国内数控机床现状篇1

一个国家在生产数控化车床的效率与及对数控化率车床的消费集中的体现了一国的机器制造业的技术发展水平，也是综合国力的代表。如今，很多国外发达国家数控车床技术已经遥遥领先，而我国则表现的相当不足，差距任然很大。因而，“十二五”规划是我们国产的数控机床快速发展的千载难逢的好时机，同时全球也已经慢慢的走出了金融危机所造成的最糟糕经济期，这样对国内的需求拉动有着非常明显的效果。为此我们应该了解数控车床发展的现状与趋势，来为国产数控车床取得进一步的发展与提高国产数控车床这门技术水平做好充分的准备。

一、国内外数控机床的发展现状

1、国内数控技术发展的现状

我国该车床的发展开始于20世纪70年代，在这30多年的发展中，形成了我国特有的经济性卧式数控车床、普及型数控车床与中高档次的数控车床这三种形式。当然这种经济型车床，因物美价廉，在很多企业初期，被广泛的需要，尤其是民营企业，并且也是我国目前数控车床的主流产品。中档次车床，国产的基本上可以满足国内企业的需求，但高档次的大部分是进口的或者合资生产的。这就透露出我国数控车床的薄弱之处。虽然，在近些年开发了一些中高档车床如拥有Y轴的车削中心、倒置顺置的主轴立式车削中心等数控车床，但这种高档次的数控车床需要的不仅是技术的创新，更是需要在进一步的开发市场，获得国内外用户广泛的认同。虽然国产数控车床获得不菲的成绩，但同国外的相比，还是有着巨大的鸿沟，这主要提现在：低档此产品生产过剩，然而高档产品的却不足；再者科技的基础有些薄弱、创新的能力不够；产品的质量和可靠性能等不强；其功能部件存在这滞后性等。

2、国外的数控车床发展

由于发达国家长时期的对数控车床的研究，积累了丰富的经验，所以其技术水平相对较高，具体表现如下：多轴加工和高速高精已经成为数控车床的必备技能，而纳米控制则是加工的趋势潮流；数控车床的多任务和多轴加工被广泛的应用到能源、航空航天、船舶及汽车等行业；智能化的加工和监测的功能不断完善，使得在车间就能获得机床的状态信息，通过分析得到的数据，来预测机床本身的状态，进行相关维护，这可以避免事故发生，也大大的降低了机床的出现故障的频率，从而提高了利用率；对机床的补偿与误差检测功能变得更加的强大， 这使得我们能够做完车床补偿测量在合理的时间内。许多国外大企业都是基于以上特点来生产高档次机床的，如日本山崎马扎克、英国普瑞泰克公司、美国哈挺公司和德国德玛吉公司等。

二、国内数控车床技术探讨

1、高速的切削技术

目前国产的高速立和卧式的加工中心，工作台的直径在 320到500mm 之间的机床，其主轴的转速已经高达20000r/min；其直径在 63到1000mm 之间的机床，其主轴的转速都在 15000r/min 以上。然而与国外的产品来比较还是存在明显的差距，主要表现在电主轴这上面。因为国产电主轴的性能、质量和品种与国外产品相比有较大的差距，所以目前所有的高精度、高转速的数控机床与加工中心需要使用的电主轴都要从国外进口。

2、超精密的车削技术

我国的超精密机床研制其起步时间并不算太晚，开始于 1960 年代，在近几年见有了较大的发展，但与发达国家之间还存在较大的差距，这集中表现在：超精密的非球面这种车床还不能够大批量化的生产；其精度与国外相比要低上一个等级；机床的精度保持的时间远远要低于国外的产品等等。

3、复合加工的技术

虽然复合加工的机床研究时间起步比较晚， 但却早已在实践中得到广泛的应用。这加快了我国的机床企业探索相关领域的脚步。从 2001 年起我国的第一台高档次五轴的车铣中心出现，在到被用于航空领域的飞机制造的五坐标控制和四坐标的联动数控纤维缠绕机等， 国产的复合型加工机床在不断地推陈出新， 虽然与国外高档次的复合型的加工机床相比，任然存在差距。

三、未来发展方向建议

1、高速化和高精度化

质量、效率是优良制造技术的关键。高速和高精的加工技术会大大提高效率，同时也会提高产品档次和质量，并缩短生产的周期以及增强市场的竞争能力

2、多轴联动的加工与复合的加工

使用 这种5 轴联动来对三维曲面的零件进行加工，还可用刀具的最佳的几何形状来进行切削，这样光洁度很高，同时效率也提高了。

3、网络化、开放式、智能化

大量的采用计算机技术与网络通信的技术，这样机床制造厂商就可以通过远程技术体系，以此来实现工况的信息传输、查询、存储和显示，甚至是远程的智能诊断。

4、高柔性化

所谓柔性也就是数控设备对适应加工的对象变化的能力。随着数控车床的发展，对加工对象变化有了很较强的适应性，并朝着单元的柔性化与系统的柔性化这个方向发展。

5、绿色化

在当今世纪，数控车床应该把重心放在节能与环保上，也就是要努力做到切削加工的工艺绿色化。而且绿色制造这种趋势将使得我国把环保节能车床的发展放在重要位置，来为我们将来占领更广泛的世界市场做准备。

四、总结

通过本文对数控车床的发展状况、国内外数控车床对比以及未来发展方向的展望，这让我们清楚的了解到我国数控机床的不足之处，虽然经济型的数控车床廉价，但是随着我国的发展，我国更多的是需要高档次的数控车床技术。所以加大对数控车床的创新力度，并不断的改进与完善现有的车床技术，去解决主机虽大但不强、功能部件和数控系统的发展落后、高档次数控车床的关键技术存在很大的差距、机床的可靠性并不高、行业整体的经济效益比较差等一些问题，以此来培育核心的竞争力，以期占领更多世界市场。

国内数控机床现状篇2

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-3315(2011)11-179-001

数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。

数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。

一、国外数控系统现状

在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段

纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（IMTS 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于Cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828D所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1]

2.机器人使用广泛

未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到IC封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的KUKA，FANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。[2]

3.智能化加工不断扩展

随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。

4.CAD/CAM技术的应用

当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON等一些著名CAM软件公司的产品除了具备传统的CAM软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。

二、国内数控系统现状

随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。

国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3]

国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。

然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。

参考文献：

[1]彭芳喻等.从IMTS 2010展看我国数控系统未来发展之路[J]，金属加工，2011第4期：8-11

国内数控机床现状篇3

数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。

数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。

一、国外数控系统现状

在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（siemens）、发那克（fanuc）、三菱电机（mitsubishi electric）、海德汉（heidenhain）、博世力士乐（bosch rexroth）、日本大隈（okuma）等。

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段

纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（imts 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-model b数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828d所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的m700v系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1]

2.机器人使用广泛

未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到ic封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的kuka，fanuc公司的m-1ia、m-2000ia、m-710ic。[2]

3.智能化加工不断扩展

随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。

4.cad/cam技术的应用

当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的cad/cam技术为多轴多任务数控机床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。esprit、cimatron等一些著名cam软件公司的产品除了具备传统的cam软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。

二、国内数控系统现状

随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。

国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了ckx5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3]

国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。

然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。

参考文献：

[1]彭芳喻等.从imts 2010展看我国数控系统未来发展之路[j]，金属加工，2011第4期：8-11

国内数控机床现状篇4

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.032

1 引言

鉴于机器是我国社会经济发展中的重要工具，因而，机器中的重中之重――机床――则成为了经济发展中所需要解决的一大难题。正确了解机床在经济发展中的地位，准确把握机床的设计，不断优化机床是经济发展中拥有强大工具的关键，也是国家经济发展程度的有效体现，因而，在了解到机床在经济发展中的地位和作用后，我国应该将机床的设计与优化提上议事日程，通过不断地优化机床设计来促进经济的发展。

2 简述我国机床发展现状

优化机床设计首先需要了解我国机床发展的现状，从机床发展的现状中找出其存在的问题并寻求有效的方法解决，以此来促进机床设计的不断进步和发展：

2.1 机床的市场广阔

在目前看来，我国各类机床的市场需求较大，尤其是数控机床，高市场需求给了机床不断发展的空间。在市场需求的推动下，机床生产人员会更加重视机床的设计与生产，通过市场需求拉动机床的优化与发展，另外，市场广阔也给了新人进入机床设计与生产市场的空间，新鲜力量的注入能够使机床设计市场充满了生机与活力，而新旧思想的碰撞则有利于促进机床不断被优化，有利于机床的发展，对社会经济的发展也有十分重要的作用。

2.2 国产机床销量较小

虽然机床在我国的需求量较大，但与高需求量相反的是，国产机床的销量较小。在机床市场的销售中，绝大部分消费者在选择机床时会选择国外机床产品，而对国内的机床需求则较少，与高需求的机床市场成反比。国内外机床在中国的销量相距较大，其主要原因不外乎两个方面：性能与质量。国内机床与国外机床相比较而言，由于中国是传统的农业大国，在机器设计与制造方面与国外相比在技术上存在着较大的差异，加上中国制造“偷工减料”这些普遍存在的行为，导致消费者在选择机床时为了更好地实现经济效益，通常会选择国外的机床，这就出现了国内机床需求旺盛而国内机床的销量不高的现象。

