工需求，在低温冷风技术、微量技术、低温微量技术以及微细冰粒冷却技术等领域，开发了以自主专利技术为基础的多个型号工程化样机，并已经成功应用在航空航天企业数控加工车间。未来绿色切削加工技术还会应用在更多的加工零件材料上，如高强钢、钛合金及高温合金等，以此来降低切削力，提高加工表面质量，同时减少切削液用量，实现绿色切削加工。

4 结语

综上所述，随着我国经济的发展，国内需求的增加，使得国产数控机床也有了很好的发展，在航空、航天、船舶、汽车以及发电设备方面也被广泛应用。相信经过数控机床与众多行业的努力，未来我国国产的数控机场在满足我国各行业的需求的同时，开发出更高档的数控操作系统，提高我国数控机床的核心技术，促使我国国产数控机床有更好的发展。

参考文献

[1] 刘强，李冬茹.国产数控机床及其关键技术发展现状及展望[J].航空制造技术，2010（10）：26-30.

[2] 赵万华，张星，吕盾，等.国产数控机床的技术现状与对策[J].航空制造技术，2016，504（9）：16-22.

[3] 王伟奇.数控机床可靠性的现状分析及改进策略[J].科技与企业，2013（12）：370-370.

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采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。

在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。

所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。

那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。

为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

车床依用途和功能区分为多种类型。

普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型

立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站

看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。

我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。

金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。

由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。

自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在1960－1980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。

但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。

机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80％以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。

就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。

美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。

欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少??借钱总是要还的。

韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。

近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。

目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80％是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。

美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。

1.美国的数控发展史

美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。

2.德国的数控发展史

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。

3.日本的数控发展史

日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。

4.我国的现状

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 

 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。

2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是5－8％，目前预计是15－20％之间。一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。二、数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。三、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。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。

四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。;4、加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。五、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。2、2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2．2004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。3．2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。六、军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。 其实，总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。

参考文献：

1.《机床与液压》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

4.《机床数控系统的发展趋势》黄勇陈子辰浙江大学

5.《中国机械工程》

6.《数控机床及应用》作者：李佳

7.《机械设计与制造工程》2001年第30卷第1期

8《机电新产品导报》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

10.机械》2007年第34卷第8期

篇7

论文摘要：文章通过多方数据分析了目前中国数控机床领域发展过程中普遍存在的三个根本性问题：缺乏核心知识产权、缺乏对引进技术的自主创新和消化吸收、缺乏专家人才和熟练技术工人。

一、引言

制造业是国家的基础性、支柱性的战略产业，是衡量参与国际竞争力的重要标志。国民经济发展计划明确提出“用高新技术和先进适用技术改造传统产业，大力振兴装备制造业”。数控机床作为装备制造业的工作母机，在全球市场从数量上看份额不足20%，从价值量上看份额超过70%，且利润通常高达50%以上，更是现代制造业重点发展的关键设备。装备制造业的振兴需要用先进数控机床来武装，它可提高装备水平，减少进口依赖。因此可以说数控机床产业既是国民经济的基础产业，又是国防安全的战略产业，它是衡量综合国力的重要标志之一。

二、现状分析

（一）缺乏数控系统的核心知识产权

数控机床是一个国家制造业水平高低的象征，数控机床是机床制造技术、微电子和计算机技术三者相结合的产物，其核心就是数控系统。据不完全统计，我们的数控系统80%以上是进口的。这些数控系统不仅价格高，进口周期也不能满足主机厂的要求。而且，使用进口的东西组装起来的机床，可靠性和质量也会受到极大的影响。

据海关统计，2009年全国金属加工机床进口金额为58.63亿美元；出口金额为13.49亿美元。其中：数控机床进口量为1.05万台，进口金额为27.33亿元；出口1.04万台，金额为2.93亿美元；加工中心进口量为8820台，金额为15.59亿美元；出口636台，出口额0.55亿美元；组合机床进口量为486台，价值2.27亿美元；出口1795台，价值919万美元。[1]

以上数据表明，我国生产的数控机床还是停留在中低档市场，极度缺乏高档产品，目前出口数控机床产品还是以中低档次廉价产品为主。这其中主要原因就是缺乏数控系统的核心知识产权，未形成数控机床的产业规模。

