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數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展論文
數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展論文闡述了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程，從多方面探究了數(shù)控機(jī)床的特點，找出了目前我國數(shù)控機(jī)床存在的問題，并指出了要改變現(xiàn)狀取得更大進(jìn)步就必須采取措施。
數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展論文【1】
關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展前景 改革措施
數(shù)控機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動速度和軌跡進(jìn)行自動加工的機(jī)床，簡稱數(shù)控機(jī)床。
一、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程
數(shù)控機(jī)床是在機(jī)械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，自上世紀(jì)50年代以來，世界數(shù)控機(jī)床主要經(jīng)歷了數(shù)控NC(Numerical Control)和計算機(jī)數(shù)控CNC(Computer Numerical Control)兩個階段六個年代。其過程大致如下：
1.數(shù)控NC階段主要經(jīng)歷了三代。
第1代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代初，系統(tǒng)全部采用電子管元件，邏輯運(yùn)算與控制采用硬件電路完成。
第2代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)為標(biāo)志。
第3代數(shù)控系統(tǒng)，始于60年代中期，由于小規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，其體積變小，功耗降低，可靠性提高，推動了數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。
2.計算機(jī)數(shù)控CNC階段經(jīng)歷了三代。
第4代數(shù)控系統(tǒng)，始于70年代，當(dāng)首個采用小型計算機(jī)的CNC裝置在芝加哥展覽會上露面時，標(biāo)志著CNC技術(shù)的問世。
第5代數(shù)控系統(tǒng)，70年代后期，中、大規(guī)模集成電路技術(shù)取得巨大成就，促使價格低廉、體積更小、集成度更高、工作可靠的微處理器芯片產(chǎn)生，并逐步應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。
第6代數(shù)控系統(tǒng)，始于90年代初，受通用微機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的影響，數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個人計算機(jī)(PC)為基礎(chǔ)，開放化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方向進(jìn)一步發(fā)展。
二、數(shù)控機(jī)械的特點
數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)是集計算機(jī)及軟件技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子技術(shù)、自動檢測技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)和精密機(jī)械等技術(shù)為一體的多學(xué)科交叉的綜合技術(shù)。
1.對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng)，可加工復(fù)雜形狀的零件表面。
在同一臺數(shù)控機(jī)床上，通過重新編制程序，可適應(yīng)不同品種及尺寸工件的自動加工，也可以加工復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件、小批量生產(chǎn)及試制新產(chǎn)品，數(shù)控機(jī)床還能自動加工精密復(fù)雜的表面(如螺旋表面)。
2.加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
目前，數(shù)控機(jī)床控制的刀具和工作臺最小移動量達(dá)0.0001mm，而且數(shù)控系統(tǒng)可自動補(bǔ)償進(jìn)給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數(shù)控機(jī)床達(dá)到很高的加工精度。此外，數(shù)控機(jī)床的制造精度高，其自動加工方式避免生產(chǎn)者的人為操作誤差，產(chǎn)品合格率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
3.生產(chǎn)效率高。
由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)剛性好，允許進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，提高了數(shù)控機(jī)床的切削效率，節(jié)省了機(jī)動時間。因為數(shù)控機(jī)床的移動部件的空行程運(yùn)動速度快，所以工件的裝夾時間、輔助時間比一般機(jī)床少。當(dāng)在加工中心上進(jìn)行加工時一臺機(jī)床實現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，生產(chǎn)效率提高明顯。
4.自動化程度高，勞動強(qiáng)度低。
數(shù)控機(jī)床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，數(shù)控機(jī)床自動化程度高，勞動人員不需要進(jìn)行復(fù)雜的重復(fù)性手工操作，可大大減輕工人的勞動強(qiáng)度和緊張程度，提高加工效率。
三、數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展前景
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展越來越快，數(shù)控機(jī)床正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化、模塊化和智能化方向發(fā)展。
1.高性能。
隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。
2.高精度。
數(shù)控機(jī)床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。
3.高速度。
數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行速度將大大加快。
4.高柔性。
數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。
5.模塊化。
數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。
