郑州科技学院
本科毕业设计（文献综述）
题目立柜式四轴数控铣床
培训装置主轴系统设计学生姓名
专业班级机械设计制造及其自动化 08级本科（6）班
学号
院（系）机械工程学院
指导教师（职称）邬宝寅助教完成时间 2012年 5 月 16 日
文献综述
前言
制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。机床是制造业的主要生产设备，而数控机床是高精度、高效率的自动化生产设备。数控机床，顾名思义，是一类由数字程序实现控制的机床。与人工操作的普通机床相比，它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低、易于组成自动生产系统等优点。目前，国内、外数控机床正朝着高性能、高精度、高效率、高柔性、高自动化和模块化方向迅速发展。尽管我国数控机床的制造、设计、检测等技术得到了一定的发展，但与国外相比，差距还是很大，主要表现在:可靠性差、应变能力差、产品开发周期长、设计手段落后等，这种差距尤其表现在高精度、高速度等尖端机床方面。因此，我们必须紧跟国际机床技术发展的前沿，发展机床的设计、检测、制造等技术。
随着机械制造生产模式的演变,对机械制造装备提出了不同的要求.在50年代“刚性”生产模式下，通过提高效率，自动化程度,进行单一或少品种的大批量生产，以“规模经济”实现降低成本和提高质量的目的。从90年代开始，为了对世界生产进行快速响应，逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高,采用拟实制造和快速成形制造技术。
工业发达国家都非常注重机械制造业的发展，为了用先进技术和工艺装备制造业，机械制造装备工业得到先发展。对比之下，我国目前机械制造业的装备水平还比较落后，表现在大部分工厂的机械制造装备基本上是通用机床加专用工艺装备，数控机床在机械制造装备中的比重还非常低，导致“刚性”强,更新产品速度慢，生产批量不宜太小，生产品种不宜过多；自动化程度基本上还是“一个工人，一把刀，一台机床”，导致劳动生产率低下，产品质量不稳定。因此，要缩小我国同工业发达国家的差距,我们必须在机械制造装备方面大下功夫，其中最重要的一个方面就是增加数控机床在机械制造装备中的比重。
主题
数控机床是一种高效能自动加工机床，是一种典型的机电一体化产品。与普通机床相比，数控机床具有如下一些优点：
易于加工异型复杂零件；提高生产率；可以实现一机多用，多机看管；可以大大减少专用工装卡具，并有利于提高刀具使用寿命；提高零件的加工精度，易于保证加工质量，一致性好；工件加工周期短，效率高；可以大大减少在制品的数量；可以大大减轻工人劳动强度，减少所需工人数量。
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。
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。
数控机床的发展在很大程度上取决于数控系统的性能和水平，而数控系统的发展及其技术基础离不开微电子技术和计算机技术。随着计算机及其软硬件技术的飞速发展，数控系统的硬件平台趋于一致化，而控制系统软件的竞争日益加剧。我国的数控系统经过“六五”期间的引进，“七五”期间的数控系统开发，“八五”期间的数控应用技术研究以及“九五”期间的主数控系统软件开发应用，已逐步形成了以航天数控、蓝天数控、华中数控和中华数控为主的数控系统产业。
我国在数控机床高端产品的生产上取得了一定的突破。目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在8000~10000转/分以上的数控机床。
我国数控机床行业近年来大力推广应用CAD等信息技术，很多企业已开始和计划实施应用ERP、MRPⅡ和电子商务。如，济南第二机床集团有限公司的CAD
普及率达100%，是国家级“CAD示范企业”，企业的MRPⅡ系统应用也非常成功，现代化管理水平较高。
但是和发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。
一、信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能数控机床基本上还得依赖进口。
二、产品成熟度较低，可行性不高。国外数控系统平均无故障时间在10000小时以上，国内自主开发的数控系统仅3000-5000小时；整机平均无故障工作时间国外达800小时以上，国内最好只有300小时。
三、创新能力低，市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。
随着柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高要求。当今数控机床信息化正朝着以下几个方面发展。
高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴成组控制系统成为可能。同时，新一代数控机床将采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力。
智能化。现代数控机床的智能化发展将通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速作出实现最佳目标的智能决策，对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。
基于CAD和CAM的数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它
是利用CAD绘制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。
发展可靠性最大化。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。新一代的数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，减少元器件的数量，从而提高可靠性。同时通过自动运行诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。近年来，我国数控机床的产量持续增长，数控化率也显著提高。另一方面我国数控产品的技术水平和质量也不断提高。目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟商品走向市场。
总结
本文主要介绍了数控机床的基本组成，介绍了数控机床在世界机械制造业的快速发展，还陈述了目前数控机床发展的一些不足和数控机床未来的发展前景，数控机床在发达国家的技术水平较高，而我国在这方面还比较落后。还介绍了一些先进的科技发展成果，以及世界各国在数控机床方面取得的重大成果。
参考文献
[1]文怀兴，夏田.数控机床系统设计[M]. 北京: 化学工业出版社，2005.5
[2]王爱玲.现代数控机床结构与设计[M].北京：兵器工业出版社，1999.9
[11] William Orthwein. Machine Component Design. West Publishing
Company,St.Paul,MN,USA. 1990；
[12] T.A.Harris etc. Rolling Element Bearings Dynamics[J]. Journal of Basic Engineering, 1959.
