论数控技术及其发展趋势0814000313 时国旗1. 引言—关于数控技术的概论数控技术是用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域，包括机械制造技术；信息处理、加工、传输技术；自动控制技术；伺服驱动技术；传感器技术；软件技术等。

数控技术是发展新兴高新技术产业和尖端工业的基本。

数控机床集通用性好的万能型机床、加工精度高的精密型机床和加工效率高的专用型普通机床的特点于一身，是国内外使用量最大，覆盖面最广的一种数控技术。

数控技术是当今先进制造技术和装备最核心的技术，发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物质，大力发展自己的数控技术及其产业。

而且世界各国在高精尖数控关键技术和装备方面，互相封锁和限制。

可见数控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，对增强我国的综合国力有着极其重要的作用。

数控技术的应用不但给传统制造业代劳了革命性的变化，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（IT、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。

2. 国内外数控系统的发展概况随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。

在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。

在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。

加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。

CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。

在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。

由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

3. 数控技术的发展趋势提高生产率和降低生产成本是制造技术永恒的追求目标。

制造厂家之所以想方设法结合自身特长把一些新技术应用于自己的产品和技术服务，也是为了这个目的，为了提高产品的竞争力。

从EMO2005 届汉诺威国际机床展览会概况来看，展品处处都体现了机电技术结合的新成果，推动制造技术快速发展。

总体上看，中、大型加工中心，龙门式结构比较普遍，落地镗铣加工中心也不少，它们的主轴头都带有2 个坐标（旋转和摆动），这样，实现4 或5 轴联动或5 面加工就方便多了。

机床的结构布局虽然没有太多新变化，但其性能却今非昔比，在高速高效、高精、高可靠性和环保等诸方面都有了明显进步，达到了一个新水平。

具体地说，值得关注的发展趋势和采取的技术措施如下：1.1 数控机床进一步普遍高速化由于直线电机、力矩电机等直接驱动技术的发展，机床采用直线电机和力矩电机驱动的更普遍了。

滚珠丝杠等传统的传动件的性能为适应高速加工的要求有了明显改善，驱动速度更快；运动部件的结构轻型化，使机床的动态性能也大有提高；高速电主轴应用增多；所有这些都促使机床的运行速度和加工速度大幅提高。

中、高档机床展品中，主轴转速在12000r/min以上，应用直线电机驱动，快速移动60m/min 以上的比较普遍。

一些世界知名机床厂家的产品都在高速加工这个档次上有了新进展，否则就谈不上竞争力。

例如日本MAZAK 的机床快速移动一般都是60m/min 以上。

又如德国DMG公司，也是较早在数控机床上应用直线电机驱动，先是一个坐标用直线电机驱动，而从DMC75/105V Linear 开始，三个坐标全部用直线电机驱动，加速度达2g，快速移动90m/min，主轴转速18000r/min，可任选至42000r/min。

总之，数控机床的高速化是个普遍现象。

1.2 高精度、高可靠性等单项技术集成的机床和生产系统发展迅速，加工精度明显提高为了减少温度变化对加工精度的影响，许多企业都采取措施。

瑞士Studer 公司的磨床早就采用人造花岗岩床身，既对温度变化不敏感，又具有良好的吸振性能，使其磨床的高精度享誉全球；日本大隈公司应用精确的热变形补偿技术，创新设计了箱形热对称并有效热稳定的结构（TAS-C）和有效热稳定主轴（TAS-S）,其高精度热变形补偿技术获得日本工程师协会的奖励。

