高档数控机床的作用范文

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篇1

相对于普通机床，数控机床可以较好地解决小批量、多种类、复杂精密的机械零件加工问题，是一种柔性的、效能高的自动化机床。数控机床是一种典型的机电一体化产品，是现代机床控制技术的发展方向。数控机床还具有加工精度高，加工质量稳定的优点。在加工过程中，数控机床可以多坐标联动，可以加工形状复杂的零件。如果数控机床的加工对象发生了变化，只需要更改机床中数控程序，对机床的机械结构一般不需要进行改变，可以有效地节省加工准备时间。数控机床的加工精度较高，生产效率一般是普通机床的3~5倍。数控机床的自动化程度较高，不会过分依赖操作人员的操作水平，操作人员的劳动强度较低，操作过程中一般只需要对数控机床的控制程序进行操作。

2高档数控机床

高档数控机床由于其优异的加工特点，对一个国家的装备制造业，乃国防工业和国民经济发展都有不可取代的作用。高档数控机床的精度高，这是它相较于其它机床最显著也是最重要的特点，只有高精度的机床，才能满足当今越来越高的零件加工需求。其次，高档数控机床的性能比较齐全，加工范围较广。再者高档数控机床的转速高，进给速度大，拥有4轴以上的机床联动轴。最后，高档数控机床的组件配备较高档，同时机床可以实现刀具内冷。正是由于高档数控机床的这些特点，西方发达国家对我国实行高档数控机床的技术封闭，真正高端尖的数控机床，很难从发达国家直接买到。高档数控机床在军事和民用上都有着重要作用，没有高档的数控机床，装备制造业就很难立足高端领域，从而影响我国的国防工业。没有高档的数控机床，一些精度要求高、形状复杂的零件就无法生产，这就会让发达国家在产业上占据制高点，我们没有装备制造业的话语权，在经济上也会受到制裁。因此，大力的发展和研制高档数控机床任重而道远。我们必须通过高档数控机床的研制，提高我国装备制造水平，从而缩小乃至超越发达国家的制造水平。我国国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)中确定了16个科技重大专项，而“高档数控机床与基础制造装备”是其中之一，由此可以看出国家对高档数控机床研制和技术突破的重视。《规划纲要》中提出，高档数控机床重大专项实施方案和专项的实施坚持了以下四项原则：（1）主机牵引、加强基础；（2）跟踪跨越，集成创新；（3）掌握核心技术，提升创新能力；（4）鼓励使用，需求拉动。即高档数控机床新产品的开发要以用户的实际需求为依据，共性、关键技术攻关和功能部件的开发要以主机发展为牵引，以满足主机需求为根本目的。

3我国研究现状

篇2

0 引言

数控技术是每个国家先进制造业发展水平的重要标志，国家综合国力的提高和国防工业的现代化所必不可少的重要基础。美国、日本和德国等发达国家的数控机床和技术都处于世界先进行列， 如日本山崎马扎克公司开发出了2种可使用长镗杆切削工件的复合加工机床。德国德马吉（DMG）公司生产的CTX 310 ECO通用车床其主轴驱动在无级可调情况下，转速可达5000r/min，输出功率为ll千瓦 。

而我国数控技术发展比较晚，起步比较慢。在20世纪50年代末，经历了封闭式开发阶段。在“六五”、“七五”间，通过吸收和引进相结合，于“八五”期间建立国产体系。“九五”期间实现了产业化阶段，组建了数控研发，数控生产基地，初步掌握了数控发展的技术，同时培养一批数控专业技术人才，初步形成了国产数控产业规模，开拓了国产数控产业市场。如图1所示为我国数控机床产业销售情况分布图。其规模较大生产公司有华中数控、广州数控和航天数控等具有经济性和普及型的数控系统及机床产品。经过50多年的大力发展，其产品和性能大幅度提高，并逐渐在市场上站稳脚跟。但高端技术产品含量比较低，与国外数控系统差距比较大，对我国数控产业的发展还达不到主导和支撑作用。绝大部分高端数控产品主要依赖进口，如表1所示是近年来我国数控机床进出口变化对比表。因此大力发展国产数控产业对我国经济的发展、国防的进步和综合国力水平的提高具有极为重要的作用。

1 数控机床与技术简介

1.1 数控机床的结构组成

数字控制（Numerical Control ）是一种借助数字、字符或其它符号对某一加工过程进行可编程控制的自动化方法。而数控技术（Numerical Control Technology）就是采用数字控制的方法对加工过程实现自动控制的技术。再将数控技术应用到机床上就演化为现在的数控机床。标准型的数控机床通常由数控机床控制系统和机床本体这两大部分组成，如图2所示。

1.2 数控机床及技术分类

1）按控制系统特点分，主要包括点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。其中，点位控制数控机床只要控制移动部件的终点位置，对运动轨迹不作要求；直线控制数控机床不仅控制两点间准确位置，还要控制其移动速度和轨迹；轮廓控制数控机床能够同时控制两轴以上的轴，并具有插补功能，同时对运动的起、终点，速度和轨迹进行精确控制来加工任意形状的曲线和曲面。

2）按执行机构的控制方式分，主要包括开环、半闭环和闭环数控机床。其中，开环数控机床无位置反馈系统，加工精度低；半闭环数控机床带有位置反馈系统，并安装在滚珠丝杠或电机轴上，加工精度较高；闭环数控机床不仅带有位置反馈系统，而且将其安装在运动部件上，加工精度最高。

3）按工艺用途分，主要包括金属切削类、金属成形类和特种加工数控机床及其他类型数控机床。其中，金属切削类数控机床应用最为广泛，种类最多；金属成形类数控机床最近几年发展较快。

4）按数控机床的性能分，主要有高、中、低档三种数控机床。

1.3 数控机床及技术特点

数控机床作为一种先进的自动化机床，不仅具有较高的自动化程度，而且还具有广泛的通用性，综合运用了计算机技术、微电子技术、自动控制技术、机械结构和精密测量等最新成就和技术，广泛应用于机械加工制造、国防军工产品生产、航空航天、交通运输等领域，其主要特点如下：