2.3 数控机床发展速度快但缺乏关键技术

数控机床在机床市场中占有十分重要的位置，消费者对数控机床的需求占机床市场需求的比重也比较大，在市场需求的作用下，我国也在数控机床方面加强了探索和研究，就目前而言，我国数控机床的研究得到了一定的进展，数控机床的发展速度较快，但是，在数控机床迅速发展的同时也存在着一定的问题：缺乏关键技术。由于我国研究数控机床的年限较短，在数控机床设计与制造中，关键技术基本掌握在外国手里，国内只是掌握了数控机床设计与制造的基本基础，缺乏关键技术使得我国在数控机床的研究与设计中举步维艰，严重阻碍到我国机床行业的发展。因而，要想促进我国机床行业的发展，就必须在机床的设计与制造中掌握关键技术。

3 如何有效优化国内机床

鉴于 我国在机床的发展研究中存在着种种问题，只有将其解决了才能有利于机床行业的发展，针对我国机床发展中存在的问题，本文提出了以下几点解决措施，希望对我国机床的发展有所帮助：

3.1 提高机床的质量

质量问题是我国机床发展中存在的重要问题，要想促进我国机床行业的不断发展就需要解决质量问题，而提高机床的质量问题，可以从以下几个方面做起：提高机床制造人员的质量意识，让其认识到“偷工减料”并不是节省材料，而是给后续工作制造更多的麻烦；加强机床的质量检查，在机床生产中按照一定的比例进行机床的抽检，对于不合格机床的制造者进行惩处，而对于长时间没有检查出不合格品的制造者进行奖励，通过赏罚分明来提高员工的工作积极性，提高机床的质量；另外，国家加强对机床质量的监控是提高国内机床质量的关键举措。我国在机床的生产中如果能做到以上几个方面，相信我国机床生产的质量将会得到大幅度的提高。

3.2 优化组合机床主轴箱

组合机床是机床市场中一个较为重要的组成部分，因而，优化国内机床的设计就需要将组合机床的设计考虑在内，而在组合机床中，主轴箱是一个重要的组成部件。优化组合机床主轴箱首先需要合理安排传动路线，通过该措施来减少生产成本的同时提供主轴箱通用件的数量，使其使用效率得到大幅度提高；另外，使用第Ⅳ排齿轮完成主轴的传递也是优化组合机床主轴箱的有效举措，由于第Ⅳ排齿轮的活动空间较大，更利于主轴之间的传递，使用第Ⅳ排齿轮完成主轴的传递有利于提高主轴间传递的灵活性，提高组合机床的工作效率。组合机床是我国机床市场的重要组成部分，优化组合机床中的重要部件――主轴箱，对于提高组合机床的工作效率，促进国内机床市场设计的优化有着重要的促进作用。

3.3 加强创新

目前我国机床的销量与高市场需求不匹配的一个重要原因是国内机床的性能与国外机床相比存在着较大的差距，而缩短国内外机床的差距，提高国内机床的性能就需要从创新方面着手。国家可以通过鼓励创新，给目前国内的机床增加性能，另外加强机床的创新也有利于打破目前我国机床行业由于没有掌握关键技术而受制于人的局面。通过创新，跳出目前国家机床设计与制造的方框，自行研究开发新技术、新功能，有利于促进机床关键技术的研发，提高国内机床的性能，以此提高国内机床的市场竞争力，促进我国机床行业的发展。

4 结束语

在经济飞速发展的今天，机床在促进经济发展和显示国家实力方面都起着十分重要的作用：促进机床的设计与优化，促进国内机床行业的不断发展，有利于提高国家的科技实力，在科学技术拉动经济发展的今天有着十分重要的作用；另外，研究机床设计，提高机床的性能与质量也能够提高国内机床的市场竞争力，通过市场竞争力的提高来提高我国的国际地位；同时，机床的研究与设计成果也从侧面反映出我国的国家实力。因而，促进机床行业的发展十分必要，相信通过国家和机床设计制造者的不断努力，我国的机床在质量与性能方面一定能够得到飞速的提高，我国的机床行业一定能够得到更近一步的发展！

参考文献：

国内数控机床现状篇5

引言

数控技术和数控装备是各个国家工业现代化的重要基础。我国数控技术与世界先进国家。相比还有一定的差距，因此了解数控技术国内外的发展状况对我国数控领域的发展有非常重要的意义。

数控技术（简称NC即NumericalContro1）应用于生产中已有二十多年的历史了，它使传统的制造业发生了质的变化，尤其是近年来.微电子技术和计算机技术的发展给NC技术带来了新的活力。数控机床是现代制造业的主流设备，是体现现代机床技术水平、现代机械制造业工艺水平的重要标志，是关系国计民生、国防尖端建设的战略物资。因此世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

1.数控车床的发展趋势

根据2004年10月，完成的《数控机床产业发展专项规划》。国内数控机床大致发展趋势表现在以下几方面：

1.1智能、高速、高精度化

新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部（如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等）主轴转速达15，000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。

1.2设计、制造绿色化

绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计;可拆卸性设计;节能性设计;可回收性设计;模块化设计;绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。

1.3复合化与系统化

工件一次装夹，能进行多种工序复合加工，可大大地提高生产效率和加工精度，是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。

1.4数控系统控制性能向智能化方向发展

随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更趋完善。

1.5数控系统向网络化方向发展

数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其他控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓的Intranet技术。随着网络技术的成熟和发展，最近业界又提出了数字制造的概念。数字制造，又称“E一制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程通讯服务等功能。

1.6数控系统向高可靠性方向发展

随着数控机床网络化应用的日趋广泛，数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16h内连续正常工作，无故障率在99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间（MTBF）就必须大于3000h。如主机与数控系统的失效率之比为10：l（数控的可靠比主机高一个数量级），数控系统的MTBF就要大于3h，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于105h。对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。

1.7数控系统向复合化方向发展

在零件加工过程中，有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升速、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此具有复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部加工工序。

1.8数控系统向多轴联动化方向发展

加工自由曲面时，三轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参与切削，进而对工件的加工质量造成破坏性影响，而五轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削三维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显著改善加工表面的粗糙度，大幅度提高加工效率。因此多轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点。

2.结语

目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。

参考文献：

国内数控机床现状篇6

因此，为了实现实际的快速切削，数控机床必须朝着高速化、高精度、灵活性、开放控制系统、控制系统辅助软件、工厂生产数据管理的方向移动，以满足现代制造业快速发展的需要。为了完全发挥数控机床的最大价值，我们必须关注数控机床的故障排除问题，了解数控机床的一般机械问题，掌握故障诊断和维护方法，充分发挥数控机床的最大适用价值，提高故障诊断效率，利用科技驱动提高生产效率，确保工业生产活动顺利发展。

二、国内外发展现状

2.1设备故障诊断的国内外研究现状

(1) 国外故障诊断的研究现状

设备状态监测与故障诊断在美国、日本、英国等国家得到了高度重视, 各国竞相开展相关技术。美国是最早开展设备故障诊断工作的国家之一, 自1961 年美国的阿波罗计划执行后, 由设备出现的一系列的设备故障造成的悲剧促使了美国机械故障预防小组 (MFPG) 的成立, 开始对故障诊断技术进行有组织、有计划的研究。随着故障诊断技术的发展, 美国西屋公司、Bently、HP等公司的监测技术代表了当今诊断技术的最高水平, 其完善的监测功能和较强的诊断功能使之广泛应用于宇宙、军事、化工等领域;上世纪六七十年代, 英国以R.A.Collacott为首的机械保健中心和状态监测协会开始对故障诊断技术进行研究, 其在汽车、摩擦磨损、飞机发动机等方面的监测和诊断研究对国内外故障诊断的研究有着指导性意义;日本开展的诊断技术研究工作主要集中在两个层面:一是高等院校, 比如在东京大学、京都大学、早稻田大学高等学府均发表了不少基础性的研究报告;二是在在企业, 如三菱重工的“机械保健系统”对汽轮发电机组故障监测和诊断起到了推动作用, 日本的故障诊断技术在钢铁、化工、铁路等行业发展较快;欧洲其他国家的故障诊断技术在某一方面具有特色或占有领先地位, 瑞典SPM公司的轴承监测技术、AGEMA公司的红外热像技术、挪威的船舶诊断技术、丹麦的B&K公司的振动及噪声监测技术等技术都各有千秋。

(2) 国内故障诊断研究现状

国内关于故障诊断技术发展起步晚, 始于70 年代末, 而真正起步应该从1983 年南京首届设备诊断技术专题座谈会开始, 国家政府有关部门对关于故障诊断技术的研究给予重视和支持, 尤其在技术引进、技术改造、科研开发等方面给予高度重视。近年来, 国内包括西安交通大学, 浙江大学, 北京理工大学、清华大学、东北化工大学、中国科学院等在内的众多大专科院校、科研机构、学术机构等都在故障诊断方面做了大量的研究。这些研究都注重结合当代各种先进故障诊断技术, 应用于很多大型设备中,并取得了巨大的成果。透平发电机、压缩机的诊断技术已列入国家重点攻关项目并受到高度重视;西安交通大学研发的“大型旋转机械计算机状态监测与故障诊断系统”,哈尔滨工业大学的“机组振动微机监测和故障诊断系统”;东北大学设备诊断工程中心的“轧钢机状态监测诊断系统”以及“风机工作状态监测诊断系统”均取得了可喜的成果, 为国内故障诊断的发展奠定了坚实的理论基础和实践经验。与国外理论基础雄厚、研究深入的故障诊断技术相比, 我国的设备状态监测与故障诊断技术水平同发达国家的差距已大大缩短, 但仍然存在一定差距。

