高档数控机床的作用范文

导语：如何才能写好一篇高档数控机床的作用，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。

篇1

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：经济型；数控系统；必要性；优点；应用；前景

中图分类号：F490.6 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2017）06-0175-02

随着科学技术和社会的不断发展，对机械产品的质量和生产提出了更高的要求，尤其通过对机械形状和结构的改进，来实现机械加工工艺过程的自动化。它不仅可以提高员工的工作效率，降低生产成本，还能保证产品的高质量要求，这正好符合当前社会的需求。很多生产企业都已经采用了自动机床、组合机床以及专用自动生产线等，通过这种高度自动化的生产设备，获得了很好的经济效益。与传统零件的加工相比，数控加工技术能够有效地解决复杂、精密、小批量、多变零件的加工问题，从而得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了巨大的变化。当前，比较发达的工业国家都是通过采用数控机床技术逐步向柔性加工自动化方向发展，而且在此基础上还在不断升级优化整个制造系统，将计算机集成制造系统作为最后的发展方向和目标。

一、经济型数控系统的必要性

它的形成是由我国发展形势所决定的，在我国特有的技术条件下发展起来的高技术。经济型数控系统的控制器一般是才能单片机，比如8位、16位或32位等，而将步进电机用于驱动电机，绝大部门都是开环控制的，这样的使用会发挥其最大的优势，即节省开支、经济适用、操作方便简单。

随着科学技术的快速发展，经济型数控系统逐渐向着计算机化方向发展，因为计算机的配置比较灵活，信息资源十分丰富，而且价格还比较低廉，因而具有较高的应用价值。通过这样完美的结合，使得经济型数控系统的使用价值进一步提升，将其用于普通机床以及机床产品的升级中可以对它们进行很有效的改造。

我国近些年来一直致力于经济型数控系统的生产、研究以及开发上，尽管投入了大量的人力物力和财力，但是却取得了比较好的成果，使得经济型数控机床成为我国制造业中必不可少的重要部分。同时发展经济型数控系统，可以更好地实现生产开发新的数控机床品种，为各企业陈旧设备的改造提供技术支持，当前机床数控化已经成为一种潮流，在很多工业发达国家都实现了极高的数控化，这些都为我国进入国际市场创造了有利的条件。经济型数控系统符合我国当前的消费水平，我们都知道一些中高档数控机床虽然品种齐全，但是价格昂贵，在很多中小型企业中都难以得到广泛使用，而经济型数控机床则因为其性能好、价格低廉，而且功能齐全、操作简单等优势被广泛使用，所以说经济型数控系统具备其存在的必要性。

二、经济型数控系统的优点

在当今日益激烈的市场竞争环境中，机电一体化的发展是必然趋势。而经济型数控系统的存在也是必然的，经济型数控系统因其具有品种齐全、适应性强、价格低廉以及操作、维修简单方便等优点而得到广泛应用。

第一，品种齐全。在早期经济型数控系统仅仅用于改造普通车床，而如今已经发展到其他行业了，从各种专机和各种辅助装置的发展，比如钻床、镗床、车床、气割机等，到现在的汽车界、航空航天业、兵器制造业以及各种检测设备中都得到了应用。而且经济型数控系统还在医疗、印刷、化工、包装等行业中有所应用，而且在不同的行业中，经济型数控系统可以充分发挥其不同的功能效益。

第二，适应性强。为了能够让满足大众的广泛需求，通过不断地改进经济型数控系统来满足高档型数控系统和普及型数控系统所拥有的功能。从降低成本出发，做到高实用性，来满足不同的加工需求。经型数控系统可以在一定程度上实现精度需求，比如用于加工一些简单的直线、斜线以及圆弧或是螺纹状的零部件等；它还可以满足中小批量产品的自动化生产，具有较强的适应性，一般在普通机床上可以完成的加工生产，在经济型数控机床上也可以进行。只需要改变加工工序就可以实现不同零件的加工了，经过经济型数控机床加工过的产品都具有很高的加工精度，保证加工出来的产品不仅尺寸一致性高，而且还可以有效地保证生产产品的质量。

第三，价格低廉。经济型数控系统具有价格低廉的经济优势。它的生产成本一般不会超过主机成本的1/3，所以具有很强的经济适用性。它的价值甚至不超过同等配置带伺服电机系统的1/4，可以在生产一线中进行普遍推广，尤其适用于改造普通机床的数控化。所以在未来的发展中，只要不断保持经济型数控系统的价格低廉优势，才能让其在市场上占有更加举足轻重的位置，使其长久地屹立于国际市场。

第四，操作、维修简单方便。经济型数控系统不同于其他中、高档数控系统，它不仅价格低廉，而且操作起来还十分方便、简单易学，可以很容易地被我国广大员工所接受，具有很强的操作性，企业还可以节省一笔培训开支费用。同时，它的维修也是十分方便的，在生产的过程中难免会发生这样那样的故障问题，与中、高档数控系统相比，经济型数控系统不需要请专业的维修人员进行判断以及等待厂家来维修，因为经济型数控系统本身系统环节就很少、结构又很简单，所以只需要一般的维修人员进行检查更换个别零件或是更换备件就可以立刻解决故障问题，不仅节省可维修成本，还不需要耽误生产过程，企业自己内部就可以解决了，非常方便。

第五，可靠性高。因为在工业生产的过程中不可避免地会遇到各种软、硬件的干扰，比如电网电压的波动以及射频干扰等，因为经济型数控系统在使用前就已经通过采用各种预防干扰的设备和采取了抗干扰措施，所以在生产的过程中，即使是在粉尘特别重、油污特别大的环境中，也具有较强可靠性，可以安全稳定地工作。

第六，提供售后服务。售后服务质量也是当前很多生产企业所追求的新型服务，在市场竞争激烈的环境中，不H要比硬实力，还要做好软实力的服务。在全国范围内，经济型数控系统的生产厂家都建立了相应的售后服务网点。而且很多生产厂家还在主要的工业城市设置了专门供于客户的培训机构，让很多用户使用起来没有顾虑，还可以起到很好的巩固自己市场地位的作用。

三、经济型数控系统的应用

众所周知，一个国家的工业水平的高低不仅是在产品水平的高低上，更重要的是看产品的制造水平的高低，它代表的是制造技术未来的发展方向。经济型数控机床与普通机床相比，它可以实现产品的稳定性和提高生产效率，实现普通机床不能完成的任务。

在工业化国家中，数控机床的发展已经进入了普及稳定的推广阶段，它是衡量一个国家数控化水平的重要标志。经济型数控机床的发展，是我国工业化发展过冲中的必然趋势。这就要求我们在接下来的工作中加大研发力度，不断设计生产出符合我国制造生产业的数控机床技术，将传统的机床结构进行改进，不断简化操作流程，改善控制系统落后的现象，将一些十分落后的控制系统和生产效率差的陈旧机床进行改进，因为如果将他们全部淘汰或是更新的话，那么成本太高，我们都知道数控机床价格十分昂贵，大多在几百万元以上，如果说将他们全部更新的话成本损失太大，所以更新是不现实的，还不如将普通的陈旧机床进行改造成数控机床。所以接下来我们面临的形势非常严峻，要将在生产过程中比较薄弱的环节、质量差以及效率低的陈旧设备进行改造，这个是摆在我们眼前十分艰巨的任务。那么对于机床的微机数控化改装，就是我们广泛使用的经济型数控机床，它的很多优点又可以满足普通数控机床的改装，比如通过微机数控改装其工作量很小，投资也很少，一般在1万元左右就可以，见效特别快，而且所用周期短。基本不需要怎么改变原有机床的功能，就可以实现加工质量要求，同时还可以提高生产效率，具有十分显著的经济效益和价值。

