发布时间：2023-10-07 15:57:26
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论文摘要：数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能。本文论述了国内外数控系统的发展现状，以期对我国数控系统发展有所帮助。
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
[2]肖明.从emo 2009看现代数控系统技术发展[j]，机械工程师，2009第4期：13-16
我国数控机床产业经过几十年的不断发展，特别是近几年受益于国家科技重大专项的强有力支持，数控机床产品加快升级的步伐，涌现出一大批中高档数控机床创新成果，形成了良好的发展基础。但是，在产品质量、产品研发、应用领域研究、品牌宣传、营销手段、服务专业化等方面，特别是为用户提供整套解决方案的能力方面还有很长的路要走。
数控技术的突飞猛进和高端市场的强力增长，为数控机床的技术进步提供了加速引擎。当前世界数控机床的发展主要有高精度与精度保持性，高速与高效，高可靠性，复合化与柔性化、绿色化以及智能化等几个趋势。其中，智能化是21世纪制造技术发展的大方向。机床的智能化使其有适应控制的能力，可实现优化加工程序，以最短时间达到最佳的加工质量，从而提高加工效率，降低劳动强度。智能化技术主要有：信息监视及维护监控技术、电气系统自适应控制技术、软件和诊断自动控制技术、加工过程自适应控制技术等。
差距仍存
当前我国高端数控机床正处于快速提升阶段。近几年，为航空、航天、汽车、船舶和发电设备等制造领域研发的高端数控机床品种已达100余种，但与国外先进机床制造企业相比还有较大差距。
一是制造装备和管理技术落后，产品质量及可靠性不高。精密制造设备品种少、精度保持性较低、自动化水平不高及环保性差。企业的质量争优意识还不够深化，质量安全保障体系不够完善，质量管理能力薄弱等，成为企业制造出的产品质量差、可靠性及精度保持性不好的一个主要原因。
二是技术水平和创新能力不高，产品整体竞争力不强。现阶段我国数控机床先进技术的来源多数是通过对国外先进技术的引进、消化和吸收，总体还处于技术跟踪状态，对消化、吸收和改进的投入远远不够。高效、柔性、精密机床主机及关键功能部件的设计技术、制造技术、试验技术、集成技术和用户工艺研究等方面的自主研发能力还有待加强，高性能数控系统及智能化技术还不够成熟；技术标准水平低、行业贯彻不够全面；产品性能与可靠性不高，品牌附加值低，影响了市场竞争力。
三是数控系统和功能部件的专业化配套体系不完善，仍依赖进口。对数控机床功能和性能起决定作用的中高档数控系统、精密大功率电主轴等关键功能部件，拥有自主知识产权的先进核心技术仍有待发展，因而未能形成完整的技术链和产业链，专业化分工不明确，尚难满足高端数控机床的应用需求，至今大部分依然靠国外进口。
四是制造过程和应用过程中的资源消耗大，机床综合利用率较低。数控机床的制造过程，是一个将原材料通过能源和资源的消耗转化为产品的过程。由于机床行业制造设备相对落后、工艺不够先进以及管理水平不高，使零件加工精度低、工时长、不合格品和废品率增高；制造过程中功耗较大，整个生产过程资源利用率低，导致制造成本居高不下。
同时，轻量化设计技术应用较少，产品节能和无害化方面考虑不足，导致产品在使用过程中综合能耗、物耗、污染物排放等仍然较高；加之对切削加工工艺优化及用户工艺研究方面做得还不够，使机床的综合利用率较低。
五是服务水平和服务质量较低，提供整体解决方案能力有待增强。数控机床是价值较高、使用寿命较长的产品，用户购置频率很低，致使许多机床企业重营销而轻服务，忽略了产品质量和生产效率的重要性。加之企业自身的管理能力和执行力较差，又缺少良好的品牌支撑，产品附加值和产品服务水平较低，无法带动企业的利润增长。
用户最关心的事是以最低成本购买机床，并能生产高质量的产品。国内数控机床企业在为用户加工提供全面解决方案以及合理的机床配置及优化的加工工艺方面，尚难满足以最低的单件制造成本加工出优质产品的需求。
破局之策
创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，更是一个企业发展壮大的必由之路。我国数控机床企业迫切需要在基础共性技术和关键技术方面取得自主发展的突破，应注重发展节能、环保、可靠、高效和智能化的高性能产品，增加产品的技术含量，提升绿色设计和制造水平，创新服务模式，降低资源消耗，减少环境污染，注重经济效益和社会效益共同提高。