2.2 故障诊断系统的研究现状

随着智能诊断系统的发展, 基于知识的诊断推理目前是国内外研究的热点, 对智能故障诊断推理技术及用于智能推理的知识表示方式的研究取得了很多成果, 另外, 随着网络技术、关于信息同步相关技术的研究也迅速发展起来, 随着故障诊断研究与发展, 出现了大量故障诊断系统应用与数控机床诊断故障诊断模式, 先后出现的有现场诊断模式和远程诊断模式, 现场诊断模式当故障发生后, 企业必须派售后服务人员到现场故障诊断, 国内多数企业对故障诊断仍然依靠传统的故障诊断维修方式;远程网络化故障诊断在数控机床领域得到很深入的研究。

故障诊断经历了三个阶段, 即人工诊断, 常规诊断以及智能诊断, 智能诊断是目前国内外研究的热点, 关于智能诊断诊断的研究国内外专家学者都进行了大量的理论和实验研究,得到了许多有价值的成果, 基于人工神经网络、模糊模型、粗糙集理论、故障树等诊断方法以及基于本体、规则推理RBR和基于案例推理CBR的专家系统在数控机床故障诊断中得到很好地发展, 并都取得了一定的成果, 其中基于知识的专家系统在人工智能中的应用最广泛[2]。为了提高故障诊断的效率和精度, 多方法集成的故障诊断引起了人们对高度重视, 将RBR和CBR串行结合, 利用一种推理方式来解决先导方式推理产生的问题, 当两者都得不到故障诊断的结果时, 采用人工诊断得出故障诊断结果。

智能诊断是基于知识的诊断方法, 因此智能诊断的发展与知识的表示密切相关, 关于故障知识表示的研究主要有基于规则、框架、对象等方式, 对基于本体表示的方式进行了研究。随着分布式计算机管理的出现, 一个关键的技术——信息同步技术也有了广泛的研究, 提出了一个基于Petri网的信息同步模型, 提出了基于该模型的信息预取、状态估算、系统时间同步等控制策略研究了分布式虚拟现实系统的信息同步, 信息同步在分布式环境下多媒体的得到研究。

三、 数控机床机械故障诊断方法

3.1 人工诊断法

人工诊断方法是基于操作员的经验，分为外观故障检查、软失误检查、连接器接线、电缆检查、机床数据检查等。外观检查是操作员使用自己的嗅觉，视觉等，判断机床是否故障。软失误检查法是指操作员使用外观检查方法确认机床最近的维护记录，了解最近的机床工作，确认机床的潜在危险性。连接器接线及电缆检查方法是指使用确认机床各部分连接的指示的操作员。同时，需要仔细检查零件之间的配线连接。机床的数据检查是通过分析机床的故障现象，参照机床相关的故障数据来检查和纠正机床数据。但是，这些方法的缺点是带有强烈的主观性，不可靠的诊断结果和低诊断效率。

3.2 智能诊断法

目前，数控机床故障诊断的主流方法是在故障诊断领域应用计算机、人工智能等技术的智能诊断方法[3]，主要分为以下几种方法：

（1）容错树分析法：容错树分析法是分析和调查使机器工具的故障从本地逐渐减少的原因。容错树分析方法不仅检查了系统软件的故障和硬件故障，而且检查了由一个组件引起的系统故障的原因，还可以检查人的因素也可以分析由两个以上的组件引起的系统故障的原因。这是一种综合考虑系统故障原因的分析方法。[4]但是缺点是故障机制不明确，构成故障树的冗余量复杂而困难，适合以往的故障诊断，找不到各个特殊故障。

（2）单个功能监测方法：单个功能监测方法在操作过程中收集机床的各个部分的信号，例如温度、功率、声发射、振动等，建立相应的数学模型，分析信号提取故障特性信号[5]。然后，判断机床是否有故障和断层的位置。其缺点是传感器容易受到环境干扰的接收故障信号复杂，不全面，信号处理效率不高。容易弄错或判断机床的故障。

（3）模式识别和训练模型的应用：模式识别和训练模型的应用是建立数控机床的故障样品库，使用数控机床的已知故障因子建立实验样品，神经网络的训练支持向量机和其他模型以及模式识别和训练模型的应用：模式识别和训练模型的应用意味着使用数控机床已知的故障因素建立数控机床的故障样本库。我们训练了神经网络和支持向量机模型。

四、数控机床机械故障类型

4.1主轴运行中的故障

（1）精度和设计不符合相关要求。

数控机床对精度要求很高。如果精度在处理过程中不满足所需条件，主轴总是处于影响状态，结果无法保证后续安装的牢固性[6]。数控机床对精度要求很高。如果精度在处理过程中不满足所需条件，主轴总是处于影响状态，结果无法保证后续安装的牢固性。

（2）过度的切削振动。

数控机床的运行中发生的结构问题主要有：无法确保轴线，中间距离过大，主轴承和主轴的安装不符合标准要求，主轴箱的柱子和架子分离等[7]。为了解决这些问题，有必要针对实际情况采取相应对策，例如及时更换传送带或轴承。

4.2运动系统的故障

（1）滚珠丝杠的副噪声的问题。

滚珠丝杠滚动球的损伤、滚珠丝杠的润滑效果、螺丝支撑轴承的损伤等滚珠丝杠的噪音有很多原因[7]。鉴于这样的缺点，为了确保轴承部的紧固，必须配置特别的人员进行轴承盖的调整等维护管理。另外，要做好润滑和维护工作，及时更换新的球。

（2）滚珠丝杆的灵敏度在运行中不好。

此类问题出现的原因为其负载过高，致使导轨以及丝杠无法处于平行状态。针对此类问题，应调整对轴向的间隙，强化滚珠丝杠的负载力，确保导轨以及丝杠处于平行的状态。

4.3导轨运行中的故障

（1）轨道磨削不良。如果数控机床损坏，机器的床位和基础会受到装置长期操作的影响。另外，如果在短时间内适用数控机床的话，那又会造成损失。由于这样的问题[8]，在导轨的维护管理中必须做良好的工作，使用用于维持数控机床的润滑油，保证良好的运转，避免损伤问题。

（2）运行导轨时，存在零部件涂抹效果差等问题。考虑到这种问题，通过结合现实，可以分析特定的问题，控制容许度，选择质量好的部件。

五、研究难点及可能的解决方案

数控机床是复杂而精密的大型设备，受各种因素的影响，有故障倾向。操作员不恰当工作时，工件加工困难，处理环境恶劣，数控机床就会产生各种故障。从目前的研究观点来看，人工诊断法的效率低，精度低，不能及时准确地找到故障部位，因此逐渐被取代。智能诊断法因更有效的诊断速度和准确可靠的诊断效果而受到越来越多的企业的青睐。目前，智能诊断技术尚未成熟，但还有很多缺点，可以从以下几方面进行改进：

（1）为了解决构建容错树的复杂和困难的问题，可以有机地集成模糊理论，专家系统和容错树。首先，使用减少现有知识基础的规则数，提高知识基础知识应用的灵活性和适应性的模糊推论法[9]。然后，建立容错树与专家系统知识基础的关系，通过推论来确定系统的故障模式。

（2）为了解决单功能监视方式的传感器容易受到环境的干扰，收集的信号不完整的问题，采用了通过多个传感器收集机床各部分操作信息的多传感器融合技术。另外，通过合成多个信息源来改善故障判定的概率，建立信息处理的有效数学模型，提高信号处理的效率，提取正确的故障信号特征。

（3）为了应用模式识别和训练模型，解决找不到机床故障部位的少数样品的问题，可以使用多方法融合故障诊断，即机床故障的多方法综合诊断。首先，创建共享故障样本数据库，使用训练模型来判断机床是否出现时间故障[10]。接着，使用功能监视法和fort树法等对应的方法来确定机床的故障部位。这样，可以高效准确地诊断机床的故障。

六、未来的发展趋势

数控机床今后的发展会更加蓬勃，而数控机床的故障诊断技术在其中发挥着重要作用[11]。在人工智能的持续发展中，智能诊断技术会更加成熟，识别结果会更加准确。数控机床的故障诊断技术今后的发展，可从以下几个方面入手：

（1）建立故障诊断系统的知识结构和知识基础。

国内数控机床现状篇7

1.1国外机械制造数控技术发展世界第一台数控铣床在美国诞生，距今已经有60年，数控技术与机械制造已经融为了一体，数控技术所控制的数控车床，通过车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工等形式，制造出来种类多样的机械产品。每年世界上新增的数控机床数量约为10~20万台，装置的功能和质量也不断提高。夕阳产业的制造业，在数控机床的诞生下，又才一次焕发了活力。以德国为代表的高水平数控技术，将机械与数控的融合发挥到了机制，德国也出现了以汽车为领先行业的机械制造业，其所制造的机器在全世界范围内享有盛誉。

