高檔數控機床的作用范文

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在“高檔數控機床與基礎制造裝備”國家科技重大專項(04專項)的推動下，我國高檔數控機床近幾年得到快速發展，航空航天、船舶等高端制造業作為用戶企業，在促進我國高檔數控機床發展中發揮的重要作用也得到業內專家的廣泛認可，緊密結合用戶企業的未來需求成為我國高檔數控機床產業化及批量應用的重要保障。

制造業是推動經濟發展的發動機，而數控機床作為現代制造業的關鍵核心裝備，其發展一直受到國家和相關行業的高度關注。近些年隨著我國經濟社會的快速發展，我國機床行業有了長足的進步，產業規模、產品質量和系列規格都有了很大提升，而國民經濟發展中急需的高檔數控機床過度依賴進口的局面已有所改善[1]。

受累于低迷的世界經濟形勢，我國機床行業從2011年下半年進入下行狀態[2，3]，在國產數控機床行業總產值及利潤紛紛下滑的情況下，高檔數控機床的需求卻穩步上升[2，3]，成為我國機床行業當前發展的一大亮點，高檔數控機床也成為我國機床行業推進產業結構調整、實現轉型升級的重要著力點。在“高檔數控機床與基礎制造裝備”國家科技重大專項(04專項)的推動下，我國高檔數控機床近幾年得到快速發展，航空航天、船舶等高端制造業作為用戶企業，其在促進我國高檔數控機床發展中發揮的重要作用也得到業內專家的廣泛認可，緊密結合用戶企業的未來需求成為我國高檔數控機床產業化及批量應用的重要保障。

我國數控機床行業的發展現狀

經過多年發展，我國數控機床行業的產業規模、產品類型及應用領域等都有了長足進步，而在04專項的支持下，通過數控機床制造企業及機床用戶企業的共同努力，我國的高檔數控機床也有了較大發展，已在我國航空航天、船舶、汽車、發電等高端制造業得到初步應用。

我國機床行業近年來產業規模大幅增加。“十一五”期間，金切機床行業工業總產值年平均增長率達23.6%，2010年達1306億元人民幣，并在2011年達到1542.9億元人民幣的歷史最高點，其中數控機床的發展速度更快，數控機床產量占金切機床總產量的比重由2005年的13.2%提高到2010年的29.6%，國產數控機床產值市場占有率也在2010年達到56.7%[1]。

在高檔數控機床方面，隨著04專項的深入實施，一大批數控機床關鍵制造技術得到突破，多種構型的國產五軸聯動及復合加工機床實現了在用戶生產現場的小批量應用，廣泛用機結構件、大型水輪機葉片等多種復雜零件的加工，加工材料涵蓋了鋁合金、鈦合金、不銹鋼、復合材料等。以國產高檔數控機床在中航工業成飛公司的應用為例，成飛公司現裝備6臺國產五軸聯動數控機床，故障率比國外同型機床稍高，但已基本滿足飛機結構件批量加工。

五坐標數控龍門機床方面，濟南二機床集團有限公司的XKV27系列龍門移動式五軸聯動鏜銑床(圖1)，配備大扭矩機械式A/C雙擺角數控萬能銑頭，工作臺面寬度可達5m，長度可達40m，已在鞍鋼重型機械有限責任公司、上海航天設備制造總廠應用。中航工業北京航空制造工程研究所的G52560ABJ五坐標數控龍門銑床配備A/B擺角式機械主軸頭，適用于鈦合金、合金鋼等復雜飛機結構件加工，目前已在中航工業成飛等多家飛機制造企業應用。

五坐標立式加工中心方面，以沈陽中捷的VMC25100U(圖2)、中航工業北京航空制造工程研究所的V51030ABJ為代表的國產五坐標立式低速加工中心(A/B擺角)已在中航工業成飛用機鈦合金零件加工，除部分指標及整機可靠性略低外，這兩款機床的零件加工能力與Rambaudi公司的1201機床接近，基本滿足鈦合金航空結構件的五軸加工需求。

五坐標橋式機床方面，中航工業北京航空制造工程研究所的B52580E橋式五坐標高速數控龍門銑床工作臺尺寸為2.5m×8m，主軸轉速達到24000r/min，已有多臺在我國航空制造企業應用。濟南二機床集團有限公司的XHSV25系列機床配備大功率、高轉速雙擺角數控萬能銑頭，工作臺面最大寬度可達5m，長度最大可達30m，已在航天二院二八三廠應用。車銑復合機床方面，北一機床的XKA28105X300超重型數控龍門車銑復合機床已在哈爾濱汽輪機有限公司投入使用。

數控系統方面，中高檔數控系統的開發和生產取得明顯進展，部分國產數控系統已配套五軸聯動數控機床。04專項通過設立國產數控系統成套裝置研制課題，已初步解決了高檔數控系統的多通道、多軸聯動、繞刀具中心旋轉、靜態誤差補償等技術難題，開發了與數控系統配套的伺服驅動及電機等硬件，形成了系列化產品。典型如華中8型、廣數GSK25i、沈陽高精GJ400數控系統等，上述數控系統已配套多臺04專項支持的中高檔數控機床，部分已投入實際現場應用。

數控機床功能部件方面，形成了一批具有自主知識產權的功能部件，部分性能指標已接近國際先進水平。在04專項支持下，國產功能部件已突破高速主軸、高速滾珠絲杠、重載直線導軌、數控轉臺、刀庫與機械手、A/C雙擺角數控銑頭等研制。尤其是作為五軸聯動數控機床關鍵功能部件的雙擺角銑頭，如濟南第二機床集團研發的A/C雙擺角數控萬能銑頭(圖3)，可配備機械主軸和電主軸，其中機械主軸扭矩達2200N·m，轉速1600r/min，電主軸扭矩73.8N·m，轉速24000r/min，這兩類銑頭已配備多種構型的數控機床。

國產高檔數控機床發展需解決的主要問題

我國數控機床行業已基本解決高端產品的有無問題，但產業結構、產品結構與市場需求的矛盾尚未得到有效緩解，仍面臨主機大而不強，高檔數控系統和關鍵功能部件發展滯后，技術服務能力不足等問題。

國內機床行業近幾年的快速發展以中低端產品的產能擴充為主，高檔數控機床的研發投入不足，導致我國機床行業存在主機大而不強的問題，這也是近兩年受全球金融危機影響，我國大部分機床企業產值、利潤不斷下滑的主要原因。推進高檔數控機床的產業化，提高國產高檔數控機床在國家重點行業的占有率，是我國機床行業擺脫當前困境，實現產業結構調整及轉型升級的關鍵，為此，我國機床企業在發展高檔數控機床的過程中需解決以下問題：

(1)國產高檔數控機床可靠性和性能穩定性較差。目前已投入實際生產應用的國產高檔數控機床一般采用國外進口的數控系統和關鍵功能部件，在加工性能方面與進口機床沒有太大差距，但機床輔助部件故障率較高，直接推高了整機的故障率。此外，由于部件裝配和調試技術水平不足，國產機床的精度、動態特性等比國外機床稍差，且上述性能在應用過程中的下降速度要高于國外機床。

(2)國產高檔數控系統及關鍵功能部件等主機配套產品還有待加強。近年來，國內數控系統廠以西門子、法拉克等國外高檔數控系統為對標，在多軸聯動加工、繞刀具中心旋轉(RTCP)、誤差補償等方面進行了大量的功能開發，但仍與國外高檔數控系統存在差距，體現為機床的加工精度無法滿足要求。功能部件方面，以高速主軸、A/C雙擺角數控銑頭為代表的關鍵功能部件已實現研發突破，但仍停留在小批生產階段，還缺乏在生產現場的批量應用。

(3)針對用戶加工工藝需求的技術服務能力不足。國外數控機床企業很早就針對用戶的具體加工對象，提供包括機床、典型工藝方案及切削參數等在內的一攬子解決方案，由于用戶采購高檔數控機床一般針對實際零件加工需求，這種圍繞產品加工需求的全套解決方案受到用戶的普遍歡迎，這也是國外高檔數控機床在國內熱銷的重要原因。目前，國內機床企業由于缺乏對用戶產品加工工藝的了解，目前還無法提供全套解決方案，提供的技術服務也只針對機床本身，影響了國產機床在用戶現場的應用效果。

航空制造業未來發展對國產高檔數控機床的需求

高檔數控機床的發展往往由被加工對象的加工工藝及用戶生產需求拉動，飛機結構件作為飛機的主承力部件，具有形狀復雜、加工精度要求高、材料利用率低等特點，需要五軸聯動加工，一直是高檔數控機床研制和應用的主要落地對象。隨著現代飛機性能的不斷提升，飛機零件正朝著整體化、大型化、復雜化、高精度、新材料大量應用等方向發展，同時，數字化制造技術在航空制造企業應用逐步深入，產品加工需求及用戶企業的技術發展對數控機床提出了新需求：

(1)大型高精度數控機床及五軸聯動臥式加工機床。當前，部分大型飛機結構件的長度已接近20m，零件表面精度達到Ra1.6，促使加工設備向著大型化、高精度方向發展。德國DST公司的FOGS系列高精度五坐標數控龍門銑床，基于西門子840Dsl系統開發了用于機床空間誤差的自動檢測及補償的KMS(KinematicManagementSystem)系統，并對機床工作區域恒溫控制，使機床在2.5m×9m×1.5m的工作空間內定位精度達到1.6μm/m3。此外，飛機結構件加工的材料去除率達95%以上，立式加工時，高速切削產生的大量切屑極易堆積在零件表面，造成零件的二次切削，影響零件加工質量，臥式機床以其排屑性好、具備FMC(柔性制造單元)功能等特點，在飛機結構件加工中的應用已越來越多，未來飛機結構件加工中臥式機床所占的比例將進一步提高。

(2)鈦合金高效及復合材料加工機床。目前，鈦合金和以碳纖維為代表的復合材料在現代飛機中所占的比例大幅提高，如A350、波音787的復合材料比例已經超過50%。在鋁合金高速加工已基本解決的情況下，鈦合金、復合材料加工將成為未來航空制造企業的主要任務。由于切削性能差，鈦合金的切削效率一直很低，如何實現鈦合金的高效加工是當前航空制造企業面臨的一大難題，需要在高效加工設備、刀具、工藝方案等多方面入手，而高效加工設備是基礎。復合材料加工主要需解決污染問題，與金屬材料不同，復合材料(如碳纖維、蜂窩等)在高速切削時會產生大量粉塵，對人體及機床造成傷害，因此，航空制造企業適于復合材料加工、防護性能良好的數控加工設備有著迫切的需求。