重型机床要在技术服务上争一流经过几十年的努力，我国重型和超重型机床发展速度加快，年产量已超过2000台；产值数控化率超过70%；从2002年到2008年产值年均增长42.38%，2009年产值是2000年的13.7倍，在产品规格上制造许多世界极限：立式车床最大规格25m，镗铣床镜杆直径320mm，龙门镗铣床龙门加工宽度11m，卧式车铣床最大加工直径5m，最大承重500吨，轧辊磨床最大磨削直径2500mm等。技术水平有新的突破和提高，已掌握的先进技术有：机械传动间隙消除和对传动误差补偿技术；龙门移动同步技术；大跨距横梁位移补偿技术；镗铣床主轴悬臂位移补偿技术；超大载荷偏载的卸荷导向技术；特大型零件加工、装配及精度保证；静压导轨和静压轴承技术等。正是由于掌握了先进技术，许多产品还荣获国家科技进步一等奖：如武重的CKX5316 0数控车铣复合加工机床；险峰机床厂的MK84125轧辊磨床；齐一机的θ1-105曲轴连杆颈旋风铣床；以及江苏多棱的TH42160B/5X五轴联动龙门加工中心等。此外，还有一批具有先进水平的产品出现：武重生产的双龙门数控镗铣床，龙门宽6.8m，加工长度57m，是目前X轴行程最长的机床，双龙门、四铣头为国内首创，加工效率是普通铣床的六倍，可五面加工。齐二机床的TK6932双立柱数控落地镗铣床，镗杆直径320mm，立柱行程41m、主轴箱行程8m、滑枕行程2m、总重量760吨。应用立柱优化技术，方滑枕伸出直线度伺服补偿技术，滑枕及镗轴热伸出补偿技术，重型高速主轴升温控制技术及重平衡锤减震技术。北一机床的XKA28105×300桥式五轴车铣复合机床，龙门宽度10.5m，最大加工高度7.5m，主轴最大扭矩9500牛M，配有大功率大扭矩A/C轴机械传动摆角铣头，可五轴联动。还配有9.5m车铣双速数控转台、承重300吨，主要性能达到国内领先、世界先进水平。重型机床的特点之一，结构复杂，零件特大特重，不仅要掌握开发设计，还要解决毛坯、零件制造、装配等技术和物资条件；重型机床使用寿命长，上世纪70年代“大打矿山之仗”中，因国内生产能力有限，重型机床供不应求，于是两次从欧洲购买97台旧重型机床。第一次购买13台机床
数控加工中心技术发展趋势及对策 原文来源：Zhao Chang-ming Liu Wang-ju (CNC Machining Process and equipment, 2002,China) 一、摘要 Equip the engineering level, level of determining the whole national economy of the modernized degree and modernized degree of industry, numerical control technology is it develop new developing new high-tech industry and most advanced industry to equip (such as information technology and his industry, biotechnology and his industry, aviation, spaceflight, etc. national defense industry) last technology and getting more basic most equipment. Numerical control technology is the technology controlled to mechanical movement and working course with digital information, integrated products of electromechanics that the numerical control equipment is the new technology represented by numerical control technology forms to the manufacture industry of the tradition and infiltration of the new developing manufacturing industry, Keywords:Numerical ControlTechnology, E quipment,industry 二、译文 数控技术和装备发展趋势及对策 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最为核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外，世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战
数控机床与数控技术综述报告 【摘要】数控机床——是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床与普通机床的主要区别在于：数控机床带有数控系统（程序控制系统），可以通过编制程序来实现自动化加工。而普通机床没有该特性。本文在介绍数控机床特点的基础之上，根据我国数控技术的现状，分析了国家在数控技术领域的研究工作以及国内外机床的发展趋势 【关键词】数控机床数控研究发展趋势 引言 数控机床及由数控机床组成的制造系统是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升，进入21世纪,我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机,也遭遇到加入WTO后激烈的市场竞争的压力。从技术层面上来讲,加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。 1.数控机床概述 1.1 数控机床的特点： 数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。它是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，具有以下明显特点：（1）适合于复杂异形零件的加工数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。（2）加工精度高 （3）加工稳定可靠实现计算机控制，排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠。 （4）高柔性加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。在数控机床的基础上，可以组成具有更高柔性的自动化制造系统—FMS。