近些年，国家在重大技术装备、重大专项、共性技术研究、基础工艺及装备、装备进出口等方面，出台了一系列政策，惠及数控机床产业，起到了积极的推进作用。
数控机床企业应充分利用好国家的有利政策，以产品质量作为发展的根本，以技术创新推动产品的升级，以自主增长和对外合作相结合实现跨越式发展，以用户需求为准绳提升服务能力，努力打造具有自身独特内涵的企业文化和民族品牌，逐步实现由“生产型制造”向“服务型制造”的转变，不断提升现代制造服务的能力和水平，打造提供全寿命周期服务的数控机床产业。
制造业对数控机床的基本要求是精度高、效率高、能耗少、设备利用率高、环境友好等。因此数控机床应拥有宽泛的加工范围、很好的柔性并具有模块化、绿色化、信息化、智能化和低成本等特点，以满足制造业可持续发展的需要。
数控机床企业应积极投入产学研用结合的创新平台的建设，在试验基础上发展以集成创新为主导的创新设计。以新产品技术推动制造业工艺进步，以新材料新工艺技术拉动新产品研制，以基础共性技术研究奠定产品创新基础，以高精密工作母机的关键核心技术研发带动技术发展；以信息化、集成化、智能化和绿色化的技术进步提高生产效率，努力提高自主创新能力；以需求为导向，着力突破核心技术和关键共性技术，推进产品技术快速上升到新的高度。
要以企业为主体逐步建立工艺研究试验室，探索新加工方法和积累优化切削参数并建设相应数据库，进行控制系统的软件开发和应用试验研究，突破核心技术瓶颈，打破国外技术封锁和贸易壁垒，提高产品应用技术能力，为用户提供整体解决方案，提升用户使用信心。
数控机床企业应把用户服务过程规范化和流程化，把保证加工精度稳定性和减少故障率作为基本要求，把用户服务行为作为产品价值体现的延伸，把降低单件制造成本作为为用户服务的终极目标。
我国数控机床企业经过自身努力和国家推动，从提升机床制造水平和提高产品品质方面加强修炼内功，积极加强创新平台建设，为市场提供适销对路的先进产品；从采购、生产、销售、管理各个环节，精兵简政，有规划地利用有限资源，加强内部成本控制，提升市场竞争力；从企业宣传和用户服务方面，推销自己，拓展服务，创建良好的品牌效应，实现持续发展。
20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。
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
2.参考资料：/f?kz=211006537
3.参考网址：/question/79231131.html?fr=qrl&fr2=query
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
【关键词】数控技术;发展现状;趋势
一、数控技术概述
数控技术是用数字信息对机械运动和工作的过程进行控制的一种技术，数控技术是综合了计算机技术、微电子技术、自动化技术、电力电子技术以及现代机械制造技术等的柔性制造自动化技术。数控技术也被称为计算机数控技术，现阶段它是采用计算机来实现数字程序控制的技术。这种技术是用计算机按事先设置的控制程序来执行对设备的控制功能。由于是采用了计算机来替代原先用的硬件逻辑电路组成的数控装置，使得输入数据的存贮、处理、运算和逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。
二、我国数控技术的发展现状分析
我国的国产数控机床一直以来都是处于低迷的阶段，低档产品发展的速度较快，而中档进展却很缓慢，高档却完全依靠国外进口，尤其是国家重点需要的关键设备都是依靠进口产品，技术受到了很大程度的制约。而且中国在应用技术和技术集成方面的能力的研发水平还是相对比较低的，相关的技术规范和标准的研究相比于国外还是有很大的差距，国产的数控机床因而没有形成品牌效应。同时中国的数控机床产业方面还没有相对完善的技术培训和服务体系等一系列的支撑体系，市场营销和经营管理的水平也没有很大程度的提高。这其中最主要的原因是自主创新能力还相对比较匮乏，能够完全的依靠自主研发，拥有自主知识产权的数控产品实在是很少，这在很大程度上制约了数控机床产业的蓬勃发展。现阶段国外的公司在中国的数控系统销售中有80%以上都是普及型数控系统，在这样的情况下，如果我们能够加大对普及型数控系统产品的研发力度，中国的数控系统也会有希望从根本上实现快速发展，进而实现对国外产品的战略反击。同时还要建立起比较完善的高档数控系统的研发体系，增强自主创新能力，以此来整体提高中国的自主设计、研发和生产的能力。