1）加工精度高，加工质量稳定、可靠性高；

2）加工过程无需人工干预，降低了工人的劳动强度；

3）当零件发生改变时，只需改变数控程序，即可继续加工，节省生产准备时间，提高生产率；

4）能实现多坐标的联动加工，能加工各种形状复杂的零件，加工范围广；

5）适应性强，适合加工单件和小批量复杂工件；

6）有利于实现机械加工的现代化管理。

2 数控机床及技术的发展概况

数控机床产业是国民经济发展的支柱产业，中国是世界制造大国，但不是制造强国。创新能力不强，基础薄弱，主要以低端产品为主，而制造业的发展主要依赖于机床业的发展。为此，国家于2005年制定了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，同时将“高档数控机床与基础制造装备”确立为16个科技重大专项之一。通过国家计划支持，在数控关键技术方面取得较大突破，主要表现在如下几个方面：

1）关键部件的技术水平和质量逐步提高，功能日趋完善，部分零部件的性能指标逐步达到国际先进水平。开发出了高速主轴控制单元、重载导轨、数控回转工作台、A/C轴数控铣头、机械手和刀库装置和数字化量仪等部件和样机，并实现小批量生产规模。

2）中高档数控系统的研发取得了一定的成果。通过自主研发与国外合作，在中档数控系统研发上取得很大进展。解决了远程数据传输和坐标联动的关键难题，相继又开发了伺服驱动系统，形成了系列化和标准化生产。

3）中高档数控机床研发有了较大的突破，在复合加工、五轴联动、高速加工和数字设计等方面取得了重大进展。

但与国外先进发达国家相比，差距还很大，还有很长的路要走，其不足主要有以下几点：

1）自主创新能力还不足，创新成分少，吸收和消化能力差。就目前情况来看，我国只是停留在掌握已有国外的先进技术上和提高国产化率上，没有形成自主研发和自主创新能力。要改变这种局面，不仅借助国外的先进技术作引导，还必须增强消化吸收能力，否则会更加依赖于国外技术。

2）功能部件发展滞后。由于数控机床是由若干功能部件在立柱和床身上进行组装而成。其整体和功能部件之间是相互依赖，相互发展的，这些功能部件的发展也在一定程度上限制了数控机床的发展。

3）产品的稳定性、可靠性不高。进口机床的平均无故障时间约为10，000小时以上，国产为3000-6000小时左右。这种差距在一定程度上影响了国产机床在市场上的占有率。

4）网络化水平和技术较低。目前应用较多的还是NC传输、串口通讯技术和纸带阅读器，而远程故障排除、集成化和网络化水平有限。

5）产品可靠性、服务水平和产品质量等方面不强。国产机床的交货期、服务和质量等方面与国外的著名品牌差距较大，其数控系统的平均无故障时间差距也很大。另外，服务体系不完善，快速反应能力和成套技术服务满足不了现在的多元化市场要求。

6）高档数控机床的需求量较大。尤其对高端数控机床的需求量较大，每年大约有60%的固定资产用于购买机床。在“十二五”期间，随着汽车、高铁、航天工业、工程机械等行业投资增速、产业结构调整，对中高端数控机床需求量将继续增大。据分析，到2020年低中高档数控机床之比将达到20：60：20，中高档数控机床年需求量在12万台左右。

7）体系结构不够完善和开放。用户接口不够完善，少数开放功能的产品，只停留在试验和试制阶段。

8）创新环境不完善。我国还未形成有利于企业创新的竞争环境，创新动力和创新意识不强。

3 数控机床及技术的发展趋势

数控技术不仅对传统的制造业带来了巨大的变革，而且成为工业化的象征。随着数控技术的发展和应用领域的逐渐扩大，对国际民生的重要行业产生了极为重要的作用。从目前世界上数控技术及装备的发展趋势来看，主要体现在以下几个方面：

3.1 高精度化、高速化、高效性、高可靠性

世界各工业国家从精密到超精密加工，从微米级到亚微米级，再到纳米级发展，以适应现代科技的发展。通过高速化缩短切削时间，来提高生产率，实现高效发展。高的可靠性可以大大降低机床故障率，提高机床寿命。

3.2 开放式、智能化、网络化

开放式数控系统能在一个统一平台上，面向厂家和用户，通过增加、剪切和改变结构对象，实现产品的系列化。智能化主要是对产品质量、驱动性能、编程、人机对话、智能控制、智能诊断等方面实现智能化。网络化是近年来的一大亮点，这一目标的实现可极大满足制造系统和制造企业对信息集成的需求，实现虚拟制造和敏捷制造等。

3.3 五轴联动加工和复合快速加工

采用五轴联动可实现对三维曲面零件的加工，效率高、加工质量好。但价格较高，编程难度较大，从而限制了五轴联动机床的发展。由于当前电主轴的快速发展，使五轴联动的复合主轴头结构大为简化，制造难度和成本降低，促进了五轴联动机床和复合加工机床的迅速发展。我国复合加工机床刚刚起步、国内首台复合加工机床是由沈阳机床集团与德国MAX-MULLER公司合作生产的车铣复合中心。

3.4 环保化

随着环境保护意识的增强，环保的要求也越来越高。不仅在制造过程中不污染环境，在使用中也不产生二次污染。在这种环境下，装备制造领域对机床提出了无液、无冷却液、无气味的环保要求。欧洲已有10%-15%的加工实行了干切削或准干切削，如德国HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技术；美国HARDING的QUEST系列车床；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷却技术；日本富士公司的数控车床采用了冷风冷却技术。

3.5 新技术规范和标准的建立

开放式数控系统有更好的适应性、扩展性、通用性和柔性。美国、欧共体和日本等国纷纷开始对开放式体系结构的数控系统新技术规范的研究和制定，这预示着数控技术的又一个新的变革时期的到来。我国在2000年也开始对中国的ONC数控系统的规范进行研究和制定。

4 结束语

我国是制造和生产大国，在世界产业转移中尽量接受前端而不是后端的转移。一方面，要努力掌握世界先进制造核心技术，缩短与先进国家之间的差距。重视数控人才的培养，加大对数控高端科技领域的拓展，加大经济的投入，实现由制造大国到制造强国的转变。另一方面，制造业还是我国就业人口最多的行业，可缓解当前就业的压力，提高人民的生活水平，保障社会的稳定。

参考文献：

[1] 林宝，单国栋.我国数控机床市场发展现状和趋势[J].东方企业文化，2010（9）：121.