四、今后发展方向和趋势

在以后，我国经济型数控系统的发展，应该是采取通用性与专用性并重，同时联合普及型与提高型共同发展，加强对系统的开放性等。而且主要是以新机床配置为主，加上技术改造旧机床，实现床车以外行业的一体化发展战略目标。大力研发智能型的数控系统，满足产业技术的发展要求，研究出过程快捷、操作简便的适应生产需要的技术。经济型数控系统的发展还有很大的潜力，加上努力研制新的伺服电机或是步进电机以及主轴变速电机和变速系统等，发展多样化的主机，所以在主机方面向易操作、可靠性强以及多功能方向发展，提高经济型数控系统的性价比。为了适应工业社会的发展，要保证系统的可靠性能，从而为我国的经济型数控机床创造丰富多彩的条件，实现更为广阔的发展空间。

五、小结

发展经济型数控系统符合我国的实际情况，对于它的一系列优点和好处在文中我们都进行了分析，充分说明了经济型数控系统可以得到广泛使用的必然趋势。因为我国总体实力与很多发达的工业化国家相比，不论是经济实力还是技术实力都相对要落后，很多刚刚起步的企业不仅缺乏资金，而且技术型人才也很欠缺。所以，要不断加大经济型数控系统的研究和开发，使它可以更好地服务于我国的各大制造业，通过其操作简单，实现高效率、低成本的生产。大力引进计算C技术，通过计算机提供的大量信息资源，实现智能化的数控生产，为我国整体经济水平的提高做贡献，也为我国的制造业能够实现在国际市场发展奠定基础。

参考文献：

[1] 朱道明，雷攀.嵌入式经济型数控系统的设计[J].装备制造技术，2012，（2）.

[2] 赵保刚.经济型数控系统的开发与应用[J].产业与科技论坛，2011，（24）.

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关键词：数控机床；关键部件；可靠性；研究

随着我国数控机床的发展，使其已经成为了当今社会工业生产中的重要支撑力量。它的可靠性运行安全是工业生产安全的保证，也是推动和促进全球经济一体化发展目标实现的必然动力。因此，目前如何保证数控机床及其关键部件运行的可靠性已经成为了相关部门所最为关注的问题，也是必须要彻底解决的问题。

1 数控机床

1.1 数控机床的重要性

所谓的数控机床其主要的目的就在于为制造装备用品的企业及制造国防军工用品的企业提供一个基础的工业生产机构，它是工业以及制造企业的核心力量。因此来说，数控机床的发展水平高低直接关系着国防安全以及我国经济建设发展的速度。就目前国际整体形势来看，数控机床运行可靠性安全与否已经成为了衡量一个国家经济发展水平的重要标志之一。尤其是在全球经济一体化的发展背景下，数控机床以及制造业水平的高低已经成为国防竞争的核心与焦点。也就是说，要想在国际竞争中占有一定的地位，数控机床的发展是其重要的保障。

1.2 数控机床的发展水平

另外来说，随着现代工业的发展，数控机床在我国的使用量已经越来越多，并且涉及到了诸多的领域及机构。但同时来讲，由于我国的数控机床发展较晚，因此对其运行可靠性管理方面与国外一些发达国家的数控机床可靠性管理之间还是存在着一定的差距的。这主要是因为：首先，现有的数控机床的可靠性运行水平与国外发达国家所使用的数控机床相比是处于绝对的劣势地位的。其中以高档加工中心的复合数控加工设备来说，其可靠性运行指标明显低于国外发达国家平均的生产水平。其次，对于与数控机床设备相配套的其它关键性部件来说，检测与报警等可靠性装置的水平与国外发达国家的水平相比相差甚远。因此也就是说，目前我国所使用的数控机床的相关一些配套的关键性部件还都必须依靠于国外发达国家所生产的零部件设备，从而造成了我国数控机床行业发展较为缓慢的现状，导致了我国经济发展水平整体下降的局面。

1.3 我国数控机床发展情况

除此之外，随着我国数控机床的发展，人们清楚地认识到我国数控机床可靠性与国外发达国家水平之间的差异性。因此在我国十一五期间，国家已经将数控机床及其关键部件可靠性研究作为了国家发展重点目标来执行，并纳入了我国经济发展的整体目标中去。同时，国家还提出：要想我国经济发展水平快速提高，其首先的一点就是要将数控机床及其关键部件的可靠性研究放于首位，并且将其列入科技发展中的专项重点内容来执行。另外，我国在研究数控机床及其关键部件可靠性时，要充分结合国外的数控机床可靠性分析内容以及国内现有的数控机床及其关键部件可靠性分析报告进行探寻，并寻找出提高数控机床及其关键部件可靠性的可行性办法及措施，从而提高数控机床及其关键部件可靠性运行的整体水平。

2 数控机床及其关键部件可靠性研究方法与现状

2.1 数控机床及其关键部件可靠性研究的方式

数控机床及其部件的可靠性研究是一个十分重要的环节，它是提高数控机床及其关键部件可靠性运行水平的关键，也是一个促进数控机床及其关键部件质量安全的评定手段。因此可以说，数控机床及其关键部件可靠性的研究可以充分地表露出产品从设计、制造到装置整体过程中的问题及缺点，从而为能够更好地设计制造出合格、高质量的产品奠定了一定的基础。另外，根据对数控机床及其关键部件可靠性研究方法的不同，可将可靠性研究分为室内可靠性研究与现场跟踪可靠性研究两种方式。所谓的室内可靠性研究主要是指将制造完成的关键部件样品在实验室内利用先进的技术与科技设备进行检测，以保证关键部件的生成密度、焊接接口、钢度及弹性度等满足数控机床的质量要求。而现场跟踪可靠性研究主要是指在数控机床及其关键部件制造生产过程中，由专业人员对制造过程及产品的安装等进行监督，从而保证了数控机床及其关键部件在制造时的质量，以此来提高其运行时的可靠性。

2.2 数控机床及其关键部件可靠性研究的综合试验法

目前我国所采用的数控机床及其关键部件可靠性研究均是综合试验法。所谓的综合试验法主要是指对数控机床进行模拟式的运行测试。首先，要根据可靠性研究的内容设置一个综合可靠性研究实验室，而后根据可靠性研究的产品制定出可行性分析方案，在得到可靠性分析结果后，根据这一结果对产品的试验环境、产品的运行条件、失效模式分析、失效数据分析、任务剖面、性能检测等进行周期性的检测。从而为产品的设计与修改提供一个最要的参考依据。另外，除了要对数控机床及其关键部件进行综合可靠性研究及试验外，还要对工程制造水平进行检测。也就是说，主要对工程设计的环境应力要求以及加载能力要求进行测试，从而对数控机床及其关键部件早期出现的问题和故障进行清除，以此来保证产品投入运行后要最大可靠性安全保障。最后，目前在数控机床可靠性研究中，对统计模型、应力水平、环境应力、加速寿命以及试验顺序的测试及研究是数控机床及其关键部件可靠性研究的重点内容。其中，在加速寿命可靠性研究中，主要目的是为了设计出最符合数控机床运行额定应力的最大值以及设计出应力极限值。同时，在试验中将一台或多台数控机床在一定的环境下加重其承载力，从而使得出的失效模拟比正常的运行模式下速度快。

