浅析数控机床的现状与发展

李志杰　李英华

摘 要： 近年来，我国数控机床产业取得长足进步，但同时也暴露出了很多问题。本文介绍了数控机床的发展过程，从多方面分析了数控机床的特点，找出了目前我国数控机床存在的问题，并指出了要改变现状取得更大进步就必须采取措施。

关键词： 数控机床 发展现状 发展前景 改革措施

数控机床（Numerical Control Machine Tools）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。

一、数控机床的发展过程

数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC（Numerical Control）和计算机数控CNC（Computer Numerical Control）两个阶段六个年代。其过程大致如下：

1.数控NC阶段主要经历了三代。

第1代数控系统，始于50年代初，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。

第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。

第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，其体积变小，功耗降低，可靠性提高，推动了数控系统的进一步发展。

2.计算机数控CNC阶段经历了三代。

第4代数控系统，始于70年代，当首个采用小型计算机的CNC装置在芝加哥展览会上露面时，标志着CNC技术的问世。

第5代数控系统，70年代后期，中、大规模集成电路技术取得巨大成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片产生，并逐步应用于数控系统。

第6代数控系统，始于90年代初，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正朝着以个人计算机（PC）为基础，开放化、智能化、网络化等方向进一步发展。

二、数控机械的特点

数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。

1.对加工对象的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。

在同一台数控机床上，通过重新编制程序，可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，也可以加工复杂结构的单件、小批量生产及试制新产品，数控机床还能自动加工精密复杂的表面（如螺旋表面）。

2.加工精度高，加工质量稳定。

目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量达0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免生产者的人为操作误差，产品合格率高，加工质量稳定。

3.生产效率高。

由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削量的强力切削，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。因为数控机床的移动部件的空行程运动速度快，所以工件的装夹时间、辅助时间比一般机床少。当在加工中心上进行加工时一台机床实现了多道工序的连续加工，生产效率提高明显。

4.自动化程度高，劳动强度低。

数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，数控机床自动化程度高，劳动人员不需要进行复杂的重复性手工操作，可大大减轻工人的劳动强度和紧张程度，提高加工效率。

三、数控机床控制技术的发展前景

随着科学技术的不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化、模块化和智能化方向发展。

1.高性能。

随着数控系统集成度的增强，数控机床实现多台集中控制，甚至远距离遥控。

2.高精度。

数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。

3.高速度。

数控机床各轴运行速度将大大加快。

4.高柔性。

数控机床的柔性化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。

5.模块化。

数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。

四、数控机床发展中存在的问题

我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在以下方面。

1.核心零部件大量依靠进口。

经过近二十多年的技术引进、消化、吸收和创新，中国数控机床行业的发展令人瞩目，国产数控机床功能部件的生产已经具备一定的规模。但是，据中国机床工具工业协会提供的数据来看，近年来我国一直是世界机床第一消费国和第一进口国。但是，机床行业迅速发展的背后，一个不能忽视的事实是，我国关键零部件生产依然受制于人，出现利润不高、产品缺乏核心竞争力的局面。

2.产品水平不高。

首先，精度普遍不够高，对于国产加工中心刀库机械手、数控车床刀架，用户不放心，定位精度，特别是重复定位精度有待提高。只有少数产品达到欧洲标准的定位精度；其次，高精度、静刚度主机结构和整机性能开发有差距；再次，产品在主轴转速、快移速度、换刀速度、加速度等机床性能指标上与国外有较大差距。

五、下一步努力方向

为了缩小与世界先进水平的差距，相关专家建议机床企业应在以下几个方面着力研究。

1.跟踪国际水平，使数控机床向高效、高精方面发展。

2.多品种制造，满足不同层次的用户。

3.模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。

数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量越来越大，但竞争会加剧，只有紧跟先进技术进步的大方向，不断创新，才能赶超世界先进水平。

参考文献：

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