五轴数控机床范文
时间：2023-03-26 06:41:58
导语：如何才能写好一篇五轴数控机床，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
近年来，五轴数控机床加工自由曲面受到了广泛的关注，因为五轴机床能够提供三轴机床不具备的优化刀具位姿和复杂加工模式，同时能够实现更高的精度和更小的误差，大大减少了前处理和后处理的时间。然而，当前的五轴加工刀具路径由直线段逼近，并且刀具的方向在每个线段不变，导致不能加工出很好的平滑表面。但是每一条线段刀具方向的变化又会增加驻留时间，为了获得更好的表面质量，线段的数量指数增长，因此，实际加工过程中需要尽可能减少线段的数量，显而易见，五轴数控机床的有效轨迹生成方法亟需研究。目前的CAD系统与传统CNC系统在定义几何的方式上存在技术差异，CAD系统提供给设计者的工具是平面或者空间参数曲线，但是CNC系统仅支持直线和圆弧路径运动，因此需要研究参数曲线的插补方法。相关的研究也有很多，例如：文献[1]提出了多轴机床命令生成的一般理论，文献[2]研究了三轴机床的实时曲线插补，文献[3]研究了一个参数插补器，文献[4]研究了五轴机床的实时控制器，文献[5]研究了六轴机器人的实时NURBS曲线插补器。实时参数插补减少了记忆存储，保证了刀具位置的一阶和二阶连续，但是生成和控制五轴数控轨迹的主要问题是刀具方向的连续和平滑描述，因此需要研究一种控制算法来修正刀具起始方向的连续性。本文提出一种新的五轴数控机床轨迹生成方法，将刀具位姿、起始方向和运动参数在规定的采样时间内计算，通过一个逆运动学程序在规定采样时间内执行每个轴生成的命令，相比于传统的离线控制策略，可实现实时轨迹控制。
1刀具路径优化生成流程
当一个五轴铣床加工曲面时，刀具残留高度可以在已加工表面上观察，将刀具路径和刀具路径间隔划分的表面定义为相邻刀具轨迹的距离。如图1所示的残留高度h和步长p。若加工的步长过大，则加工表面较为粗糙；步长过小，则降低了加工的效率。（1）式中：κ为曲面的曲率。在允许的残留高度下可以计算最大加工步长，为了简化刀具路径规划过程，曲面边界曲线可以作为起始路径，然后决定连续的路径。实时轨迹规划为了获得平滑曲面，需要在几何数据和加工情况的基础上生成刀具位置、方向和运动参数的数据，曲面的几何数据可以用三次面型形式输入到数控机床中：将刀具的一阶和二阶位置变量作为刀具常规的线性速度和加速度，本文提出的五轴数控机床的轨迹生成方法的流程如图2所示。
2刀具路径优化生成仿真
球头铣刀的外形可以制造成各种形状，因此适宜加工自由曲面模具或者模型。采用球头铣刀加工自由曲面的刀具轨迹生成策略描述如下：由式（2）与加工情况决定了式（1）的刀具路径步长和待加工表现信息。在常数进给率下，可以由式（7）得到每个采样周期内的独立参数u，然后根据u和式（4）获得刀具的位置和起始方向数据。刀尖轨迹生成一条基准线，曲面法向量的趋近向量为网格曲面划分的规则。网格轨迹建模类似单位球面的曲线，在弗格森曲线模型的基础上，重新表示基准线和网格规则，进一步获得基准线的一阶、二阶和三阶运动参数以及网格规则，由CAD系统获得加工情况和曲面的几何参数，采用实时控制技术计算刀具的位置和角运动属性。如图3所示，本文进行了一组自由曲面加工轨迹仿真，仿真工件的尺寸为400mm×400mm，仿真刀具采用球头铣刀，进给率设置为10mm/s，采样周期设置为10ms，整个仿真工件的位置总数为8005，计算时间为50.66s。
3结论
篇2
【关键词】数控技术；后置处理；CAM；五轴联动；加工仿真
NC Machining Simulation of Five-axis Linkage Machine Tools
(for A-B Turntable)
Li Xiang
(Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China)
Abstract：General CAD/CAM software has its own CAM module that calculates the complete information of the tool path.In order to meet the requirements of five-axis linkage machine tools，post-processing is needed to acquire NC code applicable to the given machine tools.The post processing of five-axis linkage machine tools concerns the calculation of rotary angle and the complicated coordinate conversion.The specific post-processing of A-B turntable five-axis linkage machine tools is proposed in the paper.The processing program is developed by Visual C++ via the coordinate conversion of machine tools and workpiece.It is simulated and verified by VERICUT software.
Key words：numerical control；post-processing；Computer Aided Manufacturing (CAM)；five-axis linkage；machining simulation
1.引言
五轴联动数控加工系统广泛用于加工复杂曲面，这种先进的加工系统对我国航空、航天等领域的精细加工有着举足轻重的作用。UG是广泛应用的建模及加工仿真软件。探索UG的通用后置处理系统与专用数控系统的结合，具有重要意义。
VERICUT是数控加工仿真软件，它可实现对机床、刀具、工件加工过程的可视化，对于减少报废、节约材料和提高制造的技术水平都有深远影响。
2.基于UG的CAM数控加工
Unigraphics Sloutions公司（简称UGS）是全球知名的美国MCAD供应商，UG是其推出的集CAD/CAM/CAE为一体的三维参数化设计软件，也是世界先进的计算机辅助设计与制造软件。
UG包含的众多功能模块，涉及到工业设计与制造的各个层面。UG的工业设计制造流程为：