目录 CONTENTS 第一篇：我国数控机床行业发展前景大好------------------------------------------------------------- 1第二篇：2014-2015我国数控机床进口数量月度统计 ----------------------------------------------- 3 2014-2015我国数控机床进口数量月度统计表：-------------------------------------------------------- 4第三篇：2014-2015沈阳市金属切削数控机床产量统计 -------------------------------------------- 5第四篇：中国制造业发展分析3D打印和高端数控机床-------------------------------------------- 6第五篇：数控机床行业现状分析未来发展任重道远------------------------------------------------- 7第六篇：高精度是数控机床的主流趋势---------------------------------------------------------------- 9第七篇：数控机床是汽车模具发展关键--------------------------------------------------------------- 10第八篇：数控机床工具行业将迎来结构调整的有利时机------------------------------------------ 11第九篇：我国数控机床需求量日益扩大--------------------------------------------------------------- 12第十篇：成本高国产高端数控机床发展遇阻--------------------------------------------------------- 12第十一篇：中国数控机床行业市场需求预测--------------------------------------------------------- 13第十二篇：高精度是数控机床的主流趋势------------------------------------------------------------ 14第十三篇：工业机器人与数控机床集成应用发展加速--------------------------------------------- 15 (1)工作岛：单对单联动机加、单对多联机加工。 ---------------------------------------------------- 16 三、工业机器人与数控机床融合发展的途径----------------------------------------------------------- 16 1.加工制造方面 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 16 第十四篇：2015年数控机床行业发展前景前瞻 ----------------------------------------------------- 17第十五篇：数控机床与机器人行业融合发展途径--------------------------------------------------- 19 (1)工作岛：单对单联动机加、单对多联机加工。 ---------------------------------------------------- 20 三、工业机器人与数控机床融合发展的途径----------------------------------------------------------- 20 1.加工制造方面 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 20 第十六篇：我国数控机床行业的旺盛需求仍保持高速增长--------------------------------------- 21第十七篇：国内数控机床行业现状：已进入快速发展期------------------------------------------ 22第十八篇：2014年中国数控机床行业发展前景浅析 ----------------------------------------------- 23 本文所有数据出自于《2015-2020年中国数控机床行业市场需求预测与投资战略规划分析 报告》 第一篇：我国数控机床行业发展前景大好 在现代制造业的生产中，都离不开机床作为加工机械装备。机床行业是制造业的基础性行业，也是推动国民经济发展的脊柱行业。自新中国成立以来，国家对我国机床行业就给予了很大程度的支持。我国机床行业历经几十年的发展，实现了从无到有、从小到大的行业规模，技术也在不断探索中有了长足的进步。 我国数控机床行业起步较发达国家来说晚了很多。建国初期，我国物质匮乏，为了大力推进国家经济建设，推进我国机械装备制造业的发展，机床行业是在国家的支持下才得
外文翻译 NUMERICAL CONTROL Numerical control(N／C)is a form of programmable automation in which the processing equipment is controlled by means of numbers，letters，and other symbols．The numbers，letters，and symbols are coded in an appropriate format to define a program of instructions for a particular work part or job．When the job changes，the program of instructions is changed．The capability to change the program is what makes N／C suitable for low-and medium-volume production．