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关于我国数控加工技术的现状及其发展前景的分析

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1 关于我国数控加工技术的现状及其发展前景的分析 孙晓娜 郝明月 （辽宁工程技术大学机械工程学院加工06-1班，辽宁 阜新 123000）

摘要：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，他对国计民生的一些重要行业（汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。本文将从振兴我国数控机床市场占有率的角度着重剖析数控机床及由其组成的制造系统（生产线）的技术现况及发展趋势，并初步探讨使其能适应变批量，多品种、高质量、低成本以及具有快速响应的柔性和符合环保的未来生产模式的解决方案，以期抛砖引玉。 关键词：数控加工技术；数控机床；现状；对策；前景 1 数控加工技术的起源

随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。 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。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。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。 2

2 数控机床的概述 2.1 数控机床工作原理 数控加工技术主要通过数控机床（NC machine tools）体现在生产中。所谓数控机床，是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。 2.2 数控机床的种类

由于数控系统的强大功能，使数控机床种类繁多．其按用途可分为如下三类。 ①金属切削类数控机床。金属切削类数控机床包括数控车床、数控铣床、数控磨床、数控钻床、数控镗床、加工中心等。 ②金属成形类数控机床。金属成形类数控机床有数控折弯机、数控弯管机、数控冲床和数控压力机等。 ③数控特种加工机床。数控特种加工机床包括数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光加工机床，数控淬火机床等。 2.3 数控机床的组成

数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图1—1是数控机床的硬件构成。 数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤实现： （1）根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写程序。 （2）所编程序指令输入机床数控装置中。 （3）数控装置对程序（代码）进行翻译、运算之后，向机床各个坐标的伺服驱动机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床的各运动部件，并控制所需要的辅助运动。 （4）在机床上加工出合格的零件。 数控机床的基本结构如图1．1．2所示，下面对其各组成部分加以介绍。 3

图2-1 数控机床硬件构成 （5）输入装置 数控加工程序可通过键盘，用手工方式直接输入数控系统。还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工，另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从存储器中逐段调出进行加工。 （6）数控装置 数控装置是数控机床的中枢。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置它的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求。因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动各执行部件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。 （7）驱动装置和检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件，以加“出符合图样要求的零件。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。 检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置中。数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按指令设定值运动。 （8）辅助控制装置 4

辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运算，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启停，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。 现广泛采用可编程控制器（PLC）作数控机床的辅助控制装置。 （9）机床本体 数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。 2.4 数控机床的加工过程

将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理，分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。

图2-1数控加工中数据转换过程 3 我国数控加工技术的现状 数控加工技术先后经历了电子管（1952年）晶体管（1959年）、小规模集成电路（1965年）、大规模集成电路及小型计算机（1970年）和微处理机或微型计算机（1974年）等五代数控系统。 前三代属于采用专用控制计算机的硬接线（硬件）数控装置，一般称为NC数控装置。，第四代数控系统出现了采用小型计算机代替专用硬件控制计算机，这种数控系统称为计算机数控系统（omputerized numrical control，即 CNC）。自 1974年开始，以微处理机为核心的数控装置（microcomcuperized numerical control即MNC）得到迅速发展。 我国的机械制造工业已具有一定的实力。机床工业高速发展，机床产品除满足国内建设需要外，还有部分产品远销国外。 （1）现已能生产小型仪表机床、重型机床，各种精密的、高度自动化的、高效率的机 5

床。机床性能正在逐渐提高，有些机床性能已接近世界先进水平。 （2）目前生产的数控系统（以数控机床为主）大部分以PC机作为控制核心，使得我国生产的数控系统在硬件系统方面、软件系统方面都有不同程度的提升，增强了市场竞争力。 （3）目前已能生产100 多种数控机床，并研制出六轴五联动的数控系统，可应用于更加复杂型面的加工。国产数控机床的分辨率已经提高到0.001mm。系统的可靠性也大大提升，这是由于我国生产数控系统均采用模块化设计，且电路板中广泛采用超大规模集成电路，保证了系统的整体可靠性。 6 我国数控加工技术的发展前景