[2] 张玲. 数控加工编程[M]. 南京：南京大学出版社，2012.1.

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中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-3315(2011)11-179-001

数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。

数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。

一、国外数控系统现状

在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段

纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（IMTS 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于Cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828D所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1]

2.机器人使用广泛

未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到IC封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的KUKA，FANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。[2]

3.智能化加工不断扩展

随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。

4.CAD/CAM技术的应用

当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON等一些著名CAM软件公司的产品除了具备传统的CAM软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。

二、国内数控系统现状

随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。

国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3]

国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。

然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。

参考文献：

[1]彭芳喻等.从IMTS 2010展看我国数控系统未来发展之路[J]，金属加工，2011第4期：8-11

篇4

数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。

数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。

一、国外数控系统现状

在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段

纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（IMTS 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于Cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828D所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1]

2.机器人使用广泛

未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到IC封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的KUKA，FANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。[2]

3.智能化加工不断扩展

随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。 　4.CAD/CAM技术的应用

当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON等一些著名CAM软件公司的产品除了具备传统的CAM软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。

二、国内数控系统现状

随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。

国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3]

国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。

然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。

参考文献

[1]彭芳喻等.从IMTS 2010展看我国数控系统未来发展之路[J]，金属加工，2011第4期：8-11

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1绝对式光栅尺的工作原理

绝对式光栅尺的工作原理如图1所示，LED光源发出的光经过透镜后形成平行光，经主光栅与指示光栅后照射到ASIC光电器件上，将光信号转换成电信号并通过信号处理器计算出位置值，最后通过通讯接口将位置值输出到后续设备上。其中主光栅由两条码道组成，一条码道为绝对码道，即下方不规则的码道，通过该码道可以实时读取绝对式光栅尺的绝对位置；另外一条码道为增量码道，即上方周期为20μm的规则码道，通过该码道可以实现信号的高细分，提高光栅尺的分辨力。图2为主光栅的实物图，上方为增量码道，下方为绝对码道。指示光栅由两部分组成，一部分为增量窗口，由增量码道组成；一部分为透明窗口。ASIC器件也分为两部分，上面接收增量信号，下方接收绝对信号。

2结构设计方案

为绝对式光栅尺原理样机整体结构图，为绝对式光栅尺原理样机内部结构侧视图，从图中我们可以看到，光栅尺主要由尺壳、主光栅、密封条和读数头这几部分组成，其中读数头包括照明机构、指示光栅滑架、指示光栅、滑架体与滑架体盖，读数头实物图如图5所示。绝对式光栅尺整体采用封闭式结构，铝制尺壳保护主光栅、读数头免受灰尘、切屑和切削液的影响，密封条保持尺壳的密封，同时在滑架体与滑架体盖间也要加入密封橡胶，防止切削液的渗入。尺壳在制作时采用的是拉制型材的方法，除了满足读数头和主光栅的安装空间外，尽量做到外形足够小，型材拉制出来后变形较小，可以满足使用需求。主光栅粘接在尺壳上，指示光栅粘接在指示光栅滑架上，ASIC光电器件粘接在指示光栅上，后续处理电路固定在滑架体与滑架体盖中。指示光栅滑架与主光栅间采用五轴承滚动机构，通过五个轴承在主光栅上的滚动，保持其长期可靠的运行，为了保证读数头在运行过程中指示光栅滑架与主光栅不发生离位，在这里采用六弹簧的定位机构，分别为两个拉伸弹簧、两个压缩弹簧、两个扭转弹簧，压缩弹簧的作用是通过施加压力将指示光栅滑架下方的三个轴承压紧在主光栅上，扭转弹簧的作用是将侧方的两个轴承压紧在主光栅上，拉伸弹簧保证指示光栅滑架在纵向上的受力，六个弹簧使得光栅尺的读数头具有较强的自适应性。在机床上使用光栅尺时，光栅尺的安装分为两种，一种是将尺壳固定在机床的静止部件上，将读数头固定在机床的运动部件上；另外一种是将尺壳固定在机床的运动部件上，将读数头固定在机床的静止部件上，一般选择第二种安装方式，因为读数头上连接有电缆线，当读数头运动时，电缆线也要随之运动，对排线会有一定的要求，实际使用时可根据机床实际使用环境选择适当的安装方式。当尺壳与读数头发生相对运动时，尺壳中的主光栅与读数头上的指示光栅也发生相对运动，从而进行位置测量。

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中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（a）-0002-02

Fanuc机器人在1974年被生产出以后，fanuc公司在技术的领域不断的寻求发展，不断的拓宽fanuc机器人在数控领域的广泛应用，譬如在弧焊、点焊、喷漆、涂胶和搬运等领域实现fanuc机器人代替机器手进行数控操作。逐渐实现了机器智能化的发展方向。本文将针对fanuc机器人的发展过程，fanuc系统6机器人和fanuc系统15机器人进行对比，以观测fanuc机器人的发展与进步。

1 fanuc机器人的发展过程

Fanuc机器人先后经历了多次的变革，系统从1979年的数控系统6发展到现在的数控系统15，数控系统16以及数控系统18等。

在1979年fanuc机器人率先实现了系统6的数控机床系统，它主要应用于数控的铣床和加工。它在实现一般功能的基础上，也创建了一部分高级的数控机床控制功能，是属于中档的数控机床系统，就是CNC系统。在这个中档CNC系统当中，可以实现用户自己编写和制作的特有变量型子程序以及宏程序。在硬件上，也大量的采用集成电路的大规模的应用和大容量磁泡存储器的覆盖。