2.3 国外的数控机床及其关键部件的可靠性研究

从国外的数控机床及其关键部件的可靠性研究可以看出，国外最早是将可靠性研究技术应用于电子生产及检验领域中的。直到二十世纪七八十年代，国外一些较为发达的国家才将可靠性研究应用于数控机床及其关键部件的研究中去。例如：早在1977年，美国的联合后勤司令总就已经成立较为完善系统化的可靠性研究试验小组，对国防设备以及机械制造性能质量等进行可靠性的研究，以便能够发现机械及设备制造中的不足之处并予经修正。同时，美国可靠性研究小组还制定出了较为科学化、规范化的可靠性研究程度及标准，并随着时代有发展，在原有可靠性研究标准及规范的基础之上加以改进，从而达到可靠性研究的高要求。这也是为什么美国在数控机床及其关键部件可靠性研究领域始终处于世界首位的重要原因之一。

2.4 我国的数控机床及其关键部件的可靠性研究

国的数控机床及其关键部件可靠性研究起步较晚。并且在最初起步时，由于受国外可靠性研究的影响，也是将可靠性研究这一技术应用于科技电子产业中。直至70年代后期，我国才逐渐将可靠性研究应用于对数控机床及其关键部件的质量可靠性研究中。随着我国社会主义的建设与发展，在现阶段中，我国对数控机床的可靠性研究还停留在主要针对产品运行时早期的故障检测以及现场跟踪检测的范围中。我国对数控机床及其关键部件的可靠性研究，其主要目的就是为了能够发出数控机床设备主品早期的不安全因素，从而便于工作人员及时应对，并快速制定出解决这一不安全因素的措施与办法。而对数控机床进行现场跟踪检测，其目的主要是为了通过对现场数据及产品样本的采集，判断中现场生产作业中的产品故障，从而为可靠性研究提供准确的数据信息。

3 数控机床可靠性研究

3.1 数控机床传统设计方法与可靠性研究的思想及原理

我国自二十世纪八九十年代开始，逐渐对重工业中的设备及机械生产的可靠性研究加以重视。并且在经过了三十多年的摸索与探寻中，我国对数控机床的可靠性研究得到了快速的发展，并达到了一定的专业化水准。在我国十一五期间，国家已完全将数控机床的可靠性研究作为了国家重点级研究发展项目来对待，并要求将其纳入国家整体的经济发展建设的战略目标中去。并通过实践使数控机床可靠性研究取得了较好的成绩与效果。同年，在十一五期间，国家所提出的：“高档数控机床与基础制造装备”科技重点项目中就指出，我国要对数控机床进行大专项的实施计划。从这一点可以看出，我国对数控机床及其关键部件的可靠性研究、数控机床产品的可靠性质量与不水平等项目内容给予了高度的支持和重视。同时来讲，在国家各大高校内，对数控机床的可靠性研究，数控机床可靠性计算方法、数控机床可靠性评估方法等方面的内容提供了大量的可行性较高的研究方案。

我国科学研究者张新民对目前国内的数控机床传统设计方法与可靠性研究方法进行了思想及原理上的研究与分析。首先是从国防机械设备的工程设备理念入手，在数控机床所建立的干涉型模拟设备的基础之上，结合论述了JC法、MONTE-CARLO法等几种国防机械设备的可靠性研究。同时，国内的另一位科学研究者王元文对多维机械设备运行模式下的可靠性进行了系统性的研究，同时在研究中对机械设备运行中可能会出现的可靠性问题进行了分析和总结，并给出了问题的具体解决措施及方案。该方法首先是将多维机械设备的可靠性研究转入了一个求解非线性方程组中，然后用线性代数的求解方法对靠性数值进行计算，同时根据数值对一般数控机床设备进行可靠性设计思想及方法的研究和分析，然后根据对该可靠性数据的分析指出数控机床设计中所存在的不足之处及缺点。这也就是我们常说的这一概念最初的起源之处。另外，在王元文提出了“剩余可靠度”这一概念后，利用其可靠度之和建立了级小化目标函数。因此，也就形成了以可靠性条件及边界条件相约束的数控机床设计可靠性研究数字模型。也因函数的建立编制了计算机应用程序。这也大大方便了人们对数控机床的可靠性设计进行研究，同时还可以利用实例分析法验证数控机床可靠性研究结果的正确性。

3.2 利用率论的应用以及以统计学理论的数学基础知识进行研究

对数控机床的可靠性研究，其本身就是一个较为定性的概念，因此在研究中可以通过对概率论的应用以及以统计学理论的数学基础知识对数控机床的可靠性研究进行量化式的计算。例如：在采用概念计算法对有限元边值进行求解时。首先从数控机床可靠性研究的数据中推导出了许多周期系统参数稳定性与灵活度的可靠性计算公式。同时推算出了这些随机数据参数对数控机床设备运行转数的影响，从而从根本上避免或解决数控机床运行时可能会出现的可靠性安全总理。另外，目前国内的各高校也不断地对数控机床的可靠性进行研究与分析。例如：东北大学就对数控机床中的五轴加工中习运动学进行了可靠性研究，并且在研究中运用蒙特卡洛法判断出五轴加工在数控机床运动中的可靠性数学计算模型。同时，东北大学通过对数控机床的点估算与跟踪估算验证了运动学可靠性分析研究的效果。这一研究结果大大提高了数控机床的设备加工质量及精准度，并对延长数控机床工作年限有着十分重要的作用。

4 数控机床关键部件的研究

一般来讲，数控机床是属于一种全新的具有高技术含量的产业及设备，而数控机床内的关键部件则是高技术含量设备中的一个独立的单元技术载体。这些关键部件对数控机床的运行稳定性起着至关重要的作用。在数控机床设备中，其关键部件主要包括了：数据控制系统、主轴单元、滚珠丝杠、直线导轨、NC工作台、伺服电机、刀库及换刀装置、防护装置等。同时来讲，数控机床关键部件是数控机床设备中最为重要的组成部分，因此对关键部件的可靠性研究更显其重要性。首先来讲，关键部件的可靠性研究方法与数控机床的可靠性研究方法有着很大的不同之处，因此要对关键部件进行研究时是不能够按照数控机床的研究方法来进行的。

目前而言，我国现存的对数控机床关键部件的可靠性研究主要包括用平均故障间隔法、用平均修复时间法、用固有可用度及精度保持时间法等对关键部件的可行性进行研究。例如：吉林大学的宗立华教授就指出：运用平均故障间隔时间法对数控机床的刀架部件进行可靠性研究，可以更为全面地对数控刀架的可靠性进行评定。同时，由于数控机床中刀架故障的产生与其转位时换刀次数及过程有着很大的关联，但同时，在刀架工作过程中，其也不一定是始终保持在转动状态下的。因此，利用平均故障间隔法根据刀架转动的次数来分析其可靠性，是较为准确的一种方法。另外，目前随着科技的发展以及可靠性研究技术的发展，在对关键部件进行可靠性研究时可以通过计算机软件以及PLC系统对可靠性指标进行控制，从而实现换刀设备的自我检测功能。最后，对于数控机床设备中的滚动功能部件的可靠性研究中，可通过对指标的确定以及验证失效分析等方法，对关键部件的可靠性进行评定与分析，从而达到数控机床关键部件功能最优的目的和效果。

5 结语

综上所述可知，数控机床及其关键部件的可靠性研究对提高数控机床设备的整体运行能力都具有着十分重要的作用。因此，在进行数控机床及其关键部件右靠性研究时，要根据其特点及实际的运行规律为出发点，进行分层次地研究，从而达到排除预防故障发生，提高数控机床整体运行能力的最终目的。

参考文献：

[1]杨兆军，陈传海，陈菲.数控机床可靠性技术的研究进展[J].机械工程学报，2013，49（20）：130-139.

[2]赵仲琪.关于高档数控机床关键功能部件可靠性技术研究的探讨[C].第二届数控机床与自动化技术专家论坛论文集，2011：50-52.

