对电子机械数控机床发展的研究

摘 要：随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。本文主要介绍了数控机床的优点与缺点，指出了数控机床控制技术的发展与数控机床控制技术的发展趋势。

关键词：电子机械；数控车床；发展；研究

一、数控机床的发展现状

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。数控机床是一个国家制造业水平高低的象征，数控机床是机床制造技术、微电子和计算机技术三者相结合的产物，其核心就是数控系统。据不完全统计，我们的数控系统80%以上是进口的。这些数控系统不仅价格高，进口周期也不能满足主机厂的要求。而且，使用进口的东西组装起来的机床，可靠性和质量也会受到极大的影响。

据海关统计，2009年全国金属加工机床进口金额为58.63亿美元；出口金额为13.49亿美元。其中：数控机床进口量为1.05万台，进口金额为27.33亿元；出口1.04万台，金额为2.93亿美元；加工中心进口量为8820台，金额为15.59亿美元；出口636台，出口额0.55亿美元；组合机床进口量为486台，价值2.27亿美元；出口1795台，价值919万美元。以上数据表明，我国生产的数控机床还是停留在中低档市场，极度缺乏高档产品，目前出口数控机床产品还是以中低档次廉价产品为主。这其中主要原因就是缺乏数控系统的核心知识产权，未形成数控机床的产业规模。

二、数控机床的优点

1.对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面（如螺旋表面），数控机床也能实现自动加工。

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（脉冲当量）普遍达到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了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，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，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。

4.良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。

5.自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。

三、数控机床控制技术的发展

机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。

在20世纪的60年代出现一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。

随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。

综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。

结束语

目前，我国机床制造业存在的三大问题尚未从根本上解决，还需政府繼续加大对科研投入专项资金，出台相关的政策法规，加快建立以企业为主，产、学、研结合的技术创新体系，加大培养人才的力度，尽快赶上世界技术发展的步伐。发电设备、航空、航天、船舶需要的高精、大型、专门化工作母机和工艺复合化机床，汽车制造业需要的成套、高效、高精度、高可靠性及柔性制造系统等对我国机床制造业提出了新的需求，我国数控机床制造业发展之道还任重而道远。

参考文献

[1]北方科技信息研究所.借鉴海外经验促进国产数控机床发展[EB/OL].中国设备网，2010-2-27.

[2]徐冠华.科技创新与经济发展[Z].中国经济大讲堂，2005-10-14.

作者简介

刘新雨，男，辽宁省北镇市鲍家乡大柳村，本科，就读于辽东学院机械电子工程学院B1503机械设计制造及其自动化专业，学号：0616150311，研究方向：数控车床。

（作者单位：辽东学院机械电子工程学院）