此次展会上，很多数控床都配有在机测量系统和刀具激光检测系统，能及时发现刀具磨损情况和补偿工件加工尺寸误差，使机床加工精度普遍提高了。

1.3 数控机床加工高效化趋势十分强劲此次展会充分体现了高生产率和高质量的发展趋势，为了提高加工效率，多主轴、多刀架、不同工艺和工序组合的复合加工机床随处可见。

CHIRON 公司的新产品DZ15KW、DZ18W、DZ12KS 等都是双轴结构。

美国CINCINNATILAMB 的MACH1 为双主轴卧加工；MAKINO 的TWINFLEXMD 为双卧主轴和双立主轴，各有一个机械手换刀。

德国STAMA 的MC726/MT 为一个铣主轴，2 个车削主轴对置，MC734/MT 铣车加工中心，铣车交换时，卡盘不变，故安装时间为零。

EMAG 的ELC 250DUO 是应用激光技术的成功产品，用激光焊接代替切削加工，大大缩短了工艺过程链。

在一台机床上能完全自动地输送不同工件、激光清洗、连接、压紧、激光焊接、去毛刺、测量，完成一个部件。

根据部件的复杂程度，运行时间可减少60% 。

提高加工效率的例子不胜枚举，仅以上所列，足以说明高效化发展迅速的趋势。

1.4 机床产品的模块化发展更加突出，显示更重要的作用为了满足用户日益增多的个性化要求，加速新产品推向市场，各机床厂和机床附件厂都把产品的模块化设计作为一个有效措施。

EMO2005 展会上，许多产品都呈现模块化趋势。

例如TRAUB 的MHS1500 传送系统是模块化的，与CNC 车削自动机TNL26K 和TNK36 组合，则可以集成为柔性制造单元。

瑞士Pfiffner 公司有很多模块化的CNC 加工单元，如CNC x/y"滑台，CNC 轮廓车削单元等。

德国MIKROSA 磨床的金刚石轮廓成形滚轮、陶瓷或单晶金刚石、砂轮修整工具等都已标准化成模块，可以很简单的更换，不仅柔性好，而且改装时间省50%。

一些可以更换铣头的加工中心，其实就是把铣头和接口标准化、模块化，例如SHW公司早就开发了通用铣头系列产品，可根据加工需要自动更换。

Magerle 公司的磨削中心也是模块化结构，可以按具体零件的磨削工艺过程扩装相应部件，准确地重构一台适用的磨床。

机床构件的模块化，为机床制造商及机床用户带来了巨大的经济效益，也昭示着可重构的生产系统有了坚实的基础，必将会得到快速发展。

1.5 自动化和柔性成为用户关注的焦点，数控机床的柔性、自动化程度更高，生产系统智能化是制造技术的发展方向由于用户个性化需求强烈，市场多变，许多工业产品都是多品种、小批量的生产模式，即使是大批量的汽车工业，也要经常变换型号以吸引顾客。

因此，制造商为了降低生产成本，要求机床的柔性和自动化程度更高，以减少投资和节省人力。

所以，机床的柔性和自动化程度高低已成为机床的重要卖点之一。

EMO2005 的展品在柔性和自动化方面有了明显的提高。

许多机床都有自动上下料机构。

由传输装置把一台机床或两台以上机床构成生产单元的也比较多。

由于软件丰富了，机床配备了各种防护和监控系统，例如MIKRON的许多型号机床都加了SPS、APS、ITC、OSS 等防护监控系统，使机床的柔性、自动化程度大为提高，故装有这些系统的机床均标有"Smart Machine"（智能机床）字样。

1.6 机床配套件和工装产业发展迅速，刀具系统的改进对发挥机床的潜力起到了重要作用而倍受关注尤其是数控转台、刀库、转塔刀架，品种齐全，各种自动检测仪器性能好，且容易集成配套，这些都对发挥机床潜力起到了重要作用而备受关注。

1.7 环保要求更严格，绿色制造更普及欧洲的生态环境保护早就受到了普遍重视，所以，绿色制造在那里很容易为人们接受。

在EMO2005 展会上，与机床配套的环保产品很多，品种齐全。

各类冷却润滑剂都标有绿色字样，空气过滤器，油雾、烟雾滤清装置等性能都改善了，过滤效果更好。

干切削工艺得到推广，有相应的配套刀具，展会上表演干切削的也不少。

总的印象是制造系统的环保要求日趋严格，环保技术和环保配套产品日趋增多。

2 我国数控产业化发展的方向当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，并提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。

此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

因此，在数控技术方面，我们强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

在技术方面，首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。

因为数控系统是各类数控装备的核心，是科技创新的关键。

在发展策略方面，要制定符合中国国情的总体发展战略，以国家的战略要求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备也综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导我国制造装备也发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备也的跨越式发展。

4. 结束语随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。