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关键词：数控机床 多体系统 运动建模

0 引言

近年来，随着数控机床在机械制造领域的应用越来越广泛，我国在数控机床研究和发展方面取得了长足进步，一些制约数控机床发展的关键技术取得了突破。但是由于我国对数控机床研究起步晚，投入低，相关技术的研究相对落后，故其总体发展水平仍与国际先进水平有较大的差距。国内的数控机床在性能、加工精度、稳定性和可靠性等方面都很难与国外高档产品相比。

加工精度是数控机床性能的主要标志之一。为了提高机床的加工精度，必须对机床的误差进行补偿。而误差补偿系统的性能主要取决所建立的误差模型。关于数控机床误差建模的研究很多，主要的方法有三角几何法、误差矩阵法、神经网络法、矢量描述法、刚体运动学法及多体系统理论法等。

本文通过分析数控机床误差来源及各运动副的误差运动学原理，在此基础上研究三轴数控机床的综合误差建模方法，并以多体系统为例，说明误差建模的方法和步骤。

1 影响数控机床精度因素分析

在数控加工中，影响加工质量的因素很多，即工艺系统中的各组成部分，包括机床、刀具、夹具的制造误差、安装误差以及刀具使用中的磨损等都直接影响工件的加工精度。也就是说，在加工过程中整个工艺系统会产生各种误差，各种误差源作用在工件的成形过程中，改变刀具和工件在切削运动过程中的相互位置关系，从而影响零件的加工精度及质量。按照误差来源进行划分，误差可分为内部误差和外部误差。其中内部误差源主要包括几何误差、热误差、切削力误差、摩擦力及加工原理误差等。

大量研究统计表明几何误差和热误差占总误差的主要部分，对这两项误差的补偿研究已经取得了成效，而切削力误差对机床精度的影响作用也日益显著。图1为机械加工工艺系统中各种误差所占的比例图。

基于以上的数据统计，在建立数控机床的综合误差模型时，需要综合考虑几何误差、热误差和切削力误差的影响。下面分别对这三项误差进行分析。

2 数控机床误差项分析

2.1 几何误差 三轴数控机床的运动坐标包括X、Y、Z三个移动坐标轴。理想情况下与机床每个运动副相关的自由度只有一个。但是由于制造和装配误差的影响，机床在实际运行过程中每个运动副往往存在6个自由度，分别是三个平移误差及三个转动误差。图2所示的是沿X轴平动时的6项运动误差。

因此，3个移动副共有18项几何误差，加上单元间姿态误差3项及主轴误差5项，共26项几何误差。具体如表1所示。

2.2 热误差 对于三轴数控机床来说，各运动轴及主轴的热误差共14项，分别为：X轴、Y轴、Z轴和主轴原点在三个方向的热漂移误差，以及两个方向的转角误差。具体如表2所示。

2.3 切削力误差 切削力误差是指数控机床加工时产生的切削力导致刀具、工件、机床部件等变形，从而使实际切削位置与理论切削位置发生偏移而产生的误差。三轴数控机床的各运动轴及主轴的切削力误差共23项，分别为：X轴、Y轴、Z轴在三个坐标轴方向的切削力误差及转角误差；主轴在三个方向的移动误差及两个转角误差。具体如表3所示。

3 数控机床综合误差建模分析

关于数控机床误差建模问题，经过多年的研究，目前已经发展成了多种不同的建模方法。最早的是由Humphries等人提出的用三角关系建立三轴机床的几何误差模型，用来分析多轴机床的空间误差。之后矢量表达方法、傅里叶变换法、刚体运动学及机构学方法陆续被用于建立数控机床的几何误差、位置误差及空间误差模型。2000年以来，基于齐次坐标矩阵建立多轴数控机床的准静态误差综合空间误差模型取得了很大的成效。近年来，针对复杂机械系统的运动误差，发展起来了一种多体系统理论。

多体系统是指由多个刚体或柔体通过某种形式联结而成的复杂机械系统。多体系统理论和方法具有通用性和系统性，非常适合于进行空间误差建模，目前己经在机器人、机床、坐标测量机等复杂机械的运动分析与控制中得到成功应用，并且应用领域正在不断扩大。它是对一般复杂机械系统的完整抽象和有效描述，是分析和研究复杂机械系统的最优模式。因此目前在对数控机床的运动误差进行建模分析时，大多采用多体系统理论。下面将对多体系统误差建模的具体步骤进行介绍。

4 多体系统误差建模步骤

采用多体系统理论对数控机床进行误差建模时，需要用拓扑结构将研究对象进行抽象，通过求解运动特征矩阵，得到刀具成形点的空间位置误差和刀具姿态误差。其具体步骤如下：

4.1 描述多体系统拓扑结构。方法有两种，分别是基于图论的描述方法和低序列阵列描述法。由于后者简单方便，因此目前多被采用。用低序列阵列描述拓扑结构中各体之间的关联性，得到三轴机床的低序体阵列表。

4.2 根据三轴机床的低序体阵列表，求出相邻体之间的运动特征矩阵。包括体间理想静止、理想运动特征矩阵及实际静止、运动误差特征矩阵。

4.3 在求出相邻体之间的运动特征矩阵之后，为了完成三轴机床的综合误差建模，需要求解刀具的理想成形函数和实际成形函数，结合运动特征矩阵，得到刀具成形点的综合空间误差及刀具姿态误差。

以上就是采用多体系统进行误差建模的具体步骤。

5 结论

本文对数控机床结构特征进行了分析，并对数控机床的具体误差项进行了深入分析，在此之后介绍了数控机床运动误差建模理论的发展，并以目前广泛应用的多体系统理论方法为例，说明了采用多提系统理论对三轴数控机床进行综合误差建模的方法和步骤。该建模方法为后续的机床误差分离及误差补偿提供了依据。

参考文献：

[1]杨建国.数控机床误差综合补偿技术及应用[D].上海：上海交通大学，1998.

[2]A.K，Srivastava，S.C，Veldhuis. Modelling geometric and thermal errors in a five-axis CNC machine tool. International Journal of Machine Tools and Manufacture，1995，35(9)：1321-1337.

[3]李圣怡，戴一帆等.精密和超精密机床精度建模技术[M].长沙：国防科技大学出版社，2007.

[4]辛立明，徐志刚，赵明扬等.基于改进的多体系统误差建模理论的激光拼焊生产线运动误差模型[J].机械工程学报，2010，46(2)：61-68.

[5]李晓丽.面向多体系统的五轴联动数控机床运动建模及几何误差分析研究[D].成都：西南交通大学，2008.

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关键词:数控技术;现状;发展趋势

引言

数控技术主要是通过数字信息来达到机械运动与工作行程相关操作做对应的操控技术，这种技术是将传统机械制造人工相关技术、现代操控技术、计算机技术、传感检测技术、光机电技术与网络通信技术得到高度结合后产生的现代性的制造业技术，其操作具有较高的精确性、高效性、智能化等特点，因此可以达到制造业操控的更高水平。数控技术在一定程度上是实现自动化制造的基础条件，同时也是现代制造业发展的关键之处，对于一个国家与企业的工业现代化水平而言，可以通过其数控技术相关水平与装备数量做对应衡量。

1我国数控技术发展现状

当下我国数控相关产业基地已经形成，例如华中数控与航天数控都属于当下具有相当规模的大批量生产的数控系统厂商，在相关研究结果与技术的商品化发展之上构建了大量的数控厂。相关生产厂家构成了我国当下的数控产业生产研发基地，数控技术的发展在我国当下已经初具规模。同时对于数控技术而言，大部分技术已经掌握，同时已经做好了商业化、产业化开发利用的状态，为企业与相关产业的发展赢得了利润与发展动力。整体的产业发展已经进入一种常规的商业运作的循环状态。