我国的数控技术与国外差距较大的原因有以下几个方面：首先是认识不足，对我国的数控产业的发展所存在的艰巨性、复杂性和长远问题的认识不足;对国内市场存在的不规范现象、国外技术的封锁、体制方面所存在的困难估计不足;没有清楚的认识到我国数控技术应用的水平和领域。而且只是单纯的的从技术层面来关注数控产业化的问题，没有从整个系统和产业链的角度来进行综合的考虑数控产业化的问题;没有建立起完善的高质量的相关配套系统和较为完善的培训和服务网络等一系列的支撑体系。机制方面也存在着较大的问题，造成大量的人才流失，这样在很大程度上制约了技术的创新和产品的创新，规划也不能够有效的实施，一个理想的规划方案实施起来却较为困难。而且企业的自主创新能力还是不够，核心技术的研发能力不强，数控的机床标准也较为落后，水平较低，对于数控系统的新标准研发力度不够。
三、数控技术的发展趋势
数控技术将会朝向高速、高效、高精度和高可靠性的趋势发展。要想提高数控技术的加工效率，首先就要提高提高切削和进给的速度，还要缩短加工的时间，要保障加工的质量，就必须提高机床部件运动轨迹的精度，同时可靠性也是以上目标的最基本的保障。在一定程度上来讲，效率和质量是先进制造技术的核心，而高速度和高精度是提高效率的有效保障，可以提高产品的质量的档次。
数控技术也在朝向复合加工和多轴化的方向发展。多轴联动加工和减少工序辅助时间的复合加工，正在朝向多轴和多系列控制功能的方向在发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上进行一次装夹后，采取自动换刀、旋转主轴头或者是转台等各项措施，以此来完成。数控机床复合技术的进一步发展，复合加工技术会日益成熟，包括车磨复合、成形复合加工和特种复合加工等，复合加工的精度和效率在一定程度上有了很大的提高。越来越多的人正在接受“一次装卡，完全加工”等理念，复合加工的多轴机床的发展有多样化的发展态势。
随着工业自动化的发展，数控系统的智能化水平也在不断的提高，不仅要在生产加工的全过程中体现智能化，在产品的售后服务和维修的过程中也要应用到智能化。主要有以下几个方面的应用，为了追求加工效率和加工质量方面而应用的智能化;为了提高驱动性能和在使用连接方面的智能化，同时还有职能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断和维修等。今后的数控系统是将计算机智能技术和网络技术等相关技术融为一体，形成了一个相对较为严密的制造过程，也被称为智能闭环控制体系。这种技术能够很好的利用传感器来获取适时地信息，以此来增强制造者获取最佳性能产品的能力。
数控技术趋向网络化能够便于远距离的操作和监控，同时也有利于远程故障的诊断和调整，这样在很大程度上利于数控系统生成厂商对产品的及时监控和维修，也可以实现大规模无人生产车间的网络管理，也可以在对人体有害的环境中工作。数控设备实现网络化可以很大极大地满足生产线和制造企业对信息的需求，同时也是实现新的制造模式和全球制造的基础单元。通过机床的联网，可以再任何一台的机床上对其他相关的机床进行编程、设定、操作和运行，而且不同机床的工作画面可以同时显示在每一台的机床屏幕上。
四、总结
综上所述，目前世界上各个国家在制造业中都广泛地应用数控技术，以此来提高制造的能力和水平， 也提高了对动态多变市场的适应能力和竞争水平。现阶段我国的数控技术还存在着很多的问题，研发能力还比较低，相关的技术规范和标准的研究相比于国外还是有很大的差距，国产的数控机床因而没有形成品牌效应，没有相对完善的技术培训和服务体系等一系列的支撑体系。因而中国要大力发展数控技术，实现数控技术的高效、高精度、高速、智能化和网络化的发展。
参考文献
姓名
学号
班级
得分
一、判断题（每题1分，共30分）
1.机床在自动运转状态下，按下“机床保持”按钮，则机床的所有功能都停止。
2.编制程序时，程序段号最好连续序号。
3.程序的内容由若干程序段组成，程序段由若干字组成，每个字由字符和数字组成。
4.G01起作用时，其进给速度按系统默认值运行。
5.