6.1 技术的发展趋势 1）PC机、具有开放式体系结构的数控系统 “开放式系统体系结构”这一概念最初是由美国于1989年在美国空军的NGC（Next Generation workstation/machine Controller）项目中提出的，该项目的成果是提出了一个开放式系统体系结构的标准规范SOSAS(Specification for an Open System Architecture Standard)。美国三大汽车公司（GM, Ford, Chrysler）合作开展了OMAC（Open Modular Architecture Controllers）项目的研究。OMAC作为美国实施开放式计划的代表，其技术条件完全按这三大汽车公司提出的要求。通过采用这一开放系统，控制系统的成本降低了74％，遥控设备的成本降低了40％，此外，还省去了250个开关和指示灯。通过开放控制系统，美国出现了新的工厂自动化方式和新的生产方式，并促进了产业结构的调整和产业的再生。 （2）智能化 数控技术的另一个发展趋势是加工过程的智能化。带有的自适应控制功能的数控系统可以在加工过程中控制切削力和切削温度等加工参数，并自动优化加工过程，从而达到提高生产率，增加刀具寿命并改善加工的表面质量等目的。刀具破损监控和刀具智能管理功能可以智能的管理刀具，使得刀具保持最佳工作状态。建立以工艺参数数据库为支撑的、具有人工智能的专家系统来指导加工，机床操作者只需提供原材料的特性和刀具的参数等信息，系统可以智能的选择采用合适的加工速度和切削深度。 （3）网络化 企业内部的资源和信息共享远程诊断 6.2 我国数控技术的发展

数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均

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机床数控技术的现状及发展趋势

机床数控技术的现状及发展趋势

机床数控技术的现状及发展趋势机床数控技术是近年来国内外制造业发展的重要支撑技术，它的发展不仅对提高生产效率、优化产品质量、降低能耗和人工成本具有重要意义，同时也是制造业转型升级的重要手段。

本文将从机床数控技术的现状和未来发展趋势两方面进行介绍。

一、机床数控技术的现状1. 数控技术的发展历程数控技术是运用计算机控制系统实现机床自动加工的一种现代化制造技术。

上世纪50年代，数控技术开始在美国发展，60年代初，日本开始引进并发展数控技术，70年代中后期，数控技术进入了工业化生产阶段。

中国数控技术的发展则相对较晚，直到80年代末期才开始大规模应用。

据统计数据显示，中国的数控机床产量和销售量在全球范围内已处于领先地位，成为世界数控机床市场的重要力量。

目前，机床数控技术在国内外的应用已经非常广泛，覆盖了金属加工、模具制造、轴承制造、汽车加工、航空航天等领域。

在金属加工领域，数控机床已经成为主要生产设备，其中数控车床、数控铣床和数控磨床等设备成为金属加工行业主要生产设备。

在汽车加工领域，数控机床在汽车零部件加工中发挥着重要作用，如发动机缸体、曲轴、减速器壳体等零部件的加工中，数控机床已成为主要生产设备。

机床数控技术的发展虽然取得了显著成就，但也存在一些瓶颈和挑战。

数控系统的软硬件集成水平亟待提高，数控系统的稳定性和可靠性需要进一步加强，数控机床的精度、速度、刚度、可靠性等性能也仍需要持续改进。

数控机床生产制造技术的标准化和智能化水平也需要不断提高，以满足市场对高品质、高效率、低成本的要求。

1. 智能化随着人工智能、大数据、物联网等技术的飞速发展，机床数控技术也将朝着智能化方向迅速发展。

未来的数控机床将具备更加智能的功能，能够实现自动化生产，具备自学习、自优化的能力，能够通过网络实现远程监控和管理。

这将大大提高生产效率，降低能耗和人工成本，为制造企业带来巨大的竞争优势。

2. 精度与速度的提高未来的数控机床将追求更高的加工精度和更快的加工速度。

数控技术在国内的应用和发展趋势

数控技术在国内的应用和发展趋势

数控技术在国内旳应用状况和发展趋势摘要世界制造业转移，中国正在逐渐成为世界加工厂。

美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展旳高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。

我国目前经济发展已通过了发展初期，正处在重化工业发展中期。

未来23年将是中国机械行业发展最佳时期。

美国、德国旳重化工业发展期延续了23年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了23年，我们估计中国旳重化工业发展期将至少延续23年，直到2023年。

因此，在未来23年中，伴随中国重化工业进程旳推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提高，国产机械产品国际竞争力增强，逐渐替代进口，并加速出口。

目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间旳产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加紧出口进程关键词: 数控工业化发展刀具机床（World manufacturing transfer, China is becoming the world factory. The United States, Germany, South Korea and other countries have entered industrialization development high technology intensive era and microelectronics era, steel, machinery, chemical and other heavy industry is gradually transferred to developing countries. Our current economicdevelopment has been the development initial period is in heavy industry development mid-term.The next 10 years will be China machinery industry development is the best period. The United States, Germany's heavy industry development lasted 18 years, America, Germany, Korea four developing heavy industry average lasted for 12 years, we estimate that China would at least continue developing heavy industry, 10 years, until 2023. Therefore, in the next 10 years, along with the advancement of heavy industry of China, China enterprise scale, product technical, quality, etc will have boosted, domestic mechanical product enhancement, the international competitiveness, and accelerate gradually replace imported export. At present, the machinery industry molecular industries such as ships, central railway, container and container crane manufacturing has benefited from the international industrial transfer between, and will continue to benefit; Power station equipment, engineering machinery, bed etc will benefit from the industrial transfer, accelerate export process）Keywords: NC industrialization development tool machine tools序言一、数控技术旳概述数控技术，简称数控（Numerical Control）。