随后，在第二年，fanuc机器人又迎来了一次系统变革，在原有中档系统的基础上，fanuc公司将系统拓宽到低档和高档两个区域，研制除了低档数控系统3以及高档数控系统9。低档数控系统3可以广泛应用在小型的机床，因其成本低，体积小等优点促使市场上对于机电一体化系统需求得到满足。而高档数控系统9则是在原有中档数控系统6的基础上对系统自身提出了更高的要求，促使可变的软件型数控机床更高级系统的应运而生。因其系统具有的可变性，可以促使高档数控系统9在不同领域得到广泛的应用，譬如航空部件等的加工。

其后，在1984年，fanuc机器人又迎来了新型的分布式数控机床系统10、11和12。它们其发展方向是针对于中型或大型的系统的应用，其以元件数量的最少化实现效果最好的实现化为目标。这次变革，主要在硬件上做了改进，大量采用大规模集成电路。32位的CPU以及磁泡存储器都促使元件的数量比以往的fanuc机器人数控机床系统再减少30%。引入了PLC可编程控制的梯形图语言和PASCAL语言在分布式数控机床系统中的应用。此外，分布式数控机床系统健全和丰富了宏功能。

随后，紧接着的一年，fanuc公司在小型机床市场上又推出了fanuc机器人数控机床系统0，它在手动编程中创建了现场编程示教盒TP，使手动编程功能不再繁杂。它因为其功能的强大和价格的低廉，体积的小巧被广泛的应用，即便是在现在，它也依旧是主流的应用数控机床系统。

在1987年，fanuc机器人进入了人工智能时代，研制开发的高级数控机床系统15，它是一个人工智能控制与数控机床控制和生产物料控制三位一体的综合型数控系统。将数字化运用到了伺服单元、主轴单元促使加工是的高精度和高效率，同时还增加了MAP通讯自动协议以及窗口功能等。

Fanuc公司没有因为系统15的研发而停止脚步，他们仍是在不断的进行着fanuc机器人的研发，到目前为止，市面上就有将近40多种的不同系统，不同应用的fanuc机器人被使用。

2 fanuc机器人数控机床系统6与数控机床系统15

2.1 fanuc机器人数控机床系统6

由上面的论述可以知道系统6是中档的数控机床系统，它在实现一般功能的基础上，也创建了一部分高级的数控机床控制功能，是属于中档的数控机床系统。在数控机床系统6中的控制功能中的控制轴主要包括x，y，z三轴主城，通过三轴两轴的联动来实现直线以及圆弧，螺旋线等的插补。Fanuc机器人数控机床系统6与其他的数控机床系统的工作原理是一样的，都是通过零件程序的输入到译码，再到数据处理，插补运算和伺服输出等工作环节。在系统6当中采用的编程语言是FAPT语言，通过电脑进行编译和计算，然后自动输出到数控纸带上。

对于fanuc机器人数控机床系统6的编程研究，应该从手动编程进行研究。因其系统6的时代性，它的手动编程是停留在图纸绘制、计算工具计算等方式来规划fanuc机器人的运动轨迹。在系统6中程序包括主程序和子程序，主程序与子程序通过转移进行指示fanuc机器人的运动。其中，子程序可以通过M98代码来调用子程序，这种方式被称作为嵌套，而系统6只能做到两次嵌套。在程序当中，其主要是通过具有多条指令的程序段组成，是一个指令单位。程序段再往下分，则是由字符构成的，字符根据一定的规定格式进行编写。通过对于坐标轴x，y，z的联动性能实现坐标轴的直线运动和圆弧运动以实现其工作作用，主要是通过其动作指令的联动性能实现fanuc工作的目的。

2.2 fanuc机器人数控机床系统15

由上面的论述可以知道系统15是属于人工智能的数控机床系统。它是一个人工智能控制与数控机床控制和生产物料控制三位一体的综合型数控系统。将数字化运用到了伺服单元、主轴单元促使加工是的高精度和高效率，同时还增加了MAP通讯自动协议以及窗口功能等。

Fanuc机器人的编程方式主要是通过两种方式实现，一个是手动编程，一个是自动编程。手动编程主要是通过TP示教盒实现现场编程的，而自动编程也称作离线编程，是通过计算机上的fanuc编程软件实现自动编程的一种方式。其中系统软件根据实现功能的不同，大致可以分为：Handling Tool（搬运）、Laser Tool（激光焊接切割）、Art Tool（弧焊）、Spot Tool（点焊）等。其中手动编写的TP主要用于现场的实际操作，通过移动fanuc机器人来检查fanuc的工作状态，运行情况，以及编写程序让fanuc及时运行来测试程序的准确性等。TP也并不是全部的进行手动编写，它也是自动编程的一种方式，不过主要是针对于随时对fanuc进行检测和试运行，所以也是作为传统手动编程的一个进化。

在编程的过程中需要通过对fanuc发送运动指令，从而促使其运动，实现工作。运动指令大致可以分为三种，Joint是关节运动指令；Linear是直线运动指令；Circular是圆弧运动指令。Joint主要是指定fanuc在指定的两个点之间进行任意的运动；Linear主要是指定fanuc在指定的两个点之间进行直线运动；Circular主要是指定fanuc在制定的三个点之间进行圆弧运动。

在系统15当中对于各个指令都进行了明确的规划和确定，不同于系统6的设计。系统6只是通过坐标轴的联动性能指导fanuc机器人进行运动的指令。而系统15在fanuc机器人进行运动指令的基础上，对于其工作指令例如Spot Tool（点焊）等的指令都可以通过编程就得到实现，而不需要设计联动性能来指导fanuc的运动。这种编程的变化，不但可以有效的节省人力，还能够使fanuc机器人的操作功能性得到广泛的提高。不仅如此，系统6主要是建立一个工具性的坐标系，便于对fanuc机器人进行运动指导，而系统15不但在工作性坐标系的基础上加入例如TCP点外，还建立了用户坐标系，以通过程序去记录位置的信息。而TP示教盒的应用也是系统15与系统6相比最显著的优势，它不需要进行手绘图，计算等，只需要将相应的数据信息和指令输入到TP中就可以实现及时的对于fanuc机器人的操作。节省了时间，提高了工作效率。