当数控加工程序编制完成后即可进行正式加工。
6.数控车床加工螺纹时，进给速度需用F指定。
7.在FANUC系统中，数控车床用G99指令指定每转进给量。
8.标准粗牙普通螺纹M20的螺距为2.0mm。
9.机床控制面板由CRT/MDI面板和操作面板组成。
10.2.5坐标机床是表示机床具有两个直角坐标轴和一个旋转轴。
11.对刀就是使刀位点与刀架参考点建立尺寸联系，并将此值在加工前输入到数控装置，供加工中自动计算刀补用。
12.主轴顺时针旋转运动方向（正向）是指按照右手螺旋确定的进入工件的方向。
13.数控车床编程时，一律假定工件静止，刀具相对运动。
14.数控机床是用数字信息实现加工自动控制的机床。
15.重复定位精度是指在相同条件下，采用相同的操作方法，重复进行同一动作时得到的一致性程度。
16.所谓插补就是在工件轮廓的某起始点和终止点之间进行“数据密化”，并求取中间点的过程。
17.FMS是表示柔性制造单元。
18数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC控制装置。
19.G代码可以分为模态G代码和非模态G代码。
20.插补运动的实际插补轨迹始终不可能与理想轨迹完全相同。
21数控机床编程有绝对值和增量值编程，使用时不能将它们放在同一程序段中。
22.不同的数控机床可能选用不同的数控系统，但数控加工程序指令都是相同的。
23.机床的切削速度就是指机床主轴转速。
24.G00、G01指令都能使机床坐标轴准确到位，因此它们都是插补指令。
25.数控机床按控制系统的特点可分为开环、闭环和半闭环系统。
26.点位控制系统不仅要控制从一点到另一点的准确定位，还要控制从一点到另一点的路径。
27.通常在命名或编程时，不论何种机床，都一律假定工件静止刀具移动。
28.在铣削加工中，为了提高工作效率，一般切削厚度比车削加工要大。
29.程序段的顺序号，根据数控系统的不同，在某些系统中可以省略的。
30.绝对编程和增量编程不能在同一程序中混合使用。CIMS是一种制造哲理。
二、单项选择题(每题1分，共30分）
1.
加工（
）零件，宜采用数控加工设备。
A．
大批量
B
多品种中小批量
C
单件
D多件
2.
通常数控系统除了直线插补外，还有（
）。
A．正弦插补
B
圆弧插补
C
抛物线插补
D双曲线插补
3.
确定数控机床坐标轴时，一般应先确定（
）。
A.
X轴
B.
Y轴
C.
Z轴
D.A轴
4.
开环控制系统用于（
）数控机床上。
A.
经济型
B.
中
C.
精密
D.高档
5.
数控机床加工依赖于各种（
）。
A.
位置数据
B.
模拟量信息
C.
准备功能
D.
数字化信息
6.
数控机床的核心是（
）。
A．伺服系统
B.