1.2国内机械制造数控技术的发展我国数控技术是起步于20世纪中期，经过多年的发展，目前较具规模的有广州数控等。我国现在数控机床生产厂家有100多家，生产数控产品多种多样，有几千种以上。目前我国占据的市场的产品主要集中在经济型上，而中高档产品市场的比例仍然非常小，与国外的先进产品相比，在稳定性和精度等方面均存在较大的差距。目前我国是全世界拥有机床最多的国家，但我们机床的数控化率在2%以下，这与发达国家一般能达到20%以上有较大的差距。

2、数控技术的发展方向

科学技术的发展，数控技术向着高速度、高精度化、多功能化和智能化发展。计算机技术三维技术发挥为数控技术的进步提供了强大支撑，同时数控机床的系统设备更新与更换，也让数控技术演绎的更加完美。

2.1高速度、高精度化国际生产工程学会(CIRP)将高速度、高精度化确定为21世纪的中心研究方向之一。三维曲面加工是数控加工技术的一大突破，通过64位CPU实现CAD/CAM，简化操作指令，简明操作界面，人性化的UI界面，让加工指令的输入更加轻便，同时计算机技术的提高，对加工精度提高发挥了重要作用。另外，“零传动”直线伺服已经被广泛应用，直线电动机的劣势在现在数控优化下成为了其优势所在。该伺服系统对速度和位置的控制软件，将图像和实际加工对应起来，高分辨率的位置检测装置，对工件状态信息的收集和处理效果明显。高速CPU和显卡，加上内置微处理器，让工件图片信息的分辨率大大提高，对随时发出操作指令有重要作用。

2.2多功能化当前机械制造行业当中数控机床，往往能够达到一机多能的效果，合理进行加工动作执行，配备较多的冗余，保证设备的较高的利用率。例如，自动换刀是当前全自动数控机床上运用最为广泛的系统，自动换到系统配备了铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹，甚至磨削的道具，保证这些工序能够迅速切换。将机床的前后台分割开来，通过高速计算CPU对机床运转过程进行全面控制。实现机床前台工作后台编辑的指令的要求，指令编辑后能够立即进行动作调整，这又有赖于高速DNC接口，保证信号传递的高效率，甚至可以连接多个机床对同一大型工件进行立体加工。

2.3智能化数控技术的另一个发展趋势是加工过程的智能化。自适应控制（AC，AdaptiveControl）是最近在国际上流行的道具控制系统，该系统能够根据进给、切削用量等参数，自动调整道具的夹紧状态和受力状态，以保证加工过程中的道具效率切削效率最高，达到加工精度和光滑度的要求。另外，数控机床的故障自诊和自我修复功能，采用了CNC系统，该系统在数控机床启动的同时，也随机启动，对数控机床工作当中的参数进行监控，当数控机床参数便利预定波动范围之外，将自动修正，还会对硬件设备状态进行监控，提醒机械操作人员相应的保养工作，例如刀面磨损和刀具温度过高等都会有相应的指示灯。

国内数控机床现状篇8

中国作为全球的制造业大国，装备制造业在国民经济中占有很大的比重。伴随中国的工业化、城镇化进程，装备工业有了迅猛发展，作为装备制造业的核心和基础，机床行业备受重视，机床工业无论地位、产值、技术、市场等各个方面均有了飞速发展，但和国际机床行业强国德国、日本比较还有一定差距，伴随我国科学、技术进步和工业化、城镇化的发展，机床行业具有光辉的发展前景。本文主要从中国机床工业的发展规律及驱动因素上分析机床工业的发展前景。

一、国际机床行业的发展规律和现状

1、机床工业的生产状况

全球28个主要机床生产国家和地区2012年产值为932亿美元，中国约占30%，位居第一位。机床生产前8位国家和地区依次是中国、日本、德国、意大利、瑞士、美国、韩国和中国台湾。进入世界机床产值最大20家企业中，日本和德国最多，分别达6家，中国、美国和韩国排在其后，分别有2家，瑞士1家排在第6位。美、德 、日仍然是美、欧、亚三洲机床生产强国。

2、全球机床行业的消费情况

中、德、日、美、意是世界机床重点消费大国，占全球消费总量的73%。2013年中国机床消费381亿美元，涨幅近12%，占全球消费量的30%，仍然居世界第一，其中中国金属加工机床消费则占据全球市场的45%。美国、德国、日本机床消费增长已成定势，而且以中高档数控机床为消费主流。以欧元计算，各地区占比基本未变，亚洲占全球机床产值的57.7%，欧洲占比为34.7%，美洲占比为7.6%。其中2012年前十位机床消费国占全球市场80%。

3、全球机床行业的特点和分布格局

欧美机床企业集团化趋势加强，控制着机床行业高端技术。美国企业重点发展高精尖机床技术，生产飞机、宇航、汽车工业所需高精度、高效、高自动化、高性能机床。德国企业对加工工艺研究投资不遗余力，尤以重型机床、大型精密机床著称，精度及使用寿命最好。瑞士机床企业以中小精密机床技术著称于世，擅长将现代电子技术应用于机床系统。意大利机床企业擅长生产单台定制，个性化显著的机床，机床的柔性化程度高。韩国、日本、台湾擅长生产经济实用性较强的中高档机床，其中日本企业对机床寿命设计有特别的独到技术。

4、机床行业在全球进行技术转移

产业转移的重要理论依据是比较优势，由于各个国家的劳动力成本、产业配套、法律法规、教育体系等各个方面的不同，同样的产品在各个国家中成本有明显差异，而发展中国家在制造业和一些低端产品具有明显优势，成为产业转移的理想目的地。发达国家将传统成熟产业有计划、有步骤地向发展中国家转移。造船行业、港口机械、工程机械等劳动密集型产业由于技术含量较低、运输成本高、环保压力大等因素成为发达国家的主要转移领域。中国机床行业由于中国的第一消费大国地位和生产成本、人员工资、工业配套等因素成为机床产业转移的第一大国。高端制造主要集中在发达国家，高端装备制造不但体现在技术档次高、系统复杂成套、大型重型化、高速精密等科技水平和技术参数，更体现在售后服务复杂和更新换代快。总体表现为：投入巨大、成套复杂，规模庞大、研发周期长等方面。所以国内在重型设备等方面进步明显，比如港口机械、船舶、发电设备等，而精密机械等方面突破较慢。

二、我国机床行业的现状和发展趋势

在国家经济增长的拉动和国内市场国际化促动下，中国机床行业从2002年（入关后）起，机床消费总量呈加速增长趋势，“十五”以来，我国市场机床消费总额、进口额已连续居世界第一，数控机床更是以两位数以上的增长速度快速发展，成为排名第一的机床消费大国。2012年机床全行业总产值为8000亿元。预计2015年年消费额将近8500亿元左右。国内机床消费市场竞争国际化，世界机床制造基地移地中国化成为大趋势，国家建立装备制造业基地如上海、沈阳、大连、浙江等。目前我国机床行业产品覆盖国民经济的各个领域，满足各个行业的基本需求，在我国经济发展中需要的装备制造业机床，我国均能自行生产，基本没有空白。

1、我国机床工业的历史发展规律

中国机床消费总量呈加速增长趋势，消费的增长导致了进口的快速增长，消费增长主要是受到固定资产投资增长、产业升级和跨国公司加大对中国投资建厂和合资生产的影响。这也是我国装备制造业的产业升级的路线图和升级进化过程，作为制造业核心的机床也经历了同样的发展历程，随着经济和科技的发展，机床行业形成了低端到高端的历史发展进程。

2、我国机床产业的技术现状及存在问题

国内机床行业面临的产品结构不合理问题突出。首先是粗加工机床占总产量的40%以上，机床产值数控化率低（32.7%），其次，数控机床低档产品所占比例高（75%），数控化水平与国际差距较大。国产数控机床高、中、低档比例为3：22：75。国产经济型数控机床基本满足了国内需求，中档数控机床具备了一定的生产能力，小批量的国产高端数控机床已投入使用。

国内机床行业存在的问题是：机床精度普遍较低，缺少刚度实验，很少采用软件补偿、温度变形补偿、高速主轴系统动平衡技术等保证定位精度，仅有少数几种产品可达欧洲标准定位精度；基础材料性能弱，很少普及高强度密烘铸铁（树脂砂技术），无重大新材料开发；机床结构开发性能差，高速机床需要强化结构刚性，减轻移动件重量，机床整体结构突破传统结构的能力差；技术差距大，国外普及的远程服务技术、交钥匙工程、高速机床硬切削、干切削及其机理研究空白，基本无切削软件包供应；关键配套件性能不足，电主轴、高速滚珠丝杠副、直线电机、高速高精度数控系统，高精度位置检测系统等普遍处于低水平状态。