2.1 UG CAM简介
UG CAM即加工制造模块，是UG的重要模块之一。其主要功能是承担交互式图形编程（数控编程），即针对CAD三维模型所包含的产品几何表面信息，进行数控加工刀未轨迹的自动计算。UG CAM模拟制造的过程可概述为：根据设置的工艺方案参数，生成数控程序，即导出以“.cls”为后缀的刀位轨迹文件。
2.2 UG CAM后置处理现状
UG与目前市场上流行的其他CAD/CAM软件一样，带有自己的后置处理模块。但是目前没有开放五轴联动非线性误差校核和非线性误差控制功能。由于不同结构（双转台、双摆头、摆头—转台）的五轴联动数控机床具有自身的结构特点和制约机床加工质量的关键结构参数，通用后置处理系统很难在生成数控程序时，全面而有针对性地考虑机床自身结构特点所造成的非线性误差。因此，目前国内很多CAD/CAM系统的用户对软件的使用主要是CAD模块，对CAM模块的应用效率不高，一个关键原因就是软件只配备了通用后置处理系统，而用户没有根据具体的数控机床特点进行必要的二次开发，由此生成的代码还需要人工做大量修改，严重影响CAM模块的应用效果。
后置处理的任务是对数控编程所导出的刀位文件进行处理，生成指定数控机床的控制指令。尽管各厂家数控机床的具体功能和指令系统存在着差异，但后置处理的过程却有不少相似之处。因此，对主要的CAD/CAM系统进行探索，将其通用后置处理与各种数控系统及数控机床相结合，解决数控加工的矛盾，具有较大工程应用价值和意义。
本文将以西门子840D数控系统为例，将UG CAM所导出的CLSF刀位轨迹文件经过后置处理导出西门子840D数控系统所应用的ISO加工指令。
3.后置处理
篇3
1数控机床的优点
相对于普通机床，数控机床可以较好地解决小批量、多种类、复杂精密的机械零件加工问题，是一种柔性的、效能高的自动化机床。数控机床是一种典型的机电一体化产品，是现代机床控制技术的发展方向。数控机床还具有加工精度高，加工质量稳定的优点。在加工过程中，数控机床可以多坐标联动，可以加工形状复杂的零件。如果数控机床的加工对象发生了变化，只需要更改机床中数控程序，对机床的机械结构一般不需要进行改变，可以有效地节省加工准备时间。数控机床的加工精度较高，生产效率一般是普通机床的3~5倍。数控机床的自动化程度较高，不会过分依赖操作人员的操作水平，操作人员的劳动强度较低，操作过程中一般只需要对数控机床的控制程序进行操作。
2高档数控机床
高档数控机床由于其优异的加工特点，对一个国家的装备制造业，乃国防工业和国民经济发展都有不可取代的作用。高档数控机床的精度高，这是它相较于其它机床最显著也是最重要的特点，只有高精度的机床，才能满足当今越来越高的零件加工需求。其次，高档数控机床的性能比较齐全，加工范围较广。再者高档数控机床的转速高，进给速度大，拥有4轴以上的机床联动轴。最后，高档数控机床的组件配备较高档，同时机床可以实现刀具内冷。正是由于高档数控机床的这些特点，西方发达国家对我国实行高档数控机床的技术封闭，真正高端尖的数控机床，很难从发达国家直接买到。高档数控机床在军事和民用上都有着重要作用，没有高档的数控机床，装备制造业就很难立足高端领域，从而影响我国的国防工业。没有高档的数控机床，一些精度要求高、形状复杂的零件就无法生产，这就会让发达国家在产业上占据制高点，我们没有装备制造业的话语权，在经济上也会受到制裁。因此，大力的发展和研制高档数控机床任重而道远。我们必须通过高档数控机床的研制，提高我国装备制造水平，从而缩小乃至超越发达国家的制造水平。我国国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)中确定了16个科技重大专项，而“高档数控机床与基础制造装备”是其中之一，由此可以看出国家对高档数控机床研制和技术突破的重视。《规划纲要》中提出，高档数控机床重大专项实施方案和专项的实施坚持了以下四项原则：（1）主机牵引、加强基础；（2）跟踪跨越，集成创新；（3）掌握核心技术，提升创新能力；（4）鼓励使用，需求拉动。即高档数控机床新产品的开发要以用户的实际需求为依据，共性、关键技术攻关和功能部件的开发要以主机发展为牵引，以满足主机需求为根本目的。
3我国研究现状
高档数控机床与基础制造装备重大专项的专家针对高档数控机床技术曾专门指出：从国外进口的高档机床，其稳定性和可靠性较好，使用过程中，精度一二十年可以保持不变，很少出现问题。我国自主生产的高档数控机床，精度和速度都能达到技术指标要求，但对于更为核心的技术指标，如数控机床的稳定性和可靠性则表现较差，无法与国外产品相比。机床作为制造业的母机，稳定性和可靠性对制造精度有重要影响，这就需要我们的研究工作者在基础理论方面进行深一步的研究，从更深的层面解决技术难题，早日提高国产高档数控机床的生产质量。2011年，由济南二机床集团承担的两个国家重大专项课题“高速龙门五轴加工中心”和“双摆角数控万能铣头”通过国家验收。大型高速龙门五轴加工中心主要用于各种不锈钢、铝合金等复杂零件的高速精加工，是航空航天等领域急需的高档装备，多年来市场一直被进口产品占据主导地位。而双摆角数控万能铣头是五轴联动数控机床的核心功能部件。项目验收组的专家们一致认为，这两项重大技术专项装备技术达到了国际先进水平。
篇4
1线圈压模的加工工艺分析
压模的理论形状（如图1）。底部是支撑部分，线圈的压模部分焊接在支撑上面，截面部分是“L”形状，其中立面部分较高，在100~120mm之间变化，立面和平面之间是空间的直角关系。对于此种类型工件，其压模型面是空间变化的曲面，按技术要求应采用五轴联动数控机床进行加工，由于缺少五轴联动的数控机床设备，决定采用四轴联动的机床进行加工。
2数控加工方法的研究
2.1粗加工的数控加工方法压模是整体“S”形锻料，采用整体去量加工的工艺方案。粗加工的目的是快速去除多余材料，在这里采用高速加工的数控加工策略。高速加工技术符合所罗门原理，即每一种被加工材料都有一个临界切削速度，在切削速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大，而当切削速度达到普通切削速度的5~6倍时，切削刃口的温度开始随着切削速度的增大而降低，刀具磨损随切削速度增大而减小［1］。到目前为止，理论上对高速切削加工没有形成一致的概念。一般可以用两个指标来衡量：1）高转速，主轴转速在1200r/min；2）快进给量，每分钟几米甚至几十米。加工时采用PowerMill软件进行数控编程，使用三维模型区域清除策略（如图2），通过小切削深度和大进给量来实现高速加工，同时采用轮廓光顺和刀路连接光顺，消除突变和急拐现象，设定主轴转速1500r/min，切削进给率1000mm/min，下切进给率300mm/min，掠过进给率3000mm/min，加工完成所用时间是1h48min26s，而没有径向高速加工的时间是2h50min54s。在提高效率的同时保证了刀具安全（不发生碰撞和研刀，提高刀具寿命）。