2我国数控技术发展问题

2．1数控系统与功能部件水平落后

当下数控技术相关产业的发展受到数控系统与功能部件水平落后的现状而出现发展前进的强大制约。国产中档型数控系统在国内的整体市场中占比为35%，高档型占比95%，其他需要进口来有效支持。功能部件在国内市场中的总体份额占比为30%，中高档型占比相对更低，台湾产占比50%，欧盟与日本等占比20%。

2．2高档数控机床技术有待提升

高速、复合、智能与高精等典型性的高档数控机床技术在一定程度上虽然获得的一定的发展，相关新产品与技术也得到了推进，但是与国际高水平对比，目前我国的高档数控机床技术仍旧处于较为滞后的状态，部分高精尖技术仍旧没有得到充分地掌握，而多数掌握的技术都属于较为基础的技术。对于动态综合补偿技术、高速高精运动控制技术、智能技术、复合加工技术与高精度直驱技术等都存在技术水平的较大差异，与产业化发展仍旧有较大距离。同时也没有建立起以企业为主题、市场为导向以及产学研用一体的研发体系，相关行业自主创新发展仍旧没有高新技术作支撑。

2．3缺乏自主开发与自主品牌竞争力

当下我国数控机床骨干技术的研发条件较为薄弱，资金运用率较低，可持续性的投入能力缺乏，没有关键性的技术与技术突破做支撑，人才结构配置不科学，零部件支撑能力相对较弱，没有形成较为完善的产业研发体系。

3我国数控技术未来发展趋势

3．1高速与高精尖技术与装备发展

为了提升企业与相关产业在国内与国际市场上的竞争力，优化产业结构，提升产业所带来的实际经济效益与社会效益，需要不断地缩短技术装备生产周期，进而有效地提升产业与企业在市场中的竞争实力。其操作主要是通过提升产品所在的档次与质量来完成，高速与高精性加工技术可以在一定程度上有效地提升生产效率。

3．2智能化、开放性与网络化的发展

虽然当下的数控技术已经逐步朝着智能化、网络化等趋势发展，但是在一定程度上其技术运用的广泛性与深度性还有待加强。产业与企业自身为了获取更高的利润，在先进技术的运用上仍旧处于滞后状态。其原因在于先进技术的运用所节省的成本远远低于其采用传统人力成本更高。特别是先进技术使用所带来的设备采购成本与日常技术维护保养成本，并不能达到更优于传统人工操作成本效益。智能化、网络化与开放性所带来的实际作用远远高于当下我国数控技术发展的水平。相关的研发也是市场所需的必然趋势，虽然目前应用尚且不广泛，但是也不能否定其发展的未来价值。智能化系统主要是包括智能诊断、监控等技术方面，可以有效地便于系统的诊断与维修保养。智能化自动变成与人机界面等技术，可以有效地将变成与操作更加的智能化;驱动性与使用连接也能达到智能化操作;在加工效率与质量水平上也可以通过智能化来有效控制生成。开放式数控技术主要是在系统的开发上可以放在统一性的运行平台上操作，可以达到一定特性的品牌产品。开放性可以在变化、扩充与裁剪数控功能等方面展开对机床厂家与客户端用户的服务，完成系列化与快速，达到不同品种与档次开放式数控系统的展现，可以依据用户个性化应用与技术诀窍做有效集合来生成其控制系统。网络化主要是可以有效地达到生产线、制造系统与制造企业在信息集成方面的需要。在国外著名相关单位已经得到了有效的应用，已经形成一定未来发展趋势。

4结语

数控技术当下在我国发展水平较低，需要充分依据实际情况，做产业结构的调整，注重高精尖技术的开发运用，提升生产效率与质量，从而获得市场的认可。

参考文献:

［1］李国巍，王盼，孙凯旋，等．数控技术现状与发展趋势［J］．黑龙江科学，2016，7(7):14－15．

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关键词：数控机床 故障分析 可靠性设计

一.引言

如今数控机床市场竞争已经是白热化。市场竞争的五大要素是品种、服务、质量、价格和交货期，其中决定产品竞争胜负关键要素是质量，因此故障分析对于数控机床的质量的提高与日常维修具有非常重要的意义。同时可靠性是质量的灵魂和主体，可靠性影响着质量和其他方面，想在数控机床市场上占有更大的份额就要把重心放在可靠性工程技术上，由于这是国产数控机床要害所在和薄弱环节，因此导致了较低的市场占有率。

二.数控车床的故障分析

故障分析是指在故障发生后进行的分析和检测，以找到故障故障的原因、部位和机理，从而掌握产品应当改进的方向及修复方法，防止同类问题的再次发生。它可为设计者提供可预防故障的信息，为制造分析工艺缺陷和次品原因，为使用者分析出事故原因和预防措施，故障分析贯穿于设计、制造以及使用的全寿命周期。它的目的决不仅是评价系统及其组成单元的可靠性水平，更重要的是提高系统的可靠性水平。因此，故障分析技术就构成了在可靠性分析过程中的一项最基本并且最重要的内容。

故障部位分析

工作台是发生故障最频繁的部位。主要表现为：手持单元手轮损坏和按钮故障、工作

台不转和不能变速手持单元电缆损坏等。工作台的可靠性得到保证才能使数控车床的可靠性水平得到大幅度的提高。（2）液压系统的故障。主要表现为： 溢流阀损坏、油管损坏、滤油芯损坏、液压阀损坏以及机床很多部位出现漏油现象等。（3）电气系统障占第三位，主要表现为：脚踏开关接触不良、X轴行程开关紧固螺钉松动、刀具测量臂内无触点开关位置调整不到位等。（4）伺服控制单元的故障也很多。主要表现为： 电器警、报伺服电机故障和光栅尺损坏。

2. 故障分类原则

数控车床产品复杂，它产生的故障模式、程度和危害大小各不相同。数控车床是可修复产品，可靠性工程致力于通过数据分析研究，杜绝或有效减少产生重大危害的故障，达到尽量减少故障发生次数的目的。基于此，需要制定出数控车床故障的分级方法。数控车床的故障危害度是指各类故障对数控车床可靠性综合危害的程度，根据故障危害度进行分级的方法不外乎两种：定性分级和定量分级。故障危害度的概念还没有明确的定义，它很难用一个实际的量值作为标尺。现在，在各大行业中基本上采取四级分类方法。将车床各种类型的故障可能造成的影响按严重程度分为四个级别：（1）致命危害指危害人身安全的、会引起产品报废的、造成重大的经济损失以及对周围环境造成严重危害的故障；（2）严重故障指导致产品性能下降，并且厂家短时间内无法修复的故障；（3）一般故障指导致产品性能下降，但是厂家短时间内可以修复的故障；（4）轻微故障指的是不会导致产品性能下降，不需要更换零件，只要简单调试就可以排除的故障。

三.数控机床可靠性设计原则

数控机床是装备制造业的工作母机，可靠性是数控机床质量的核心。国产数控机床的可靠性问题严重影响了在国内外市场竞争中的声誉，使许多国有大中型机床企业长期处于困境，因此提高国产数控机床的可靠性是重中之重。

1. 明确产品的使用条件及工作环境，进行耐环境设计

数控车床产品的可靠性是针对一定的工作条件而言，包括两个方面：一是工作环境，包括载荷和工作场所的湿度、噪声、灰尘、温度和腐蚀介质等的状况，二是使用条件，主要指现场操作条件及维护条件，因此要明确产品的工作环境和使用条件。