(3)自動化生產系統以及滿足數字化制造需求的設備新功能。為提高生產效率、降低零件加工質量風險，包含運輸、加工、清洗、烘干及測量等功能的自動化生產系統已出現。目前國外航空制造企業已大量應用柔性生產線，國外部分航空制造企業在碳纖維蒙皮加工中已采用集成傳輸、加工、清洗、烘干及測量等功能于一體的自動化生產系統，大幅提高了零件加工效率，保證了零件加工質量。此外，數字化制造需要實時監控機床狀態，從機床實時采集零件加工及機床狀態數據，這要求機床具備刀具自動測量、狀態自動監控、零件在線測量等功能，并可與用戶企業網絡互聯互通。

上述目標的實現都離不開機床企業和用戶企業的密切合作，需要繼續堅持04專項提倡的“產學研用”研發模式，尤其是示范應用的方式(圖4)。通過梳理專項前期重點成果，根據市場需求集中力量在重點用戶建立“應用示范基地”，充分發揮用戶的數控加工工藝技術優勢以及設備應用經驗，彌補我國機床企業在這些方面的不足，以在用戶實際生產現場“應用”的方式驗證并開發適應于用戶需求的新功能，最終達到完善專項成果，推進國產高檔數控機床在國家重點行業批量應用，提高國產高檔數控機床市場占有率的目的。

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關鍵詞：數控機床；歷史；發展趨勢

一、引言

機床，作為“機器的機器”，從工業革命誕生以來，便被視為一個國家工業化的基礎。機床是先進制造技術和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是決定一個國家生產力水平的關鍵要素。

二、數控機床的歷史

20世紀中葉, 隨著信息技術革命的到來，機床也由之前的手工測繪、簡單操作性逐漸演變為數字操控，全自動化成型部件的數控機床。數控機床是一種高度機電一體化的產品，在傳統的機床基礎上引進了數字化控制，將以往憑借工人經驗的操作變為數字化、可復制的自動操作。數控機床可以加工多品種小批量零件（降低規模化適用門檻）、結構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產周期的急需零件。數控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產管理的現代化以及經濟效益的提高。數控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經濟和國防建設發展的重要裝備。目前，工業發達國家機床產業的數控化比率通常在50%以上，在日本和德國更是超過了70%。

我國真正的工業化進程起始于20世紀50年代。由于種種原因，我們錯過了20世紀70到80年代的新型工業化大發展時期，導致我國的機械裝備制造產業到現在為止仍然在趕超發達國家的階段。自20世紀末開始，我國開始了大規模引進西方技術，同時在引進技術的基礎上吸收、融合、創造，最終發展出我們自己的數控機床制造產業。這一時期，我國的整體制造業也開始了逐漸由制造大國向制造強國邁進了腳步，機床制造業也跟著取得數控機床快速增長的業績。機床的發展和創新在一定程度上能映射出加工技術的主要趨勢。近年來, 我國在數控機床和機床工具行業對外合資合作進一步加強, 無論在精度、速度、性能, 還是智能化方面都取得了相當的成績。

三、我國數控機床產業現狀

目前，國內生產的數控機床可以大致分為經濟型機床、普及型機床、高檔型機床三種類型。經濟型機床基本都是開環控制;普及型機床采用半閉環控制技術，分辨率可達到1微米;高檔型機床采用閉環控制，以計算機程序來實現全過程無人控制，具有各種補償功能、新控制功能、自動診斷，分辨率可以達到0.1微米。

截止到2014年，國產低檔經濟型機床已經在國內機床生產企業得到了很好的應用，經濟型數控機床基本都是國內產品，不管是從質量上還是從可靠性上都可以滿足大部分機床用戶的需要。在普及型產品段中，國內普及型數控機床中大約有60～70%是采用的國內產品。但是需要指出的是，這些國產數控機床當中大約80%的數控系統都在使用國外產品，國內機床企業將各個子系統進口后進行拼裝，組成最終的成品機床。我國部分中檔普及型數控機床的功能、性能和可靠性方面已具有較強的市場競爭力。在中、高檔數控機床方面、四軸、五軸聯動機床等高端產品，我國國產產品與國外產品相比，仍存在較大差距。高檔機床方面國內產品大約只能占到10%，大部分都是靠進口。數控機床的核心技術―數控系統，由顯示器、控制器伺服、伺服電機和各種開關、傳感器構成，中國更是幾乎全部需要國外進口。目前，我國在上海、煙臺建廠的大多是國外數控機床生產廠家，所有的核心技術都被外方掌握。國內能做的中、高端數控機床，更多處于組裝和制造環節，普遍未掌握核心技術。國內的華中數控近幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但在電器硬件方面還需進一步提高。目前，國內一些大廠還沒有采用華中數控的。

在市場需求方面低檔機床和中檔機床大約各占50%和40%，高檔數控機床的需求大約是10%。從整體市場環境看，歐美等一些老牌機床公司有著長時間的技術積淀，同時不斷致力于科技創新和新產品的研發，引導著數控機床技術發展。2014年，國家宏觀經濟持續低位運行，國家宏觀調控政策將繼續穩增長、調結構。在此大環境下，數控機床行業也相應地調整現有產業結構，在現有經濟型、普及型產品取得成果的基礎上發展高端，一方面需要面臨國外產品以及合資產品擠壓國內中端市場的競爭壓力；另一方面要加大研發，擠入高端市場，擺脫受制于人的嚴峻形勢。

四、我國數控機床產業的發展趨勢

開放性是新一代數控系統的開發核心。開放性的數控機床采用模塊化，層次化的結構，并通過形式向外提供統一的應用程序接口。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。目前，許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。同時，和許多產業將會互聯網化一樣，數控機床未來也必將走上網絡化道路。互聯網化的數控裝備是近兩年的一個新的焦點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。屆時，網絡化的數控機床將真正實現在全世界任意地點制造出滿足用戶需求的產品，進一步縮小制造業在地理和空間上的差異，為下一次的制造業革命奠定良好基礎。

經過30多年的發展，我國數控機床制造產業已經基本由市場配置資源，形成了從科研單位、試制生產應用單位、大規模市場推廣渠道、下游終端客戶、一直到最末級的維修保養與使用反饋這樣一個較為完整的產業鏈。數控機床市場競爭力也大大提高。2014年，我國機床行業發展主旋律概括為八個字：“穩中求進、轉型升級”。面對整體下行趨勢和國內外市場環境的不斷變化，行業企業轉型的意識不同程度地增長，從被動應對，到主動順應，再到能動把握，已有很多企業步入了轉型升級的正確軌道。加快普及數控化技術將是解決中國本土機床企業產品競爭力弱、利潤薄、產品同質化嚴重等產業難題的重要手段。

為了讓機床鑄造產業高速增長，“十二五”規劃中對我國機床鑄造產業提出了明確的目標，到2015年，機床鑄造產業要實現工業總產值8000億元。要實現這個目標，需要將國家經濟政策和行業自主調整發展兩個要素相結合。在國家政策層面，已經出臺了大量的專項支持措施。國家通過專項財政補貼，稅務減免、專項獎勵基金、市場開拓扶持、專利申請綠色通道等方面給予了大力支持。與此同時，在行業層面，應當繼續實施創新發展戰略，以企業為主題，以創新為驅動力。鑒于機床屬于投資大、見效慢的行業，僅憑企業自身努力無法實現長久發展，需要多家企業參與共性技術研發，同時引入科研院校參與，實行公私合營伙伴關系推進研發。在行業技術層面，需要加大基礎研究投入和研發人才培養。中國機床工業的振興，數控機床的加速發展，歸根到底，取決于人員素質的提高、工業文化水平的提高。人才的加速培養與良好的市場機制、有效的深化改革、改組、改制，可以顯著提高工作質量、生產率、勞動生產率。進入21世紀知識經濟時代，科學知識及作為重要生產要素的機床，其作用將更加突出。

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關鍵詞：經濟型；數控系統；必要性；優點；應用；前景

中圖分類號：F490.6 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2017）06-0175-02

隨著科學技術和社會的不斷發展，對機械產品的質量和生產提出了更高的要求，尤其通過對機械形狀和結構的改進，來實現機械加工工藝過程的自動化。它不僅可以提高員工的工作效率，降低生產成本，還能保證產品的高質量要求，這正好符合當前社會的需求。很多生產企業都已經采用了自動機床、組合機床以及專用自動生產線等，通過這種高度自動化的生產設備，獲得了很好的經濟效益。與傳統零件的加工相比，數控加工技術能夠有效地解決復雜、精密、小批量、多變零件的加工問題，從而得到了迅速發展和廣泛應用，使制造技術發生了巨大的變化。當前，比較發達的工業國家都是通過采用數控機床技術逐步向柔性加工自動化方向發展，而且在此基礎上還在不斷升級優化整個制造系統，將計算機集成制造系統作為最后的發展方向和目標。

一、經濟型數控系統的必要性

它的形成是由我國發展形勢所決定的，在我國特有的技術條件下發展起來的高技術。經濟型數控系統的控制器一般是才能單片機，比如8位、16位或32位等，而將步進電機用于驅動電機，絕大部門都是開環控制的，這樣的使用會發揮其最大的優勢，即節省開支、經濟適用、操作方便簡單。

隨著科學技術的快速發展，經濟型數控系統逐漸向著計算機化方向發展，因為計算機的配置比較靈活，信息資源十分豐富，而且價格還比較低廉，因而具有較高的應用價值。通過這樣完美的結合，使得經濟型數控系統的使用價值進一步提升，將其用于普通機床以及機床產品的升級中可以對它們進行很有效的改造。