四、數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的問題
我國近幾年數(shù)控機(jī)床雖然發(fā)展較快，但與國際先進(jìn)水平還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在以下方面。
1.核心零部件大量依靠進(jìn)口。
經(jīng)過近二十多年的技術(shù)引進(jìn)、消化、吸收和創(chuàng)新，中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展令人矚目，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床功能部件的生產(chǎn)已經(jīng)具備一定的規(guī)模。但是，據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會提供的數(shù)據(jù)來看，近年來我國一直是世界機(jī)床第一消費國和第一進(jìn)口國。但是，機(jī)床行業(yè)迅速發(fā)展的背后，一個不能忽視的事實是，我國關(guān)鍵零部件生產(chǎn)依然受制于人，出現(xiàn)利潤不高、產(chǎn)品缺乏核心競爭力的局面。
2.產(chǎn)品水平不高。
首先，精度普遍不夠高，對于國產(chǎn)加工中心刀庫機(jī)械手、數(shù)控車床刀架，用戶不放心，定位精度，特別是重復(fù)定位精度有待提高。只有少數(shù)產(chǎn)品達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)的定位精度;其次，高精度、靜剛度主機(jī)結(jié)構(gòu)和整機(jī)性能開發(fā)有差距;再次，產(chǎn)品在主軸轉(zhuǎn)速、快移速度、換刀速度、加速度等機(jī)床性能指標(biāo)上與國外有較大差距。
五、下一步努力方向
為了縮小與世界先進(jìn)水平的差距，相關(guān)專家建議機(jī)床企業(yè)應(yīng)在以下幾個方面著力研究。
1.跟蹤國際水平，使數(shù)控機(jī)床向高效、高精方面發(fā)展。
2.多品種制造，滿足不同層次的用戶。
3.模塊化設(shè)計，縮短開發(fā)周期，快速響應(yīng)市場。
數(shù)控機(jī)床使用范圍越來越大，國內(nèi)國際市場容量越來越大，但競爭會加劇，只有緊跟先進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的大方向，不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進(jìn)水平。
參考文獻(xiàn)：
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數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀論文【2】
摘 要：現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)集機(jī)械制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它的發(fā)展和應(yīng)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù);一體;變化;核心
數(shù)控技術(shù)是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程數(shù)控化是當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向，機(jī)械制造的競爭其實質(zhì)是數(shù)控的競爭。
《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020年)》將“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”確定為16個科技重大專項之一。
通過國家相關(guān)計劃的支持，我國在數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)研究方面有了較大突破，創(chuàng)造了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果和核心技術(shù)。
這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)中高檔數(shù)控機(jī)床的開發(fā)取得了較大進(jìn)展，在五軸聯(lián)動、復(fù)合加工、數(shù)字化設(shè)計以及高速加工等一批關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，自主開發(fā)了包括大型、五軸聯(lián)動數(shù)控加工機(jī)床，精密及超精密數(shù)控機(jī)床以及一大批專門化高性能機(jī)床，并形成了一批中檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化基地。
(2)關(guān)鍵功能部件的技術(shù)水平、制造質(zhì)量逐年穩(wěn)步提高，功能逐步完善，部分性能指標(biāo)接近國際先進(jìn)水平，形成了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的功能部件。
開發(fā)出了高速主軸單元、高速滾珠絲杠、重載直線導(dǎo)軌、高速導(dǎo)軌防護(hù)裝置、直線電機(jī)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺、刀庫與機(jī)械手、A/C 軸數(shù)控銑頭、高速工具系統(tǒng)、數(shù)字化量儀等高性能功能部件樣機(jī)，其中有的品種已實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。
(3)中高檔數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)研究與應(yīng)用取得一定成果。
通過自主研發(fā)或與國外開展技術(shù)合作，在中檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)上取得明顯進(jìn)展。
初步解決了多坐標(biāo)聯(lián)動、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)燃夹g(shù)難題;為適應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的配套要求，相繼開發(fā)出交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)和主軸交流伺服控制系統(tǒng)，并形成了系列化產(chǎn)品。
1、與國外的差距
1.1高檔數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)供應(yīng)能力不足。
盡管我國機(jī)床行業(yè)近年來取得了長足的發(fā)展，數(shù)控化率穩(wěn)步提高，但機(jī)床消費和生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)性矛盾仍然比較突出。
目前，國內(nèi)對中高檔機(jī)床的需求量逐漸超過低檔機(jī)床。
但國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床以低檔為主，高檔數(shù)控機(jī)床絕大部分依賴進(jìn)口。
1.2自主創(chuàng)新能力不足。
長期以來，我國機(jī)床制造業(yè)的基礎(chǔ)、共性技術(shù)研究工作主要在行業(yè)性的研究院所進(jìn)行。