耐环境设计是在设计时就考虑产品在整个寿命周期内可能遇到的各种环境影响，例如装配、振动影响，贮存时的温度、湿度、霉菌、运输时的冲击等影响。因此必须慎重选择设计方案，采取必要的保护措施，减少或消除有害环境的影响。可以从控制环境、适应环境与认识环境三方面加以考虑。认识环境指的是：不应只注意产品的工作环境以及维修环境，还应了解产品的安装、贮存和运输的环境。控制环境指的是：在条件允许时，应在小范围内为所设计的数控车床创造良好的工作环境条件，或人为地去除对产品可靠性不利的环境因素。适应性环境指的是：在无法对所有环境条件进行人为控制时，在材料选用、表面处理、设计方案、涂层防护等方面采取措施，以提高数控车床本身耐环境的能力。

2. 收集可靠性数据，确定可靠性指标

进行数控车床产品设计时，首先应确定产品的可靠性指标。根据设计要求决定采用什么可靠性指标，而指标的确定主要有：一是由设计者提出，主要是根据过去的经验和市场调查；二是由用户提出；三是由各方协商确定。现在数控车床产品还没有制定可靠性指标的标准，但不论由哪个方面提出指标，都要有利于提高产品可靠性水平，同时又不脱离现实的技术发展水平。这样就要求应首先收集和掌握国内外同类产品或相似产品的可靠性数据，例如，平均故障间隔时间、失效分布、首次故障平均时间、失效机理、失效模式及失效的影响程度、维修方法、维修时间、维修方针及其分布、备件准备、维修费用、维修周期和最佳经济寿命等等。运用收集的数据资料并进行详细设计，可得到原有产品的可靠度，维修度及有效度等可靠性特征量，在此基础上，考虑现有设计制造水平，经过详细分析，确定出所要设计产品的可靠性指标。所确定的数控车床可靠性指标既要切实可行，又要指标先进，有利于促进数控车床产品可靠性水平的不断提高。

3.系统设计

数控车床设计首先确定数控车床的组成及其类型。当数控车床类型确定以后，对它的可靠性指标进行合理的分配。将可靠性指标分配到各子系统，并与各子系统能达到的指标相比较，判断是否需要改进设计。再把改进设计后的可靠性指标分配到各子系统。根据同样的方法，可把可靠性指标进一步分配到各个元器件和零部件。

4.简化设计与维修设计

在满足预定功能的情况下，设计应力求元器件和零部件的数量少、简单。越简单越可靠是可靠性设计的基本原则，是减少故障提高可靠性的有效方法。但不能因为减少元器件或零部件而使其它零部件执行超长功能或在高应力的条件下工作。否则，简化设计将达不到提高可靠性的目的。对于新结构、新材料的应用要有充分的把握，需经过试验并经一段时间试用后再大量应用。维修性设计就是在设计时考虑产品的故障易于检查、容易发现，便于尽快修复，甚至在未出现故障时，就采取必要的措施加以预防或消除故障于未然。

四.结论

故障分析对于国产数控机床的质量提高与维修护养具有很重要的作用，可靠性设计可以增强国产数控机床的市场竞争力，也是设备质量提高的重要指标，因此必须加大这方面的研究力度。

参考文献

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关键词：数控技术方向 数控机床编程 职业能力 培养模式

随着数控技术及其数控机床的广泛应用，社会对其相应技术人才的需求量越来越多，而且对数控类人才的要求也越来越高。因此，数控技术人才的培养是一件非常重要，而且也是一项极其艰巨的任务。

数控技术职业能力培养及其培养模式是近年来一直被关注的问题。本文对机械设计制造及其自动化专业数控技术方向（以下简称数控技术方向）职业能力培养及其教学模式，其中主要对数控机床编程及其操作控制职业能力培养作些探讨。

一、以人才市场需求为依据，确定学生数控技术方向能力结构

随着数控技术在各个领域的应用和应用领域的不断深入和扩大，社会对数控类人才的需求情况在不断变化，不仅是需求种类，而且对数控人才的质量要求都在不断变化。根据各种市场需求信息，数控技术方向相关就业类型有：数控机床设计制造，数控设备的操作使用，数控设备的调试与维护，数控工艺人员及数控程序调试员，数控设备及其零部件的生产管理与营销等。同时，数控技术方向相关各类人才十分短缺，大型数控设备和特种数控设备的操作使用等方面的人才尤为缺乏。据2008年有关部门统计，未来5年上海市全市的“灰领”人才缺口将达到50万人次。

学生通过在校的四年学习之后，将一一步入社会，因此，学生能力结构应与市场需求相吻合。作为数控技术方向职业能力，主要有：数控机床设计能力、数控机床编程和操作控制能力、机械识图及计算机辅助设计绘图能力、计算机辅助编程与制造能力、PLC控制编程及其机床维护能力、数控技术方向相关生产管理及营销能力等。其中，数控机床编程及其操作控制能力，主要又可分为：识图能力、工艺设计能力、数控编程能力、数控机床操作使用能力和零件数控加工质量控制能力。

二、以数控机床编程与操作控制能力为核心的课程建设

作为技术应用型本科，以技术能力培养为主线开展教学非常重要。在建立课程体系和进行技能培养模式探讨时，应该尊重教育规律，重视技术应用。首先，必须强调实践环节教学，以提高学生分析和解决实际问题的能力。其次，注意课程设置的科学性、实用性，在安排课程上采用逆向手法，即以培养目标为导向，确定能力模块和与能力相关的理论课程和实践课程，确定主要专业课，然后以专业课为主线，科学地设置相关专业基础课及其他相关课程，其中每门课的设置都应该符合能力模块的需要。同时在课程设置时，应注意知识结构和学生的知识积累，应处理好每门课之间的内在关系，避免重复教学。表1为数控技术方向数控机床编程与操作控制能力分解与开设课程之间的对应关系。

表1 数控机床编程与操作控制能力分解及其相关课程

数控机床编程与操作控制能力是机械设计制造及其自动化专业数控技术方向重要能力之一，其技术含量高，核心课程内容包括：机械制造技术基础、机械制造装备设计、数控机床与编程等。主要就业方向如表1所示。表中还列出了数控机床编程与操控制作能力及其相关证书、主要课程等。

由上可见，数控技术方向学生培养目标应该是既懂数控机床操作，又能识图绘图，又能根据工艺要求编写零件数控加工程序乃至进行数控加工和质量控制，又对数控设备的维护有所了解的“灰领”人才。下面主要围绕数控技术方向数控机床编程与操作控制职业能力培养进行讨论。

三、促进数控机床编程与操作控制能力提高的教学改革

在数控技术方向的多个能力模块中，数控机床编程和操作控制能力是重点能力之一。为了提高数控机床编程和操作控制能力，同时在教学过程中取得良好的教学效果，我们做了各方面的举措和尝试。

数控机床编程和操作控制能力的提高，可以通过识图能力、工艺设计能力、数控编程能力和零件数控加工质量控制能力等的提高来实现。为把学科发展和职业能力培养与市场需求、技术应用挂钩，将组织学生参加国家劳动保障部职业技能鉴定中心相关职业技能证书考试作为教学目标的一部分纳入教学计划。

1.整合教学内容，提高学生识图绘图能力

机械识图绘图能力培养是数控机床编程与操作控制职业技能培养的重要内容之一。进行机械制图及其CAD教学，安排CAD实训，通过让学生读解和绘制各种零件图、装配图，不只是能让学生掌握AutoCAD操作系统的使用，更重要的可以提高学生机械识图和计算机辅助设计绘图的能力。

为了提高机械读图或识图能力，在识图绘图能力培养相关课程的学习期间，安排1～2周的车工、钳工等内容的认识性传统金工实习，由此将零件图与加工联系在一起，非常有助于识图绘图能力的提高。同时，通过安排实训和适当的培训，组织学生参加CAD认证考试，可以增强学生对职业技能的认知度。