（二）对科研投入资金偏低，缺乏自主创新和消化吸收能力

发达国家通过在全世界吸引人才，控制知识产权来获得竞争优势，在全世界科技移民当中有40%被吸引到了美国，其中又有70%来自于发展中国家。据不完全统计，目前全世界有86%的研发收入、90%以上的发明专利都掌握在发达国家手里，这些发达国家的科技进步贡献率大约都在70%以上，对外技术的依存度都在30%以下。同时以美国为首的西方国家对科技研究、开发投入占国内生产总值的比重基本上都在2%以上，欧盟更是将2010年的科研经费提高到占GDP比重的3%，韩国则是增加到4%。这些国家凭着科技优势和建立在科技优势基础上的国际规则，形成了对世界市场的高度垄断，从而获取大量的超额利润。[2] 　（三）未形成产学研相结合的综合体系，极度缺乏专家人才和熟练技术工人

目前，在我国中低档数控机床产业结构中还有一个很突出的问题，就是主机厂多，关键功能部件专业生产厂商少且弱。这就导致了我们的数控机床产业化程度不高，产能不足，生产成本不能得到有效降低。换句话说，就是尚未形成适应市场经济需求的以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系。这就无法有效整合相关技术、产业和资源优势，形成合力开展联合攻关，共同打造技术创新平台。导致数控机床的机械结构设计、制造的配套环节、集成技术和制造工艺等比较落后的方面长期得不到有效解决。据统计，我国大型高性能超精机床每年生产产量不足千台，不到德国、日本的1/20。

这个数据已经说明了我国的数控机床领域还是处于各自为战，未能形成资源和优势互补的产业化互利平台。再加上严重缺乏专家人才和熟练技术工人；缺乏政府相关政策的引导；未形成吸引高层次、高素质人才创新创业的环境，造成数控机床领域共性关键技术的持续创新能力不足。

三、总结

目前，我国机床制造业存在的三大问题尚未从根本上解决，还需政府继续加大对科研投入专项资金，出台相关的政策法规，加快建立以企业为主，产、学、研结合的技术创新体系，加大培养人才的力度，尽快赶上世界技术发展的步伐。发电设备、航空、航天、船舶需要的高精、大型、专门化工作母机和工艺复合化机床，汽车制造业需要的成套、高效、高精度、高可靠性及柔性制造系统等对我国机床制造业提出了新的需求，我国数控机床制造业发展之道还任重而道远。

参考文献：

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【关键词】数控机床；误差补偿；精度；应用

中图分类号：TG659文献标识码： A 文章编号：

前言

近年来，随着制造技术的迅速发展，数控机床技术得到了广泛普及，同时随着人们对数控机床的精度的要求进一步提高，也促使我国在数控机床误差补偿技术方面进行深入研究。

数控机床误差源分析

影响机床加工精度的误差源主要表现为:

1.机床系统的空间误差

它包括由于结构几何误差、热误差和承载变形误差引起刀具与工件作用点上的相对位置偏差；同时由于伺服系统的跟踪误差、进给传动机构误差和位置检测误差等引起的位移误差。

2.刀具系统的位置误差，主要由换刀、刀具的尺寸调整误差、受力变形、热伸长和磨损等因素引起的。

3.工件和夹具系统的位置误差，主要由装夹弹性变形、切削热和工件材质不匀等随机误差引起的误差。

4.检测系统的测试误差，主要指加工过程中实时检测，或工序间在机检测的测试误差。

5.外界干扰误差，主要指环境条件的扰动和运行工况的波动所引起的随机误差。

根据美国E K. Kline等的研究成果、误差权重分配附表，从表中可看出，几何误差、热变形误差、载荷误差及刀具误差占总误差的60%一70%。误差的权重随机床种类或工作状态有所变化，如大型机床的载荷误差就占较大比重。

加工中心各误差源所占比重

误差分类 所占比重

机床误差 几何误差22% 50%

热误差28%

加工过程误差 刀具误差13.5%

加工过程误差 夹具误差 7.5% 35%

加工过程误差 工件热误差 6.5%

加工过程误差操作误差 7.5%

检测误差15%

三、国内外研究历史与现状

最早发现机床热变形现象并进行研究的国家是瑞士。1933年，瑞士通过对坐标撞床进行测量分析后发现，机床热变形是影响定位精度的主要因素，由此开始了机床误差的检测、建模和补偿技术研究。从目前来看，在机床误差检测、建模和补偿技术研究和应用中比较有影响的有美国密西根大学，日本东京大学、日立精机，德国柏林工业大学等。其中，美国密西根大学在19%年成功地将热误差补偿技术实施于美国通用(GM )公司下属一家离合器制造厂的150多台车削中心上，使加工精度提高一倍以上，本人作为主要人员参与了这个项目。