3、机床行业的市场分析

（1） 普通制造业。普通机械加工业中五金、电力设备、模具加工、矿山机械、冶金设备、建材设备、石油化工设备是带动机床消费增长的主要因素。

（2）汽车行业。汽车工业对机床装备的需求具有多层次、宽领域、快节奏、高质量、数量大的特点，柔性加工生产线、各种数控专用机床将是日后国内机床工业向汽车工业领域渗透的重点。中国汽车零部件配套行业的实力与主机厂的需求差距还相当大，汽车配套企业必须扩充、提高装备能力，才能谋求其未来的生存发展。

（3）航空、航天、船舶、军工行业。航空、航天、船舶、军工产业是高端机床市场需求的大户。随着国家综合国力的增强和国防现代化的升级，国家将会加大对国防装备的投入（预计由目前占国内生产总值的2.5%提高到2025年的5%）。

（4）电子信息产业。电子信息产业是精密机床的主要市场。电子信息技术水平是国家现代化程度的重要标志。我国电子信息行业近几年固定资产投资规模以年均16%速度增长。

4、数控机床是机床发展的主流

国内数控机床可供品种超过1500余种，特别是五轴（及以上）联动数控机床已经成功开发，包括最关键的万能自动镗铣头在内，只是精度、性能与国际水平还有差距。技术差距主要体现在整体加工精度、高速运行稳定性、持续无故障运行时间、后勤远程维护等与国外产品有较大差距。核心部件数控化率不高，自动化程度低。数控机床的性能主要由关键功能件所决定，数控机床价值的60%由关键功能件所决定，国内数控机床功能件产业规模小，集中度小，产品性能水平与国外差距较大。国内数控机床产品刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口，中高档机床用的数控系统、滚珠丝杠、高速电主轴、刀库机械手、全功能数控刀架、数控回转工作台和高速防护装置等，很多是以进口为主。

三、机床行业发展的驱动因素

1、国家的产业政策支持

机床工业是装备制造业的基础和核心，2010年10月，国务院出台的《加快培育和发展战略性新兴产业的决定》也明确指出，要积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备，其中高档数控机床成为了发展的重中之重。在“十二五”规划中，明确提出要重点发展四大主机（金属切削机床、金属成型机床、铸造机械、木工机床）。高端装备制造业升级换代，和工业化、重工化的历史发展机遇将在很大程度上推动机床行业快速增长。到2020年，航空航天、船舶、汽车、发电设备制造等相关行业所需要的高档数控机床的大部分供应将立足国内，未来我国机床行业发展空间十分广阔。

2、随着装备制造业和工业化、信息化的兴起，机床行业发展后劲十足，前景广阔

经过多年的积累和技术进步，我国工业特备是装备制造业获得快速发展，中国目前已经成为世界主要的机械装备生产国和消费国家，技术含量和工艺水平大大提高，产品质量仅次于美国、日本和德国，领先于意大利和英国。我国装备制造业的快速发展和国家崛起，必然导致基础工业机床行业的快速发展。

3、机床行业高速发展具有一定稳定性

随着高速、高效、高精度机床的技术成熟和大批量生产，欧美、日本、韩国等发达国家和地区机床更新换代加速，中国经济的持续高速发展和世界制造业向中国的转移，未来国内产品方向重点是高度数控化、高效、精密、大型化、功能复合化。预计十二五期间，国内数控机床增长率保持在30%以上，国内市场占有率达到70%以上。中高档数控机床将成为市场消费的主流。机床行业的重点用户分布在电力工业、航空、航天工业、造船工业、铁路机车工业、国防工业、机械工业和汽车工业七大行业领域，随着中高档数控产量提高，该行业收益水平将进一步提高。同时随着机床行业体制改革和国家政策支持力度加大，行业赢利水平必将大幅度提高。同相关行业比较，机床行业的毛利率较高，尤其高于普通机械加工行业水平。随着机床产品数控化率的提高，该行业收益水平将进一步提高，机床用户分布广泛，各个国家工业发展的差异化、各个行业发展的差异性、机床产品的差异性和技术更新的快速性，使得机床行业的发展保持较高的稳定性。中国机床不会出现明显的行业跟随周期。目前约有30%机床提供给汽车、工程机械等相关行业，20%供给军工、轮船、IT等行业，50%供给通用机械加工行业。机床用户分布广泛，各个行业发展的差异性和不均衡性将使得中国机床行业发展保持较高的稳定性。

4、大规模的基本建设是机床工业高速发展的保证

中国大规模的港口建设，特别是集装箱港口建设推动中国的集装箱、集装箱起重机行业快速崛起，并一举奠定了全球行业的主导地位。目前国内集装箱港口吞吐量跃居全球首位。在十二五期间，中国国内投资仍然非常旺盛，主要包括：高速公路、高速铁路、城市轨道交通、机场、港口、场馆、住宅建设仍将是全球最活跃的区域，工程项目难度大，相应的消耗施工机械强度将保持稳定。超高压输变电项目、铁路提速、国油国运、航空航天领域国家采购等使得国内需求仍构成了全球需求中举足轻重的部分。固定资产投资和汽车、航空航天、模具等工业的发展是刺激机床行业起飞的主要因素。我国固定资产每投入100亿元，将会带动0.8―1.1亿元的机床市场消费额，轿车产量每增减1%，数控机床消费量就变动0.54%。发电设备、船舶、冶金等大型和重型工业也是机床的主要消费者。

【参考文献】

[1] 中国机床商务网[OL].2010-2013.http：//.

[2] 中国统计年鉴网[OB/OL].2010-2013.

国内数控机床现状篇9

中图分类号：TG502文献标识码： A

1.数控系统发展状况

将计算机技术和普通机床加工设备融合在一起，具有高精度加工能力的机床即为数控机床。数控机床的发展是随着计算机控制技术的不断提高而进步的。目前，按照自动控制系统划分数控机床的类别，市场上主要有四大类数控机床产品。第一类集成控制系统。这类控制系统都是集成的、封闭体系结构，主要包括数控装置 CNC、交直流驱动系统、可编程控制器、位置控制系统、通信系统以及辅助控制系统等。由于该类数控系统功能齐全、种类繁多、适用性较强以及信价比高，因而很多机床设计、制造时首选这类控制装置，我国就有很多这类产品的用户；第二类是 CNC+PC机的开放式数控系统。该种产品提高了开放程度，CNC作为机床的直接控制装置，PC 机将各种命令、数据进行传输；第三类 PC+运动卡式的开放式数控系统。这类产品完全采用PC机作为真正的控制核心，用户可以根据需要进行硬件结构设计并利用windows操作系统和高级编程软件进行开发。系统除了PC机外，比较重要的硬件是运动卡，它是对外控制伺服系统的控制接口；第四类全软件型开放式数控系统。这种系统Pfl，PC机为控制核心，主要采用软件形式实现运动系统控制，是目前最新的机床数控系统。

2. 数控机床自动化设计

数控自动化机床的设计主要包括硬件系统和系统软件。下面主要在这两个方面分析数控机床自动化设计的特点。

2.1硬件系统。数控机床和普通机床在这方面区别不大，但是在刀具转换装置、 传感器系统、 主轴及坐标轴伺服系统等硬件系统方面还是具有显著不同。数控机床的硬件装置更适用于自动化、智能的加工过程。首先，数控机床的刀具转换装置必须满足自动化控制的要求。普通机床一般为手动转位刀架，在加工过程中手动完成刀具的更换。数控机床一般选择自动转位刀架。刀架由数控系统直接控制，实现刀架自动回转，加工时用程序自动选用不同刀具。该种刀架体积小，重复定位精度高，工艺性能可靠。其次，传感器系统是机床PLC 主轴控制程序床实现自动控制的主要信息采集部件。传感器系统包括位置、 位移、温度、速度、电流、电压等等多种传感器。这些传感器检测到的信息传送到数控机床的CNC和PLC内，再由CNC和PLC进行决策，输出控制信号，控制负载改变机床运行状态。由于数控机床具有众多的传感器元件，因此，相比普通机床主要靠人工检测、采集信息而言，自动化程度空前提高。很多操作由机床控制系统自动控制完成，无需人工参与，提高了自动化程度。最后，主轴及坐标轴伺服系统。一般由CNC 分配控制通道给 PLC，再由PLC输出控制信号到变频器或电机驱动模块。例如工作台的X、Y轴，利用光栅尺实现全闭环控制，对工作台进行精确定位。通过外扩模拟量 IO 点对高速变频器进行控制，实现四个主轴电机可以进行启停分开控制，转速同步控制。还包括X、Y轴进行两侧硬限位和软限位放的双重保护。这些控制自动实现，不要手工操作，因而大幅度提高加工的效率。

2.2 软件编程。集成控制系统类的数控机床程序设计包括CNC程序和 PLC程序。CNC主要完成数据分析以及计算、系统流程控制等工作； PLC程序实现机床主轴停止、转向和进给运动的启动和停止、刀库及换刀机械手控制、切削液开关、夹具定位等动作，进行特性次序控制等逻辑性控制。因此，机床自动化控制过程需要功能强大的软件支撑，下面以数控冲床为例的介绍CNC和PLC程序的编写。数控冲床主要用于加工槽孔类工件，由于加工对象有很多形状、尺寸相同的孔槽，所以为提高加工效率，经常使用M98类指令，调用编写好的具体冲孔或槽的子程序。CNC 指令如下：主程序O2346 M3$2000 Tl01 GO X21 ； Z一20：M98 P1000；第一次进入子程序Z-30；M98 P1000；第二次进入子程序GO Z100； M30；结束程序回到程序开头切槽子程序O1000 GO X21；G1 X16 F0 05；X21 F 5：M99；回到主程序PLC程序一般采用梯形图编写。