数控系统
C.
反馈系统
D.
传动系统
7
圆弧插补指令G03
X
Y
R
中，X、Y后的值表示圆弧的（
）。
A．起点坐标值
B.
终点坐标值
C.
圆心坐标相对于起点的值
D.圆心坐标相对于终点的值
8.固定循环指令中，P用来指定暂停时间，P0.5表示（
）。
A.暂停时间0.5秒
B.暂停时间500毫秒
C.暂停时间0.5毫秒
D.格式错误
9.（
）是机床上一个固定不变的极限点。
A.机床原点
B.工件原点
C.换刀点
D.刀位点
10.所谓（
），是指刀具的定位基准点。
A.换刀点
B.对刀点
C.刀位点
D.起刀点
11.在FANUC系统中，一般采用英文字母（
）作为程序地址。
A.O
B.P
C.L
D.N
12.以下（
）指令为模态代码。
A.G01
G02
B.G04
C.M00
D.M06
13.运行程序时，方式选择开关置（
）位置。
A.AUTO
B.EDIT
C.MDI
D.ZERO
14.在程序中插入字，先输入要插入的字，再按（
）键。
A.DELET
B.INSRT
C.ALTER
D.CURSOR
15.在FANUC系统中，设定主轴转速控制的是（
）指令。
A.G96
B.G97
C.G99
D.G98
16.
数控系统所规定的最小设定单位就是（
）。
A.
数控机床的运动精度
B.
机床的加工精度
C.
脉冲当量
D.
数控机床的传动精度
17.在数控机床上，目前采用最为广泛的刀具材料是（
）。
A.高速钢
B.陶瓷
C.硬质合金
D.金刚石
18.一般数控车床X轴的脉冲当量是Z轴脉冲当量的（
）。
A.1/2
B.相等
C.2倍
D.4倍
19.数控机床的Z轴方向（
）。
A.平行于工件装夹方向
B.垂直于工件装夹方向
C.与主轴回转中心平行
D.不确定
20.数控机床不适合加工以下（
）类零件。
A.多品种小批量
B.单品种大批量
C.形状结构比较复杂
D.精度要求高
21.数控车床的进给方式分每分钟进给和每转进给两种，分别用（
）指定。
A.G96、G97
B.G97、G96
C.G98、G99
D.G99、G98
22.FANUC系统数控车床（
）指令用来指定主轴转速的单位是rpm。
A.G96
B.G97
C.G98
D.G99
23用于机床开关指令的辅助功能的指令代码是（
）。
A．F代码
B.
S
代码
C.
M代码
D.G代码
24.一般数控车床X轴的脉冲当量是Z轴脉冲当量的（
）。
A.1/2
B.相等
C.2倍
D.4倍
25.数控机床的F功能常用（
）单位。
A.
m/min
B.
mm/min或
mm/r
C.
m/r
D.A或C
26.数控机床加工零件时是由（
）来控制的。
A．数控系统
B.
操作者
C.
伺服系统
D.反馈系统
27.
绕X轴旋转的回转运动坐标轴是（
）。
A．A轴
B.
B轴
C.
Z轴
B.Y轴
28.
用于指令动作方式的准备功能的指令代码是（
）。
A．F代码
B.
G
代码
C.