我國近些年來一直致力于經濟型數控系統的生產、研究以及開發上，盡管投入了大量的人力物力和財力，但是卻取得了比較好的成果，使得經濟型數控機床成為我國制造業中必不可少的重要部分。同時發展經濟型數控系統，可以更好地實現生產開發新的數控機床品種，為各企業陳舊設備的改造提供技術支持，當前機床數控化已經成為一種潮流，在很多工業發達國家都實現了極高的數控化，這些都為我國進入國際市場創造了有利的條件。經濟型數控系統符合我國當前的消費水平，我們都知道一些中高檔數控機床雖然品種齊全，但是價格昂貴，在很多中小型企業中都難以得到廣泛使用，而經濟型數控機床則因為其性能好、價格低廉，而且功能齊全、操作簡單等優勢被廣泛使用，所以說經濟型數控系統具備其存在的必要性。

二、經濟型數控系統的優點

在當今日益激烈的市場競爭環境中，機電一體化的發展是必然趨勢。而經濟型數控系統的存在也是必然的，經濟型數控系統因其具有品種齊全、適應性強、價格低廉以及操作、維修簡單方便等優點而得到廣泛應用。

第一，品種齊全。在早期經濟型數控系統僅僅用于改造普通車床，而如今已經發展到其他行業了，從各種專機和各種輔助裝置的發展，比如鉆床、鏜床、車床、氣割機等，到現在的汽車界、航空航天業、兵器制造業以及各種檢測設備中都得到了應用。而且經濟型數控系統還在醫療、印刷、化工、包裝等行業中有所應用，而且在不同的行業中，經濟型數控系統可以充分發揮其不同的功能效益。

第二，適應性強。為了能夠讓滿足大眾的廣泛需求，通過不斷地改進經濟型數控系統來滿足高檔型數控系統和普及型數控系統所擁有的功能。從降低成本出發，做到高實用性，來滿足不同的加工需求。經型數控系統可以在一定程度上實現精度需求，比如用于加工一些簡單的直線、斜線以及圓弧或是螺紋狀的零部件等；它還可以滿足中小批量產品的自動化生產，具有較強的適應性，一般在普通機床上可以完成的加工生產，在經濟型數控機床上也可以進行。只需要改變加工工序就可以實現不同零件的加工了，經過經濟型數控機床加工過的產品都具有很高的加工精度，保證加工出來的產品不僅尺寸一致性高，而且還可以有效地保證生產產品的質量。

第三，價格低廉。經濟型數控系統具有價格低廉的經濟優勢。它的生產成本一般不會超過主機成本的1/3，所以具有很強的經濟適用性。它的價值甚至不超過同等配置帶伺服電機系統的1/4，可以在生產一線中進行普遍推廣，尤其適用于改造普通機床的數控化。所以在未來的發展中，只要不斷保持經濟型數控系統的價格低廉優勢，才能讓其在市場上占有更加舉足輕重的位置，使其長久地屹立于國際市場。

第四，操作、維修簡單方便。經濟型數控系統不同于其他中、高檔數控系統，它不僅價格低廉，而且操作起來還十分方便、簡單易學，可以很容易地被我國廣大員工所接受，具有很強的操作性，企業還可以節省一筆培訓開支費用。同時，它的維修也是十分方便的，在生產的過程中難免會發生這樣那樣的故障問題，與中、高檔數控系統相比，經濟型數控系統不需要請專業的維修人員進行判斷以及等待廠家來維修，因為經濟型數控系統本身系統環節就很少、結構又很簡單，所以只需要一般的維修人員進行檢查更換個別零件或是更換備件就可以立刻解決故障問題，不僅節省可維修成本，還不需要耽誤生產過程，企業自己內部就可以解決了，非常方便。

第五，可靠性高。因為在工業生產的過程中不可避免地會遇到各種軟、硬件的干擾，比如電網電壓的波動以及射頻干擾等，因為經濟型數控系統在使用前就已經通過采用各種預防干擾的設備和采取了抗干擾措施，所以在生產的過程中，即使是在粉塵特別重、油污特別大的環境中，也具有較強可靠性，可以安全穩定地工作。

第六，提供售后服務。售后服務質量也是當前很多生產企業所追求的新型服務，在市場競爭激烈的環境中，不H要比硬實力，還要做好軟實力的服務。在全國范圍內，經濟型數控系統的生產廠家都建立了相應的售后服務網點。而且很多生產廠家還在主要的工業城市設置了專門供于客戶的培訓機構，讓很多用戶使用起來沒有顧慮，還可以起到很好的鞏固自己市場地位的作用。

三、經濟型數控系統的應用

眾所周知，一個國家的工業水平的高低不僅是在產品水平的高低上，更重要的是看產品的制造水平的高低，它代表的是制造技術未來的發展方向。經濟型數控機床與普通機床相比，它可以實現產品的穩定性和提高生產效率，實現普通機床不能完成的任務。

在工業化國家中，數控機床的發展已經進入了普及穩定的推廣階段，它是衡量一個國家數控化水平的重要標志。經濟型數控機床的發展，是我國工業化發展過沖中的必然趨勢。這就要求我們在接下來的工作中加大研發力度，不斷設計生產出符合我國制造生產業的數控機床技術，將傳統的機床結構進行改進，不斷簡化操作流程，改善控制系統落后的現象，將一些十分落后的控制系統和生產效率差的陳舊機床進行改進，因為如果將他們全部淘汰或是更新的話，那么成本太高，我們都知道數控機床價格十分昂貴，大多在幾百萬元以上，如果說將他們全部更新的話成本損失太大，所以更新是不現實的，還不如將普通的陳舊機床進行改造成數控機床。所以接下來我們面臨的形勢非常嚴峻，要將在生產過程中比較薄弱的環節、質量差以及效率低的陳舊設備進行改造，這個是擺在我們眼前十分艱巨的任務。那么對于機床的微機數控化改裝，就是我們廣泛使用的經濟型數控機床，它的很多優點又可以滿足普通數控機床的改裝，比如通過微機數控改裝其工作量很小，投資也很少，一般在1萬元左右就可以，見效特別快，而且所用周期短。基本不需要怎么改變原有機床的功能，就可以實現加工質量要求，同時還可以提高生產效率，具有十分顯著的經濟效益和價值。

四、今后發展方向和趨勢

在以后，我國經濟型數控系統的發展，應該是采取通用性與專用性并重，同時聯合普及型與提高型共同發展，加強對系統的開放性等。而且主要是以新機床配置為主，加上技術改造舊機床，實現床車以外行業的一體化發展戰略目標。大力研發智能型的數控系統，滿足產業技術的發展要求，研究出過程快捷、操作簡便的適應生產需要的技術。經濟型數控系統的發展還有很大的潛力，加上努力研制新的伺服電機或是步進電機以及主軸變速電機和變速系統等，發展多樣化的主機，所以在主機方面向易操作、可靠性強以及多功能方向發展，提高經濟型數控系統的性價比。為了適應工業社會的發展，要保證系統的可靠性能，從而為我國的經濟型數控機床創造豐富多彩的條件，實現更為廣闊的發展空間。

五、小結

發展經濟型數控系統符合我國的實際情況，對于它的一系列優點和好處在文中我們都進行了分析，充分說明了經濟型數控系統可以得到廣泛使用的必然趨勢。因為我國總體實力與很多發達的工業化國家相比，不論是經濟實力還是技術實力都相對要落后，很多剛剛起步的企業不僅缺乏資金，而且技術型人才也很欠缺。所以，要不斷加大經濟型數控系統的研究和開發，使它可以更好地服務于我國的各大制造業，通過其操作簡單，實現高效率、低成本的生產。大力引進計算C技術，通過計算機提供的大量信息資源，實現智能化的數控生產，為我國整體經濟水平的提高做貢獻，也為我國的制造業能夠實現在國際市場發展奠定基礎。

參考文獻：

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[2] 趙保剛.經濟型數控系統的開發與應用[J].產業與科技論壇，2011，（24）.

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關鍵詞：數控機床；關鍵部件；可靠性；研究

隨著我國數控機床的發展，使其已經成為了當今社會工業生產中的重要支撐力量。它的可靠性運行安全是工業生產安全的保證，也是推動和促進全球經濟一體化發展目標實現的必然動力。因此，目前如何保證數控機床及其關鍵部件運行的可靠性已經成為了相關部門所最為關注的問題，也是必須要徹底解決的問題。

1 數控機床

1.1 數控機床的重要性

所謂的數控機床其主要的目的就在于為制造裝備用品的企業及制造國防軍工用品的企業提供一個基礎的工業生產機構，它是工業以及制造企業的核心力量。因此來說，數控機床的發展水平高低直接關系著國防安全以及我國經濟建設發展的速度。就目前國際整體形勢來看，數控機床運行可靠性安全與否已經成為了衡量一個國家經濟發展水平的重要標志之一。尤其是在全球經濟一體化的發展背景下，數控機床以及制造業水平的高低已經成為國防競爭的核心與焦點。也就是說，要想在國際競爭中占有一定的地位，數控機床的發展是其重要的保障。

1.2 數控機床的發展水平

另外來說，隨著現代工業的發展，數控機床在我國的使用量已經越來越多，并且涉及到了諸多的領域及機構。但同時來講，由于我國的數控機床發展較晚，因此對其運行可靠性管理方面與國外一些發達國家的數控機床可靠性管理之間還是存在著一定的差距的。這主要是因為：首先，現有的數控機床的可靠性運行水平與國外發達國家所使用的數控機床相比是處于絕對的劣勢地位的。其中以高檔加工中心的復合數控加工設備來說，其可靠性運行指標明顯低于國外發達國家平均的生產水平。其次，對于與數控機床設備相配套的其它關鍵性部件來說，檢測與報警等可靠性裝置的水平與國外發達國家的水平相比相差甚遠。因此也就是說，目前我國所使用的數控機床的相關一些配套的關鍵性部件還都必須依靠于國外發達國家所生產的零部件設備，從而造成了我國數控機床行業發展較為緩慢的現狀，導致了我國經濟發展水平整體下降的局面。

