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姓名 聂兴涛 学号 201003090109 班级 10机3班

检索主题：数控机床发展趋势

数据库：中国知识资源总库——中国期刊全文数据库

检索方法：用简单检索 主题：数控机床发展趋势 关键词：数控机床

检索结果：共有记录8805条，其中关于自动化技术4807篇；电力工业124篇；航空航天科技工程91篇；动力工程9篇；船舶工业3篇；其余为数控机床相关技术及方法。

文献综述

科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。普通机床只能加工一些形状简单的工件，操作起来费时费力，于是便出现了数控机床。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。

1 数控机床技术的发展史【1-5】

1946 年诞生了世界上第一台电子计算机, 这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、 工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比,起了质的飞跃,为人类进入信息社会奠定了基础。6 年后, 即在

1952 年, 计算机技术应用到了机床上, 在美国诞生了第一台数控机床。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来,数控系统经历了两个阶段和六代的发展。

(1) 数控( NC) 阶段( 1952~ 1970 年)

早期计算机的运算速度低,对当时的科学计算和数据处理影响还不大, 但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路/ 搭0成一台机床专用计算机作为数控系统, 被称为硬件连接数控( HARD- WIRED NC) , 简称为数控( NC)。随着元器件的发展,这个阶段历经了三代,即 1952 年的第一代) ) ) 电子管; 1959 年的第二代) ) ) 晶体管;1965 年的第三代) ) ) 小规模集成电路。

(2) 计算机数控( CNC) 阶段( 1970 年~ 现在)

到1970 年,通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件,从此进入了计算机数控( CNC) 阶段(把计算机前面应有的/ 通用0 两个字省略了)。到 1971 年, 美国INT EL 公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件) ) ) 运算器和制器,采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上, 称之为微处理器( MI -CROPROCESSOR) , 又可称为中央处理单元(简称CPU )。到1974 年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强, 控制一台机床能力有富裕(故当时曾用于控制多台机床,称之为群控) ,不如

采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高,但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件, 故仍称为计算机数控。到了1990 年, PC 机( 个人计算机, 国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段,可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC 的阶段。

总之,计算机数控阶段也经历了三代。即 1970年的第四代) ) ) 小型计算机; 1974 年的第五代) ) )微处理器和1990 年的第六代) ) ) 基于PC (国外称为PC- BASED) 。

2中国数控机床的现状 [2-12]

目前，中国机床工业厂多人众。2000年，金切机床制造厂约358家(20.6万人)，成形机床制造厂191家(约6.5万人)，共计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床的约150家，生产数控成形机床的约30家，共计约180家，占厂家总数的1/3。2001年金切机床产量19.2万台，内数控金切机床17,521台，约占9%。

总的来说：数控机床产量不断增长，2001年为1991年的3.6倍；进口量增长较快，达29倍，出口量有所增加，但数目较小，为4.8倍；数控机床消费量增加较快，达7.9倍。产量满足不了社会发展的需求。

3着力研究方面[13-15]

1．加大力度实施质量工程，提高数控机床的无故障率。2．跟踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展。3．加大成套设计开发能力上求突破。4．发挥服务优势，扩大市场占有率。5．多品种制造，满足不同层次的用户。6．模块化设计，缩短 开发周期，快速响应市场。 数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。

4数控技术特点及其应用[16-19]

数控技术的根本就是用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种动化技术. 它采用计算机按事先存储的控制程序来实现对设备的控制功能. 通过计算机软件来完成输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能替代先用硬件逻辑电路组成的数控装置. 数控技术是机电一体化高新技术,它将机械、电子、自动控制、计算机和检测技术密切结合实现制造过程自动化,数控技术已经成为现代集成制造系统的重要组成部分,也是自动化柔性系统的核心。 数技术在传统的制造业方面把机械装备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新台阶,主要特点表现为以下几个方面：