能力薄弱，技術(shù)創(chuàng)新投入不足，引進(jìn)消化吸收能力差，低水平生產(chǎn)能力過剩，自主創(chuàng)新能力不高，缺乏優(yōu)秀技術(shù)人才。
雖然國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，企業(yè)的市場響應(yīng)速度慢。
1.3 產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性及服務(wù)等能力不強(qiáng)。
國產(chǎn)機(jī)床在質(zhì)量、交貨期和服務(wù)等方面與國外著名品牌相比存在較大的差距。
在質(zhì)量方面，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)MTBF 與國際先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)相差較大。
國產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心的MTBF 與國際上先進(jìn)水平也有較大差距。
在交貨期方面，絕大多數(shù)企業(yè)由于任務(wù)重拖期交貨。
服務(wù)體系不健全，在市場開拓、成套技術(shù)服務(wù)、快速反應(yīng)能力等方面不能滿足市場快節(jié)奏和個性化的要求。
1.4 功能部件發(fā)展滯后。
機(jī)床是由各種功能部件(主軸單元及主軸頭、滾珠絲杠副、回轉(zhuǎn)工作臺和數(shù)控伺服系統(tǒng)等)在床身、立柱等基礎(chǔ)機(jī)架上集裝而成的，功能部件是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。
數(shù)控機(jī)床整體技術(shù)與數(shù)控機(jī)床功能部件的發(fā)展是相互依賴、共同發(fā)展的，所以功能部件的創(chuàng)新也深深地影響著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。
我國數(shù)控機(jī)床功能部件已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元、數(shù)控系統(tǒng)等也有專門的制造廠家，其中個別產(chǎn)品的制造水平接近國際先進(jìn)水平。
但整體上，我國機(jī)床功能部件發(fā)展緩慢、品種少、產(chǎn)業(yè)化程度低，精度指標(biāo)和性能指標(biāo)的綜合情況還不過硬。
目前，滾珠絲杠、數(shù)控刀架、電主軸等功能部件僅能滿足中低檔數(shù)控機(jī)床的配套需要。
衡量數(shù)控機(jī)床水平的高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電主軸、高速滾動功能部件等還依賴進(jìn)口。
2、國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢
根據(jù)2004年10月，完成的《數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃》。
國內(nèi)數(shù)控機(jī)床大致發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下幾方面：
2.1 智能、高速、高精度化
新一代數(shù)控機(jī)床為提高生產(chǎn)效率，向超高速方向發(fā)展，采用新型功能部件(如電主軸、直線電機(jī)、LM 直線滾動系統(tǒng)等)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)15，000r/min 以上。
計算機(jī)技術(shù)及其軟件控制技術(shù)在機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)中占的比重越來越大，計算機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件的復(fù)雜化，帶來了機(jī)床系統(tǒng)及其硬件結(jié)構(gòu)的簡化，數(shù)控機(jī)床的智能化程度日趨提高。
一臺機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到0.005 mm(ISO 標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)計法)，就是一臺高精度機(jī)床，在0.005mm(ISO 標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)計法)以下，就是超高精度機(jī)床。
高精度的機(jī)床，要有最好的軸承、絲杠。
隨著電腦輔助制造(CAM)系統(tǒng)的發(fā)展，精密度已達(dá)到微米級。
2.2 設(shè)計、制造綠色化
綠色設(shè)計是一種綜合考慮了產(chǎn)品設(shè)計、制造、使用和回收等整個生命周期的環(huán)境特性和資源效率的先進(jìn)設(shè)計理論和方法。
它在不犧牲產(chǎn)品功能、質(zhì)量和成本的前提下，系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開發(fā)、制造及其活動對環(huán)境的影響，從而使得產(chǎn)品在整個生命周期中對環(huán)境的負(fù)面影響最小，資源利用率最高。
數(shù)控機(jī)床在設(shè)計時要考慮：綠色材料設(shè)計;可拆卸性設(shè)計;節(jié)能性設(shè)計;可回收性設(shè)計;模塊化設(shè)計;綠色包裝設(shè)計等。
綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，通過綠色生產(chǎn)過程生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品。
數(shù)控機(jī)床在制造時要考慮：節(jié)約資源的工藝設(shè)計;節(jié)約能源的工藝設(shè)計;環(huán)保型工藝設(shè)計等
2.3 復(fù)合化與系統(tǒng)化
工件一次裝夾，能進(jìn)行多種工序復(fù)合加工，可大大地提高生產(chǎn)效率和加工精度，是機(jī)床一貫追求的。
由于產(chǎn)品開發(fā)周期愈來愈短，對制造速度的要求也相應(yīng)提高，機(jī)床也朝高效能發(fā)展。
機(jī)床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品，用一臺電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)。
產(chǎn)品對外觀曲線要求的提高，機(jī)床五軸加工、六軸加工已日益普及，機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。
數(shù)控技術(shù)是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段，它的廣泛使用給機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來深刻的變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計;數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上。
數(shù)控技術(shù)是國際商業(yè)貿(mào)易的重要構(gòu)成，發(fā)達(dá)國家把數(shù)控機(jī)床視為具有高技術(shù)附加值、高利潤的重要出口產(chǎn)品，世界貿(mào)易額逐年增加。
大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
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