1.3 我國數控機床發展情況

除此之外，隨著我國數控機床的發展，人們清楚地認識到我國數控機床可靠性與國外發達國家水平之間的差異性。因此在我國十一五期間，國家已經將數控機床及其關鍵部件可靠性研究作為了國家發展重點目標來執行，并納入了我國經濟發展的整體目標中去。同時，國家還提出：要想我國經濟發展水平快速提高，其首先的一點就是要將數控機床及其關鍵部件的可靠性研究放于首位，并且將其列入科技發展中的專項重點內容來執行。另外，我國在研究數控機床及其關鍵部件可靠性時，要充分結合國外的數控機床可靠性分析內容以及國內現有的數控機床及其關鍵部件可靠性分析報告進行探尋，并尋找出提高數控機床及其關鍵部件可靠性的可行性辦法及措施，從而提高數控機床及其關鍵部件可靠性運行的整體水平。

2 數控機床及其關鍵部件可靠性研究方法與現狀

2.1 數控機床及其關鍵部件可靠性研究的方式

數控機床及其部件的可靠性研究是一個十分重要的環節，它是提高數控機床及其關鍵部件可靠性運行水平的關鍵，也是一個促進數控機床及其關鍵部件質量安全的評定手段。因此可以說，數控機床及其關鍵部件可靠性的研究可以充分地表露出產品從設計、制造到裝置整體過程中的問題及缺點，從而為能夠更好地設計制造出合格、高質量的產品奠定了一定的基礎。另外，根據對數控機床及其關鍵部件可靠性研究方法的不同，可將可靠性研究分為室內可靠性研究與現場跟蹤可靠性研究兩種方式。所謂的室內可靠性研究主要是指將制造完成的關鍵部件樣品在實驗室內利用先進的技術與科技設備進行檢測，以保證關鍵部件的生成密度、焊接接口、鋼度及彈性度等滿足數控機床的質量要求。而現場跟蹤可靠性研究主要是指在數控機床及其關鍵部件制造生產過程中，由專業人員對制造過程及產品的安裝等進行監督，從而保證了數控機床及其關鍵部件在制造時的質量，以此來提高其運行時的可靠性。

2.2 數控機床及其關鍵部件可靠性研究的綜合試驗法

目前我國所采用的數控機床及其關鍵部件可靠性研究均是綜合試驗法。所謂的綜合試驗法主要是指對數控機床進行模擬式的運行測試。首先，要根據可靠性研究的內容設置一個綜合可靠性研究實驗室，而后根據可靠性研究的產品制定出可行性分析方案，在得到可靠性分析結果后，根據這一結果對產品的試驗環境、產品的運行條件、失效模式分析、失效數據分析、任務剖面、性能檢測等進行周期性的檢測。從而為產品的設計與修改提供一個最要的參考依據。另外，除了要對數控機床及其關鍵部件進行綜合可靠性研究及試驗外，還要對工程制造水平進行檢測。也就是說，主要對工程設計的環境應力要求以及加載能力要求進行測試，從而對數控機床及其關鍵部件早期出現的問題和故障進行清除，以此來保證產品投入運行后要最大可靠性安全保障。最后，目前在數控機床可靠性研究中，對統計模型、應力水平、環境應力、加速壽命以及試驗順序的測試及研究是數控機床及其關鍵部件可靠性研究的重點內容。其中，在加速壽命可靠性研究中，主要目的是為了設計出最符合數控機床運行額定應力的最大值以及設計出應力極限值。同時，在試驗中將一臺或多臺數控機床在一定的環境下加重其承載力，從而使得出的失效模擬比正常的運行模式下速度快。

2.3 國外的數控機床及其關鍵部件的可靠性研究

從國外的數控機床及其關鍵部件的可靠性研究可以看出，國外最早是將可靠性研究技術應用于電子生產及檢驗領域中的。直到二十世紀七八十年代，國外一些較為發達的國家才將可靠性研究應用于數控機床及其關鍵部件的研究中去。例如：早在1977年，美國的聯合后勤司令總就已經成立較為完善系統化的可靠性研究試驗小組，對國防設備以及機械制造性能質量等進行可靠性的研究，以便能夠發現機械及設備制造中的不足之處并予經修正。同時，美國可靠性研究小組還制定出了較為科學化、規范化的可靠性研究程度及標準，并隨著時代有發展，在原有可靠性研究標準及規范的基礎之上加以改進，從而達到可靠性研究的高要求。這也是為什么美國在數控機床及其關鍵部件可靠性研究領域始終處于世界首位的重要原因之一。

2.4 我國的數控機床及其關鍵部件的可靠性研究

國的數控機床及其關鍵部件可靠性研究起步較晚。并且在最初起步時，由于受國外可靠性研究的影響，也是將可靠性研究這一技術應用于科技電子產業中。直至70年代后期，我國才逐漸將可靠性研究應用于對數控機床及其關鍵部件的質量可靠性研究中。隨著我國社會主義的建設與發展，在現階段中，我國對數控機床的可靠性研究還停留在主要針對產品運行時早期的故障檢測以及現場跟蹤檢測的范圍中。我國對數控機床及其關鍵部件的可靠性研究，其主要目的就是為了能夠發出數控機床設備主品早期的不安全因素，從而便于工作人員及時應對，并快速制定出解決這一不安全因素的措施與辦法。而對數控機床進行現場跟蹤檢測，其目的主要是為了通過對現場數據及產品樣本的采集，判斷中現場生產作業中的產品故障，從而為可靠性研究提供準確的數據信息。

3 數控機床可靠性研究

3.1 數控機床傳統設計方法與可靠性研究的思想及原理

我國自二十世紀八九十年代開始，逐漸對重工業中的設備及機械生產的可靠性研究加以重視。并且在經過了三十多年的摸索與探尋中，我國對數控機床的可靠性研究得到了快速的發展，并達到了一定的專業化水準。在我國十一五期間，國家已完全將數控機床的可靠性研究作為了國家重點級研究發展項目來對待，并要求將其納入國家整體的經濟發展建設的戰略目標中去。并通過實踐使數控機床可靠性研究取得了較好的成績與效果。同年，在十一五期間，國家所提出的：“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重點項目中就指出，我國要對數控機床進行大專項的實施計劃。從這一點可以看出，我國對數控機床及其關鍵部件的可靠性研究、數控機床產品的可靠性質量與不水平等項目內容給予了高度的支持和重視。同時來講，在國家各大高校內，對數控機床的可靠性研究，數控機床可靠性計算方法、數控機床可靠性評估方法等方面的內容提供了大量的可行性較高的研究方案。

我國科學研究者張新民對目前國內的數控機床傳統設計方法與可靠性研究方法進行了思想及原理上的研究與分析。首先是從國防機械設備的工程設備理念入手，在數控機床所建立的干涉型模擬設備的基礎之上，結合論述了JC法、MONTE-CARLO法等幾種國防機械設備的可靠性研究。同時，國內的另一位科學研究者王元文對多維機械設備運行模式下的可靠性進行了系統性的研究，同時在研究中對機械設備運行中可能會出現的可靠性問題進行了分析和總結，并給出了問題的具體解決措施及方案。該方法首先是將多維機械設備的可靠性研究轉入了一個求解非線性方程組中，然后用線性代數的求解方法對靠性數值進行計算，同時根據數值對一般數控機床設備進行可靠性設計思想及方法的研究和分析，然后根據對該可靠性數據的分析指出數控機床設計中所存在的不足之處及缺點。這也就是我們常說的這一概念最初的起源之處。另外，在王元文提出了“剩余可靠度”這一概念后，利用其可靠度之和建立了級小化目標函數。因此，也就形成了以可靠性條件及邊界條件相約束的數控機床設計可靠性研究數字模型。也因函數的建立編制了計算機應用程序。這也大大方便了人們對數控機床的可靠性設計進行研究，同時還可以利用實例分析法驗證數控機床可靠性研究結果的正確性。

3.2 利用率論的應用以及以統計學理論的數學基礎知識進行研究

對數控機床的可靠性研究，其本身就是一個較為定性的概念，因此在研究中可以通過對概率論的應用以及以統計學理論的數學基礎知識對數控機床的可靠性研究進行量化式的計算。例如：在采用概念計算法對有限元邊值進行求解時。首先從數控機床可靠性研究的數據中推導出了許多周期系統參數穩定性與靈活度的可靠性計算公式。同時推算出了這些隨機數據參數對數控機床設備運行轉數的影響，從而從根本上避免或解決數控機床運行時可能會出現的可靠性安全總理。另外，目前國內的各高校也不斷地對數控機床的可靠性進行研究與分析。例如：東北大學就對數控機床中的五軸加工中習運動學進行了可靠性研究，并且在研究中運用蒙特卡洛法判斷出五軸加工在數控機床運動中的可靠性數學計算模型。同時，東北大學通過對數控機床的點估算與跟蹤估算驗證了運動學可靠性分析研究的效果。這一研究結果大大提高了數控機床的設備加工質量及精準度，并對延長數控機床工作年限有著十分重要的作用。

4 數控機床關鍵部件的研究

一般來講，數控機床是屬于一種全新的具有高技術含量的產業及設備，而數控機床內的關鍵部件則是高技術含量設備中的一個獨立的單元技術載體。這些關鍵部件對數控機床的運行穩定性起著至關重要的作用。在數控機床設備中，其關鍵部件主要包括了：數據控制系統、主軸單元、滾珠絲杠、直線導軌、NC工作臺、伺服電機、刀庫及換刀裝置、防護裝置等。同時來講，數控機床關鍵部件是數控機床設備中最為重要的組成部分，因此對關鍵部件的可靠性研究更顯其重要性。首先來講，關鍵部件的可靠性研究方法與數控機床的可靠性研究方法有著很大的不同之處，因此要對關鍵部件進行研究時是不能夠按照數控機床的研究方法來進行的。

目前而言，我國現存的對數控機床關鍵部件的可靠性研究主要包括用平均故障間隔法、用平均修復時間法、用固有可用度及精度保持時間法等對關鍵部件的可行性進行研究。例如：吉林大學的宗立華教授就指出：運用平均故障間隔時間法對數控機床的刀架部件進行可靠性研究，可以更為全面地對數控刀架的可靠性進行評定。同時，由于數控機床中刀架故障的產生與其轉位時換刀次數及過程有著很大的關聯，但同時，在刀架工作過程中，其也不一定是始終保持在轉動狀態下的。因此，利用平均故障間隔法根據刀架轉動的次數來分析其可靠性，是較為準確的一種方法。另外，目前隨著科技的發展以及可靠性研究技術的發展，在對關鍵部件進行可靠性研究時可以通過計算機軟件以及PLC系統對可靠性指標進行控制，從而實現換刀設備的自我檢測功能。最后，對于數控機床設備中的滾動功能部件的可靠性研究中，可通過對指標的確定以及驗證失效分析等方法，對關鍵部件的可靠性進行評定與分析，從而達到數控機床關鍵部件功能最優的目的和效果。

5 結語

綜上所述可知，數控機床及其關鍵部件的可靠性研究對提高數控機床設備的整體運行能力都具有著十分重要的作用。因此，在進行數控機床及其關鍵部件右靠性研究時，要根據其特點及實際的運行規律為出發點，進行分層次地研究，從而達到排除預防故障發生，提高數控機床整體運行能力的最終目的。

參考文獻：

[1]楊兆軍，陳傳海，陳菲.數控機床可靠性技術的研究進展[J].機械工程學報，2013，49（20）：130-139.

