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1摘要简要介绍了当今世界数控机床发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状。阐述了发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控装备的几点看法。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，数控机床是发展新兴高新技术产业和尖端工业制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控机床又是当今先进制造技术和装备不可缺少的设备。当今世界各国制造业广泛采用数控机床，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。论文主要阐明了：数控机床是典型的机电一体化产品，它综合了电子计算机、自动控制、自动检测、液压与气动以及精密机械等方面的技术。数控机床的高精度、高效率决定了发展数控机床是当前中国制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。关键词：发展趋势；原理；数控机床AbstractIntroducesbrieflynowtheworldnumericalcontrolmachinedevelopstendencyandourcountrynumericalcontrolequipmenttechnologicaldevelopmentandindustrialproductionpresentsituation.Elaborateddevelopsourcountrynumericalcontroltechnologyandtheequipment,raisesourcountrymanufacturingindustryinformationizationlevelandtheinternationalcompetitionabilityimportance,andproposedfromthestrategyandthestrategytwostratificationplanesdevelopsourcountrynumericalcontrolequipmentseveralviews.Theequipmentindustrytechnicallevelandthemodernizeddegreeweredecidingtheentirenationaleconomylevelandthemodernizeddegree,thenumericalcontrolmachineisthedevelopmentemerginghightechnologyandnewtechnologyindustryandthestate-of-artindustrytechniqueofmanufactureandtheequipmentisthehumanityproducesactivethemostbasicproducergoods,butthenumericalcontrolmachinealsoisadvancednowthetechniqueofmanufactureandequipstheessentialequipment.Nowthevariouscountriesmanufacturingindustrywidelyusesthenumericalcontrolmachine,sharpensthemanufacturingcapacityandthelevel,enhancestothedynamicchangeablemarketadaptivenessandcompetitiveability.Thepaperhasmainlyexpounded:Thenumericalcontrolmachineisthetypicalintegrationofmachineryproduct,itsynthesizedtheelectronicaccountingmachine,theautomaticcontrol,theautomaticdetection,thehydraulicpressureandtheaspectandsoonairoperatedaswellasprecisionmachinerytechnologies.Thenumerical2controlmachinehighaccuracy,thehighefficiencyhaddecidedthedevelopmentnumericalcontrolmachineisthecurrentChinesemanufacturingindustrytechnologicaltransformationswaythatmustbetaken,willbethefuturefactoryautomationfoundation.Keyword：trendofdevelopment，principle，numericalcontrolmachine3前言从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。数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。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。41数控机床的概述1.1数控机床简介数控机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。1.2数控机床产生随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。因此，对制造机械产品的生产设备——机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。在机械产品中，单件与小批量产品占到70%——80%。这类产品的生产不仅对机床提出了“三高”要求，而且还要求机床应具有较强的适应产品变化的能力。特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，若采用通用机床加工，只能借助画线和样板用手工操作的方法来加工，或利用靠模和仿型机床来加工，其加工精度和生产效率都受到了很大的限制。数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。1947年美国PARSONS公司为了精确制造直升飞机机翼、浆叶和框架，开始探讨用三坐标曲线数据控制机床运动，并进行实验加工飞机零件。1952年麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所用实验室制造的控制装置与辛辛那提（CincinnatiHydrotel）公司的立式铣床成功的实现了三轴联动数控运动，实现控制铣刀连续空间曲面加工，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段，揭开了数控加工技术的序幕。52数控机床的组成与工作原理、特点2.1数控机床的组成数控机床是利用数控技术，准确地按照事先编制好饿程序，自动加工出所需工件的机电一体化设备。在现代机械制造中，特别是在航空、造船、国防、汽车模具及计算机工业中得到广泛应用。数控机床通常是有程序载体、CNC装置、伺服系统、检测与反馈装置、辅助装置、机床本体组成，如图2-1所示。图2-1数控机床的组成框图1.程序载体图2-2程序载体组成图如图2-2，数控机床是按照输入的零件加工程序运行的。零件加工程序中包括机床上刀具和零件的相对运动轨迹、工艺参数（如进给量，主轴转速等）和辅助运动等。将零件加工程序以一定的格式和代码存储在一种载体上，这种载体称为程序载体。目前加工程序的执行方式按数控机床控制系统的内存空间大小分为两种方式：一种是采用CNC方式，即先将加工程序输入机床，然后调出来执行；另一种是采用DNC方式，即将机床与计算机连接，机床的内存作为存储缓冲区，加工程序由计算机一边传送，机床一边执行。2.CNC装置（又称计算机数控装置）6图2-3CNC装置组成图如图2-3所示，CNC装置是CNC系统的核心，主要包括微处理器（CPU）、存储器、局部总线、外围逻辑电路和输入／输出控制等，如图2-3。CNC装置的功能是接受从输入装置送来的脉冲信号，并将信号通过数控装置的系统软件或逻辑电路的编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和控制指令。在这些控制指令中，除了送给伺服系统的位置和速度指令外，还送给辅助装置的机床辅助动作指令。最终控制机床的各部分，使其按照规定的、有序的动作执行。3．伺服系统图2-4伺服系统的组成图如图2-4，伺服系统是CNC装置和机床本体的联系环节，它的作用是把来自CNC装置的微弱指令信号解调、转换、放大后驱动伺服电机，通过执行部件驱动机床移动部件的运动，使工作台精确定位或使刀具和工件及主轴按规定的轨迹运动，最后加工出符合图样要求的零件。它的伺服精度和动态响应是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素。伺服系统包括驱动装置和执行装置两大部分，数控机床的驱动装置包括主轴伺服单元（转速控制）、进给驱动单元（位置和速度控制）、回转工作台和刀库伺服系统控制装置以及它们相应的伺服电机等。常用的伺服电机有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电机的动力源。数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，再经过驱动系统的功率放大后，驱动电动机运转，通过机械传动装置带动工作台和刀架运动。4．检测与反馈装置检测与反馈装置有利于提高数控机床加工精度。它的作用：将机床导轨和主轴移动的位移量、移动速度等参数检测出来，通过模数转换变成数字信号，并反馈到数控装置中，数控装置根据反馈回来的信息进行判断并发出相应的指令，纠正所产生的误差。常用的检测装置有编码器、感应同步器、光栅、磁栅、霍尔检测元件等。5．辅助装置图2-5辅助装置图如图2-5所示，辅助装置是把计算机送来的辅助控制指令（M,S,T等）经机床接口转换成强电信号，用来控制主轴电动机启停和变速、冷却液的开关及分度工作台的转位和自动换刀等动作。它主要包括储备刀具的刀库、自动换刀装置、自动托盘交换装置、工件的夹紧机构、回转工作台以及液压、气动、冷却、润滑、排屑装置等。6．机床本体数控机床的本体是指其机械结