我国对机床热变形及误差补偿技术的研究始于50年代，到10年代末，有关机床热变形及误差补偿技术研究工作在不少高校和研究单位先后展开。近年来，天津大学、西安交通大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、北京机床研究所、北京理工大学、清华大学、南京航空航天大学、国防科大、台湾、台湾清华大学、上海交通大学等对机床误差补偿技术进行着研究。

纵观国内外，在有关人员的不懈努力下，数控机床误差补偿技术有了较快的发展，但从目前来看，在国外，数控机床误差实时补偿技术在大批量在工业中应用的例子并不多，还没达到成熟的商业化程度。在国内，误差实时补偿技术大部分还停留在实验室范围内，还未见在生产厂家批量数控机床上应用误差实时补偿技术的报道。这说明误差补偿理论和技术还有很大的余地可开发。目前，数控机床误差补偿技术有这些：

1.数控机床软件误差补偿

目前的数控机床误差补偿方法主要有硬件补偿和软件补偿。由于硬件补偿固有的缺陷，本文采用基于误差模型的软件补偿方法，对理想数控指令进行修正，通过修正后的数控指令值驱动数控机床，使机床刀具中心精确运动到加工点实现误差补偿。

建立在理想条件和实际加工条件下，刀具路线、数控指令及刀具轨迹三者间的相互映射关系是进行数控指令修正的关键。刀具路线指在工件坐标系内给定的理论刀具中心位置变化曲线，它与机床运动无关。刀具轨迹是指刀具中心在工件坐标系内的运动轨迹，它有理想刀具轨迹和实际刀具轨迹之分，在理想情况下，根据刀具路线编制的数控程序可以驱动刀具精确运动，不存在误差;而实际情况是根据理想情况编制的数控程序，驱动存在运动误差的数控机床加工，势必存在加工误差。因此，软件误差补偿的实现是在考虑数控机床运动误差的情况下，得出用模型修正后的数控指令来控制刀具精确运动。

2. NC型误差补偿

机床的加工指令经NC系统的粗、精插补后，以脉冲当量的形式分别驱动各坐标轴.NC型误差补偿策略是将误差模型计算的误差值，取反后番加到插补过程中，从而实现坐标轴的精确控制。该方法又派生出两种类型，其一是通过一个转换程序将原始数控加工代码进行重构，生成具有预补偿的数控加工代码。该方法在60年代D.French和SH.Humphries进行了初探，1995年天津大学又进行了研究结果表明，该方法对复杂模具和空间雕塑曲面较为有效。另一种是通过接口，NC系统将机床当前位置参数和刀具参数传输到PC中、PC对该位置的空间位置误差进行计算，并将误差计算结果返回到NC系统NC系统将误差反向叠加到当前插补过程，实现误差修正。

3.前馈补偿型

前馈补偿策略是直接用误差量来控制伺服电机实现误差补偿，对于直流伺服系统是将误差量经D/A转换后，控制电机;交流数字伺服将误差量转换后实现控制。在80年代北京机床研究所进行了一些探索，但由于伺服系统的多样性目前还没有较为成熟的装置。

4.反馈修正型

目前的数控机床绝大多数实现了闭环和半闭环控制，采用码盘或光栅作为反馈检测元件。反馈修正的策略是将误差计算量转换成反馈测量传感器的当量数据，反向叠加到反馈系统中，利用数控系统位置调节功能实现补偿。当然，这也只能补偿运动方向上的传动误差(单项)，修正不了空间误差。90年代初，在NIST支持下美国M ichign大学成功地开发出三坐标反馈修正装置。

5.其它方法

机床构件各点温度差异导致热变形，在关键点进行温度监控，通过在一定位置布置加热元件或冷却系统，实现温度场的均衡，减少热误差。德国W aldrich Couburg公司及日本的安田工业公司都在机床中实现应用。