(1)随时改变加工工艺参数(如切削用量) ,保证换批加工和新产品的研制

(2)对于复杂零件和曲面形状的加工可以高质量、高标准地完成 (3)确保高质量的加工精度下减少了辅助时间

(4)采用模块化标准工具,提高了工具标准化程度和管理水平

(1)数控技术在传统机床中的应用. 传统机械工业的主体是机床,现代工业加工出来的产品如何才能达到高效高质,答案只有一个,只有让传统机床真正实现机电一体化. 数控技术为传统的机械制造行业提供了良好的机床控制能力,相当于把计算机作为一种控制装置,即利用数控技术对传统机床的加工实施控制. 这样的机床就是数控机床. 数控机床是名符其实的机电一体化产品,它以数字化的信息实现对机床控制. 控制大体包括机床主电机与所有伺服电机的启动和停止、工件与刀具的相对位置、主轴变速、装夹系统、刀库的操作、冷却泵等,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,通过各种指令控制机床伺服系统或其它执行机构,使机床自动加工. 第一台数控机床是1952 年由美国麻省理工学院和帕森斯公司合作研制成功的,它具有信息存储和处理功能,为了适应航空航天等工业制造复杂零件的生产需求,随着计算机技术的发展,数控机床也步入一个更新换代的时代。

(2)数控技术在工业机器人中的应用. 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. 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的作用. 发展工业机器人对国民经济和科学研究有重要作用.

(3)数控技术在汽车工业中的应用. 数控技术在汽车领域的应用使得近20年来汽车工业的发展变化很迅速,其中以零部件加工技术的发展尤为显著. 数控机床在汽车零部件加工过程中的特点是:可靠性好,不易出现故障;操作控制逐渐实现人性化;带有完善的主动测量及强大的补偿系统;对上下料实现高效自动化. 这些特点很好地解决了机械加工柔性和高效率的矛盾. 另外数控加工技术中的快速成形制造技术、虚拟制造技术、柔性制造技术、集成制造技术等等,都使得汽车复杂部位零件加工中的智能化、高效化轻易

地实现. 步入科技飞速发展的21世纪,各个国家的汽车工业都已经离不开数控加工技术的应用,国外数控技术在汽车制造业的应用已经非常成熟和广泛,他们对于汽车数控制造工艺流程的不断开发,使得汽车新产品的工业化投放周期明显缩短, [ 2 ]而我国在汽车工业方面的数控技术比起国外来讲仍然是低层次,对于大批量变速箱,底盘,发动机等主要零部件的加工,在整线自动化设计、建立自身的零部件制造工艺、正线设备的开发等能力方面仍然有待提高和改进.

(4)数控技术在煤矿开采上的应用. 煤矿开采属于高危行业,在煤矿的开采中,开采能力取决于这个矿井的采煤工艺,开采过程中减少人员的参与,提高安全可靠程度及自动化程度,是采煤工艺需要解决的问题,而采煤工艺要得到实质的提高,就要引进数控技术. 目前世界上流行的最先进的采煤工艺就是“综采”,也就是综合机械化采煤,它从破、装、运、支、处等主要生产环节减少了人力参与,引进了数控自动化,实现安全情况下高度集中化生产的高采高效. 采用大功率、多能力的新型“综采”装备也是今后煤矿开采的发展方向,这些新型的“综采”装备主要特点是:功率大、性能好、可靠性高;实现了机电一体化,大大提高了自动化程度;具备自动调高以适应快速割煤的要求;用电液实现对采煤机、液压支架和刮板输送机的自动控制.

5数控机床的发展趋势[20-21]

1.高速加工技术发展迅速

应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，采用高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯性。应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间，从而实现加工制造的高质量和高效率。

2.精密加工技术有所突破

通过机床结构优化、制造和装配的精化，数控系和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等，提高机床加工的几何精度、运动精度，表面粗糙度。

3.技术集成和技术复合趋势明显

技术集成和技术复合是数控机床技术最活跃的发展趋势之一，目前已由机加工复合发展到非机加工复合，进而发展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容，目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床——复合加工机床，并呈现出复合机床多样性的创新结构。

4.数字化控制技术进入智能化的新阶段

智能化指工作过程智能化，利用计算机、信息、网络等智能化技术有机结合，对数控机床加工过程实行智能监控和人工智能自动编程等随着网络技术的发展，远程故障诊断专家智能系统开始应用。数控系统具有在线技术后援和在线服务后援。采用智能技术，实现与管理信息融合重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技术在制造系统上的应用，发展成柔性制造单元和智能网络工厂，并进一步向制造系统可重组的方向发展。