[2]趙仲琪.關于高檔數控機床關鍵功能部件可靠性技術研究的探討[C].第二屆數控機床與自動化技術專家論壇論文集，2011：50-52.

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關鍵詞：數控機床 多體系統 運動建模

0 引言

近年來，隨著數控機床在機械制造領域的應用越來越廣泛，我國在數控機床研究和發展方面取得了長足進步，一些制約數控機床發展的關鍵技術取得了突破。但是由于我國對數控機床研究起步晚，投入低，相關技術的研究相對落后，故其總體發展水平仍與國際先進水平有較大的差距。國內的數控機床在性能、加工精度、穩定性和可靠性等方面都很難與國外高檔產品相比。

加工精度是數控機床性能的主要標志之一。為了提高機床的加工精度，必須對機床的誤差進行補償。而誤差補償系統的性能主要取決所建立的誤差模型。關于數控機床誤差建模的研究很多，主要的方法有三角幾何法、誤差矩陣法、神經網絡法、矢量描述法、剛體運動學法及多體系統理論法等。

本文通過分析數控機床誤差來源及各運動副的誤差運動學原理，在此基礎上研究三軸數控機床的綜合誤差建模方法，并以多體系統為例，說明誤差建模的方法和步驟。

1 影響數控機床精度因素分析

在數控加工中，影響加工質量的因素很多，即工藝系統中的各組成部分，包括機床、刀具、夾具的制造誤差、安裝誤差以及刀具使用中的磨損等都直接影響工件的加工精度。也就是說，在加工過程中整個工藝系統會產生各種誤差，各種誤差源作用在工件的成形過程中，改變刀具和工件在切削運動過程中的相互位置關系，從而影響零件的加工精度及質量。按照誤差來源進行劃分，誤差可分為內部誤差和外部誤差。其中內部誤差源主要包括幾何誤差、熱誤差、切削力誤差、摩擦力及加工原理誤差等。

大量研究統計表明幾何誤差和熱誤差占總誤差的主要部分，對這兩項誤差的補償研究已經取得了成效，而切削力誤差對機床精度的影響作用也日益顯著。圖1為機械加工工藝系統中各種誤差所占的比例圖。

基于以上的數據統計，在建立數控機床的綜合誤差模型時，需要綜合考慮幾何誤差、熱誤差和切削力誤差的影響。下面分別對這三項誤差進行分析。

2 數控機床誤差項分析

2.1 幾何誤差 三軸數控機床的運動坐標包括X、Y、Z三個移動坐標軸。理想情況下與機床每個運動副相關的自由度只有一個。但是由于制造和裝配誤差的影響，機床在實際運行過程中每個運動副往往存在6個自由度，分別是三個平移誤差及三個轉動誤差。圖2所示的是沿X軸平動時的6項運動誤差。

因此，3個移動副共有18項幾何誤差，加上單元間姿態誤差3項及主軸誤差5項，共26項幾何誤差。具體如表1所示。

2.2 熱誤差 對于三軸數控機床來說，各運動軸及主軸的熱誤差共14項，分別為：X軸、Y軸、Z軸和主軸原點在三個方向的熱漂移誤差，以及兩個方向的轉角誤差。具體如表2所示。

2.3 切削力誤差 切削力誤差是指數控機床加工時產生的切削力導致刀具、工件、機床部件等變形，從而使實際切削位置與理論切削位置發生偏移而產生的誤差。三軸數控機床的各運動軸及主軸的切削力誤差共23項，分別為：X軸、Y軸、Z軸在三個坐標軸方向的切削力誤差及轉角誤差；主軸在三個方向的移動誤差及兩個轉角誤差。具體如表3所示。

3 數控機床綜合誤差建模分析

關于數控機床誤差建模問題，經過多年的研究，目前已經發展成了多種不同的建模方法。最早的是由Humphries等人提出的用三角關系建立三軸機床的幾何誤差模型，用來分析多軸機床的空間誤差。之后矢量表達方法、傅里葉變換法、剛體運動學及機構學方法陸續被用于建立數控機床的幾何誤差、位置誤差及空間誤差模型。2000年以來，基于齊次坐標矩陣建立多軸數控機床的準靜態誤差綜合空間誤差模型取得了很大的成效。近年來，針對復雜機械系統的運動誤差，發展起來了一種多體系統理論。

多體系統是指由多個剛體或柔體通過某種形式聯結而成的復雜機械系統。多體系統理論和方法具有通用性和系統性，非常適合于進行空間誤差建模，目前己經在機器人、機床、坐標測量機等復雜機械的運動分析與控制中得到成功應用，并且應用領域正在不斷擴大。它是對一般復雜機械系統的完整抽象和有效描述，是分析和研究復雜機械系統的最優模式。因此目前在對數控機床的運動誤差進行建模分析時，大多采用多體系統理論。下面將對多體系統誤差建模的具體步驟進行介紹。

4 多體系統誤差建模步驟

采用多體系統理論對數控機床進行誤差建模時，需要用拓撲結構將研究對象進行抽象，通過求解運動特征矩陣，得到刀具成形點的空間位置誤差和刀具姿態誤差。其具體步驟如下：

4.1 描述多體系統拓撲結構。方法有兩種，分別是基于圖論的描述方法和低序列陣列描述法。由于后者簡單方便，因此目前多被采用。用低序列陣列描述拓撲結構中各體之間的關聯性，得到三軸機床的低序體陣列表。

4.2 根據三軸機床的低序體陣列表，求出相鄰體之間的運動特征矩陣。包括體間理想靜止、理想運動特征矩陣及實際靜止、運動誤差特征矩陣。

4.3 在求出相鄰體之間的運動特征矩陣之后，為了完成三軸機床的綜合誤差建模，需要求解刀具的理想成形函數和實際成形函數，結合運動特征矩陣，得到刀具成形點的綜合空間誤差及刀具姿態誤差。

以上就是采用多體系統進行誤差建模的具體步驟。

5 結論

本文對數控機床結構特征進行了分析，并對數控機床的具體誤差項進行了深入分析，在此之后介紹了數控機床運動誤差建模理論的發展，并以目前廣泛應用的多體系統理論方法為例，說明了采用多提系統理論對三軸數控機床進行綜合誤差建模的方法和步驟。該建模方法為后續的機床誤差分離及誤差補償提供了依據。

參考文獻：

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關鍵詞:數控技術;現狀;發展趨勢

引言

數控技術主要是通過數字信息來達到機械運動與工作行程相關操作做對應的操控技術，這種技術是將傳統機械制造人工相關技術、現代操控技術、計算機技術、傳感檢測技術、光機電技術與網絡通信技術得到高度結合后產生的現代性的制造業技術，其操作具有較高的精確性、高效性、智能化等特點，因此可以達到制造業操控的更高水平。數控技術在一定程度上是實現自動化制造的基礎條件，同時也是現代制造業發展的關鍵之處，對于一個國家與企業的工業現代化水平而言，可以通過其數控技術相關水平與裝備數量做對應衡量。

1我國數控技術發展現狀

當下我國數控相關產業基地已經形成，例如華中數控與航天數控都屬于當下具有相當規模的大批量生產的數控系統廠商，在相關研究結果與技術的商品化發展之上構建了大量的數控廠。相關生產廠家構成了我國當下的數控產業生產研發基地，數控技術的發展在我國當下已經初具規模。同時對于數控技術而言，大部分技術已經掌握，同時已經做好了商業化、產業化開發利用的狀態，為企業與相關產業的發展贏得了利潤與發展動力。整體的產業發展已經進入一種常規的商業運作的循環狀態。

2我國數控技術發展問題

2．1數控系統與功能部件水平落后

當下數控技術相關產業的發展受到數控系統與功能部件水平落后的現狀而出現發展前進的強大制約。國產中檔型數控系統在國內的整體市場中占比為35%，高檔型占比95%，其他需要進口來有效支持。功能部件在國內市場中的總體份額占比為30%，中高檔型占比相對更低，臺灣產占比50%，歐盟與日本等占比20%。

2．2高檔數控機床技術有待提升

高速、復合、智能與高精等典型性的高檔數控機床技術在一定程度上雖然獲得的一定的發展，相關新產品與技術也得到了推進，但是與國際高水平對比，目前我國的高檔數控機床技術仍舊處于較為滯后的狀態，部分高精尖技術仍舊沒有得到充分地掌握，而多數掌握的技術都屬于較為基礎的技術。對于動態綜合補償技術、高速高精運動控制技術、智能技術、復合加工技術與高精度直驅技術等都存在技術水平的較大差異，與產業化發展仍舊有較大距離。同時也沒有建立起以企業為主題、市場為導向以及產學研用一體的研發體系，相關行業自主創新發展仍舊沒有高新技術作支撐。

2．3缺乏自主開發與自主品牌競爭力

當下我國數控機床骨干技術的研發條件較為薄弱，資金運用率較低，可持續性的投入能力缺乏，沒有關鍵性的技術與技術突破做支撐，人才結構配置不科學，零部件支撐能力相對較弱，沒有形成較為完善的產業研發體系。

3我國數控技術未來發展趨勢

3．1高速與高精尖技術與裝備發展

為了提升企業與相關產業在國內與國際市場上的競爭力，優化產業結構，提升產業所帶來的實際經濟效益與社會效益，需要不斷地縮短技術裝備生產周期，進而有效地提升產業與企業在市場中的競爭實力。其操作主要是通過提升產品所在的檔次與質量來完成，高速與高精性加工技術可以在一定程度上有效地提升生產效率。