四、误差补偿的应用和发展

误差补偿技术在CMM上已经得到了较广泛的应用。德国著名的ZEISS公司用该技术产品精度提高40%。意大利公司、美国的GDDNGS和lew IS公司及国内有关厂家等都应用了该技术。相比之下，数控加工机床工况复杂、环境恶劣，且需要对空间轨迹进行实时补偿特别是由于数控系统的封闭性和多样性，该技术还处于试用阶段。随着新一代开放型数控系统的推广和普及、N C型补偿将变得简单实用，该技术已呈现出强大的生命力和发展前景。

CAQC技术已成为加工过程的重要组成部分在美国发展QIA技术，使高精度的在机监控技术得到迅速发展误差分析和补偿是该技术的基础。目前，夭津大学在国家自然科学基金支持下对此进行全面系统的研究，最终目标是将数控机床发展成高精度加工和检测的集成设备。

五、结束语

近年来，提高数控机床误差补偿研究倍受重视。数控机床误差补偿技术也进一步得到了广泛使用，而在数控机床误差补偿技术中尺寸精度是决定性的因素，它直接影响着数控机床的几何精度，因此，在研究中，我们发现提高机床的精度有两种方法，一种是误差避免，一种是误差补偿。随着计算机技术的深度发展，测量技术也得到迅速发展，它为软件误差补偿技术开辟了一片新领域，为误差补偿方式提供了广阔的前景。为误差补偿的商业化运用提供了广阔的发展方向。

参考文献：

[1] 盛伯浩.数控机床误差的综合动态补偿.WMEM.1995(2).

篇9

[关键字]变频器　数控机床　伺服系统

[中图分类号]　TG502

[文献码]　B

[文章编号]　1000-405X（2012）-10-76-1

1　前言

机床行业是国际公认的基础装备制造业，是战略性产业，是国民经济的脊柱产业。但随着制造业市场需求的变化、产品升级需求的释放、"振兴规划"和"重大专项"政策的出台，产品结构在不断优化，机床行业将出现结构性复苏机会。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，在结构、水平、研发和服务能力等方面都还存在明显的差距。机床市场的独特结构加快了变化速度，普通、低档数控机床需求大幅度萎缩，大重型和高档数控机床仍保持稳定。同时也带动了机床行业上的自动化产品的需求增大。变频器、伺服、编码器等自动化产品在机床行业中应用了很多年。由于变频器的高性价比，所以变频器在经济型数控机床和普通机床的数控化改造中使用非常普遍。随着新技术的不断引进，传统的普通机床业在面临的淘汰和技术革新的境地，采用新技术，降低成本，提高产品稳定性是机床生产的关键。下面就以机床拖动方面采用变频调速得改造来阐述变频器在机床行业改造方面的研究和应用。

2　机床改造的现状

传统机床变频器的技术改造，经过近几年的实践运行，整个机床的电气控制系统得到了最大程度的优化：系统操作更简单、方便；通过转矩补偿、防止失速和再启动等功能，实现不跳闸运行，使生产的产品质量稳定、效率提高；具有较高的稳速精度和快速动态响应，能满足高性能场合的传动控制要求；最重要就是帮助客户大幅度降低了维护成本。变频器技术越来越深入的应用，让我们看到其巨大的节能潜能和良好的效益。国内在近几年也涌现出了一大批领先的工业自动化解决方案供应商，为纺织、机床、印刷包装、食品医疗、煤矿等行业中提供先进、适用的解决方案应用已经相当广泛，得到了国内用户的认可。通过对机床进行变频器技术的改造为广大生产厂商带来到技术上的突破的同时也创造出了相应的价值。

3　改造机床的传动特点

通常的情况下老旧机床的拖动系统是由电机来带动齿轮箱进行传动和调速的，这种系统具有以下特点：

1）　负载具有恒功率的性质，在机床的　齿轮箱变速时，其转矩的变化与转速的变化始终成反比。若忽略了齿轮箱的损耗，这样在全功率的范围内机床负载都始终处在恒功率的特点。

2）转速按照档次来进行调速，通常机床的调速箱有8档转速：75、120、200、300、800、1200、1500，2000r/min。速度固定需要哪个速度就调整到相应的档位。

3）调速的控制方式主要由手柄组合的8个位置来进行控制，主要控制四个离合器的分与合，得到齿轮的8种组合，从而得到8档转速。低速时的过载能力强　低速时，拖动系统经齿轮箱降速后的额定转矩将远大于负载的最大工作转矩，有很强的过载能力。