It is much easier to write programs th an to make major alterations of the processing equipment． There are two basic types of numerically controlled machine tools：point—to—point and continuous—path(also called contouring)．Point—to—point machines use unsynchronized motors，with the result that the position of the machining head Can be assured only upon completion of a movement，or while only one motor is running．Machines of this type are principally used for straight—line cuts or for drilling or boring． The N／C system consists of the following comp onents：data input，the tape reader with the control unit，feedback devices，and the metal—cutting machine tool or other type of N／C equipment．Data input，also called “man—to—control link”，may be provided to the machine tool manually，or entirely by automatic means．Manual methods when used as the sole source of input data are restricted to a relatively small number of inputs．Examples of manually operated devices are keyboard dials，pushbuttons，switches，or thumbwheel selectors．These are located on a console near t he machine．Dials ale analog devices usually connected to a syn-chro-type resolver or potentiometer．In most cases，pushbuttons，switches，and other similar types of selectors aye digital input devices．Manual input requires that the operator set the controls fo r each operation．It is a slow and tedious
文献综述 ——机床状态监控系统的设计 1．前言 为了使数控机床加工过程安全、可靠、高效、高质量地进行，对加工设备进行状态监测就变得非常重要。本文分析了数控机床状态监测的主要内容，论述了设备状态监测系统的基本组成和状态监测系统实现的关键技术，并针对数控机床的加工过程，总结数控机床状态监测系统的工作流程和系统实现的具体结构。 2．主题 目前，国内大多数机床监控系统属于专用系统，其开放性较差，已不能满足当今制造业的发展需求，属于工厂内部典型的“自动化孤岛”。而计算机软件技术及工业控制网络技术的发展，使得工厂自动化设备的互联成为可能。机床信息采集与监测技术研究已经得到许多科技工作者的高度重视。 数控机床多用PLC控制，同时计算机网络是快捷、高效、广普的信息传递媒介。PC—PLC网络因而成为数控机床数据采集与监控的主要研究方向。但是一方面由于数控机床的封闭性，实际应用中很难直接从PLC读取机床的各种信息；另一方面，一些数控机床厂商如SIEMENS，FANUC等开发有针对自己机床数据采集与监测的软件，但是大多价格昂贵[1～5]。 随着技术的进步，制造业设备的复杂程度和智能化程度不断提高，然而复杂设备因其结构的复杂性，而使其在提高功能或性能时，给系统的可靠性、安全性、可用性、经济性等方面带来了一系列难题，系统发生故障或失效的潜在可能性也越来越大[6]。对设备自动化加工过程进行状态监测的主要目的就是要保证加工系统的安全运行，合理并优化使用自动化设备，避免设备故障，保证加工工件质量，减少额外的辅助工作时间，提高生产效率和设备利用率。同时，设备的状态监测也是对设备进行故障诊断的基础[7]。 数控机床状态监测是指对数控机床加工过程中的某些工作状态数据进行数据采集和处理，通过将实际特征参数与正常值进行比较，从而掌握数控机床的实际工作状态，了解设备工作是否正常合理，同时为故障诊断和预测提供依据。主要包括机床状态监测、刀具状态监测、加工过程监测和加工工件质量监测等4个方面。数控机床的加工过程是一个复杂的物理化学过程，对其进行状态监测涉及很多相关技术。一般的设备状态监测与故障诊断系统主要包括信息获取、特征提取和状态识别3个主要方面。其实无论是状态监测还是故障诊断与预测，数据采集、传输与处理是基础。设计一个状态监测系统，其关键是要设计一个合理的数据采集与处理系统来实现状态监测。
数控机床可靠性技术的发展 (新编版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0291
数控机床可靠性技术的发展(新编版) 在我国的中高档数控机床市场，由于国产数控机床的可靠性较低，也就成为了占有率较低的主要原因，而且可靠性已经成为国内数控机床的一个重要技术瓶颈。 1.数控机床可靠性概念及指标 1.1数控机床可靠性 所谓的数控机床可靠性，就是指数控机床产品及其系统能够在限定时间内完成一定的动作指令的能力。 1.2数控机床可靠性指标 对于数控机床可靠性主要有以下两个指标： 第一，平均无故障时间（MeanTimeBetweenFailure，简称MTBF），就是指数控机床产品连续发生两次故障之间的平均时间。这种平均