2.2半精加工、精加工的数控编程方法研究在半精加工、精加工中，采用参数偏置精加工的策略，使用参考线来进行控制刀位轨迹，计算出最优化的轨迹，刀路轨迹光顺且切削点分布均匀，有效提高了表面质量。在实际加工中，针对某一加工区域需要连续生成多个加工策略项，而后通过刀具路径列表，对此多个加工策略进行合并，并进行刀路重排，就可以得到顺序一致，光顺连续点分布均匀的刀路（如图3）。这样编辑的刀路安全可靠，优化处理效果好，可以提高表面质量和加工效率。
3数控加工的仿真和模拟
数控加工编程的校验分为仿真和模拟两个部分。其中仿真功能只是对刀路、刀具进行过切和碰撞性检查，在数控编程软件内部进行，检查刀具路径的碰撞或过切，就可以计算出碰撞的深度，进行调节刀具；计算过切区域，进行分割刀具路径，在碰撞和过切检查完毕，可以确定刀路是安全的。数控模拟需要先确定工件的安装方式和使用的数控机床。由于多轴加工编程复杂、难度大。因为多轴加工不同与三轴，它除了三个直线运动外，还有旋转运动参与，其所形成的合成运动的空间轨迹非常复杂和抽象，一般难以想象和理解［2］。所以三轴以上的运动，要通过机床模拟，避免干涉、碰撞。单策略刀路采用四轴联动数控机床，使用立式的装夹方式（如图4）。确定装夹方式后，进行后置处理，产生数控机床的加工代码文件，通过机床结构件进行运动模拟，检查刀具与机床、工件的相互位置，避免发生碰撞（如图5）。此时已经脱离了数控编程软件的环境进行数控机床的模拟，而是直接用机床代码文件驱动机床运动部件，达到与实际数控机床完全一样的运动情况，在运动中进行各种干涉、碰撞检查和计算。
4结论
篇5
关键词：数控技术;高速切削;五轴联动;智能化
引言
数控技术英文简称CNC，它是通过计算机以及数字化技术来实现对机床运转的有效控制，以确保研发出一种加工过程智能化、自动化的制造技术。数控技术集信息处理、自动控制、微电子、自动检测、计算机等于一体的高新技术，具备高效率、高精度、柔性自动化等优势。数控技术的应用主要体现在数控机床上。当前利用数控机床可以加工出非常复杂的零件，而且加工出的零件精度高、质量稳定。并且由于数控机床进行的是自动化生产，这对提高生产效率，降低工人劳动强度也产生了非常重大的影响。因此当今世界各发达国家都在努力发展以数控技术为核心的先进制造技术，以期能进一步发展经济、提高综合国力。
1国内数控技术发展现状
如今，随着我国技术创新的不断推进，我国对数控系统、数控主机、伺服驱动、专机及其配套件等基础技术已经基本上掌握，并且创立了一批从事数控开发和生产制造的企业，建立了许多从事数控技术研究的研究机构，而且在许多大中院校开办了数控专业，为社会培养了一批优秀的数控专业人才，对于推动我国数控技术的发展至关重要。目前，在数控领域我国部分企业已经初具规模，如航天数控、沈阳数控、广州数控、华中数控等，上述企业所生产的数控系统具备普及型、经济型、实效性等特点。同时我国研发的数控产品的质量和性能对比以前，已有了很大的提高。这些产品目前在国内已逐步得到用户认可，并且有些已在国内站稳了脚跟，不少还出口到了国外，当然只能是出口到一些欠发达地区和国家，但这依然说明我国的数控技术已取得了长足进步。下面介绍一些近些年来，我国相关企业生产的一些较具特色的高品质数控产品：（1）华中数控研发出的华中“世纪星”数控系统要远远超过国外普及型数控系统，尤其是在功能和配置方面。同时，该企业生产的三维图形显示、大容量程序内存、开放体系结构、动态仿真、网络功能、TET彩色薄形显示器、多轴联动、双向螺距补偿等配置方面所具备的水平均达到了国外高档系统的水平。而且华中数控的数控系统要比国外同类型的便宜很多，比如其五轴CNC单价要比同类型西方生产的单价便宜四分之一。（2）广州数控研发出的GSK983M系统属于中高档数控系统，其能够实现5轴4联动，最高加工精度达1um，移动速度可以达到24m/min,可实现高精度高速度闭环加工。同时GSK983M系统还能够实现12种固定循环，坐标旋转，空间螺旋线插补等等功能。这种数控系统还可实现DNC加工，并具备相关参数和程序的传输功能，实现了对对机床的调整和加工程序的备份。这套数控系统还具有加工稳定性高的特点，其已被国内绝大多数机床厂家认可。（3）武汉重型机床厂研发出的重型七轴五联动车铣复合机床，最大加工直径8000mm，最大加工高度2000mm，最大承重100t。其还具备在线测量、五轴联动车铣复合加工等功能。这台机床是我国首台自行研制的大型螺旋桨数控五轴联动加工机床，其已达到当代国际先进水平。当它加工螺旋桨时，一次装夹，就能完成所有工序的加工。
2我国数控技术发展存在的主要问题
通过对数控机床的发展历程进行分析发现，虽然我国数控技术取得了较快的发展，但是与国外发达国家相比，还存在着较大的差距。尤其是在高精尖数控技术方面，差距更加明显。总的来说，我国数控技术的发展水平与国外相比的话至少落后10年。具体问题如下：2.1技术创新力度不够，技术消化吸收不良如今，我国数控技术还在照抄国外的发展模式，大部分内容缺乏创新，而且对国外的技术依赖性很强，很多方面只能模仿、改进，一旦出现问题很多时候不能自己解决，必须要请别国的专家来解决，这在很大程度上制约了我国数控技术的发展。总的来说没有形成自主创新能力。当前我国把引进国外先进的数控技术作为发展我国数控技术的一条捷径，虽然目前引进了很多国外的先进数控装备，但要从根本上提高我国数控技术的水平，就必须要对别人的技术进行充分研究，只有在此基础上才能消化吸收别人技术，把别人的变成自己的。但我国目前的情况是，很多情况下为了追求效率，只能是在没有充分消化的情况下求发展，结果是生产出的产品技术含量较低、质量不高、稳定性差。最终结果是：没有强大的技术根基，最后只能越来越依赖国外的技术。2.2技术创新环境不完善任何事物的出现都离不开环境，技术创新也一样。目前我国还未形成一套适合我国发展的技术创新环境。主要原因是因为我国经济发展还没有充分的市场化，市场机制不完善，一些结构性的深层次矛盾还没有彻底解决，企业发展往往面临法制不健全、竞争不平等等一系列问题；另一方面我国相关企业也面临国外同行的巨大压力。所以种种原因最后使得很多企业为了能生存，只能在一定程度上牺牲掉技术创新机制。而且大部分企业的技术创新机制长时间处于停滞状态，因此无法获得更好的技术成果。2.3数控系统稳定性可、靠性有待提高通常情况下，一般会选择平均无故障时间来衡量数控技术的可靠性。国外数控技术平均无故障时间一般超过了10000h以上，而国内数控技术一般在3000~6000小时，由此可见我国数控系统在可靠性上与国外的相比差距也很大。2.4机床数控化率低目前我国是世界上拥有机床量最多的国家（统计发现接近300万台），但是机床数控化率只有1.9%左右，与西方发达国家的20%还存在着较大的差距。例如日本不到80万台的数控机床，其数控化率却达到了20%。数控率低已经成为我国现阶段制造业面临的很突出的问题。2.5数控体系开放力度不够目前，我国大部分企业生产的数控产品开放力度不够，用户接口不完善，虽然部分产品具有开放功能，但是无法形成真正的开放式系统。使用这些产品时，用户无法根据自己经验来进行操作，从而导致对数控技术的创新无法有效的进行。