4）变频器具有集成高精度转子磁场定向矢量控制算法，具有250％瞬时转矩控制能力，并且通用型变频器能够兼容多品牌模式PLC运行功能，特别适合机床制造设备应用。其内部具有丰富的扩展选件：编码器接口板、I/O扩展板、可参数复制的操作面板等，适合未来机床的进一步更新和改进。

4　变频器在机床改造中的具体应方案

以笔者曾经工作过的（某某机械加工厂）为例，该厂主要应用的是经济型简易数控机床，由于这种机床的调速电磁离合器的损坏率十分的频繁，经工作人员对变频调速系统具有的优点进行论证，最终决定改用变频器实现机床的变频调速。具体情况如下：

在利用变频器技术改造该系统中，变频器采用外部端子控制，数控系统所发出的是支流　0V到10V的电压信号通过变频器的相关固定功能的端子送入到变频器，从而实现数字量来设定电机转速再通过模拟量变频输出的对电机进行控制。电机转速的快慢主要由变频控制系统输出的电压值信号的大小来控制。数控机床电机的正转和反转运行主要由操作通过变频器的FWD，REV7与DCM端子来实现控制。机床的各种保护信号通过变频器的常开、常闭触点来进行控制，能够实现系统的过流过压，设备的过载，以及过热、负压、缺相等故障的保护。在实际的机床改造中，在正常工况下经过工作人员的反复试验，利用变频器改造的机床完全符合设计的要求，并且取得了令人满意的运行效果。

5　应用变频器进行改造的优势

1）变频器的速度调节范围十分的广泛，一般的通用型变频器都能够实现0到400HZ范围内的变频调速，所以在对机床进行变频改造的时候应该选择符合机床情况的品牌型号。

2）由于机床要求具有较硬的机械特性。这一点非常符合变频器+普通电机（或变频电机）传动具有机械特性硬的特点。通常情况下，变频器一般在低频工作下都具有提供150%负载转矩的能力。

3）在机床工作的过程中，当机床需要在低速运行时，其需要具有强大过载能力。应用变频器进行改造能够提供150%的过载保护（60S），这一点可以充分的满足机床设备的要求。

4）在对机床进行变频调速的改造以后，能够简化机床齿轮变速箱等原来比较复杂的机械拖动组织，使系统的自动化程度大幅提高，操作也变得简单和人性化，并且由于变频器的集成度较高也使得系统的维修更加的方便。

5）目前市面上的变频器大多具有电压直流零到十伏，以及电流模拟输入接口，这一点能够与机床的数控系统的控制信号有较好的兼容性，系统控制信号也十分的匹配。

6　总结

数控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，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大。作为数控机床的执行机构，电机伺服系统经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。而数控机床中的伺服系统中变频器的应用也获得了越来越广泛的推广，变频器的种类和型号繁多，适用面非常的广泛，可以预见随着超高速切削、超精密加工、网络制造等高精加工机床的发展，具有网络接口的全数字变频系统等将成为数控机床行业的关注的热点。

参考文献

[1]宗鸣摘；刘旭东；李湘媛　产品模块化设计中模块划分的多角度、分级特性讨论　2003（01）

[2]齐尔麦；徐燕申；谢艳　模块化数控机床概念设计的研究　2003（01）

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关键词：数控技术　现状　发展趋势

数控技术具有可以解决高精度复杂零件加工问题；可以为产品增强市场竞争力；改进产品质量、提高生产效率；可以降低成本、提高生产安全；可以自动编程、减轻工人负担等特点而广泛应用于装备制造业。

1　我国数控技术的现状

1.1　数控产业基地初步形成　如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂，在攻关成果和技术商品化的基础上，建立了一批数控厂家。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地，包括若干数控主机生产厂等，如州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产等。

1.2　基本掌握了现代数控技术　我国大部分技术已具备进行商品化开发的基础，掌握了数控系统、伺服驱动、专机及其配套件的基础技术，部分技术已商品化、产业化。

2　存在的问题

2.1　数控系统和功能部件发展滞后　数控系统和功能部件发展滞后已成为制约行业发展的瓶颈。国产中档数控系统国内市场占有率只有35%，而高档数控系统95%以上依靠进口。功能部件国内市场总体占有率约为30%，其中高档功能部件市场占有率更低。台湾地区品牌功能部件约占国内市场的50%，其余20%为欧盟、日本等品牌产品。据国家海关统计数据，2010年我国进口数控系统金额达18.1亿美元，机床附件（含功能部件和夹具）类产品达16.2亿美元。