3 结语

通过对本文的论述，可以清楚fanuc机器人的发展历程，从1979年的中档数控机床系统6在世界数控领域的出现再到人工智能数控系统15在国际市场上的广泛应用，fanuc机器人在进行着不断的发展。它不断的完善着自身的功能，以实现fanuc机器人自主进行数控操作时代的到来。

参考文献

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中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）05-0-01

随着经济的发展，机床的自动化日益兴起，其中机床系统内的核心部分的驱动源，即电机，起着关键性的作用，数控机床借助于电机输出的角位移和角速度，执行相应的动作；直流电机应用于数控机床，亦具有广泛的应用价值，其启动转矩一般较大，调速性能也较好，但其制造成本较高，可靠性也较差，相当于马达，在直流电的作用下，执行相应的输出；伺服电机相当于机床数控系统的无级变速装置，区别于马达，马达一般是由直流或者交流电流直接驱动，无法实现调速性能，伺服电机则主要受到信号的控制，在信号的作用下，实现高速的动作，执行相关的功能，其精度高，几乎不受环境的影响。本文将针对数控机床的直流电机和交流伺服电机展开论述，全面而系统的分析和研究数控机床的驱动技术。

一、数控机床的直流电机驱动技术

过去，数控机床的主要驱动技术采用的是直流电机驱动，在实际应用中，也广泛的应用，例如现今的大型的化工、冶金工业、大型同步发电机等等都广泛的应用，直流电机有诸多的优点，其调速性能较好，特别对于航空、电力机车等应用较好；如今的汽车电瓶、一些电动工具，较为屡见不鲜的机械设备中，直流电机也较为应用广泛。对于直流电机驱动，其为了达到较高的精度和机床的高速运作，多应用于高档数控机床，对于一般的数控机床，直流电机驱动应用较少，主要是其维护成本较高，可靠性较差。

对于现今的数控机床，数控机床多为快速加工，实时的高校的加工一些磨具、金属加削处理等等，直流电机驱动调速方便快捷，启动转矩较大，主要在大型的起重行业较为应用多点，而对于数控机床本身而言，没有实质性的效果，直流电机一般都较大，使用和维护相对于交流伺服电机而言比较困难。

数控机床一般工艺流程较简单，执行简单可靠即可，直流电机自身制造工艺复杂，其制造的成本的较高，其次是由于其维护较困难，对于数控机床，其长时间的实时运作，柔度较大，应用实际中，一般不允许有较多的故障出现，直流电机驱动，经常性的出现卡机现象，也造成不便，其可靠性也较差。数控机床采用数控编程的思想，一般采用输入信号电压作为输入电压，电机根据输入的脉宽数进行相应的工作，对于数控机床本身而言，其自动化程度和可靠性和加工精度都较高，一般均采用伺服电机作为驱动源。

二、数控机床的伺服电机驱动技术

数控机床多采用的伺服电机技术，在日常生活中多使用交流电，而且可调，应用简单方便灵活。对于伺服电机的输出作为数控机床的驱动源，伺服电机通过接受到的电压信号，识别信号的占空比，从而实现伺服电机的转速的输出控制，其占空比比较大，时间常数相应比较小，能够快速的响应。

现今使用的多为交流伺服电机，交流伺服电机有着优良的特性，执行相应时间小，其功率值的调动.范围很大，相对于直流伺服电机而言，其执行的精度虽高，但在成本和实用下，性能比远远低于交流伺服电机，现如今，工业企业，机器人、流水线作业等等大小的实验，均采用的是交流伺服电机，交流伺服电机分为同步交流伺服电机和异步交流伺服电机。交流伺服电机采用的是单片机输入的脉宽数，执行相应的反应动作，交流伺服电机通过接收到的脉宽数，执行电机的主轴（输出轴）的转速的控制。

对于交流伺服电机，其驱动技术分为开环控制和闭环控制；对于开环交流伺服电机控制系统，交流伺服电机采用单片机输入的PWM脉宽数，交流伺服电机通过接收到的PWM脉宽数，执行电机的主轴的转速的控制，没有构成负反馈，直接通过接收到的脉宽数，由一个脉宽数对应的一个角度来计算，从而输出一个角位移或者是角速度，该开环控制系统精度不高，无法和系统之间的通讯连接起来，由于控制系统脉宽数存在缺失的情况，控制效果较差，系统稳定性不高，故开环交流伺服电机控制系统较难满足工业化设计的要求。

闭环交流伺服电机控制系统增加了负反馈的连接，其闭环控制系统亦是采用脉宽计数，从而实现控制电机轴的角位移和角速度的输出。由于交流伺服电机自身具有发送PWM脉宽数的功能，这个脉宽数在闭环控制系统中，和交流交流伺服电机接受到的脉宽数相互的影响，相互的调节，形成闭环控制系统，从而知道系统发送给了交流伺服电机多少脉宽数，交流伺服电机控制系统又收到了多少脉宽数，从而执行精确的电机轴的转速的输出，闭环交流伺服电机控制系统，控制误差较小，通过反馈回路，不断的调整系统响应参数，达到精确控制的目的，在现今的工业控制领域广泛应用。

三、结语

本文基于应用广泛的数控机床出发，浅析和探讨了其驱动动力的方式，即直流电机驱动和交流伺服电机驱动，对于直流电机驱动，其为了达到较高的精度和机床的高速运作，多应用于高档数控机床，对于一般的数控机床，直流电机驱动应用较少，主要是其维护成本较高，可靠性较差；对于交流伺服电机而言，其应用很广泛，大小企业都采用交流伺服电机进行控制，本文阐述了其控制技术的应用，交流伺服电机的控制技术主要基于半闭环交流伺服电机控制技术、闭环交流伺服电机控制技术全面而系统的说明了交流伺服电机控制技术。

参考文献：

[1]宋书中，胡业发，周祖德.直线电机的发展及应用概况[J].控制工程，2006，13（03） ：199 -201.