3．2智能化、開放性與網絡化的發展

雖然當下的數控技術已經逐步朝著智能化、網絡化等趨勢發展，但是在一定程度上其技術運用的廣泛性與深度性還有待加強。產業與企業自身為了獲取更高的利潤，在先進技術的運用上仍舊處于滯后狀態。其原因在于先進技術的運用所節省的成本遠遠低于其采用傳統人力成本更高。特別是先進技術使用所帶來的設備采購成本與日常技術維護保養成本，并不能達到更優于傳統人工操作成本效益。智能化、網絡化與開放性所帶來的實際作用遠遠高于當下我國數控技術發展的水平。相關的研發也是市場所需的必然趨勢，雖然目前應用尚且不廣泛，但是也不能否定其發展的未來價值。智能化系統主要是包括智能診斷、監控等技術方面，可以有效地便于系統的診斷與維修保養。智能化自動變成與人機界面等技術，可以有效地將變成與操作更加的智能化;驅動性與使用連接也能達到智能化操作;在加工效率與質量水平上也可以通過智能化來有效控制生成。開放式數控技術主要是在系統的開發上可以放在統一性的運行平臺上操作，可以達到一定特性的品牌產品。開放性可以在變化、擴充與裁剪數控功能等方面展開對機床廠家與客戶端用戶的服務，完成系列化與快速，達到不同品種與檔次開放式數控系統的展現，可以依據用戶個性化應用與技術訣竅做有效集合來生成其控制系統。網絡化主要是可以有效地達到生產線、制造系統與制造企業在信息集成方面的需要。在國外著名相關單位已經得到了有效的應用，已經形成一定未來發展趨勢。

4結語

數控技術當下在我國發展水平較低，需要充分依據實際情況，做產業結構的調整，注重高精尖技術的開發運用，提升生產效率與質量，從而獲得市場的認可。

參考文獻:

［1］李國巍，王盼，孫凱旋，等．數控技術現狀與發展趨勢［J］．黑龍江科學，2016，7(7):14－15．

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關鍵詞：數控機床 故障分析 可靠性設計

一.引言

如今數控機床市場競爭已經是白熱化。市場競爭的五大要素是品種、服務、質量、價格和交貨期，其中決定產品競爭勝負關鍵要素是質量，因此故障分析對于數控機床的質量的提高與日常維修具有非常重要的意義。同時可靠性是質量的靈魂和主體，可靠性影響著質量和其他方面，想在數控機床市場上占有更大的份額就要把重心放在可靠性工程技術上，由于這是國產數控機床要害所在和薄弱環節，因此導致了較低的市場占有率。

二.數控車床的故障分析

故障分析是指在故障發生后進行的分析和檢測，以找到故障故障的原因、部位和機理，從而掌握產品應當改進的方向及修復方法，防止同類問題的再次發生。它可為設計者提供可預防故障的信息，為制造分析工藝缺陷和次品原因，為使用者分析出事故原因和預防措施，故障分析貫穿于設計、制造以及使用的全壽命周期。它的目的決不僅是評價系統及其組成單元的可靠性水平，更重要的是提高系統的可靠性水平。因此，故障分析技術就構成了在可靠性分析過程中的一項最基本并且最重要的內容。

故障部位分析

工作臺是發生故障最頻繁的部位。主要表現為：手持單元手輪損壞和按鈕故障、工作

臺不轉和不能變速手持單元電纜損壞等。工作臺的可靠性得到保證才能使數控車床的可靠性水平得到大幅度的提高。（2）液壓系統的故障。主要表現為： 溢流閥損壞、油管損壞、濾油芯損壞、液壓閥損壞以及機床很多部位出現漏油現象等。（3）電氣系統障占第三位，主要表現為：腳踏開關接觸不良、X軸行程開關緊固螺釘松動、刀具測量臂內無觸點開關位置調整不到位等。（4）伺服控制單元的故障也很多。主要表現為： 電器警、報伺服電機故障和光柵尺損壞。

2. 故障分類原則

數控車床產品復雜，它產生的故障模式、程度和危害大小各不相同。數控車床是可修復產品，可靠性工程致力于通過數據分析研究，杜絕或有效減少產生重大危害的故障，達到盡量減少故障發生次數的目的。基于此，需要制定出數控車床故障的分級方法。數控車床的故障危害度是指各類故障對數控車床可靠性綜合危害的程度，根據故障危害度進行分級的方法不外乎兩種：定性分級和定量分級。故障危害度的概念還沒有明確的定義，它很難用一個實際的量值作為標尺。現在，在各大行業中基本上采取四級分類方法。將車床各種類型的故障可能造成的影響按嚴重程度分為四個級別：（1）致命危害指危害人身安全的、會引起產品報廢的、造成重大的經濟損失以及對周圍環境造成嚴重危害的故障；（2）嚴重故障指導致產品性能下降，并且廠家短時間內無法修復的故障；（3）一般故障指導致產品性能下降，但是廠家短時間內可以修復的故障；（4）輕微故障指的是不會導致產品性能下降，不需要更換零件，只要簡單調試就可以排除的故障。

三.數控機床可靠性設計原則

數控機床是裝備制造業的工作母機，可靠性是數控機床質量的核心。國產數控機床的可靠性問題嚴重影響了在國內外市場競爭中的聲譽，使許多國有大中型機床企業長期處于困境，因此提高國產數控機床的可靠性是重中之重。

1. 明確產品的使用條件及工作環境，進行耐環境設計

數控車床產品的可靠性是針對一定的工作條件而言，包括兩個方面：一是工作環境，包括載荷和工作場所的濕度、噪聲、灰塵、溫度和腐蝕介質等的狀況，二是使用條件，主要指現場操作條件及維護條件，因此要明確產品的工作環境和使用條件。

耐環境設計是在設計時就考慮產品在整個壽命周期內可能遇到的各種環境影響，例如裝配、振動影響，貯存時的溫度、濕度、霉菌、運輸時的沖擊等影響。因此必須慎重選擇設計方案，采取必要的保護措施，減少或消除有害環境的影響。可以從控制環境、適應環境與認識環境三方面加以考慮。認識環境指的是：不應只注意產品的工作環境以及維修環境，還應了解產品的安裝、貯存和運輸的環境。控制環境指的是：在條件允許時，應在小范圍內為所設計的數控車床創造良好的工作環境條件，或人為地去除對產品可靠性不利的環境因素。適應性環境指的是：在無法對所有環境條件進行人為控制時，在材料選用、表面處理、設計方案、涂層防護等方面采取措施，以提高數控車床本身耐環境的能力。

2. 收集可靠性數據，確定可靠性指標

進行數控車床產品設計時，首先應確定產品的可靠性指標。根據設計要求決定采用什么可靠性指標，而指標的確定主要有：一是由設計者提出，主要是根據過去的經驗和市場調查；二是由用戶提出；三是由各方協商確定。現在數控車床產品還沒有制定可靠性指標的標準，但不論由哪個方面提出指標，都要有利于提高產品可靠性水平，同時又不脫離現實的技術發展水平。這樣就要求應首先收集和掌握國內外同類產品或相似產品的可靠性數據，例如，平均故障間隔時間、失效分布、首次故障平均時間、失效機理、失效模式及失效的影響程度、維修方法、維修時間、維修方針及其分布、備件準備、維修費用、維修周期和最佳經濟壽命等等。運用收集的數據資料并進行詳細設計，可得到原有產品的可靠度，維修度及有效度等可靠性特征量，在此基礎上，考慮現有設計制造水平，經過詳細分析，確定出所要設計產品的可靠性指標。所確定的數控車床可靠性指標既要切實可行，又要指標先進，有利于促進數控車床產品可靠性水平的不斷提高。

3.系統設計

數控車床設計首先確定數控車床的組成及其類型。當數控車床類型確定以后，對它的可靠性指標進行合理的分配。將可靠性指標分配到各子系統，并與各子系統能達到的指標相比較，判斷是否需要改進設計。再把改進設計后的可靠性指標分配到各子系統。根據同樣的方法，可把可靠性指標進一步分配到各個元器件和零部件。

4.簡化設計與維修設計

在滿足預定功能的情況下，設計應力求元器件和零部件的數量少、簡單。越簡單越可靠是可靠性設計的基本原則，是減少故障提高可靠性的有效方法。但不能因為減少元器件或零部件而使其它零部件執行超長功能或在高應力的條件下工作。否則，簡化設計將達不到提高可靠性的目的。對于新結構、新材料的應用要有充分的把握，需經過試驗并經一段時間試用后再大量應用。維修性設計就是在設計時考慮產品的故障易于檢查、容易發現，便于盡快修復，甚至在未出現故障時，就采取必要的措施加以預防或消除故障于未然。

四.結論

故障分析對于國產數控機床的質量提高與維修護養具有很重要的作用，可靠性設計可以增強國產數控機床的市場競爭力，也是設備質量提高的重要指標，因此必須加大這方面的研究力度。

參考文獻

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關鍵詞：數控技術方向 數控機床編程 職業能力 培養模式

隨著數控技術及其數控機床的廣泛應用，社會對其相應技術人才的需求量越來越多，而且對數控類人才的要求也越來越高。因此，數控技術人才的培養是一件非常重要，而且也是一項極其艱巨的任務。

數控技術職業能力培養及其培養模式是近年來一直被關注的問題。本文對機械設計制造及其自動化專業數控技術方向（以下簡稱數控技術方向）職業能力培養及其教學模式，其中主要對數控機床編程及其操作控制職業能力培養作些探討。

一、以人才市場需求為依據，確定學生數控技術方向能力結構

隨著數控技術在各個領域的應用和應用領域的不斷深入和擴大，社會對數控類人才的需求情況在不斷變化，不僅是需求種類，而且對數控人才的質量要求都在不斷變化。根據各種市場需求信息，數控技術方向相關就業類型有：數控機床設計制造，數控設備的操作使用，數控設備的調試與維護，數控工藝人員及數控程序調試員，數控設備及其零部件的生產管理與營銷等。同時，數控技術方向相關各類人才十分短缺，大型數控設備和特種數控設備的操作使用等方面的人才尤為缺乏。據2008年有關部門統計，未來5年上海市全市的“灰領”人才缺口將達到50萬人次。