3.现代工业设计理念的引入和运用

3.1 环保化方面的设计

就工业设计而言 ，绿色设计的关键就是3R原则。在绿色设计过程中 ，应对产品在寿命时限内的各个环节进行充分的考虑。就数控机床产品而言，绿色设计最核心、最常见的表现为可拆卸性设计以及可回收性设计。

3.2 人性化方面的设计

所谓人性化设计，即为以人为根本进行相关性的设计。基于人对产品的使用，确保机器可很好的为人进行服务。伴着科学技术的不断发展，人们在产品的人性化设计方面提出了更高的要求，特别体现于和人们运用安全相关的一些设计，所以，数控机床产品上的一些设计在该方面的要求将会表现的更高。以人为根本，在注重人性化方面应有以下两个概念：其一，满足人的尺度；其二，应有较好的人体操作界面。

3.3 文化特色方面的设计

我们从产品语意学中可以得知，产品一方面具有其本身的一些物质功能，另一方面也表现了一定的文化特征。数控机床的造型设计除了给人有一种优越的感知外，同时在很大程度上也对名族特征以及深厚的名族文化内涵进行了体现，在不断追求数控机床的科学价值的过程中，应重视文化价值和艺术方面的一些追求，甚至还要把整个名族的个性特征适当的在其中体现出来，所以，数控机床造型是完全能表现一个行业，甚至一个国家的形象与设计能力的。与此同时，数控机床在其造型风格的形成上受到以下两个因素的影响：其一，当时的整个科学发展水平；其二，当时的整个时尚风格。科学的对文化元素进行运用，能最大限度的促进科学文化价值和艺术文化价值间的融合。

4.基于工业理念的机床外观设计

4.1人体与机床造型之间的和谐化

人在操作或维修机床时，身体与机床进行交互构成联系，因此人体与机床造型和谐关系的设计是机床外观美学设计的一个方面。对于人来说，顺其自然的操作方式是最美的。机床作为一种工具，是人的各种器官的延伸，当人机的关系融洽完美时，这种延伸就会非常自然，机床如同人体的一部分，人可以顺其自然地操作它，在舒适中达到预期目的。相反，操作中人若感到身体不适，或是由于操作中缺乏安全感而感到心理压力，这种延伸都是不自然的、生硬的，这种人机关系便不和谐。因此，在对机床造型时，围绕人体尺度展开机床设计是建立和谐人机关系的一个重要途径。尽量避免或减少对人的行为迸行苛刻的规定，使人保持自然状态，建立以人机界面设计为主导而非以机械结构设计为主导的设计思想，以人机界面的优化为核心内容展开机床造型。

4.2人的视觉思维与机床外观之间的和谐化

机床外观与视觉思维关系的和谐化是其外观美学设计的一个重要方面。这种和谐的关系表现为，其形式、色彩和细节是否能够体现出美观性以引起视觉的愉悦，同时这些因素是否是健康性的，在带来视觉愉悦的同时保护着视觉和心理的健康。

4.3人的心理认知系统与机床外观之间的和谐化

日用品设计中，产品语意学的运用使它们的操作方式能够很快的被人所理解。而机床类产业用品中，产品语意学的优势却没有很好地得到发挥。大部分机床都需要使用者经过长时间的学习培训才可以了解其各部件用途，掌握其操作方式。这便是人的心理认知系统与机床外观和谐化程度不高的一个体现，使机床利用自身的造型自语，合理运用产品语意学知识，实现人与机床的良好沟通，使机床的操作方式更加易于操作人员理解，使其操作系统和显示系统利用人性化的面板设计自身诠释其功能，是达到人的心理认知系统与机床外观和谐的重要手段。

5.机床的防护

机床防护是重要的一个方面，大多机床会采用安装防护罩的方式进行机床防护。机床防护罩除了保护机床及其导轨和零部件外，还应该起到提升机床美观效果的作用。它能够保护机床操作人员的安全，使机床的表面和导轨不受外界铁屑、杂物和化学品的破坏和侵蚀，从而延长机床尤其是精密数控机床的使用寿命。下面文章选择两种常见的防护罩作用进行阐述。

5.1盔甲防护罩

盔甲式防护罩的设计使其能经受撞击和炽热碎片引起的+900℃高温。装配在每个折面上的不锈钢盔甲就具有这种功能。它们可以摆动也可以被固定。摆动的盔甲适用的防护罩为：当防护罩处于压缩状态时，迫使盔甲向外转动90°。固定的盔甲可以应用的防护罩为：当防护罩处于压缩状态时，没有任何障碍从而使得这些盔甲可以保持其原有的状态。由于预置的盔甲之间有良好的粘附力，该护罩可靠的保护层抵御大量的灰尘，砂末，铁屑等。

5.2圆形丝杠防护罩特点

完全防漏可任意弯曲伸缩管的直径和长度不受限制均可按客户要求制作连接方式；两端颈口卡箍连接；两端法兰用螺丝连接；一端颈口卡箍连接一端法兰螺丝连接。

结束语：从一般意义上来讲，设计就是一种从人的内心深处挖掘、

构思，同时体现于形式的过程。设计的中心思想始终不变，在设计过程中蕴含了设计诸多方面的一些情感诉求，但其所表达的形式始终不变。在设计过程中，我们可从多方面着手，综合考虑进行设计。文章对我国机床设计的现状以及机先进的机器人数控机床特点进行了分析。

参考文献：

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[2]关桂齐,杨松山,刘国良,陈士朋. 现代工业设计方法在机床设计中的应用[J]. 科技与企业,2013,02:233+235.

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[5]李剑波,李滨. 机床设计中的现代工业设计理念[J]. 科技传播,2012,12:9-10.

国内数控机床现状篇10

数控机床是一种高效的自动化机床，其经济性能好，生产效益高，在现代工业和国民经济中具有重要的地位。机床数控化已是世界机床制造业和机械加工的重要发展趋势。数控技术的发展和完善起到了巨大的推动作用，机床的维护和保养可以大大延长机床的寿命，提高机床的加工效率。

一、我国数控机床行业发展现状

2006年《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》指出把“发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、航空航天等工业发展的需要。作为‘十一五’实现重点突破加快振兴装备制造业步伐的16个重大专项之一。从20世纪90年代后期起，由于我国工业现代化和国防工业与高技术产业的快速发展，对表征先进制造装备的数控机床提出了旺盛的需求。

数控机床行业供给量在从1998～2007年数控机床产量是呈稳步递增趋势， 2007年比1998年递增了17.4倍多；从1998～2007年平均年增长率达37.7%。我国数控化率呈逐年递增趋势，由1992年的3.2％，递增到2007年38.7％。与日本、美国、德国等发达国家相比，我国机床产品的数控化率水平还略显低。

在数控机床产业快速发展的同时，数控机床的品质和性能也得到提升，中档普及型数控机床的产量比例由上世纪末的20%增至40%左右，低档经济型数控机床则由80%降至60%左右，

二、数控机床使用年限和故障高发期

数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：一年之内基本上处于 “磨合”阶段。在该阶段是故障多发期；第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下，机床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，数控系统一般使用到8年后电器硬件故障会逐渐增多，是故障高发期。数控系统的使用寿命平均在8～10年左右。加强维护保养可有效减低故障率，最大限度发挥数控机床的作用。

三、数控机床使用维护的必要性

数控机床是一种高效的自动化机床，其经济性能好，生产效益高，它在生产上处于越来越重要地位，应用也日益广泛。机床数控化已是世界机床制造业和机械加工的重要发展趋势。 数控机床是一种高投入的高效自动化机床。由于其投资比普通机床高得多，因此加强控机床日常维护和保养，提高机床利用率是十分重要的工作。

四、数控机床的使用和维护

数控机床在使用过程中，必须保证场地和环境符合机床的运行条件。而机床维护在整个的机床的生命周期中又起着至关重要的作用，对数控机床标定的技术指标、可靠性，甚至使用寿命都会产生重要的影响。

1、数控机床的基本使用条件

在机床生产厂家提供的机床安装使用指南中，对数控机床的使用条件提出了明确的要求，如机床运行的环境温度、湿度、海拔高度、供电指标、接地要求、震动等。

（1）环境温度一般在0-40度之间。

（2）精密加工中心为了保证良好的加工精度需选择恒温车间

（3）当数控机床工作在高温，特别是高湿的环境时减少机床断电次数。对于高湿环境需选配加热器，排除洁露。

对于高精度的机床，最好在机床做好隔震措施，以提 高机床的加工精度。

数控机床工作地最高海拔一般低于1000M。

电源是数控机床正常工作的重要标志之一。要有稳压电源。

数控机床在生产现场的保护接地也是一个普遍存在的问题。 每个工位的电柜都应配备独立的接地保护。

2、数控机床的日常维护和保养

数控机床的日常维护也是数控机床运行的稳定性、可靠性保证

是延长数控机床使用寿命的重要手段。

（1）机床的日常维护和保养。开启机床进行加工零件，就需要对机床进行常规检查。包括机床的油、冷却液是否充足、主轴孔是否有锈蚀现象等。湿度较大地区还需检查是否有洁露现象。使用完机床后，要认真清扫，将台面、导轨上的切削液擦干净，并涂防锈油。并做好机床的使用记录。