2.加强数控工艺教学，提高学生加工工艺编制能力

实现数控加工，编程是关键。然而在编程前，首先要求学生了解工件、刀具、切削机床和夹具工艺系统四要素，同时编制出数控工艺。工艺系统设计能力的培养是一项极其长期的任务。

通过开设机械制造技术、机械制造工艺及其装备、数控加工工艺等课程，使学生学习到有关工艺方面的理论知识。同时，通过开设金工实习和专门的工艺系统设计训练课，培养学生的工艺系统设计能力。主要内容包括：图样分析，加工工艺方案设计，工艺规程编制，刀具或刀具系统的设计或选择，工艺装备的设计，等等。

学生在校期间，开始进入相关工艺知识的学习，同时通过各种工艺编制实践环节的学习，不断得到工艺设计能力的培养。随着数控工艺教学的不断深入，进一步按照数控工艺师考试的要求，针对典型案例进行数控工艺编制训练，组织学生参加数控工艺师认证考试。

3.改革数控编程教学模式，提高学生数控机床编程能力

与机械识图能力和工艺编制能力息息相关的数控机床编程能力是数控机床编程与操作控制职业技能中另一重要能力之一。要加工出合格的零件，就需要编制出可行的数控加工程序。而学生数控机床加工程序编制能力的培养则有其独特的地方。数控机床编程课是一门操作性比较强的课程，在该门课的教学过程中，理论环节与实践环节是不可分割的。

以往的授课形式，理论课和实训课相互独立，实训课一般安排在理论课完全结束之后进行。然而，这样做，学生对课堂内容难以理解和接受，理论学的枯燥无味，进入实训课时能想起的寥寥无几，导致重复教学过多，课时浪费较多，教学效率低下。

为了提高数控机床编程教学效果，改变以往理论满堂灌的填鸭式教学形式，把理论教学与学生实际动手紧密结合起来。编程能力的提高，最终离不开操作使用数控机床。然而，由于数控机床的昂贵和操作使用上的安全性，学习编程理论初期，不便直接在数控机床上进行。为此，我们引进实验课，即在理论课教学中安排实验教学。这样做改变了传统的教师一味地讲，学生一味地听的教学惯例，学生变被动为主动，直接参与到教学中来，学生与教师共同完成教学任务。

所谓实验课就是利用数控编程软件直观地认识和理解各个数控指令，并运用各种数控指令编写数控程序。数控实验以作业或课题的形式布置给学生，让学生自行完成，要求书写实验报告。在编制某种零件的加工程序时，会遇到各种问题，同学需要找出原因并加以解决。在实验过程中教师只起到辅助作用。这种方法，教、学、练交叉进行，学一学练一练，效果很好。

四、围绕数控机床编程与操作控制职业技能教育，切实搞好实践基地建设

通过金工实习，学生已经基本掌握了一般机床的操作使用方法。再通过以上各个环节的能力培养，学生已具有基本编制典型形状特征零件程序的能力。但由于还停留在模拟阶段，所以必须实际上数控机床进行实战数控机床编程和操作控制能力训练。在掌握数控操作技能的同时，进行零件分析，编制数控加工工艺路线，编制数控加工程序并进行调试，最后加工出尺寸精度和表面质量等都合格的零件。

同时，为了检验学生数控机床编程及其操作控制能力是否能适应市场，在学生综合学习理论与实际知识的前提下，通过大量典型零件的编程练习，安排统一的课题进行实战编程与操作训练，最后组织学生参加数控机床工职业技能认证考试。

然而，要全面提高数控机床编程及其操作控制能力，进行数控机床编程与操作控制职业能力培养，就离不开数控技术实践教学，离不开有效利用实训基地开展实战训练，因此就必须充分重视实训室建设。数控机床技术含量高，实训室建设应作为一个关键项目立项来抓，从实践教学内容、投资的经济合理性、设备的市场通用性、实用性和发展的前瞻性出发，配置中、高档的数控车床、数控铣床和加工中心等硬件设备，同时配备相关的软件设备，形成一个较好的数控技术职业技能教学的软、硬件环境。

按照这一要求，配备高层次的齐全的CAD/CAM机房电脑设备及软件系统。不仅满足数控编程实验和上机实训的需要，同时也为学生能自由上机练习提供方便的场所。

同时，为了大案例教学的需要，购置一台综合性强的数控机床，以方便学生拆装数控设备和开展数控设备相关课程教学的需要。

五、结语

本文以就业方向、市场需求为切入点，讨论数控技术方向职业能力内涵，探讨解决学生各方面职业能力培养问题的途径，摸索教学模式新思路。作为技术应用型本科机械设计制造及其自动化专业数控技术方向数控机床编程与操作控制职业能力培养模式，从理论课、实验课和实训课的互补关系出发，将其有效结合，穿行，使其融为一体，同时以国家职业技能鉴定中心相关数控技能考证要求为能力目标，进行综合能力培养，取得了良好的效果。

1.实训基地建设是职业能力培养的保证。

2.将考证内容作为技能培养的参考，目标明确。

3.在数控编程理论教学中引进实验课，使教、学、练交叉进行，有效地提高了教学效果。

4.将数控机床编程与操作控制职业能力分成各个不同职业能力模块，按能力模块的互补关系有层次地开展教学，取得了能力培养的综合效果，提高学生综合思考问题和解决问题的能力。

参考文献：

[1]顾京.数控技术专业人才培养模式改革的研究与实践[J].机械职业教育，2008（11）.

[2]柳永念.创新教育观下高校计算机基础课程教学模式探讨[J].教育与职业，2008（12）.

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机械制造等相关技术产业具有其复杂性、多样性以及一些客观环境因素的制约，因此我国在机械制造等相关方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系，但随着我围微电子技术和计算机技术等现代科学技术的发展，由其是对数控加工及制造技术提出了越来越高的要求。现代数控技术的发展也从以前的单一形式发展成现在的多样化、复杂化、高智能化。

关键词

数控技术机械制造 应用与发展

前言

随着计算机技术为主导的现代科学技术的发展和以“时间驱动”为重要特征的市场竞争的加剧，产品更新换代的速度加快以及人们对商品需求的多样化，传统的机械制造业正在发生极其深刻的改变，多品种小批量生产的比重越来越大，对产品的交货质量和成本要求越来越高，要求现代制造技术具有较高的柔性，即要求机械制造业对各种外界因素的适应能力或者产品适应市场的变化能力越来越强，亦即要求空间和时间的灵活性越来越大，其关键的技术是数控技术。而数控技术是指用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术。现在，数控技术也叫计算机数控技术。目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术这种技术用计算机按事先存储的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置。使输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。它是典型的机械、电子、自动控制、计算机和检测技术密切结合的机电一体化高新技术。

一、数控技术及其特点

随着科学技术的进步和社会经济的发展，对机床加工精度的要求越来越高。如果完全靠提高零部件制造精度和机床装配精度的传统方法来设计制造高精度数控机床，势必大幅度提高机床的成本，在有些情况下甚至不可能。面对这一现实，我们对以低成本实现高精度的途径进行了探索，提出～种通过信息、控制与机床结构相结合实现数控机床高精度轨迹控制的方法，其核心思想是：①采用具有高分辨率和高采样频率的新型插补技术，在保证速度的前提下大幅度提高轨迹生成精度；②通过新型双位置闭环控制，有效保证希望轨迹的高精度实现。③以