数控加工技术的现状和发展趋势

数控加工技术的现状和发展趋势

数控加工技术的现状和发展趋势随着科技的不断进步，数控加工技术也在不断发展。

数控加工技术是一种利用计算机控制机床进行加工的技术，其优点在于精度高、效率高、质量稳定等。

本文将从数控加工技术的现状和发展趋势两个方面进行探讨。

一、数控加工技术的现状数控加工技术是一种高精度、高效率的加工方式。

在工业制造领域，数控加工技术已经得到了广泛应用，特别是在航空、汽车、电子、机械等行业。

目前，数控加工技术已经成为现代工业生产的重要组成部分。

1. 数控加工技术的应用范围数控加工技术的应用范围非常广泛，主要包括以下几个方面：（1）航空航天制造：航空航天制造是数控加工技术的主要应用领域之一。

飞机、导弹、卫星等的制造都需要使用数控加工技术。

（2）汽车制造：汽车制造也是数控加工技术的主要应用领域之一。

汽车发动机、车身、底盘等的制造都需要使用数控加工技术。

（3）电子制造：电子制造是数控加工技术的另一个主要应用领域。

手机、电脑、平板电视等的制造都需要使用数控加工技术。

（4）机械制造：机械制造也是数控加工技术的应用领域之一。

机床、模具、工件等的制造都需要使用数控加工技术。

2. 数控加工技术的优势数控加工技术相对于传统加工技术具有以下优势：（1）精度高：数控加工技术可以实现高精度加工，精度可以达到0.001mm。

（2）效率高：数控加工技术可以实现自动化生产，大大提高了生产效率。

（3）质量稳定：数控加工技术可以实现批量生产，保证了产品质量的稳定性。

（4）灵活性强：数控加工技术可以实现多种加工方式，满足不同产品的加工需求。

二、数控加工技术的发展趋势数控加工技术在不断发展，未来的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 智能化未来的数控加工技术将越来越智能化。

随着人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展，数控加工机床将变得更加智能化。

未来的数控加工机床将可以自动识别工件，自动选择最优加工方案，自动调节加工参数等。

2. 精度升级未来的数控加工技术将会进一步提高加工精度。

机床数控技术的现状及发展趋势

机床数控技术的现状及发展趋势

机床数控技术的现状及发展趋势1. 引言1.1 介绍机床数控技术的重要性机床数控技术的重要性在于其能够提高生产效率、提高产品质量、降低人力成本、减少生产过程中的浪费，并且具有灵活性和自动化程度高的特点。

机床数控技术使得生产过程更加精准和稳定，有效减少了人为因素带来的误差，提高了生产的可靠性和稳定性。

机床数控技术也使得生产过程更加灵活，可以根据不同需求进行快速调整，实现批量生产和个性化定制生产的转换。

这种灵活性和自动化程度的提高，可以更好地满足市场需求，促进企业的竞争力和发展。

机床数控技术的重要性在于其对生产效率、产品质量、人力成本以及生产过程中的优化和改进方面都能够带来明显的提升，这对于推动工业生产的现代化和高效化具有重要的意义。

1.2 探讨机床数控技术的发展历程机床数控技术的发展历程可以追溯到20世纪50年代。

当时，随着电子技术和计算机技术的不断发展，人们开始尝试将这些先进技术应用到机床控制中。

最早的数控机床是由美国麻省理工学院研制成功的，从此拉开了机床数控技术的序幕。

随着时代的发展，机床数控技术经历了多个阶段的演进。

60年代至70年代，数值控制系统逐渐普及，并且出现了专用数控机床。

80年代至90年代，数控技术开始向多轴、高速、高精度和高可靠性方向发展，实现了更加精密和高效的加工。

21世纪以来，随着信息技术和通信技术的飞速发展，机床数控技术进入了全面智能化和网络化时代，实现了智能监控、远程调整和自动化生产。

机床数控技术的发展历程充分展示了人类科技的创新和进步。

通过不断探索和实践，机床数控技术已经成为现代工业生产中不可或缺的重要技术，为提高生产效率、保障产品质量、降低生产成本发挥着重要作用。

2. 正文2.1 机床数控技术的当前应用领域机床数控技术在当前的应用领域非常广泛，涵盖了各个工业领域。

在航空航天领域，随着飞机设计的复杂性和航空发动机的要求越来越高，机床数控技术被广泛运用于航空零部件的加工。

其精密度和效率能够满足航空产品的高要求。