（2）数控机床的定期维护和保养。通过数控系统的维护信息，或者通过专门的调试软件工具，来检查各轴的伺服驱动系统空载电流。检查数控机床电器柜状况。

①检查数控机床保护接地的接地电阻是否在规定的指标内。

②检查各轴的反向间隙

③检查刀具冷却液，应根据情况加注或更换冷却液。

④数控机床采用高速主轴时配有主轴冷却系统，需要检查主轴冷却效果，来决定是否加注制冷剂。

⑤检查液压系统的过滤器和检查气动系统的滤清器是否需要清洗或更换。

⑥检查车床主轴的传送带是否磨损。

良好的机床保养和维护，是保证机床正常运行、延长机床使用寿命的重要环节，一台机床是否能够按照设计要求充分发挥作用，日常的维护和保养是十分的重要的。对数控机床进行专业维护、保养，其目的都是保证数控系统的稳定运行。

当今数控机床发展非常迅速，数控机床新品种不断出现，高速、高精、高适应性、多轴、复合和环保是主要发展趋势。为了适应数控机床应用技术发展潮流，我们要跟踪世界范围内数控机床发展新趋势，不断提高数控机床应用水平，不断学习新技术，加强维护与保养，降低故障率，为机床的高效利用奠定基础，让数控机床应用为现代化建设做出更大贡献。

参考文献：

国内数控机床现状篇11

机床行业建国后一直是重点发展行业之一。2008年，我国机床产值列世界第三位，数控化率达20％。然而放眼世界，我们与国际先进技术差距仍然很大。我国机床行业产量世界第一，而产值才达到第三，实是大而不强，技术上仅居世界二流水平。2008年，我国机床进口75.8亿美元，居世界各国首位，而出口仅为21亿美元，国产机床在国内市场的占有率仅为61％。

1 我国数控机床技术水平的现状分析

我国机床质量大致上列于瑞士、德、日、意、法、美、英、西班牙之后。上世纪60年代末，在精密机床专案的推动下，我国生产的坐标镗床、齿轮磨床还是具有一定的技术含量。80年代，有的机床厂为德、日企业来图制造质量较为严格的机床，并且做得很好，还出口了相当数量。在那时的基础之上，如今我国的齿轮磨床产品在国际上属上流水平。品种数似居德、日之后，近年来有长足的进步，如发展了多坐标联动、数控复合加工机床等高档数控产品。但仍难满足军工、汽车等行业的需要。机床行业要发展，就得增强竞争力，努力提高质量，大力发展品种，提升技术水平，以替代进口,扩大出口。多年前机床行经济情况不大好时，有的企业曾提出"以质量求生存，以品种来发展"我们以此作为行业的长期发展方针。

2 数控机床技术发展的瓶颈

长久以来，我国制造业企业大多都存在着“重设计、重管理、轻工艺”的状况，企业在设计部门投入的资金往往是工艺领域的很多倍。企业的各种资源都在向设计研发、生产管理部门倾斜。但是无法回避的一个事实是：我们可以花大价钱购买国外的产品设计图纸而买不来他们的制造工艺方案。因为如何生产和制造是企业最核心的价值点所在。所以，目前我国制造企业工艺部门的水平和效率的低下已经成为企业发展的现实瓶颈。很多的制造企业在具备大量的3D设计分析工具与现场自动化生产设备(PLC、现场总线、工业机器人等)的同时依然在用很传统的手段(AutoCAD、Project等)处理诸如：工艺计划排定、资源设备的整合、工厂生产线布局设计和各种各样的工艺文档。各种来自上有产品设计的3D信息和制造车间先进的自动化生产设备(如5轴机床)所需要的数字指令都由于中间工艺设计阶段的低效率和低集成性而失去它们的本来的价值;另外一方面，传统的工艺设计阶段的低下率使得工艺准备阶段变得十分漫长而充满不确定因素，很多的工艺问题需要到车间进行物理试生产来验证工艺的质量。让昂贵的制造工厂成为企业低效率工艺设计环境下的实验室;更为头痛的是：所有的试生产必须是物理样机和制造设备(主、辅设备)就绪后才能开始进行，如果发现设备在配合或者加工上存在问题(如干涉、超差等)则需要进行设备制造的返工，无论是在时间还是资金成本上都是巨大的毫无意义的浪费。

为了解决工艺数字化的问题，上世纪九十年代开始很多的制造企业尝试着引入CAPP系统(计算机辅助工艺规划)来解决工艺环节的低效率和落后手段的挑战。但是，由于国内CAPP系统天生的制约和限制，所有国内商业CAPP系统都不能称之为严格意义上的“辅助工艺设计”，而是更多的起到将传统手写编辑工艺文档在电脑中格式化处理和录入和归档管理。CAPP 系统的确帮助企业提高了工艺编制的效率，减少了重复劳动。但是，CAPP 解决的主要是工艺文件的编制和工艺汇总等问题，而没有解决如何提高企业的工艺设计水平，如何验证编制的工艺是否合理，如何对加工和装配工艺进行优化、如何提炼典型工艺、如何更有效地利用工艺资源、如何有效传承工艺经验等问题。随着信息化时代带来工业化的高速发展，信息化产品的结构、性能和复杂程度越来越高，工艺知识的积累和重用变得越来越重要。而这一切的期望都使得我们应该把目光投向更为专业的数字化制造系统，学术上称为MPM(制造过程管理)的工艺设计、分析优化和数据管理IT平台。

3 数控机床领域技术路线图范式

高档数控机床与基础制造装备领域主机产品根据其加工特点可以分为冷加工和热加工。其中冷加工包括高速精密复合数控金切机床、重型数控金切机床、数控特种加工机床、大型数控成形冲压设备等，热加工包括重型锻压设备、清洁高效铸造设备、新型焊接设备与自动化生产设备、大型清洁热处理与表面处理设备、数控系统等，此外还包括功能部件、刀具、测量仪器等，设备的加工技术差别较大，关联性不强。如果把所有种类的机床和基础制造装备技术路线图画在一张图表里重点不突出。也没有实际意义。因此本课题分别针对冷加工和热加工涉及的九个领域编制技术路线图。“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项明确指出针对重点研究航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造四大用户需要的高档数控机床。国内外技术路线图的研究中还没有类似满足定向的用户需求的高档数控机床与基础制造装备领域的技术路线图研究。

研究需要对数控机床与基础制造装备产业的发展现状和趋势进行分析。明确产业发展的机遇和挑战，提出不同时期的发展目标；并根据发展目标，确定不同时期本产业需要开发的重大产品和关键要素指标：对关键技术进行评价。包括研发基础、技术路径、实现时间等。主要针对高档数控机床与基础制造装备的四个主要用户。即航空航天、船舶、汽车和发电设备需求出发。重点考虑未来5-10年主要用户对工艺与装备的重大需求。结合国内外高档数控机床与基础制造装备发展趋势。以及重点领域的需求，提出未来的重点发展方向，例如精密化、复合化、智能化、绿色化等。主要指围绕四大领域重点工艺与装备的需要。提出能支持本产业发展的重点关键技术，对选择的重点从研发基础、研发方式、产业应用时间等方向进行分析。

4 结束语

应用技术的开发推广，反映数控机床制造水平的重要技术指标，如主轴最高转速、快速移动速度、换刀速度、切削能力等参数正在向国际水平接近，一批关键技术获得重大突破，缩小了与世界先进水平的差距。

国内数控机床现状篇12

中图分类号： TG659 文献标志码：B

Abstract： facing the increasingly popularization of the CNC in enterprises manufacturing drill tools， the enterprises use the DNC management system to supersede the traditional management mode， in order to control the program transmission of the CNC， compilation and simulation of the numerical control program and the program database. Thus， digitalization of production management is realized， and use efficiency of the equipments and management effectiveness are dramatically improved， maximizing the productivity.