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一、功能部件跟不上发展数控机床将成为空话。

客户在选择零部件的时候，不仅侧重于零部件的质量和性能，还更注重它的可靠性。也就是说，零部件出现故障的频率。而这个频率是指占整机故障的频率，出现的频率越小，证明它的性能越好，因为这些因素都会影响整个机床的运转和工作效率，而对于我国目前数控功能部件产业的发展状态，还处于一个滞后的阶段，这也是我国数控机床发展过程中必须要解决的问题。

二、国内外功能部件水平分析

目前，我国的功能部件生产水平与10年前相比，应该说有了非常大的提高，品种也不继完善，主要性能和可靠性方面提高较大，价格相比进口产品比较低廉，但生产效率却远远低于国外，生产成本高、周期长、交货滞后现象普遍存在，因此，在为经济型数控车配套选择时较多，但在为高档数控机床配套的功能部件与国外相比差距较大。

国内数控机床功能部件产品水平较国外产品低主要表现在以下几个方面：

（一）速度

随着数控机床高速沦的发展，对功能部件产品也提出了相应要求。基于材料、检测能力、装备制造能力等方面的条件限制，国内产品在速度方面较国外同类产品要差。例如各类动力卡盘的极限转速比国外平均低1000-2000r/min。盘体材料、零件制造精度、动平衡差距等因素决定了这种国产动力卡盘的水平。

（二）可靠性

国外功能部件产品开发应用比较早，经验丰富，再由于技术进步、新材料、新结构的不继出现与应用，使得产品的可靠性得到了提高，但是近些年来，发生在电器配套件是上的数控刀架故障也占到很大的比例。伺服刀架具有高速和高可靠性的特点，这让很多的机厂主很是青睐，但在国内还尚未有这样的电机，而且这种电机在国外的价格和成本都是很高的，不能形成一个产业化，所以要是单靠进口的话是一个难题。但是机床的附件产品的整体可靠性与我国整体的发展水平是相当的。随着现代技术水平的提高，相信这些问题都会得改善的。

（三） 精度

我国现阶段数字产品的精度和稳定性已经得到了很大的提高，与台湾地区的产品是相当的，但是同其他的日本、德国这样的工业发达国家还是有距离的。基本上是可以满足主机配套要求的。总体上性能指标的差距还是大于精度指标的差距，从外观。手感和噪音这些方面可以体现出来。功能部件的整体性能不是单靠其中的一个方面就可以体现的，是需要“精度指标”和“性能指标”都达到的情况下，它才能发挥应有的作用。很多厂家现在会有这种情况出现，产品出厂的检验是合格的，但是客户在使用的时候，确很不满意，达不到主机装配的要求，这主要就是我们过分的强调“性能指标”而忽略了“精度指标”。所以很多厂家在选择功能部件上就是采用进口的，虽然说我国的功能部件在市场上已占有一定的份额，但是主机配件采用进口的还是占有相当大的比例。在一些高精端的机床上这种差距更是明显、

三、功能部件的市场情况

以几种主要功能部件为例：

（一）数控系统：

我国数控技术起步于1958年，近50年的发展，奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术，初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。 但横向比（与国外对比）不仅技术水平、发展速度都有差距，在高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；自己的品牌效应不足，用户信心不足。数控技术应用领域拓展力度不强。

（二）电主轴

现在高速加工技术正处在一个迅猛发张的阶段，并且在一些航天。航空、汽车和摩托车的模具加工上得到广泛的应用，这些行业的发展是依靠高速度和高精度的数控机床，那么传统的滚动轴承主轴结构越来越不能适应这些高精度的数控机床，发达的工业生产大国，已经在是采用电主轴结构，它比传统的滚动轴承主轴结构更紧凑，速度更快，效率更高。它的原理在于通过交流变频控制系统，将置于机床主轴部件内部的高速电机获得所需的工作速度和扭矩，使其效率大大提高

（三）高速滚动功能部件

高档数控机床另一关键功能部件是滚动直线导轨，这项技术的发展比国外的发达国家晚了10年，所以在技术和性能方面与国外的产品差距很大。但是它的优势在于摩擦阻力小、精度高，安装方便等，这些是我们努力的目标和方向。

（四）高速防护装置功能部件

由于数控机床进给速度的不继提高，相应地对机床防护装置的运行速度有了更高要求。目前在数控机床上采用的防护装置主要有下列几种形式：钢板伸缩式防护罩、弹性皮腔、铠甲皮腔、卷帘防护罩等。根据机床的结构形式和防护的部位，可采用不同的结构形式。由于国内对防护装置的研究起步较晚，现在国内的防护罩生产厂家，产品较单一，运行速度都较低，不能充分满足机床用户的各种需求，也不能适应越来越高的速度发展要求，与国外的产品相比还有很大差距。

数控技术的飞速发展，让人们在追求技术的层次上有了更大的提高。不在原有的产品上自行开发，沿用传统的做法。而是适应现代市场经济的发展，将机床的零部件生产形成一个工业产业化。选择适合企业发展的产品，这样提高了产品的生产率，缩短了交货期，也降低了成本，这些都是市场经济发展的必然结果，我国在设计机床中，应更注重适合的功能部件，注重质量，才能在竞争激烈的市场中或有一席之地。

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采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。

在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。

所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。

那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。

为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

车床依用途和功能区分为多种类型。

普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型

立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站

看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。

我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。

金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。

由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。

自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在1960－1980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。

但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。

机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80％以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。

就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。

美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。

欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少??借钱总是要还的。

韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。

近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。

目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80％是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。

美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。

1.美国的数控发展史

美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。

2.德国的数控发展史

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。

3.日本的数控发展史

日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。

4.我国的现状

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 

 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。

2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是5－8％，目前预计是15－20％之间。一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。二、数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。三、数控系统 由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。

四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。;4、加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。五、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。2、2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2．2004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。3．2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。六、军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。 其实，总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。

