淺析數控機床的現狀與發展

李志杰　李英華

摘 要： 近年來，我國數控機床產業取得長足進步，但同時也暴露出了很多問題。本文介紹了數控機床的發展過程，從多方面分析了數控機床的特點，找出了目前我國數控機床存在的問題，并指出了要改變現狀取得更大進步就必須采取措施。

關鍵詞： 數控機床 發展現狀 發展前景 改革措施

數控機床（Numerical Control Machine Tools）是用數字代碼形式的信息（程序指令），控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數控機床。

一、數控機床的發展過程

數控機床是在機械制造技術和控制技術的基礎上發展起來的，自上世紀50年代以來，世界數控機床主要經歷了數控NC（Numerical Control）和計算機數控CNC（Computer Numerical Control）兩個階段六個年代。其過程大致如下：

1.數控NC階段主要經歷了三代。

第1代數控系統，始于50年代初，系統全部采用電子管元件，邏輯運算與控制采用硬件電路完成。

第2代數控系統，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應用于數控系統為標志。

第3代數控系統，始于60年代中期，由于小規模集成電路的出現，其體積變小，功耗降低，可靠性提高，推動了數控系統的進一步發展。

2.計算機數控CNC階段經歷了三代。

第4代數控系統，始于70年代，當首個采用小型計算機的CNC裝置在芝加哥展覽會上露面時，標志著CNC技術的問世。

第5代數控系統，70年代后期，中、大規模集成電路技術取得巨大成就，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生，并逐步應用于數控系統。

第6代數控系統，始于90年代初，受通用微機技術飛速發展的影響，數控系統正朝著以個人計算機（PC）為基礎，開放化、智能化、網絡化等方向進一步發展。

二、數控機械的特點

數控機床是機電一體化的典型產品，數控機床控制技術是集計算機及軟件技術、自動控制技術、電子技術、自動檢測技術、液壓與氣動技術和精密機械等技術為一體的多學科交叉的綜合技術。

1.對加工對象的適應性強，可加工復雜形狀的零件表面。

在同一臺數控機床上，通過重新編制程序，可適應不同品種及尺寸工件的自動加工，也可以加工復雜結構的單件、小批量生產及試制新產品，數控機床還能自動加工精密復雜的表面（如螺旋表面）。

2.加工精度高，加工質量穩定。

目前，數控機床控制的刀具和工作臺最小移動量達0.0001mm，而且數控系統可自動補償進給傳動鏈的反向間隙和絲杠螺距誤差，使數控機床達到很高的加工精度。此外，數控機床的制造精度高，其自動加工方式避免生產者的人為操作誤差，產品合格率高，加工質量穩定。

3.生產效率高。

由于數控機床結構剛性好，允許進行大切削量的強力切削，提高了數控機床的切削效率，節省了機動時間。因為數控機床的移動部件的空行程運動速度快，所以工件的裝夾時間、輔助時間比一般機床少。當在加工中心上進行加工時一臺機床實現了多道工序的連續加工，生產效率提高明顯。

4.自動化程度高，勞動強度低。

數控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，數控機床自動化程度高，勞動人員不需要進行復雜的重復性手工操作，可大大減輕工人的勞動強度和緊張程度，提高加工效率。

三、數控機床控制技術的發展前景

隨著科學技術的不斷發展，數控機床的發展越來越快，數控機床正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化、模塊化和智能化方向發展。

1.高性能。

隨著數控系統集成度的增強，數控機床實現多臺集中控制，甚至遠距離遙控。

2.高精度。

數控機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。

數控機床各軸運行速度將大大加快。

4.高柔性。

數控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性制造系統。

5.模塊化。

數控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發展，這既有利于制造商又有利于客戶。

四、數控機床發展中存在的問題

我國近幾年數控機床雖然發展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現在以下方面。

1.核心零部件大量依靠進口。

經過近二十多年的技術引進、消化、吸收和創新，中國數控機床行業的發展令人矚目，國產數控機床功能部件的生產已經具備一定的規模。但是，據中國機床工具工業協會提供的數據來看，近年來我國一直是世界機床第一消費國和第一進口國。但是，機床行業迅速發展的背后，一個不能忽視的事實是，我國關鍵零部件生產依然受制于人，出現利潤不高、產品缺乏核心競爭力的局面。

2.產品水平不高。

首先，精度普遍不夠高，對于國產加工中心刀庫機械手、數控車床刀架，用戶不放心，定位精度，特別是重復定位精度有待提高。只有少數產品達到歐洲標準的定位精度；其次，高精度、靜剛度主機結構和整機性能開發有差距；再次，產品在主軸轉速、快移速度、換刀速度、加速度等機床性能指標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水平的差距，相關專家建議機床企業應在以下幾個方面著力研究。

1.跟蹤國際水平，使數控機床向高效、高精方面發展。

2.多品種制造，滿足不同層次的用戶。

3.模塊化設計，縮短開發周期，快速響應市場。

數控機床使用范圍越來越大，國內國際市場容量越來越大，但競爭會加劇，只有緊跟先進技術進步的大方向，不斷創新，才能趕超世界先進水平。

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