3我国数控技术的发展趋势
3.1向高精度、高速度方向发展数控技术日后发展的基本方向是高速切削加工技术，因为高速切削加工可以在改善工件加工质量的同时，进一步提高生产效率。在实际操作过程中，操作人员发现如果将切削速度提高10倍，将会使其进给速度提高20倍，达到超过了传统的切削，会诱发切削机理的改变，从而使金属切削单位功率提升30%~40%，刀具寿命提高了70%，但是切削力会下降30%。该过程还会导致留在工件上的切削温度不升反降，切削热大幅度降低，切削振动消失。但要实现高速切削加工，机床上面相关的一些功能部件也必须要达到一定要求，比如：工作台最高进给速度应该控制在40~60m/min，主轴转速最好控制在12000~40000r/min，此外主轴还要求要稳定性好，刚度好，冷却效果好。随着今后制造业对产品的精度要求越来越高，实现高精度的加工也是数控机床今后发展的重要方向。在数控机床高精度加工中，美国拥有者最好的加工水平，其不仅推动了中小型精密机床的发展，而且在大型精密机床的发展上也取得了不错的成绩，这些装备的出现使得数控机床的加工精度越来越高。近些年来，我国一直在研发超精密机床，例如北京机床研究成功研发了JCS-031型超精密铣床、JCS-027型超精密车床和JCS-035型数控超精密车床等。3.2向五轴联动加工发展五轴联动加工是未来数控技术的发展方向。因为现已证明如果对拥有三维曲面的复杂零件选择5轴联动进行加工，不仅能够使加工后的工件符合使用要求，而且还能提高生产效率。总的来说，5轴联动的数控机床的生产效率与2台3轴联动数控机床的生产效率相当，尤其是选择立方氮化硼制成的铣刀进行零件切割和加工时，5轴联动加工所获得的经济效益要高于3轴联动加工。但是由于5轴联动数控机床的主机结构、数控系统等极为复杂，从而使其购买价格明显高于3轴联动数控机床，再加上对5轴联动的数控系统具有较大的编程难度，从而在一定程度上制约了5轴联动数控机床的发展。如今，我国数控技术的软、硬件系统得到了有效的改进，这使得五轴联动数控机床的制造难度和成本大幅度降低了，这促进了5轴联动数控机床的发展。因此5轴联动数控机床是未来数控技术发展的主要方向。3.3向开放式、智能化、网络化方向发展智能化一定是21世纪数控装备的主要特点之一，也一定是我国在数控技术方面重点发展的领域。具体来说，智能化将体现在以下几个方面：（1）为提供加工品质和加工效率时的智能化，例如工艺参数自动生成、加工过程自适应控制需要智能化；（2）提高连接方便及驱动性能时的智能化，例如电机参数的自适应运算、前馈控制、自动选定模型、自动识别负载时等均需用到智能化；（3）在简化操作、简化编程方面时的智能化，例如智能化的人机界面、智能化的自动编程等。目前世界大部分国家开始对开放式数控系统进行研发，主要是由于开放式数控系统可以有效解决传统数控系统运行过程中所存在的封闭性缺陷，开放化的数控系统逐渐成为数控技术未来发展的主要方向。这里所提及的开放式数控系统主要是指各个系统的运行能够在统一的平台上进行，并借助增加、改变或剪裁结构对象，来使产品系统化。与此同时，其还能够把用户的技术诀窍和特殊应用集成到数控系统之中，从而有效的实现不同档次、不同品种的开放式数控系统，推动我国数控技术的发展。网络化是最近几年发展起来的数控装备。数控装备的网络化可以更好的满足制造系统、生产线、制造企业的发展需求，同时为虚拟企业、敏捷制造、全球制造等提供全新的基础单元。3.4向柔性化方向发展数控系统的柔性化也是今后数控技术的发展方向，其发展方向将体现在以下几个方面：（1）发展多功能机床。目前数控机床在加工零件的过程中，存在着对时间的大量浪费的问题，比如说在工件搬运、上下料、安装调整、换刀上会浪费大量时间。为了尽可能的利用好时间，人类尝试将各种功能的加工环节整合到同一台机床上，这样的加工过程中将会在很大程度上节省时间，提高加工效率。目前多功能机床发展速度很快，这种机床可以在今后实现数控加工的柔性化。（2）模块化设计。今后数控系统会逐渐朝着模块化的方向发展，由于借助模块化设计具有可裁剪性强，功能覆盖面大等功能，而且可以更好的满足不同用户的需求。因此今后采用模块化设计的数控系统可以有效的实现加工过程的柔性化。（3）群控系统。由于同一群控系统可以根据其生产过程中的不同，而使信息流和物料流进行自动动态的调整，从而能实现制造过程的柔性化。3.5向绿色环保方向发展虽然当前人类工业高速发展，但也造成了一系列的环境污染问题，并且这些问题在近些年来越来越突出。所以使得目前人们的环境保护意识越来越强，对生活品质的要求越来越高。而制造业对环境的污染可以说是相当突出，并且数控加工在制造业中是最重要的一环，所以今后就要求数控加工要越来越环保。在这种情况下，装备制造行业对数控机床提出了无液、无冷却液、无气味的环保要求。这样一来使机床的除尘、排屑等设备发生了翻天覆地的变化。因此数控机床今后的发展方向会朝着越来越环保的方向发展。
4小结
本文对我国数控技术的发展现状给予了系统的介绍。从中我们可以发现我国数控技术的发展已取得了很大进步，但要跟上数控技术的发展趋势，尤其是能制造出有自己特色的高品质数控装备，依然有很长的路要走。一个国家强不强大，关键在于实体经济，而实体经济的强大又取决于制造业发不发达，而数控技术是衡量制造业发不发达的一个很重要的环节。所以今后我国要想成为真正的经济强国，就必须要大力发展与数控技术。
参考文献：
[1]陈成.实现高速数控加工关键技术的研究[J].机械工程与自动化，2007,9(04):146-148.
[2]邹庆华.数控高效加工理论研究[J].机电产品开发与创新，2010,14(01):167-169.