學生通過在校的四年學習之后，將一一步入社會，因此，學生能力結構應與市場需求相吻合。作為數控技術方向職業能力，主要有：數控機床設計能力、數控機床編程和操作控制能力、機械識圖及計算機輔助設計繪圖能力、計算機輔助編程與制造能力、PLC控制編程及其機床維護能力、數控技術方向相關生產管理及營銷能力等。其中，數控機床編程及其操作控制能力，主要又可分為：識圖能力、工藝設計能力、數控編程能力、數控機床操作使用能力和零件數控加工質量控制能力。

二、以數控機床編程與操作控制能力為核心的課程建設

作為技術應用型本科，以技術能力培養為主線開展教學非常重要。在建立課程體系和進行技能培養模式探討時，應該尊重教育規律，重視技術應用。首先，必須強調實踐環節教學，以提高學生分析和解決實際問題的能力。其次，注意課程設置的科學性、實用性，在安排課程上采用逆向手法，即以培養目標為導向，確定能力模塊和與能力相關的理論課程和實踐課程，確定主要專業課，然后以專業課為主線，科學地設置相關專業基礎課及其他相關課程，其中每門課的設置都應該符合能力模塊的需要。同時在課程設置時，應注意知識結構和學生的知識積累，應處理好每門課之間的內在關系，避免重復教學。表1為數控技術方向數控機床編程與操作控制能力分解與開設課程之間的對應關系。

表1 數控機床編程與操作控制能力分解及其相關課程

數控機床編程與操作控制能力是機械設計制造及其自動化專業數控技術方向重要能力之一，其技術含量高，核心課程內容包括：機械制造技術基礎、機械制造裝備設計、數控機床與編程等。主要就業方向如表1所示。表中還列出了數控機床編程與操控制作能力及其相關證書、主要課程等。

由上可見，數控技術方向學生培養目標應該是既懂數控機床操作，又能識圖繪圖，又能根據工藝要求編寫零件數控加工程序乃至進行數控加工和質量控制，又對數控設備的維護有所了解的“灰領”人才。下面主要圍繞數控技術方向數控機床編程與操作控制職業能力培養進行討論。

三、促進數控機床編程與操作控制能力提高的教學改革

在數控技術方向的多個能力模塊中，數控機床編程和操作控制能力是重點能力之一。為了提高數控機床編程和操作控制能力，同時在教學過程中取得良好的教學效果，我們做了各方面的舉措和嘗試。

數控機床編程和操作控制能力的提高，可以通過識圖能力、工藝設計能力、數控編程能力和零件數控加工質量控制能力等的提高來實現。為把學科發展和職業能力培養與市場需求、技術應用掛鉤，將組織學生參加國家勞動保障部職業技能鑒定中心相關職業技能證書考試作為教學目標的一部分納入教學計劃。

1.整合教學內容，提高學生識圖繪圖能力

機械識圖繪圖能力培養是數控機床編程與操作控制職業技能培養的重要內容之一。進行機械制圖及其CAD教學，安排CAD實訓，通過讓學生讀解和繪制各種零件圖、裝配圖，不只是能讓學生掌握AutoCAD操作系統的使用，更重要的可以提高學生機械識圖和計算機輔助設計繪圖的能力。

為了提高機械讀圖或識圖能力，在識圖繪圖能力培養相關課程的學習期間，安排1～2周的車工、鉗工等內容的認識性傳統金工實習，由此將零件圖與加工聯系在一起，非常有助于識圖繪圖能力的提高。同時，通過安排實訓和適當的培訓，組織學生參加CAD認證考試，可以增強學生對職業技能的認知度。

2.加強數控工藝教學，提高學生加工工藝編制能力

實現數控加工，編程是關鍵。然而在編程前，首先要求學生了解工件、刀具、切削機床和夾具工藝系統四要素，同時編制出數控工藝。工藝系統設計能力的培養是一項極其長期的任務。

通過開設機械制造技術、機械制造工藝及其裝備、數控加工工藝等課程，使學生學習到有關工藝方面的理論知識。同時，通過開設金工實習和專門的工藝系統設計訓練課，培養學生的工藝系統設計能力。主要內容包括：圖樣分析，加工工藝方案設計，工藝規程編制，刀具或刀具系統的設計或選擇，工藝裝備的設計，等等。

學生在校期間，開始進入相關工藝知識的學習，同時通過各種工藝編制實踐環節的學習，不斷得到工藝設計能力的培養。隨著數控工藝教學的不斷深入，進一步按照數控工藝師考試的要求，針對典型案例進行數控工藝編制訓練，組織學生參加數控工藝師認證考試。

3.改革數控編程教學模式，提高學生數控機床編程能力

與機械識圖能力和工藝編制能力息息相關的數控機床編程能力是數控機床編程與操作控制職業技能中另一重要能力之一。要加工出合格的零件，就需要編制出可行的數控加工程序。而學生數控機床加工程序編制能力的培養則有其獨特的地方。數控機床編程課是一門操作性比較強的課程，在該門課的教學過程中，理論環節與實踐環節是不可分割的。

以往的授課形式，理論課和實訓課相互獨立，實訓課一般安排在理論課完全結束之后進行。然而，這樣做，學生對課堂內容難以理解和接受，理論學的枯燥無味，進入實訓課時能想起的寥寥無幾，導致重復教學過多，課時浪費較多，教學效率低下。

為了提高數控機床編程教學效果，改變以往理論滿堂灌的填鴨式教學形式，把理論教學與學生實際動手緊密結合起來。編程能力的提高，最終離不開操作使用數控機床。然而，由于數控機床的昂貴和操作使用上的安全性，學習編程理論初期，不便直接在數控機床上進行。為此，我們引進實驗課，即在理論課教學中安排實驗教學。這樣做改變了傳統的教師一味地講，學生一味地聽的教學慣例，學生變被動為主動，直接參與到教學中來，學生與教師共同完成教學任務。

所謂實驗課就是利用數控編程軟件直觀地認識和理解各個數控指令，并運用各種數控指令編寫數控程序。數控實驗以作業或課題的形式布置給學生，讓學生自行完成，要求書寫實驗報告。在編制某種零件的加工程序時，會遇到各種問題，同學需要找出原因并加以解決。在實驗過程中教師只起到輔助作用。這種方法，教、學、練交叉進行，學一學練一練，效果很好。

四、圍繞數控機床編程與操作控制職業技能教育，切實搞好實踐基地建設

通過金工實習，學生已經基本掌握了一般機床的操作使用方法。再通過以上各個環節的能力培養，學生已具有基本編制典型形狀特征零件程序的能力。但由于還停留在模擬階段，所以必須實際上數控機床進行實戰數控機床編程和操作控制能力訓練。在掌握數控操作技能的同時，進行零件分析，編制數控加工工藝路線，編制數控加工程序并進行調試，最后加工出尺寸精度和表面質量等都合格的零件。

同時，為了檢驗學生數控機床編程及其操作控制能力是否能適應市場，在學生綜合學習理論與實際知識的前提下，通過大量典型零件的編程練習，安排統一的課題進行實戰編程與操作訓練，最后組織學生參加數控機床工職業技能認證考試。

然而，要全面提高數控機床編程及其操作控制能力，進行數控機床編程與操作控制職業能力培養，就離不開數控技術實踐教學，離不開有效利用實訓基地開展實戰訓練，因此就必須充分重視實訓室建設。數控機床技術含量高，實訓室建設應作為一個關鍵項目立項來抓，從實踐教學內容、投資的經濟合理性、設備的市場通用性、實用性和發展的前瞻性出發，配置中、高檔的數控車床、數控銑床和加工中心等硬件設備，同時配備相關的軟件設備，形成一個較好的數控技術職業技能教學的軟、硬件環境。

按照這一要求，配備高層次的齊全的CAD/CAM機房電腦設備及軟件系統。不僅滿足數控編程實驗和上機實訓的需要，同時也為學生能自由上機練習提供方便的場所。

同時，為了大案例教學的需要，購置一臺綜合性強的數控機床，以方便學生拆裝數控設備和開展數控設備相關課程教學的需要。

五、結語

本文以就業方向、市場需求為切入點，討論數控技術方向職業能力內涵，探討解決學生各方面職業能力培養問題的途徑，摸索教學模式新思路。作為技術應用型本科機械設計制造及其自動化專業數控技術方向數控機床編程與操作控制職業能力培養模式，從理論課、實驗課和實訓課的互補關系出發，將其有效結合，穿行，使其融為一體，同時以國家職業技能鑒定中心相關數控技能考證要求為能力目標，進行綜合能力培養，取得了良好的效果。

1.實訓基地建設是職業能力培養的保證。

2.將考證內容作為技能培養的參考，目標明確。

3.在數控編程理論教學中引進實驗課，使教、學、練交叉進行，有效地提高了教學效果。

4.將數控機床編程與操作控制職業能力分成各個不同職業能力模塊，按能力模塊的互補關系有層次地開展教學，取得了能力培養的綜合效果，提高學生綜合思考問題和解決問題的能力。

參考文獻：

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[2]柳永念.創新教育觀下高校計算機基礎課程教學模式探討[J].教育與職業，2008（12）.