信息化轨迹校正消除机械误差和干扰对轨迹精度的影响，从而保证所控制的机床可在生产环境中长期高精度运行。其中软件的设计是整个系统的组成部分，是硬件按照要求工作的指挥者。下位机软件是运行程序，负责从上位机接收数据并控制执行部件工作和检测机床状态的任务，基于数控机床制造中的复杂性、多样性，在数控机软件以A11L语言和CAM软件和NC语言为主，ATL语言由CAM软件产生，用来描述刀具运行轨迹的一种说明性语言，并且可在CAM软件里进行模拟。

数控加工技术不同于传统的加工技术，其主要特点为：

(1)能高质量地完成一般机床难以完成的复杂零件和曲面形状的加工；

(2)能方便地改变加工工艺参数(如切削用量)，因而利于换批加工和新产品的研制；

(3)可实现一次装夹工件完成多道工序加工，从而确保高质量的加工精度同时又减少了辅助时问；

(4)采用模块化标准工具，既减少了换刀和安装时间，又提高了工具标准化程度和工具的管理水平；

(5)便于实现计算机辅助制造。随着计算机技术的发展和微处理器的采用，数控技术得到了飞速发展和广泛的应用。

二、数控技术在机械制造中的应用

长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口的局面，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、

质量、精度、性能等方面与国外先进水平相比落后了5一10年；在高、精、尖技术方面的差距则达到了10-15年。结合中国生产实际进行发展机械自动化技术。先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术，应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。我国发展机械自动化技术，应结合实际，注重实用，即对国民经济产生实际效益。所以我国应结合具体生产实际，逐步实现我国机械自动化发展的全球化。我国在发展机械自动化的同时还应结合我国的具体国情进行分析。在发展机械自动化的同时注意到发展的环境，实现发展机械自动化的绿色化。绿色制造通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿的设备、绿色：工艺、绿色包装、绿色管理等生产绿色产品，产品使用网以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制作哦啊能最大限度地减少制造对环境的负面影响。同时是原材料和能源的利用率达到最高。

2．1数控技术在机床中的应用

机床设备是机械工业的“母机”，只有机床设备实现了机电一体化，加工出来的产品才能达到质量稳定可靠，企业才有较强的应变能力。计算机数控技术为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机作为一种控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制。这样的机床就是数控机床。

数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、机床电机的启动和停止、主轴变速、工件松开夹紧、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制

介质上，发出各种指令控制机床伺服系统或其它执行元件，使机床自动加工出所需零件。

2．2数控技术在工业机器人中的应用

工业机器人是一种能模拟人的手、腕和臂等部分动作，按照预定的运动轨

迹、动作等要求编成程序，使工业机器人实现抓取、搬运工件或操纵工具的自动化装置。工业机器人可以在改善劳动条件、保证生产安全、提高产品质量和生产率方面起重要作用。它主要用在机器制造业的生产线上装卸料和装配方面，以及在诸如喷漆、喷砂、焊接等恶劣的劳动环境下进行工作，甚至在人类无法进入的环境如深水作业、对放射性物质的操作、太空作业等条件下进行工作。

工业机器人系统由执行机构、动力部分和控制部分等组成。执行机构由伺服驱动装置和机械结构等组成，能模仿人臂的动作}动力部分向执行机构的驱动装置提供动力，使执行机构在驱动元件的作用下实现动作；控制部分由微机数控系

统组成，是工业机器人的指挥系统，它控制机器人按规定的程序运动，并可记忆各种指令信息，如动作顺序、运动轨迹、运动速度等，向驱动装置发出指令，使工业机器人完成规定的动作；必要时还可对工业机器人的动作进行监视，当动作出错或发生故障时发出报警信号；对于较高级的工业机器人还有检测传感系统和感觉系统。

2．3数控技术在其它方面的应用

数控技术除上述的应用范围外，还有常与数控机床配套使用，用来测量在

数控机床上加工的零件的位置、尺寸和形状误差的计算机数控三坐标测量机。此外，还有利用数控技术加工出各种形状的工件的数控弯管机、数控激光切割机和数控火切割机等。

三、数控技术的发展趋势

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面：

1、高精高速高效化速度

效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。若采用高速cpu芯片、rise芯片、多cpu控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统、配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。在今后的几年，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床。

2、柔性化

数控系统采用新～代模块化设计，功能覆盖面更宽，可靠性更强，可满足不同用户的需求。同一群控系统能根据不同生产流程，自动进行信息流动态调整，发挥群控系统的功能。

3、多轴化

多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。

4、软硬件开放化

用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。

5、实时智能化

在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。如编程专家系统故障诊断专家系统，当系统出了故障时，诊断、维修等实现智能化。

结束语

总之，我国要搞好机械自动化，不但要起点高，瞄准世界先进水准，而且必须包括各种灵活的提成本、见效快的技术，坚持提高与普及相结合的方针，同时从我国具体的基本国情出发，使我国的机械自动化技术发挥应有的才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。

参考文献

1．林其骏．《数控技术与应用》[M]．第1版．北京：机械工业出版社．1 998：11―1 8

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什么是工业强基工程？2015年5月，《中国制造2025》正式，提出了建设制造强国的五大工程，工业强基工程是它的重要组成部分。

早在2014年3月，中国工程院就启动了“工业强基战略研究”，为制订《中国制造2025》提供战略咨询。2016年6月，中国工程院又启动“工业强基战略研究（二期）”，为进一步实施“工业强基工程”提供咨询。

中国制造业大而不强的主要原因之一，是缺少核心技术及关键共性技术。什么是关键共性技术？可以简化为“四基”。中国工程院战略研究报告认为，这个“四基”已经成为制约我国工业由大变强的症结所在，制约我国提高自主创新能力及全球竞争力的瓶颈所在。

梳理我国制造基础现状，首先是高端装备的关键基础材料、关键基础零部件严重依赖进口。比如数控机床，我国的高档数控机床，至今主要依赖进口，比例约在70%到80%。高端数控机床配套的数控系统80-90%依赖进口，国产高端数控机床的精度稳定性、可靠性仍有较大差距。再如工业机器人，我国高端工业机器人主要依赖进口，国产工业机器人所需的精密减速器、伺服电机和控制器等核心零部件，多数直接采购国外产品。

国产大型客机C919即将上天，但其航空发动机全部进口。同时，我们国家正大力发展重型燃气轮机，但是技术仍主要依靠进口。其中最主要的零部件航空发动机高温合金叶片，大概一公斤左右，一片需要10多万元人民币。至于重型燃气轮机的高温合金叶片，大概25-35公斤左右，要20多万元一片。高温合金叶片涉及叶片设计、冷却系统设计、高温合金、定向凝固制造及耐高温陶瓷涂层工艺等基础材料及先进基础工艺，我们还没有完全掌握。

“工业强基工程”提出了建设目标，到2020年，工业基础材料、关键零部件保证能力大幅度提升，40%的核心基础零部件、关键基础材料实现自主保障，先进基础工艺得到广泛应用，产业基础服务体系较为完善。到2025年，70%的关键零部件、关键基础材料实现自主保障，先进基础工艺得到广泛推广应用，建成较为完善的产业技术基础服务体系。

首先，工业强基要提高认识、加大投入。万丈高楼不可能建在沙滩上。提高创新能力，突破智能制造，需要“四基”做技术支撑。

其次，加强“四基”创新能力及平台建设，提高制造基础能力，政府要发挥主要作用。产业化问题主要由企业投入，但是共性技术、竞争前技术的问题，需要政府来加大力度投入和支持。建议建设一批独立的，不以盈利为目的、能够为跨行业服务的关键共性基础材料、先进基础材料工艺制造创新研究中心。我国到2025年要建设40个制造业创新中心，建议应该包括关键元器件、关键基础材料和先进基础工艺的制造创新中心或平台。