篇6
一、数控机床的安装与调试
1.数控机床的初就位和组装
在数控机床的初就位和组装过程中主要包括基础施工及机床就位：地基、防震沟的设施的建设；电力系统的供给机床的连接组装：机床机械、电气部分的组装。
2.数控系统的连接和调整
第一，外部电缆的连接。第二，电源线的连接。第三，输入电源电压、频率及相序的确认：输入电源电压和频率的确认；电源电压波动范围的确认；输入电源电压相序的确认；确认直流电源输出端是否对地短路；接通数控柜电源，检查各输出电压；检查各熔断器。第四，参数的设定和确认，短路棒的设定，参数的设定。第五确认数控系统与机床间的接口。
3.通电试车
通电试车前给机床加注规定的油液和脂，清洗液压油箱和过滤器，加注规定标号的液压油，接通气动系统的输入气源。
4.机床精度和功能的调试
小型数控机床，整体刚性好，对地基要求也不高。对大中型设备或加工中心，不仅要调整水平，还需对一些部件进行精确调整。具体包括：精调机床床身水平；调整机械手与主轴、刀库的相对位置；工作台自动交换时平稳、可靠、正确；试验各种主要操作功能、安全措施、常用指令执行情况；辅助功能及附件的正常工作。
5.机床试运行
带一定负荷条件下经过一段时间的自动运行。
二、数控机床的验收
1.开箱检验和外观检查
检验的主要内容是：装箱单；核对应有的随机操作、维修说明书、图样资料、合格证等技术文件；按合同规定，对照装箱单清点附件、备件、工具数量、规格及完好情况；检查主机、数控柜、操作台等有无明显的碰撞损伤、变形、受潮、锈蚀，并逐项如实填写“设备开箱验收登记卡”存档。
2.机床性能及数控功能的检验
（1）机床性能的检验。第一，主轴系统性能。可做低、中、高速运转。主轴定心轴承处测量温度和温升；主轴转速和进给量的实际偏差，不应超过标牌指示值-2％～+6％；机床主传动系统的空运转功率（不包括主电机的空载功率）不应超过设计文件的规定；对主轴连续进行不少于5次的锁刀、松刀和吹气动作试验，动作应灵活、可靠、准确；用中速连续对主轴进行10次的正、反转起动、停止（包括制动）和定向操作试验，动作应灵活、可靠；无级变速的主轴至少应在低、中、高的转速范围内，有级变速的主轴应在各级转速进行变速操作试验，动作应灵活、可靠。第二，进给系统性能。第三，自动换刀（ATC）系统。第四，机床噪声。第五，数控装置。第六，安全装置。第七，气、液装置。第八，附属装置。
（2）数控功能的检验。功能包括：准备指令、操作功能、CRT显示功能。考机程序，考机程序应包括主轴转动。主轴的最低、中间和最高转速以及主轴的正转、反转及停止等动作；各坐标轴的运动；自动交换刀库中三分之二以上的刀具。
3.机床精度的检验
（1）机床几何精度的检验。数控机床的几何精度是综合反映该机床的各关键零部件及其组装后的几何形状的方差误差。普通立式加工中心主要检验以下几项：工作台面的平面度，各坐标方向移动的相互垂直度，X、Y坐标方向移动时工作台面的平行度，X方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度，主轴的轴向窜动，主轴孔的径向跳动，主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴线的平行度，主轴回转轴心线对工作台面的垂直度，主轴箱在Z坐标方向移动的直线度。
（2）机床定位精度的检验。机床定位精度是指机床的移动部件，沿某一数控坐标轴方向移动一段距离时，实际值与给定值的接近程度。
定位精度主要检测内容有：各直线运动轴的定位精度和重复定位精度，直线运动各轴机械原点的复归精度，直线运动各轴的反向误差，回转运动（回转工作台）的定位精度和重复定位精度，回转运动的反向误差，回转轴原点复归精度。
4.机床切削精度的检验
数控机床切削精度是一项综合精度，反映了机床的几何精度和定位精度等各种因素造成的误差和计量误差。
5.分析数控机床几何精度与定位精度对切削精度的影响
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[关键词]直接驱动技术；电主轴；转台；双摆头；数控机床
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）14-0371-01
0 引言
目前，随着汽车模具、消费电子、医疗器械等行业的不断发展，对数控机床提出了更高的要求，高速化、高精度化、高效率已经成为了数控机床发展的必然趋势。直接驱动技术以其响应快、无传动间隙、速度高等特点在数控机床中得到了广泛的应用，大大提高了零件加工效率、表面质量，延长了刀具使用寿命，最重要的是提高了数控机床的平均无故障时间。
1 直接驱动技术
直接驱动技术是电动机直接与运动部件结合，取消了机械传动的滚珠丝杠副、齿轮传动、皮带传动等传动方式，响应快，大大减少了机械传动中的传动链误差、零件磨损、反向间隙。直接驱动技术的典型应用包括直线电动机和力矩电动机。
1.1 直线电动机
直线电动机可认为是将旋转电动机轴向剖开，然后将转子与定子展开，形成如图1所示的由定子与转子组成的直线电动机。
1.2 力矩电动机
力矩电动机由定子与转子组成，主要驱动回转运动元件，外部连接有冷却套，如图2所示。力矩电动机具有低转速、大转矩；控制精度高；结构紧凑、体积小、质量轻；高效率、低能耗的优点。
2 直接驱动技术在机床中的应用
2.1 直线轴的应用
在数控机床中，直线电动机主要用来驱动直线运动部件，如数控机床的直线轴X、Y、Z轴。
1）高速度。目前，由直线电动机驱动的直线轴快进速度可达200m/min
以上，而伺服电动机加滚珠丝杠的传动方式快进速度小于60m/min，大多为20～30m/min。
2）高加速度。直线电动机最大加速度可达30g，加工中心的加速度已达3.24g，而传统机床进给加速度在1g以下，一般为0.3g。
3）定位精度高。减少机械传动链，采用光栅闭环控制，精度可以是丝杆的10倍甚至100倍，定位精度可达0.1～0.01μm。由于运动部件的动态特性好，响应灵敏，加上插补控制的精细化，可实现纳米级控制。
4）长行程。采用丝杠传动的数控机床，当长度大于6m时，丝杠由于自重的问题就会出现大挠度，再加上传动热会使丝杠变形更加严重。而采用直线电动机驱动，由于电动机与基础件紧密结合，无悬垂现象，定子可无限加长，目前已有应用长达40m以上。目前，国外的直线电动机厂家主要由德国西门子、美国的BALDOR、荷兰TECNOTION公司等，国内的主要厂家有深圳大族精密机电有限公司、郑州微纳科技有限公司等。