2.2　高档数控机床关键技术仍有较大差距　以高速、高精、复合、智能等为特征的高档数控机床关键技术虽然已经取得明显进步，一批共性、基础技术和新产品研发也有了新的进展，但与国际先进水平相比，还存在较大差距。有些关键技术，如：高速高精运动控制技术、动态综合补偿技术、多轴联动和复合加工技术、智能化技术、高精度直驱技术、可靠性技术等尚需进一步突破，有些重大技术离产业化还有一段路程。以企业为主体、以市场为导向、产学研用相结合的研发体系尚未真正建立，行业的自主创新发展缺乏高新技术支撑。

2.3　自主开发能力薄弱，自主品牌缺乏综合竞争力　当前国内数控机床企业自主开发能力建设存在着研发基础薄弱、研发资金使用效率低、持续投入能力不足、缺乏关键性技术储备和重大技术突破、人才结构不均衡、零部件支撑能力弱、缺乏完整产业研究开发体系等问题。

3　我国数控技术的发展趋势

3.1　高速、高精加工技术及装备的新趋势　为缩短生产周期和提高市场竞争能力，提高产品的质量和档次，高速、高精加工技术可极大地提高效率，效率、质量是先进制造技术的主体。为此，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一，日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一。

在轿车工业领域，多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，在航空和宇航工业领域，加工的零部件多为薄壁和薄筋，要对这些筋、壁进行加工，必须保证高切削速度和切削力很小的情况下，这样这样才能使这些刚度很差，材料为铝或铝合金达到很好的切割效果。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高，机身等大型零件来替代多个零件联结方式拼装，这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。在加工精度方面，近10年来，超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm），精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm。在可靠性方面，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，表现出非常高的可靠性。应用领域进一步扩大，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，主要是为了实现高速、高精加工。

3.2　智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势　智能化的内容包括在数控系统中的各个方面，21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统。包括：智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修；如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，为简化编程、简化操作方面的智能化；如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载、自动选定模型、自整定等，主要是为提高驱动性能及使用连接方便的智能化；如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成，这样做主要是为追求加工效率和加工质量方面的智能化。

所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，形成具有鲜明个性的名牌产品。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），面向机床厂家和最终用户，形成系列化，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，目前数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心，除此之外，还有结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库等。

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。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如日本山崎马扎克（Mazak）公司的“CyberProduction　Center”（智能生产控制中心，简称CPC）；日本大隈（Okuma）机床公司的“IT　plaza”（信息技术广场，简称IT广场）；德国西门子（Siemens）公司的Open　Manufacturing　Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

3.3　5轴联动加工和复合加工机床快速发展　采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于两台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

3.4　自动编程技术的应用　数控自动编程技术受到广泛关注，各国的专家学者都在潜心研究自动编程系统。数控加工是指在数控机床上按事先编制好的程序，对零件进行自动加工的一种加工工艺方法，零件加工的最终效果直接取决于数控程序编制的效率和准确率。数控编程是目前提高加工精度、表面加工质量、加工效率以及实现生产自动化最重要的一环，在制造业中应用广泛。数控编程分为手工编程和自动编程，对于那些程序量大、轨迹计算复杂的零件，根本不可能采用手工编程，即使能编制出加工程序，其低下的效率亦根本不能满足市场的需求。受飞速发展的技术革命的巨大冲击，传统的机械设计和制造方式发生了根本性的变化，产品的设计生产周期越来越短，逐渐向小批量、多品种、高精高效加工的方向发展。特别是随着计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的推广和计算机数控加工技术的广泛应用，计算机辅助自动编程势在必行。自动编程是用计算机代替编程人员完成编程工作，自动生成加工指令，解决一些人工编程难以解决的难题，充分利用计算机计算速度快而准的特点，可极大地提高编程的效率和准确率。

4　结束语

在今后的发展中，应重点攻克数控系统、功能部件的核心关键技术，增强我国高档数控机床和基础制造装备的自主创新能力，实现主机与数控系统、功能部件协同发展，重型、超重型装备与精细装备统筹部署，打造完整产业链。提高国产高档数控系统国内市场占有率，提高数控机床主机的可靠性，满足我国航天、船舶、汽车、发电设备制造等重点领域所需的高端装备。

参考文献：

[1]琚素英.我国数控技术的发展和产业战略思考[J].山西焦煤科技，2007，6.