参考文献：

1.《机床与液压》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

4.《机床数控系统的发展趋势》黄勇陈子辰浙江大学

5.《中国机械工程》

6.《数控机床及应用》作者：李佳

7.《机械设计与制造工程》2001年第30卷第1期

8《机电新产品导报》2005年第12期

篇10

1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。

这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。

在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。

数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。

然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。

到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。

数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。

1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为CNC机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。

80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到FMS或更高级的集成制造系统中使用。

目前，FMS也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。

所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。

那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。

古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。

为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。

第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。

车床依用途和功能区分为多种类型。

普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。

转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。

自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。

多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。

仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型

立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。

铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。

专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站

看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。

我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。

金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。

由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。

自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在1960－1980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。

但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。

机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80％以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。

就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。

美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。

欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少??借钱总是要还的。

韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。

近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。

目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80％是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。

美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。

1.美国的数控发展史

美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。

2.德国的数控发展史

德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。

3.日本的数控发展史

日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本FANUC公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。

4.我国的现状

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。 

 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。

2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是5－8％，目前预计是15－20％之间。一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。二、数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。三、数控系统 由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。

四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。3、看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。;4、加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。五、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。2、2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。3、2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。5、民营企业进入机床行业情况1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2．2004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。3．2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。六、军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。 其实，总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。

参考文献：

1.《机床与液压》20041No171995-2005TsinghuaTongfang OpticalDiscCo¸,Ltd¸Allrightsreserved

4.《机床数控系统的发展趋势》黄勇陈子辰浙江大学

5.《中国机械工程》

6.《数控机床及应用》作者：李佳

7.《机械设计与制造工程》2001年第30卷第1期

8《机电新产品导报》2005年第12期

9.《瞭望》2007年第37期

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【分类号】：TG659

引言

车床是机械加工中加工量大而面广的重要设备，而传统车床普遍存在车削加工工步长，辅助时间多，利用率低等问题。随着数控技术的发展，数控装置为数控车床的开发进入全盛时代奠定了基础。数控车床的普及和应用，打破了传统的车床类界限，将普通车床、六角车床、单轴自动车床等多种车床的全部或部分工序工作融为一体。极大提高了加工精度，其极强的适应能力也深受用户欢迎。数控车床和数控技术在整个机械加工工业中已占有举足轻重的作用，也代表着机械工业的发展水平。

一、 我国数控车床的现状

数控车床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。目前我国的机床制造技术呈现出品种多样化、功能专门化、结构模块化等技术趋势，这与数字控制器功能的发展和机床自身机构、制造工艺以及加工精度等方面的改进密切相关。同时，数控机床的发展也在逐步适应环境保护和安全方面的发展要求。如今数控技术已被世界各国制造业广泛采用，大力发展以数控技术为核心的车床制造也已成为各国加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

20世纪30年代，世界上第一台电子计算机产生，随着新技术革命的开始，数控车床也随之诞生。1952年美国研制出第一台数控机床，几年后日本成功研制出第一台数控车床。此后，车床产业步入了数控化。

我国数控车床的发展始于20世纪70年代初。通过30多年的发展，由国内生产的经济型卧式数控车床成为我国当前的主流产品，以其实惠的价格和较少的设备投入费用，赢得了国内企业的信赖。除此之外，2轴控制的卧式数控车床和立式数控车床等国产产品也受到了用户的认可，基本能满足用户的需要。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已步入全面发展阶段。但是，毕竟我国的数控车床产业与国外相比还不够成熟，一些较为先进的车床品种的开发与制造与较成熟的国家相比还存在很大差距。因此，我国各大机床厂家则采取与国外著名机床厂家合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施来提高我国的机床制造水平。于是，对于车削中心等3轴控制以上的中高档数控车床，国内用户大部分选用进口产品或合资、独资企业所生产的产品。经过以上各种发展方式，近几年，我国在数控技术与装备的发展方面进行高度重视，取得了较大进步。在通用微机数控领域，特别是以PC平台为基础的国产数控系统走入了世界的前列。同时也开发了多个中高档数控车床新品种。

纵观我国数控车床的发展历程，尽管取得了不少成绩，但同时也存在不少问题。主要问题有：科技基础薄弱、自主创新能力不强；低档产品产能过剩，高档产品产能不足；产品质量以及可靠能力不足，功能部件发展滞后等。总的来说，目前我国数控车床技术产业大而不强，需要加大机床主机以及重要元器件的创新力度，同时加大数控系统的开发力度，不断完善和提高机床加工精度和自动化效率，努力追赶世界先进水平。

二、 我国数控车床未来发展趋势

随着数控系统集成度的增强以及网络化技术和信息化技术的不断发展，我国数控车床产业呈现出以下发展趋势。

（一） 高速化与高精度化

高速化、高精度化主要体现在主轴转速、进给率、运算速度及换刀速度的高效率。目前一些欧洲的高速加工中心主轴转速已经达到60000r/min，而转速高达160000r/min的超高速主轴也在研制开发中。因为高速、高精加工技术可极大地提高效率、产品质量和档次，同时缩短生产周期，从而提高市场竞争能力。

（二） 高性能

随着数控技术的不断完善，数控车床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。利用计算机技术和网络通信技术，机床制造商可以建立机床远程技术支持体系，实现工况信息的传输、存储、查询和显示以及远程智能诊断。为了扩大机床的使用范围、提高效率，应实现一机多用、一机多能，进一步提高机床的生产效率。

（三） 多轴联动加工和复合加工

高速高精加工的实现需要配套功能部件的同步支持。因此电主轴、直线电机等也需快速发展。采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，可大幅度提高效率。当前电主轴的出现使得5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，制造难度和成本大幅降低，数控系统的价格差距缩小。从而促进了复合主轴头类型机床的发展。

（四） 高柔性化

柔性是指数控设备适应加工对象变化的能力。我国数控车床将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。我国的数控车床对加工对象的变化适应能力强，在提高单机柔性化的同时，朝着系统柔性化方向发展。从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段车间独立制造岛、FA）、体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展。如出现了PLC控制的可调组合机床、多轴数控加工中心、换刀换箱式加工中心。此外，还应兼顾应用性和经济性方向发展。