故障时间常用做数控机床可靠性评价的一个定量指标。该数值越大，说明系统的可靠性越高。 第二，平均故障修复时间（MeanTimeToRepair，简称MTTR)，一般是指系统修复一次故障所需要的时间，其所需的流程是确认失效→配件获得→维修→重新投入使用。当该数值越小时，该系统的可靠性越高。 2.数控机床可靠性技术存在的问题 2.1数控机床可靠性研究的学者和机构较少 由于数控机床可靠性技术的研究需要很多部门、学科的交叉工作，并且耗时、耗资，再加上研究成果获得较慢。与一些关键共性技术的研究相比，国内很少有专门对数控机床可靠性进行较大力度的研究，那么能够对数控机床可靠性进行研究的科研机构非常稀缺，一直没能形成一套完整的技术体系。 2.2数控机床可靠性数据积累薄弱 对于数控机床的可靠性数据而言，不但要有数控机床的故障数据，也需要一些维修、载荷数据等。虽然我国已经积累了一定的数
2020 年数控机床行业分 析调研报告 2019 年 12 月
目录 1. 数控机床行业概况及市场分析 (5) 1.1 数控机床市场规模分析 (5) 1.2 数控机床行业结构分析 (5) 1.3 数控机床行业 PEST 分析 (6) 1.4 数控机床行业特征分析 (7) 1.5 数控机床行业国内外对比分析 (8) 2. 数控机床行业存在的问题分析 (10) 2.1 政策体系不健全 (10) 2.2 基础工作薄弱 (10) 2.3 地方认识不足，激励作用有限 (10) 2.4 产业结构调整进展缓慢 (10) 2.5 技术相对落后 (11) 2.6 隐私安全问题 (11) 2.7 与用户的互动需不断增强 (12) 2.8 管理效率低 (13) 2.9 盈利点单一 (13) 2.10 过于依赖政府，缺乏主观能动性 (14) 2.11 法律风险 (14) 2.12 供给不足，产业化程度较低 (14) 2.13 人才问题 (15) 2.14 产品质量问题 (15) 3. 数控机床行业政策环境 (16)
3.1 行业政策体系趋于完善 (16) 3.2 一级市场火热，国内专利不断攀升 (16) 3.3 “十三五”期间数控机床建设取得显著业绩 (17) 4. 数控机床产业发展前景 (18) 4.1 中国数控机床行业市场驱动因素分析 (18) 4.2 中国数控机床行业市场规模前景预测 (18) 4.3 数控机床进入大面积推广应用阶段 (18) 4.4 政策将会持续利好行业发展 (19) 4.5 细分化产品将会最具优势 (19) 4.6 数控机床产业与互联网等产业融合发展机遇 (20) 4.7 数控机床人才培养市场大、国际合作前景广阔 (21) 4.8 巨头合纵连横，行业集中趋势将更加显著 (22) 4.9 建设上升空间较大，需不断注入活力 (22) 4.10 行业发展需突破创新瓶颈 (22) 5. 数控机床行业发展趋势 (24) 5.1 宏观机制升级 (24) 5.2 服务模式多元化 (24) 5.3 新的价格战将不可避免 (24) 5.4 社会化特征增强 (24) 5.5 信息化实施力度加大 (25) 5.6 生态化建设进一步开放 (25) 5.7 呈现集群化分布 (26) 5.8 各信息化厂商推动"数控机床"建设 (27)
Lathes Lathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and boring, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool. The essential components of a lathe are the bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod. The bed is the backbone of a lathe. It usually is made of well normalized or aged gray or nodular cast iron and provides s heavy, rigid frame on which all the other basic components are mounted. Two sets of parallel, longitudinal ways, inner and outer, are contained on the bed, usually on the upper side. Some makers use an inverted V-shape for all four ways, whereas others utilize one inverted V and one flat way in one or both sets, They are precision-machined to assure accuracy of alignment. On most modern lathes the way are surface-hardened to resist wear and abrasion, but precaution should be taken in operating a lathe to assure that the ways are not damaged. Any inaccuracy in them usually means that the accuracy of the entire lathe is destroyed. The headstock is mounted in a foxed position on the inner ways, usually at the left end of the bed. It provides a powered means of rotating the word at various speeds . Essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings, and a set of transmission gears-similar to a truck transmission—through which the spindle can be rotated at a number of speeds. Most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modern lathes all the speeds can be obtained merely by moving from two to four levers. An increasing trend is to provide a continuously variable speed range through electrical or mechanical drives. Because the accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. The spindle has a hole extending through its length, through which long bar stock can be fed. The size of maximum size of bar stock that can be machined when the material must be fed through spindle. The tailsticd assembly consists, essentially, of three parts. A lower casting fits on the inner ways of the bed and can slide longitudinally thereon, with a means for clamping the entire assembly in any desired location, An upper casting fits on the lower one and can be moved transversely upon it, on some type of keyed ways, to permit aligning the assembly is the tailstock quill. This is a hollow steel cylinder, usually about 51 to 76mm(2to 3 inches) in diameter, that can be moved several inches longitudinally in and out of the upper casting by means of a hand wheel and screw. The size of a lathe is designated by two dimensions. The first is known as the swing. This is the maximum diameter of work that can be rotated on a lathe. It is approximately twice the distance between the line connecting the lathe centers and the nearest point on the ways, The second size dimension is the maximum distance between centers. The swing thus indicates the maximum work piece diameter that can be turned in the lathe, while the distance between centers indicates the maximum length of work piece that can be mounted between centers. Engine lathes are the type most frequently used in manufacturing. They are heavy-duty machine tools with all the components described previously and have power drive for all tool movements except on the compound rest. They commonly range in size from 305 to 610 mm(12 to 24 inches)swing and from 610 to 1219 mm(24 to 48 inches) center distances, but swings up to 1270 mm(50 inches) and center distances up
数控机床的现状与发展 趋势综述
数控机床的现状与发展趋势 摘要：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。数控技术的应用,关键在于开发具有高速度、高精度、高稳定性的高新技术设备,在现有加工设备中,只有数控机床才有可能担当其重任。然而,要实现真正意义上的高速切削加工,数控机床还需向高速、高精度、柔性化、控制系统开放性、控制系统支撑软件和工厂生产数据管理方向迈进,才能适应现代制造业飞速发展的要求。 关键：高速化 / 高精度化 / 复合化 / 智能化 / 开放化 / 网络化 / 多轴化 / 绿色化 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。 一、数控机床的发展趋势 机械加工装备对促进制造技术发展的紧密关系和以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。其总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺实用性和经济性。 （一）高速化 随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。 （1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达 200000r/min；
2、市场及发展前景 2.1监管体制 目前，国家对机械制造行业的管理主要是由国家发改委以及国家工业和信息化部依据市场化原则进行管理，没有特殊限制。同时，科技部、教育部等对于数控技术领域的科学技术研发项目给予大力支持。另外，中国机械工业联合会、中国机床工具工业协会等行业协会在政府、国内外同行业和用户之间发挥协调作用。 数控系统产业是国家战略性的高技术产业，数控技术是关系国家安全、装备制造业振兴的核心技术。为实现数控系统产业持续、快速、健康发展，国家大力支持数控系统国产化，推动机床制造企业和数控系统企业建立长效合作机制，为数控系统行业的发展创造了良好的环境。 2.2国家主要产业政策 目前，国家针对数控机床和数控系统行业的产业政策主要有： 表2-1数控机床相关产业政策 序号相关文件制定部门发布时间1《国家中长期科学和技术发展规划纲要 2006-2020》 国家发改委2005年 2《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－ 2020年）》 国家发改委2006年 3《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个 五年规划纲要》 国家发改委2006年 4《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》 及相关配套政策 国家发改委2006年 5国家科技重大专项《高档数控机床与基础制造装 备》 科技部2009年6《装备制造业调整和振兴规划》（2009－2011年）工信部2009年7《机床工具行业三年振兴目标》（2009-2011年）中国机床工具 工业协会 2009年 8《珠江三角洲地区改革发展规划纲要（2008～2020 年）》 国家发改委2008年 9《广东省国民经济和社会发展第十二个五年规划 纲要》广东省人民政 府 2011年