Keywords： DNC； CNC； numerical control program

前言

随着数控机床在钎具行业不断地普及，已逐步替代普通机床成为钎具加工的主要设备。但大多数数控车间的生产管理基本上仍处在传统的“人工+纸质”的工作模式，虽然形成了一套工作体系，但还是存在人工传递信息缓慢、生产数据丢失、数据查询、统计繁琐复杂等一系列问题。生产准备工作主要通过车间与外部门电话、口头、派出人员等方式获取资料，以及在车间内部通过打印单据、人工传递、手工填写表格等方式进行流转，这种传统的作业管理方式严重制约着生产效率的进一步提升，同时减低数控设备的利用率。面对多品种、小批量的生产组织方式，订单的不断调整，计划的制订要依赖于市场和实际的作业执行状态，传统生产现场管理已无法满足今天复杂多变的竞争需要。如何进一步地发挥数控加工设备的利用率，如何实时地获知设备运转情况，如何根据实时的生产进度情况制订准确、科学的生产计划，如何准确统计机床利用率，从海量数据中分析出制约生产的瓶颈所在，这都是迫切需要解决的问题。

面对数控车间管理的种种不足，迫切希望建立数控车间协同工作的信息化平台，建立数控车间生产现场实时信息监测采集平台，实现实时故障信息的实时反馈、实时监控，从而有效提高生产现场故障处理的效率，提高故障处理过程的透明度。在不增加设备的情况下，通过“精益生产”，提高生产效率，提高生产质量、缩短生产周期、降低生产成本、实现透明化。

1 DNC国外发展现状

1.1 DNC定义

DNC是Direct Numerical Control或Distributed Numerical Control的简称，意为直接数字控制或分布数字控制。DNC最早的含义是直接数字控制，其研究开始于本世纪六十年代。它指的是将若干台数控设备直接连接在一台中央计算机上，由中央计算机负责NC程序的管理和传送。当时的研究目的主要是为了解决早期数控设备（NC）因使用纸带输入数控加工程序而引起的一系列问题和早期数控设备的高计算成本等问题。1994年颁布的ISO2806对DNC定义为“Distributed Numerical Control（分布式数控）”，其含义为：在生产管理计算机和多个数控系统之间分配数据的分级系统。

1.2 DNC作用

DNC系统采用一台计算机对所有数控机床进行集中管理，实现机床网络化的程序传输、数控程序编辑与仿真、程序数据库管理与机床实时数据的自动采集。

DNC系统是企业信息化的重要组件，是数字化车间的前提和基础，DNC系统在企业信息化中承担重要的角色，承担着与底层设备之间的通讯，是MES系统与数控设备之间信息沟通的桥梁。DNC系统接收来自上层MES系统的计划指令，并将生产指令、数控程序等信息传递给车间现场和设备；另一方面，MDC系统可以实时采集数控设备的生产数据，并实时监控数控设备的运行状态，经过分析、计算将生产运行状况反馈给MES系统，成为上层信息系统MES、PDM、ERP决策的依据（见图1）。

1.3 国内DNC发展现状

我国正在从制造大国向制造强国转变，制造业信息化是重中之重。我国将制造业信息化归结为五个数字化：设计数字化、制造装备数字化、生产过程数字化、管理数字化和企业数字化。其中生产过程数字化技术主要实现生产过程控制的自动化和智能化，提高企业生产过程自动化水平。在车间采用DNC网络技术是实现生产过程数字化的主要手段之一。

DNC技术在不断发展，仅满足程序传输和数据管理功能的DNC已经成为传统意义上的DNC软件。随着各项技术的发展，DNC的内涵和功能不断扩大，已开始着眼于车间的信息集成，针对车间的生产计划，技术准备，加工操作等基本作业进行集中监控与控制，把生产任务通过局域网分配给各个加工单元，并使之信息相互交换。

2 DNC方案

2.1 数控设备使用现状

目前我厂拥有各类数控设备8种，主要机床接口及控制系统清单见表1。

目前程序编制主要采用软件编程、笔记本传输、手工编程传输等方式，这种方式虽在生产中发挥着积极的作用，但由于数控机床数量和类型多、系统较杂，没有形成集中统一管理。在程序传输、程序管理、版本控制、数据安全等方面存在很多问题。

2.2 DNC网络框架

根据我厂的数控系统情况， 按照“统筹规划，分步实施，重点突破，务求实效”的原则，建立覆盖整个加工车间的数控机床联网（DNC）系统、设备数据采集和监控的网络化管理系统（见图2）。通过先进的计算机网络信息化手段，对数控机床运行的重要数据和参数进行数据采集和处理，并且协助使用人员通过计算机网络技术对生产、维修、计划进行管理。提高设备运行的透明性，减少设备不必要的停机时间，提高加工程序的管理方式和效率，科学地对设备进行计划维护，实时监视设备的运行状况。通过网络将DNC、CAD/CAM和数控机床联接，集中在一个网络平台，同时预留与PDM、MES/ERP系统的接口为方便今后信息中心对服务器的集中管理。

2.3 DNC模块功能

DNC系统由机床联网通讯模块、数控程序管理模块、数控程序的编辑与仿真模块三部分组成。机床联网通信模块主要实现将各种厂家不同操作系统、不同性能的设备通过通信模块制定的协议连接起来，以实现设备与服务器的数据通信，保证设备的基本信息、加工信息、运行状态信息等能被上传到服务器中去，为其它模块提供原始的资料。通信模块完成的基本功能是代码的双向传输，除此以外还可以完成机床参数备份，代码校验仿真，加工数据采集等功能。图3为机床联机状态界面。

* 数控程序管理模块

数控程序管理模块平台构架在客户端/服务器体系结构上，产品数据集中放置在服务器中实现数据的集中和共享。程序管理模块包括产品结构树的管理、数控程序的流程管理、人员权限的管理、安全管理、系统产品/机床权限管理、版本管理、产品及机床管理。其管理流程图见图4。

程序编辑仿真子模块主要负责程序的刀具轨迹和实体模拟，方便编程技术人员进行程序模拟，检查刀具轨迹是否正确等。通过程序模拟预先检查程序的准确性，防止因程序问题导致加工质量事故。图5为程序编辑和仿真界面。

2.4 DNC系统实施后工作流程

DNC系统实施后，工作流程与现有流程的变化较大，编程人员在接收到MES/ERP或纸质生产任务后，利用CAM软件生成NC程序。通过数控程序管理系统NCABSE客户端添加到数据库，经过流程审批（如编制、校对、试切、批准等环节）后出库，并将所需刀具信息通知库房。工人根据生产指令在库房领取刀具并在机床操作面板上下载NC程序用于加工，生产反馈系统MDC在机床运行程序加工产品过程中自动采集生产信息并反馈到MES/ERP系统，MES/ERP系统通过生产数据实时调整生产计划（见图6）。

编程技术人员根据加工工艺，通过CAM软件生成NC程序并添加到Ncbase数据库，经过程序的编辑仿真、流程审签后下发到机床。

在机床端操作者一个人完全可以实现以下操作：

* 远程请求，机床操作员直接在机床控制面板上可以下载所需要的加工程序。

* 远程查询，在机床控制面板上能够直接查询DNC服务器上的程序清单、程序大小、编程日期等。

* 远程接收，程序上传时，服务器能够自动接收、自动命名、自动保存数控程序，服务器无须专人职守。

* 远程比较，在机床控制面板上可以直接将机床内的程序和服务器的程序进行比较，并将比较结果显示在机床上。

* 远程报告，程序每次传输都有成功或失败报告，确保程序传输准确可靠。

* 批量下载，操作者在机床端可以批量下载程序，提高下载效率。

同时，在车间现场接收到生产任务后，可在触摸屏察看图纸、工艺、数控程序（见图7、图8）。并在机床面板上根据工艺下载程序。

* 操作者在上面可完成程序查询、刀具清单查询、加工注意事项查询。

* 三维刀位轨迹和实体的动态模拟功能（见图9）。

* 智能文件比较功能，很轻松地标示出两个文件的数据差异、错行、漏行，并可以马上修改程序版本智能比较等。

* 可以实现对任一通讯端口传输状态的监控和手工对程序的发送、接收。

* 利用DNC的快速统计加工时间和每把刀具使用时间功能，便于准确的加工时间预测和刀具更换或刃磨计划。

3 实施效果

3.1 提高设备有效工作时间

机床的有效工作时间指机床用于实际加工零件所占用的时间。网络通讯模块可以结合网络管理模块，灵活分配工作任务，既避免机床工作任务超负荷，也避免机床处于空闲状态。即可以对生产任务进行优化，提高机床有效工作时间。

3.2 提高管理水准

可以将技术部门，管理部门和机床操作者有机的联系起来。工艺部门把加工程序文件编好后，只需列一个任务传给机床操作者。机床操作者就可以在机床上自动调用所需加工的程序文件。这样各个部门相对独立工作，大家均按照同一物料清单工作，各司其职，职责分明，减少了中间工作衔接部分因交接而造成的时间浪费。 同时便于编制生产作业计划和减少车间管理工作的强度。

3.3 节约固定资产投资

减少计算机数量，如果我们想实现所有的数控设备RS232连线通讯且用一台计算机控制一台数控设备，这样一台数控设备需要配备一台电脑，既增加了计算机的投资又造成车间整体的不协调，且车间的工作环境，比如油污，噪音，震动等会给计算机的运行造成危害。

减少软盘等移动存储易耗品的损耗和保密，因软盘的容量、质量及其他原因，造成大量的磁盘损耗，并且影响到机床的有效加工时间，因此产生的保密问题也迎刃而解。

3.4 人力资源优化

机床操作人员在机床控制面板就可以自动调用服务器上的加工程序，同时可以将程序保存到服务器中。不必因为程序传输问题在机床和计算机间来回奔波，节省了大量的操作时间。较传统的通讯方式相比，大幅度提高工作效率。

3.5 合理分配及最大限度利用现有数控设备资源

可以按照任务情况，根据生产计划合理分配机床负荷。当机床因故障等原因无法正常工作时，可以灵活转移工作任务。

3.6 资源及时共享