2.2 回转轴的应用
1）电主轴。电主轴主要由定子、转子、主轴支撑单元、主轴等组成。具有结构紧凑、重量轻、惯性小、噪声低、响应快，且转速高、功率大等优点。数控机床采用电主轴可实现对工件的高效、高精加工，尤其在医疗、模具、消费电子等领域的应用。目前，电主轴的转速达到40000r/min以上，典型的如沈阳机床的i5M1.1智能高速钻攻中心，电主轴转速为40000r/min，可实现对手机中框、按键、外壳等的高光加工。
目前，国外的电主轴厂家主要有瑞士ibag、意大利PS、德国GMN等，国内厂家主要有广州昊志、北京精雕、北京超同步等，其中昊志与精雕的电主轴主要应用于消费电子行业的加工，产量较大。
2）转台。力矩转台主要由定子及转子、支撑轴承、转台、转台夹紧装置、角度检测系统组成，如图3所示。
具有结构紧凑、无磨损、精度高、动态特性好、承载能力大等优势，被广泛应用于车铣复合加工中心上。目前，国外的力矩电动机转台厂家主要有德国的CyTec、意大利LCM、德国的peiseler等。国内厂家主要有大连光洋、凯奇电气、华中数控，其中大连光洋与高校联合开发出了一系列产品，完成了系列化直驱功能部件的样机制造，部分已经量产。典型的机床厂家有国外哈默的C62A/C轴直驱摇篮转台加工中心、德国德玛吉NMV3000DCGB/C轴直驱立式五轴加工中心。国内典型的厂家有沈阳机床i5M8的A/CS双摆智能立式五轴加工中心，用来加工叶轮、医疗关节等曲面零件。
3）双摆头。双摆头采用力矩电动机直接驱动，具有高速、高精和更好的动态性能。结构简单、传动链短、传动精度高，传动平稳、噪声低，因此具有良好的精度保持性。双摆头为五轴联动龙门加工中心的关键功能部件。特别适合复杂空间曲面的加工。如加工客机庞大的机身、大直径叶轮、叶片等要求效率和精度的零件。典型的机床应用有意大利Breton的五轴联动龙门加工中心TITAN系列（车铣复合），德国handtmann海德曼五轴龙门加工中心HSCPBZ、UBZ、GANTRY系列产品覆盖钛、钢、铝等复合材料，确保精度、生产率和成本效益方面的峰值性能。德国兹默曼Zimmermann公司的FZ100和3轴铣头M3ABC成功地实现了6轴加工。适合于铝合金、复合材料、模型材料钢件和铸铁的高速加工。除上述外，力矩电动机还应用在旋转刀架、动态刀库、动力头上等。
3 结论
综上所述，直接驱动技术在数控机床上的应用，大大提高了零件的加工精度和加工效率，符合当前数控机床向高精度、高效率、复合化、智能化、绿色化发展的趋势，在数控机床领域的应用范围将不断拓展。所以，直接驱动技术将是高速、高精、高效数控机床未来发展的方向。
参考文献
[1] 王红旭，魏巍.直接驱动技术的发展及其应用前景[J].制造技术与机床，2008（6）：150-154.
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[关键词]数控机床；误差分析；位置精度
1.数控机床误差分析
1.1数控机床误差来源
机床加工零件的过程就是刀具与毛坯或工作台相对运动的过程，因此两者之间相对运动的准确程度直接影响零件的精度。加工精度的产生是多种因素共同影响的结果。
机床的误差的影响因素涉及机床组成零部件的几何误差、工艺误差和安装误差等。其中，机床的几何误差对机床精度的影响权重比例达25%。因此，研究机床的几何误差对提高机床的精度有重要意义。
1.2传动精度对机床精度的影响
位置精度是衡量数控机床性能的重要指标，包括数控机床加工精度、定位精度和重复定位精度。影响数控机床精度的因素很多，主要取决于机床的静态特性、动态特性和热态特性。主要因素有以下几个方面：⑴组成机床的零部件加工时产生的尺寸误差和装配过程中产生的装配误差，统称为几何误差；⑵机床内外的热源引起的热变形误差；⑶机床的刚度、机床质量及切削力不足引起的振动误差；⑷机床主轴和进给伺服系统产生的伺服跟随误差；⑸数据插补运算过程中产生的插补误差；⑹其它误差，如检测误差、外界环境变化引起的环境误差。
机床中常用的传动机构有：带传动、齿轮传动、齿轮-齿条传动、滚珠丝杠螺母幅。这些传动机构引起的误差也是机床传动误差的主要影响因素。
1.3主要性能差距
就机床机械结构方面，国内外数控机床的差别并不大，采用的生产技术也相差无几，而其最大的差别体现在伺服控制系统和核心传动功能部件的转动和进给速度、位置精度和可靠性方面，以及整个机床的制造装配工艺水平与整体质量，这是国外产品占有相当份额的原因所在。
国内外此类产品的主要性能差距有如下几个方面：⑴主轴转速；⑵快速进给速度；⑶位置精度；⑷其他性能。
2.提高位置精度的主要方法
提高数控机床的位置精度通常采用误差防止和误差补偿两种方法。误差防止法是通过机床合理设计、零部件加工、合理装配、机床环境控制和正确使用来减少或消除可能存在的误差源，此方法是保证数控机床位置精度的最基本、最有效的手段。误差补偿法是通过分析影响机床加工精度的不同类型误差的来源，进行机床误差数学建模，通过对机床机械系统的误差进行修正，从而提高机床的加工精度。
2.1误差防止法
数控机床的几何尺寸误差主要来自于机床零件的形状和装配误差，因此在机床零件的加工和装配过程中，改进工艺方法和提高零件质量，以达到减少几何误差的目的。此外，对于机床热变形误差和振动误差，通过校核数控机床结构的刚度和热传导特性可达到减少误差的目的。与普通机床相比，数控机床有插补误差和伺服误差，采用合理的插补计算和伺服控制方法，可以减少该项误差。
⑴几何误差。机床组成零部件的几何误差直接影响机床的加工精度和加工工件的误差，其中机床主轴、导轨和进给系统零部件的几何精度等级影响最大。因此，可以通过提高机床组成零部件的几何精度来提高机床的加工精度，尤其要从主轴、导轨和进给系统这三个主要组成部分着手做深入研究。随着静压轴承、动压轴承、气压轴承等的研制和应用，数控机床的主轴回转精度可达0.01μm。另外，滑动导轨、液体和气体静压导轨、动压导轨的使用，机床的直线度误差0.005μm/1000mm。