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機械制造等相關技術產業具有其復雜性、多樣性以及一些客觀環境因素的制約，因此我國在機械制造等相關方面還沒有形成一套成熟的、完整的理論體系，但隨著我圍微電子技術和計算機技術等現代科學技術的發展，由其是對數控加工及制造技術提出了越來越高的要求。現代數控技術的發展也從以前的單一形式發展成現在的多樣化、復雜化、高智能化。

關鍵詞

數控技術機械制造 應用與發展

前言

隨著計算機技術為主導的現代科學技術的發展和以“時間驅動”為重要特征的市場競爭的加劇，產品更新換代的速度加快以及人們對商品需求的多樣化，傳統的機械制造業正在發生極其深刻的改變，多品種小批量生產的比重越來越大，對產品的交貨質量和成本要求越來越高，要求現代制造技術具有較高的柔性，即要求機械制造業對各種外界因素的適應能力或者產品適應市場的變化能力越來越強，亦即要求空間和時間的靈活性越來越大，其關鍵的技術是數控技術。而數控技術是指用數字化信號對設備運行及其加工過程進行控制的一種自動化技術。現在，數控技術也叫計算機數控技術。目前它是采用計算機實現數字程序控制的技術這種技術用計算機按事先存儲的控制程序來執行對設備的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置。使輸入數據的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現，均可通過計算機軟件來完成。它是典型的機械、電子、自動控制、計算機和檢測技術密切結合的機電一體化高新技術。

一、數控技術及其特點

隨著科學技術的進步和社會經濟的發展，對機床加工精度的要求越來越高。如果完全靠提高零部件制造精度和機床裝配精度的傳統方法來設計制造高精度數控機床，勢必大幅度提高機床的成本，在有些情況下甚至不可能。面對這一現實，我們對以低成本實現高精度的途徑進行了探索，提出～種通過信息、控制與機床結構相結合實現數控機床高精度軌跡控制的方法，其核心思想是：①采用具有高分辨率和高采樣頻率的新型插補技術，在保證速度的前提下大幅度提高軌跡生成精度；②通過新型雙位置閉環控制，有效保證希望軌跡的高精度實現。③以

信息化軌跡校正消除機械誤差和干擾對軌跡精度的影響，從而保證所控制的機床可在生產環境中長期高精度運行。其中軟件的設計是整個系統的組成部分，是硬件按照要求工作的指揮者。下位機軟件是運行程序，負責從上位機接收數據并控制執行部件工作和檢測機床狀態的任務，基于數控機床制造中的復雜性、多樣性，在數控機軟件以A11L語言和CAM軟件和NC語言為主，ATL語言由CAM軟件產生，用來描述刀具運行軌跡的一種說明性語言，并且可在CAM軟件里進行模擬。

數控加工技術不同于傳統的加工技術，其主要特點為：

(1)能高質量地完成一般機床難以完成的復雜零件和曲面形狀的加工；

(2)能方便地改變加工工藝參數(如切削用量)，因而利于換批加工和新產品的研制；

(3)可實現一次裝夾工件完成多道工序加工，從而確保高質量的加工精度同時又減少了輔助時問；

(4)采用模塊化標準工具，既減少了換刀和安裝時間，又提高了工具標準化程度和工具的管理水平；

(5)便于實現計算機輔助制造。隨著計算機技術的發展和微處理器的采用，數控技術得到了飛速發展和廣泛的應用。

二、數控技術在機械制造中的應用

長期以來，國產數控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關鍵設備主要依靠進口，技術受制于人。究其原因，國內本土數控機床企業大多處于“粗放型”階段，在產品設計水平、

質量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了5一10年；在高、精、尖技術方面的差距則達到了10-15年。結合中國生產實際進行發展機械自動化技術。先進制造技術的全部真諦在于應用。發展機械自動化技術，應以企業的生產和技術發展的實際需要及具體條件為導向。我國發展機械自動化技術，應結合實際，注重實用，即對國民經濟產生實際效益。所以我國應結合具體生產實際，逐步實現我國機械自動化發展的全球化。我國在發展機械自動化的同時還應結合我國的具體國情進行分析。在發展機械自動化的同時注意到發展的環境，實現發展機械自動化的綠色化。綠色制造通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠的設備、綠色：工藝、綠色包裝、綠色管理等生產綠色產品，產品使用網以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制作哦啊能最大限度地減少制造對環境的負面影響。同時是原材料和能源的利用率達到最高。

2．1數控技術在機床中的應用

機床設備是機械工業的“母機”，只有機床設備實現了機電一體化，加工出來的產品才能達到質量穩定可靠，企業才有較強的應變能力。計算機數控技術為機械制造業提供了良好的機床控制能力，即把計算機作為一種控制裝置運用到機床上，也就是用數控技術對機床的加工實施控制。這樣的機床就是數控機床。

數控機床是以數字化的信息實現機床控制的機電一體化產品，它把刀具和工件之間的相對位置、機床電機的啟動和停止、主軸變速、工件松開夾緊、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數字記錄在控制

介質上，發出各種指令控制機床伺服系統或其它執行元件，使機床自動加工出所需零件。

2．2數控技術在工業機器人中的應用

工業機器人是一種能模擬人的手、腕和臂等部分動作，按照預定的運動軌

跡、動作等要求編成程序，使工業機器人實現抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置。工業機器人可以在改善勞動條件、保證生產安全、提高產品質量和生產率方面起重要作用。它主要用在機器制造業的生產線上裝卸料和裝配方面，以及在諸如噴漆、噴砂、焊接等惡劣的勞動環境下進行工作，甚至在人類無法進入的環境如深水作業、對放射性物質的操作、太空作業等條件下進行工作。

工業機器人系統由執行機構、動力部分和控制部分等組成。執行機構由伺服驅動裝置和機械結構等組成，能模仿人臂的動作}動力部分向執行機構的驅動裝置提供動力，使執行機構在驅動元件的作用下實現動作；控制部分由微機數控系

統組成，是工業機器人的指揮系統，它控制機器人按規定的程序運動，并可記憶各種指令信息，如動作順序、運動軌跡、運動速度等，向驅動裝置發出指令，使工業機器人完成規定的動作；必要時還可對工業機器人的動作進行監視，當動作出錯或發生故障時發出報警信號；對于較高級的工業機器人還有檢測傳感系統和感覺系統。

2．3數控技術在其它方面的應用

數控技術除上述的應用范圍外，還有常與數控機床配套使用，用來測量在

數控機床上加工的零件的位置、尺寸和形狀誤差的計算機數控三坐標測量機。此外，還有利用數控技術加工出各種形狀的工件的數控彎管機、數控激光切割機和數控火切割機等。

三、數控技術的發展趨勢

從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，數控系統正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發展，其主要研究熱點有以下幾個方面：

1、高精高速高效化速度

效率、質量是先進制造技術關鍵的性能指標，是先進制造技術的主體。若采用高速cpu芯片、rise芯片、多cpu控制系統、高分辨率檢測元件、交流數字伺服系統、配套電主軸、直線電機等技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。在今后的幾年，超精密數控機床正在向精密化、高速化、智能化和納米化發展，匯合而成的新一代數控機床。

2、柔性化

數控系統采用新～代模塊化設計，功能覆蓋面更寬，可靠性更強，可滿足不同用戶的需求。同一群控系統能根據不同生產流程，自動進行信息流動態調整，發揮群控系統的功能。

3、多軸化

多軸聯動加工，零件在一臺數控機床上一次裝夾后，可進行自動換刀、旋轉主軸頭、旋轉工作臺等操作，完成多工序、多表面的復合加工，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。

4、軟硬件開放化

用戶可根據自己的需要，對數控系統軟件進行二次開發，用戶的使用范圍不再受生產商的制約。

5、實時智能化

在數控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等方面發展。如編程專家系統故障診斷專家系統，當系統出了故障時，診斷、維修等實現智能化。

結束語

總之，我國要搞好機械自動化，不但要起點高，瞄準世界先進水準，而且必須包括各種靈活的提成本、見效快的技術，堅持提高與普及相結合的方針，同時從我國具體的基本國情出發，使我國的機械自動化技術發揮應有的才能健康地走上高速度、高質量和高效益之路。

參考文獻

1．林其駿．《數控技術與應用》[M]．第1版．北京：機械工業出版社．1 998：11―1 8

篇10

什么是工業強基工程？2015年5月，《中國制造2025》正式，提出了建設制造強國的五大工程，工業強基工程是它的重要組成部分。

早在2014年3月，中國工程院就啟動了“工業強基戰略研究”，為制訂《中國制造2025》提供戰略咨詢。2016年6月，中國工程院又啟動“工業強基戰略研究（二期）”，為進一步實施“工業強基工程”提供咨詢。

中國制造業大而不強的主要原因之一，是缺少核心技術及關鍵共性技術。什么是關鍵共性技術？可以簡化為“四基”。中國工程院戰略研究報告認為，這個“四基”已經成為制約我國工業由大變強的癥結所在，制約我國提高自主創新能力及全球競爭力的瓶頸所在。

梳理我國制造基礎現狀，首先是高端裝備的關鍵基礎材料、關鍵基礎零部件嚴重依賴進口。比如數控機床，我國的高檔數控機床，至今主要依賴進口，比例約在70%到80%。高端數控機床配套的數控系統80-90%依賴進口，國產高端數控機床的精度穩定性、可靠性仍有較大差距。再如工業機器人，我國高端工業機器人主要依賴進口，國產工業機器人所需的精密減速器、伺服電機和控制器等核心零部件，多數直接采購國外產品。

國產大型客機C919即將上天，但其航空發動機全部進口。同時，我們國家正大力發展重型燃氣輪機，但是技術仍主要依靠進口。其中最主要的零部件航空發動機高溫合金葉片，大概一公斤左右，一片需要10多萬元人民幣。至于重型燃氣輪機的高溫合金葉片，大概25-35公斤左右，要20多萬元一片。高溫合金葉片涉及葉片設計、冷卻系統設計、高溫合金、定向凝固制造及耐高溫陶瓷涂層工藝等基礎材料及先進基礎工藝，我們還沒有完全掌握。

“工業強基工程”提出了建設目標，到2020年，工業基礎材料、關鍵零部件保證能力大幅度提升，40%的核心基礎零部件、關鍵基礎材料實現自主保障，先進基礎工藝得到廣泛應用，產業基礎服務體系較為完善。到2025年，70%的關鍵零部件、關鍵基礎材料實現自主保障，先進基礎工藝得到廣泛推廣應用，建成較為完善的產業技術基礎服務體系。

首先，工業強基要提高認識、加大投入。萬丈高樓不可能建在沙灘上。提高創新能力，突破智能制造，需要“四基”做技術支撐。

其次，加強“四基”創新能力及平臺建設，提高制造基礎能力，政府要發揮主要作用。產業化問題主要由企業投入，但是共性技術、競爭前技術的問題，需要政府來加大力度投入和支持。建議建設一批獨立的，不以盈利為目的、能夠為跨行業服務的關鍵共性基礎材料、先進基礎材料工藝制造創新研究中心。我國到2025年要建設40個制造業創新中心，建議應該包括關鍵元器件、關鍵基礎材料和先進基礎工藝的制造創新中心或平臺。