（五） 绿色化

随着人类环境保护意识的逐步加强，各行各业在经济和效益发展的同时也密切关注着其对环境的影响。因此，当下的数控车床发展必须把环保和节能纳入考虑范畴，即要实现切削工艺的绿色化。为了节约资源，减少对环境的破坏，近年来出现了不用或少用冷却液的干切削或半干切削的数控车床，这类产品节能环保，不仅为用户所欢迎，更赢得了社会各界的认可。因此，绿色制造是数控车床发展的大趋势，抓住这一方向，将使我国节能环保车床发展迅速并占领更多国际市场。

结语

综合上述对我国数控车床发展现状和趋势的分析，可知我国数控车床产业大而不强的状况仍十分明显。各大企业应抓住“十二五”的发展机遇，不断改进和完善数控技术，加大创新力度，增强国产数控车床的核心竞争力，树立自主创新的品牌意识，实现我国数控机床产业由生产大国向生产强国的转变。

参考文献：

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【中图分类号】TG659 文献标识码：B 文章编号：1673-8500（2013）03-0032-02

前几年，我国很多单位从国外引进了很多中高档数控机床，有的服役期满，有的不能正常工作，处于闲置，造成巨大资源浪费。这些机床共同之处在于机械部分基本完好，精度较高，主要是由于数控系统出现问题而又难以购置配件，不能满足正常生产的需要和现代高精度、高速度和高可靠性的加工要求。如果利用进口数控系统对现有数控设备进行数控化改造，只需几十万元就能发挥现有设备的作用，而购置一台新的同性能的数控机床则需要几百万甚至上千万的资金，因此，对我国来说数控机床的数控化改造具有明显的经济效益与社会效益，非常迫切。文章基于此在论述了数控机床改造特点的基础上对于常见的提高数控机床改造精度的措施进行了较详细的阐述。

1 数控机床改造的特点

数控改造技术在机械加工行业中的应用越来越广泛，这主要是由于数控改造有以下几方面突出特点和优点：

1.1投资额少、交货期短同购置新机床相比，一般可以节省60%一80%的费用，改造费用低，特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只是新机床购置费用的1/3，交货期短。即使有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制造与安装过于费工、费钱，改造成本也高2—3倍，但与购置新机床相比，也能节省投资50%左右。

1.2机械性能稳定可靠所利用的床身、立柱等基础件都是重而兼顾的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。

1.3熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时，不了解新设备是否满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床地加工能力，另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。

1.4可采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备地自动化水平和效率，提高设备和档次，将旧设备改成当今水平的机床。充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购置新设备时那样需要重-新构筑地基。因此可节约费用，降低改造成本，同时也可缩短生产准备周期。

1.5提高产品质量和工效可以解决复杂零件的加工精度控制，加工的产品尺寸一致性好、合格率高、废品率的、生产效率高。如经济型数控机床，一般可提高工效3 7倍。对复杂零件而言，难度越高，提高的工效越明显。此外还可以减轻工人的劳动强度，提高工人素质促进科技成果的普及和应用，为“体力型”向“智能”转变创造条件。

2 提高数控机床改造精度的常见方法

数控机床在设计上要达到高的静动态刚度，运动副之问的摩擦系数小，传动无间隙，功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的，常见的机床改造方法如下。

2.1修复机床导轨精度

导轨的作用是导向与承载。导轨在空载和在切削条件下运动时，都应具有足够的导向精度。是机床几何精度的基础，所以，机床在改造时，为了达到预期的精度要求，往往必须修复导轨精度。对不同形式导轨，大概修理方法如下：

2.1.1使用环氧型耐磨导轨涂层修复导轨精度：工作台导轨的涂层，就是床身导轨的拓印，它的配合精度必然很高，简化了工艺，缩短了制造周期。应用于机床改造更为便利，效果显著。

2.1.2铸铁导轨：铸铁导轨的精加工是用刮削的方法得到的，刮研显点为18-25点/平方厘米，同时，必须保证的可靠性。这样才能尽可能的减小摩擦，以及对位置控制精度的影响。

2.2恢复主轴精度

主轴是主轴组的重要组成部分。机床工作时，由主轴夹持着工件或刀具直接参加表面成形运动，对加工质量和生产率，有重要影响。所以，改造时必须修复主轴的精度。

对于精度超差的主轴拆卸以后应对其进行全面检查，以便确定修理方案。但大多需要更换主轴轴承、重新调整轴承的间隙调整和预紧。调整后应进行温升实验，温升超过规定值，应减少预紧量。当主轴轴承重新装配好后，用千分表和标准检验棒，检查主轴锥孔中心线是否和主轴的回转中心重合，如果相差较大，则必须用专用的磨头，重新磨削主轴锥孔，使其回转中心同主轴的回转中心完全重合。

2.3修复或更换滚珠丝杠

随着现代科技的发展，机械制造业正不断面临着高速度、高精度等新的挑战。滚珠丝杠作为当代数控机床进给的主要传动机构，以其长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙等显著特点而得以广泛应用，成为各类数控机床的重要配套部件，并己实现了标准化、通用化和商品化。基本上现代的数控机床都采用了滚珠丝杠，但在改造时，一定要恢复其传动精度，或干脆更换新的或更高精度的滚珠丝杠，只有这样才能保证改造后的定位精度，尤其是在半闭环系统中，丝杠不仅要起到传动作用，还要起到标尺的作用，编码器只是测量丝杠的转数，至于工作台实际行走的距离，相当于开环，只能靠滚珠丝杠本身的精度保证。

2.4利用精密仪器检测机床精度

可以结合具体的机床改造过程，利用先进的激光干涉仪测量系统，对机床的定位精度进行测量，并利用球杆仪快速检查机床精度，诊断误差来源，自动分析机床精度状态，检查出反向间隙、垂直度、直线度、周期误差、伺服不匹配、传动链磨损等，根据检测结果，进行必要的分析，再结合资金投入、新技术应用等因素确定必要的改造、修理方案。在调整机床参数时，尤其是伺服驱动参数，可根据球杆仪的检测结果，进行系统优化，使机床参数更合理，系统更稳定。