⑵热变形误差。热变形误差是机床的发热部位产生热量，热量通过各种介质向外传递，导致机床关键零件变形从而产生误差。热变形误差是继几何误差之后影响机床加工精度的第二大影响因素，热变形误差补偿是提高机床精度的重要途径之一，对热变形误差补偿的研究晚于对几何尺寸误差研究，目前减小热变形误差的方法主要有硬补偿和软补偿两种方法。根据热变形误差产生的过程可以看出，减少和防止热误差变形有以下三个途径：减少热源和控制热流、优化机床结构设计和改善热传导性能。在精密和超精密零件加工中，这些机床的几何精度比较高，因此，降低热变形误差已经成为提高加工精度的主要途径。一方面采用空气静压轴承、磁悬浮轴承，减少摩擦，进而减少由此引起的热量；另一方面，合理布置机床结构，尽量采用对称布置，加快温度场热平衡，将相变理论应用到机床基础件的方法来减小热平衡也是近年来研究的新思路。
⑶伺服跟随误差。进给伺服系统是数控机床的一个重要组成部分，其性能直接影响零件的加工质量和生产效率。伺服系统静、动态特性对数控机床的定位精度、加工精度和位移速度有直接影响，对伺服系统的要求主要是精度、快速性和稳定性三个方面。数控机床伺服系统是按照数控装置的控制指令实现，由步进电动机或伺服电动机与传动机构结合来传动，因此，引起伺服系统的变化复杂，进而影响到加工误差。在数控机床的控制系统中，各坐标轴伺服系统准确跟踪数控指令的能力十分关键。目前对伺服系统跟随误差的研究主要集中在单轴伺服系统和多轴伺服系统性能的提高和改善两个方面。由于伺服控制系统根据反馈方式不同，分为开环控制和闭环控制系统两种控制方法。
⑷插补误差。在数控加工过程中，对于复杂零件的加工，由于刀具运行轨迹非常复杂，计算工作量大，很难准确地满足数控加工的实时性要求。因此在实际加工中，根据加工时进给速度的要求，采用插补运算的方法，完成在起点到终点的数据点密化工作，从而形成坐标轴的运动轨迹。针对插补运算过程中存在的误差问题，采用二维非参数曲线插补算法、弧长接近参数值的五次样条曲线、二次泰勒级数展开式基础上的参数补偿等方法，来减小插补误差，提高插补计算精度。
⑸其它误差。①环境误差；②检测误差。
2.2 误差补偿法
误差补偿法既要涉及机床各种误差的正确测量，而且也存在机床误差的运动学建模的问题。运用现代测量工具和技术测得机床几何误差比较容易，但机床热误差的精确测量相当困难。
运动学建模是对于与机床运动相关的误差成分来建立数学模型，所有的误差均需要通过实测获得，在补偿过程时，误差补偿系统则根据运动学和误差模型以及实时反馈得到机床的最终误差，再进行实时补偿。
误差补偿法主要分为硬件补偿和软件补偿。以前的机床误差补偿研究多集中在修改后台程序方面，随着现代微处理器技术、数字控制技术和传感测量技术的快速发展，数控机床软件误差补偿技术已逐渐发展成为提高机床位置精度的主要手段。
结论
现代制造业逐渐进入高效率，高精度方向，数控机床和其他设备的性能要求也在不断增加。误差补偿技术提高数控机床主要手段的准确性，这已经是当前迫切需要解决的问题。
参考文献
篇9
关键词：精密数控机床；成形运动；误差
根据研究的对象和目的不同，多轴机床成形系统运动学模型有多种不同形式，如刀具成形函数、成形运动约束方程、空间误差模型等等。机床有误差运动的运动学建模又称机床精度建模。不论对机床加工精度预测还是对机床误差补偿，机床精度建模都是最为基本而又关键的工作。
一、多轴精密数控机床成形运行
成形运动按其在切削加工中所起的作用，又可分为主运动和进给运动两类。
1.主运动。由机床或人力提供的主要运动，它促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具前面接近工件，直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件的新表面。通常主运动消耗的功率占总切削功率的大部分。例如，卧式车床主轴带动工件的旋转，钻、镗、铣、磨床主轴带动刀具或砂轮的旋转，牛头刨床和插床的滑枕带动刨刀，龙门刨床工作台带动工件的往复直线运动等都是主运动。主运动可以是简单的成形运动，也可以是复合的成形运动。例如，用车刀车削外圆柱面，车床主轴带动工件的旋转运动B1就是简单的成形运动。主运动就是复合的成形运动，它在切除切屑的同时形成了所需的螺旋表面。
2.进给运动。由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，是使主运动能够依次地连续不断地切除切屑的运动，以便形成所要求的几何形状的加工表面。在机床上，进给运动可由刀具或工件完成，它可以是间歇的也可以是连续进行的。但无论是哪一种情况，进给运动只消耗总切削功率的一小部分。进给运动可能是简单成形运动，也可能是复合的成形运动。例如在车床上车削外圆柱表面时，床鞍带动车刀的连续纵向移动；在牛头刨床上加工平面时，刨刀每次往复一次，刨床工作台带动工件横向移动一个进给量等都是进给运动，且都是简单的成形运动。用成形铣刀铣削螺纹时，进给运动是铣刀相对于工件的旋转运动。
二、多轴机床空间误差建模流程
多体系统运动学理论运用于数控机床的精度建模，首先根据多轴数控机床的拓扑结构，用低序体阵列来描述机床各部件的关联关系，再用齐次特征矩阵来表示各部件之间的几何特征，计算刀具体在工件子坐标系中的姿态以及刀具成形点在工件子坐标系中的位置坐标，就可以完整地推导出有误差运动的运动学模型和机床在各种加工条件下的成形运动约束方程，为进一步分析数控机床运动误差以及提高加工精度提供基础。
由于各种因素产生的误差影响，机床实际的成形运动轨迹不可避免地会偏离指令运动轨迹，因此按理想条件建立的数控机床成形运动模型并不能真实反映实际的成形运动状况，需要对实际的有误差加工过程进行分析、研究，建立起符合实际情况的数控机床成形运动过程模型。
多体系统运动学理论运用于数控机床的精度建模，首先根据多轴数控机床的拓扑结构，用低序体阵列来表达，这对所有的不同结构的机床都是很容易的。低序体阵列描述了机床各部件的关联关系，因此机床各部件的运动误差对刀尖而言的阿贝误差影响，由于机床各部件非正交而形成的误差耦合（缩、放作用）都包含其中了。用齐次特征矩阵来表示各部件之间的几何特征，通过统一的模型，刀具体在工件子坐标系中的姿态以及刀具成形点在工件子坐标系中的位置坐标都可以计算出来，这样就可以完整地推导出了有误差运动的运动学模型和机床在各种加工条件下的成形运动约束方程。
三、多轴精密数控机床的误差分析