数控技术的最新发展趋势 数控技术是以数字化进行控制机床运作及加工过程的一种方法，由数控装置、进给装置、可编程控制器、主轴驱动器等部分组成。信息技术、计算机技术、传统控制技术的优化结构及有机结合，给数控技术发展现代化提供了新的契机和空间。数控技术的不断发展和应用领域的不断扩大，对关系国计民生的重要行业的发展起着越来越重要的作用。 一、数控技术的发展现状 目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM 与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC 只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场
环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM 中的设定量，因而影响CNC 的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC 系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC 向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。二、数控技术发展趋势 进入20 世纪90 年代以来, 由于计算机技术的飞速发展, 推动了数控机床技术更快的更新换代。 2.1 数控技术体系结构的发展 首先，体系结构的网络化。通过机床联网的形式，可以在任一台机床上对其它机床进行操作、编程、运行、设定，而且不同机床的画面可以同时显示在每台机床的屏幕上。因此，机床联网可以进行无人化操作和远程控制。其次，体系结构的集成化。采用高度集成化的RISC、CPU 芯片和大规模可编程集成电路EPLD、FPGA、CPLD 及专用集成电路ASIC芯片，可以提高软硬件运行速度和数控系统的集成度。而且应用FPD 平板显示技术，还可提高显示器的性能。 2.2 数控技术的性能发展方向 首先，工艺复合性及多轴化。数控机床的工艺复合化，是指工件在一台机床上经一次装夹后，通过旋转主轴头、自动换刀或转台等各种措施，完成多表面、多工序的复合加工。其次，性能的高速高精高效化。速度、精度及效率是机械制造技术的主要性能指标。采用RISC 芯片、高速CPU 芯片、带高分辨率绝对式检测元件以及多CPU 控制
中文1700字 数字控制的历史 在机床领域工作的任何人都不能忽视计算机对制造业的影响。这些机床对工业的影响能力强迫公司经理和所有者更新他们的思想来保持竞争力。这些机床的固有准确性和反复性已经帮助了质量过程工具例如统计过程控制在金工车间获得立足处。 NC/CNC机床的演变 数字控制其实不是什么新东西。早在1808年织机装入带孔的金属卡片控制所生产布料的样式。机器的每根针由装入的卡上孔的有无来控制。卡片成为机器的程序。如果改变了卡片，样式也跟着改变。自动钢琴也是数字控制的例子。自动钢琴使用带孔的纸卷。孔的有无决定音符是否被演奏。空气被用于感应孔是否存在。 计算机的发明是数字控制的一个转折点。1943年，称作ENIAC (电子数字积分器和计算机)的第一台计算机被制成。 ENIAC计算机非常大。它占地超过1500平方英尺并使用大约18,000根真空管运算。但真空管发热成为一个困扰的问题。计算机仅能运行几分钟管子就失效。另外，计算机重达数吨并非常难于编程。ENIAC通过使用数以万计的开关来编程。今天价值15美圆的计算器也远比这个早期的尝试更功能强大。 计算机技术领域真正的转折点是1948年晶体管的发明。晶体管是真空管的替换品。它体积小，便宜，可靠，耗能少，并且发热低。真空管的完美取代品。直到20世纪60年代晶体管才在工业中大量使用。 集成电路原件 在1959年一种新技术涌现了：集成电路（ICs）。集成电路实际是芯片上的控制电路。当制造商发现了如何小型化电路，它比晶体管更有助于减小尺寸和改进电子控制的可靠性。大规模集成电路大规模生产是在1965年。 在1974年发明了微处理器。由此产生了微型计算机，使小规模运用成为可能。计算机记忆卡制造的巨大进步使它计算机更加功能强大而容易支付。 作为政府生产高精度副翼的方法数控机床的原始构想源于20世纪50年代。这些复杂的零件用传统方法制造并且通过和模板作比较来检验它们。模板也必须用传统方法制造，是非常费时和不精确的。 然而，在Michigan一个商店，一个叫做John Parsons的人正在研究一种新方法来改进直升机动叶片模板的制造方法。Parsons是工具室学徒而且没有大学学位。Parson的方法是计算沿副翼表面的坐标点。通过计算大量的中间点然后移动机床到每个点， 模板的精度就改进了。Parsons提出用穿孔的卡片来进行大量计算的主意。这些数据用来定位机床。1948年Parsons向空军递交发展生产这些模板的机器的提案并得到认同。他第一次试图在自动控制中使用穿孔卡制表机计算沿副翼曲线的方位并用普通铣床定位刀具到制表机位置。他有二名操作员，一个移动机器的每根轴。这种方法生产的副翼比先前方法高达十倍精度，但仍然是一个非常费时的过程。 1949年，空军要求Parsons生产能移动机器的轴来自动计算点位置的一种控制系统。麻省理工学院(MIT)由Parsons转包来发展能控制机器轴的马达。伺服电动机诞生了。 Parsons构想了随后的系统。计算机能计算刀具应该遵循的轨迹并在穿孔卡上储存信息。机器的操作者能读出卡片。控制机器从操作者得到数据并控制附着在每根轴上的马达。 1951年 MIT被授予开发控制机器的主要合同。第一台由Parsons和MIT生产的机器在1952年展出。叫做Cincinnati Hydrotel，它是一台三轴垂直心轴的铣床。这个控制机器使