机床误差即刀具体在工件子坐标系中的姿态误差以及刀具成形点在工件子坐标系中的位置坐标误差，来源于各个部件的几何误差（包括静态及运动误差）。低序体阵列中序列越低的部件影响越大，这就是为什么超精密车床多采用T型导轨布局，而不用交迭（cross）型导轨布局的原因。有时为了简化问题，常将次要部件的误差视为零，只对某一感兴趣单元误差带入模型并通过归一化处理求得误差增益系数，然后用表格方式来分析误差的影响。已知部件各误差，通过模型求解机床最终误差，这是误差的正解问题。已知机床的最终误差，例如在机床上加工一个试件，然后通过精密计量测出工件误差，要计算出机床上各部件的误差称为误差的逆解问题。从理论上说，模型的逆解问题是多解的，不可能获得唯一解，原因是缺乏足够的边界约束条件。但通过设计被试工件，使加工分解为单维或少维加工运动，结合误差增益系数分析，得到半定量或近似解的可能性还是存在的。另一种求逆解问题是已知加工误差，求解数控系统各维运动的补偿量。由于每一个运动部件只有一个电机，一维可控，因此通过误差分解和模型正解的迭代是可以比较方便求出补偿量，前提是模型必须已知。所有的数控机床都会受到误差的影响，这些误差包含系统误差和随机误差，而几何误差是系统误差的一部分。几何误差不随时间变化，具有重复性，因此可以通过建立机床的误差模型计算得到几何误差，并置大部分几何误差可以通过校准和标准误差测量方法抵消。除了上述机床形式误差建模的通用性之外，对不同种类误差也可通过对几何或运动误差的转换，再用通用的方式来建模。例如热膨胀、工件自重和部件自重、切削力、加工曲面时的加速惯性力、动平衡、材料变化及振动等影响都可通过热力学、材料力学、电磁力学等方法求出其对部件几何尺寸或运动误差的对应量值。
四、结论
基于多体系统理论的数控机床成形运动、误差分析和建模方法，全面考虑影响机床加工精度的各项因素以及相互耦合情况，以特有的低序体阵列来描述复杂系统，使运动学建模过程具有程式化、规范化、约束条件少的特点，易于解决复杂系统运动问题。
参考文献：
[1]张绍新. FANUC-0i数控机床伺服系统的动态误差分析及补偿方法探讨[J]. 安徽建筑工业学院学报（自然科学版），2013，03：97-100.
篇10
我国从1958年开始研制数控系统技术，到1966年研制成功晶体管数控系统，1972年又研制出集成电路数控系统，但由于国产元器件不配套，加之工艺和技术还不够成熟，因此没有进行大规模生产.从1985年以后，我国的数控机床，在引进、消化国外技术的基础上，进行了大量的开发工作，尤其是进入上个世纪90年代，我国数控系统的各方面研究力量在集中优势、突破关键、以我为主、发展产业的原则基础上，逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等国有企业，在关键技术上己达到国际先进水平，数控机床可供品种己超过300种。
随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切需要解决的问题.在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作又经常会导致昂贵设备的损坏.而计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统.它用计算机仿真培训系统进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。
国外从上世纪80年代开始，在数控仿真方面做了大量研究工作.数控加工仿真涉及造型技术，经历了基于线框图形的几何仿真、基于直接实体造型的数控仿真以及基于离散空间的数控仿真.同时，数控仿真正从几何仿真走向加工过程物理仿真的研究，开发了基于数值分析和模拟来预测工件、刀具物理属性的原形软件，取得了许多研究成果.经过多年发展，国外的数控仿真技术己形成了商品化软件，如：日本的Sony公司研制的FREDAM系统可对球头铣刀加工自由曲面进行三维仿真，并进行干涉、碰撞检查;英国Delcam公司的产品PowerMILL，不仅提供五轴联动的实体切削仿真过程，而且提供五轴加工机床动作仿真过程，动态仿真五轴加工过程机床各轴各机构运动关系，仿真软件支持摆刀轴、双旋转工作台、摆刀轴与旋转工作台的组合;美国CGTech公司开发的数控仿真软件vERICUT，不仅实现多轴仿真，还增强了切削状态分析功能，还有法国Delmia公司的VNC，CIMCO公司的CIMCOEdit等其它数控仿真软件.此外，国外一些著名的CAo/CAM软件（如：UG.Pro/E.MasterCAM）也都具有NC加工仿真的能力.以色列的CAD/CAM软件Cimatron的数控加工技术一直处于世界领先的地位，它也提供了可视化的加工仿真模拟，以彩色图的形式显示当前加工结果及其加工余量，使用户可以检查加工过程的合理性与正确性;可以任意剖切旋转来观察加工的结果，还可以进行仿真校验、定量分析、加工工时估算等;也可以手动单步检查生成的刀具轨迹.著名软件UG的机床仿真模块Unisim也具有完善的数控加工仿真能力.但是这些软件大多价格昂贵，对硬件的要求也很高，而数控仿真也只是软件众多功能中的一部分。
目前，国内市场上也有一些功能较完善的数控仿真软件，如南京宇航自动化研究所的YHCNC系列数控仿真软件，支持多种数控系统，具有良好的用户界面，真实感图形显示的效果也较好，系统运行效率高.此外，还有上海天傲科技有限公司的TNS数控仿真系统，广州红地技术有限公司和韩国Cubictek公司合作开发的金银花从CNC仿真软件，上海盖勒普工程技术有限公司的数控加工编程校验和仿真软件PredatorVirtualCNC等。
我国数控仿真技术虽然发展迅速，但是仍然存在以下不足：
（1）仿真的速度和精度问题一直是数控仿真研究的难点，两者互相制约.降低精度提高速度会影响工件形状，从而影响图像真实感;反之，仿真真实感增强，但是随之带来CPU和内存资源等消耗增大的问题，会影响仿真实时性.此外，数控仿真也存在其它真实感问题，如仿真模型不能表现粗、精加工时的纹理形态，不能生成与实际形态一致的切削模型。
（2）数控加工仿真几何造型系统基本元素均由理想形状几何形体构成，不包含任何物理性质，体现不出物体相互作用时物质微观结构的物理变化（如力、热变形等）及其物体宏观形状（如工件形状、位置、表面质量）的改变。
（3）对数控加工过程没有进行实质性仿真，既没有考虑工艺系统中物体相互作用时的“消亡”.（如刀具磨损）与“派生”（如切屑等）问题，也没有真正考虑工艺系统中各部件在运动（切削和空程）过程中的“顺行”与“干涉”问题。