T代码
D.M代码
29.世界上诞生的第一台数控机床是（
）。
A.数控铣床
B.数控车床
C.数控镗床
D.加工中心
30.（
）是数控机床的中枢和核心部分。
A.输入装置
B..控制介质
C.数控装置
D.驱动装置
三、分析题（共40分）
1、数控车削加工，在确定零件的定位和夹紧时应注意那些问题？（10分）
2、
关键词:数控;机床;精度
中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号:1672-3198(2009)16-0281-01
0 前言
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)投资额少、交货期短同购置新机床相比,一般可以节省60%-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。
(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。
(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。
(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。
(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,运动副之间的摩擦系数小,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:
(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)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。
在改造完成后,利用激光干涉仪对定位精度进行测量,然后,根据情况进行适当的补偿,可以大大提高机床的定位精度和加工精度。
2.5 减少传动环节的间隙
一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度,数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动,因而改造时,机床主要齿轮必须满足数控机床的要求,以保证机床加工精度。
如果进给传动系统中有蜗轮蜗杆传动,一定要注意,调整好反向间隙,否则,很可能直接影响机床性能。另外,如果进给传动系统中有同步齿形带,也必须进行适当的调整或更换,尤其是在采用半闭环系统中,若此部分不在控制环内,将直接影响机床的定位精度。
3 结论
为了能够大幅度提高数控机床改造后的性能,升级为最顶级的高端机床,有时需要使用高性能和高可靠的新型功能部件。但往往价格非常昂贵,使用时一定要根据实际情况,慎重选择。本文对数控机床改造中提高改造精度的方法进行了较全面的论述,对数控机床改造具有一定的指导意义。
参考文献
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[2]毕芍.数控机床改造的几点建议[J].机床应用,2003,(6):13-14.
关键词：中等职业业学校；数控维修；专业建设
中图分类号：G718 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）05-0154-02
随着现代加工技术的发展，数控机床得到了越来越普遍的应用。数控机床是集机、电、液、气等于一体的加工设备，一旦发生故障，就会给企业造成巨大的损失。随着数控设备使用量的快速增加，对数控设备维修人才的需求越来越大，素质要求也越来越高。那么，数控维修专业人员应该如何培养，其培养方向又是如何呢？这是建设数控维修专业应考虑的问题。
数控机床维修行业发展现状
随着数控加工技术的发展，数控机床在金属切削行业中的应用也越来越广。“十五”、“十一五”期间，我国的数控机床行业得到了迅速的发展，已成为数控车床生产大国。可长期以来，国产的数控机床始终处于低档发展迅速、中档进展缓慢、高档数控机床依靠进口的局面。其主要原因有二：一是在技术上与先进国家存在较大的差距；二是国产数控机床的平均故障间隔时间（MTBF）比进口机床差一倍之多。虽然进口机床的可靠性比国产数控机床高，但机床一旦出现故障，维修困难，费用昂贵，真可谓“买得起，修不起”。国产数控机床的维修比进口机床容易，但机床售后维修服务不到位，主要原因是技术人员无法完成故障维修，不能体现国产数控机床的优势，从而使强项变成了弱项。
目前，各职业院校几乎都设有数控专业，而企业需要的是数控设备维修与维护人员。目前，数控专业所开设的课程普遍偏重于理论学习和数控机床操作，而对数控机床的维护与维修几乎不涉及或是一带而过。这就造成了所培养的学生对于数控设备只会操作，而对于数控设备的维护与维修知之甚少。这样就不能保证数控设备的利用率与完好率，最终导致了数控设备的开工率不足。从表1不难看出，影响数控设备利用率与完好率的主要因素是维修力量不足和维修费用过高。要改变这种现状，首先应保证有足够的维修技术人员。
数控维修人才概况
随着数控加工技术的发展，数控岗位上的人员需求也不尽相同，不少岗位要求从业人员掌握数控机床调试、维护与维修技能，对技术含量高的数控维修人员需求越来越多。
现在，一些单位对于数控机床的维护与维修并无专业人员，即便有也主要来源于普通机床维修人员，而这部分人员存在的主要问题有：一是年龄偏大，接受新知识、新事物的能力较差；二是知识结构老化，他们主要了解普通机床的机械结构与电气，而对于机电一体化的数控设备仅凭这些知识就力不从心了；三是综合知识差，对于数控机床中模拟电路、数字电路、集成电路、微机原理、接口及计算机弱电部分感到陌生，维修高度机电一体化的数控机床显然是不行的。
从表2可知，当前数控技术人才主要来源于职业院校。企业对数控维修与维护人员的需求日益增大，应届毕业生的就业却变得越来越困难。面对数控设备的维修与维护人员日渐短缺，学生就业难的现象，目前各职业院校纷纷开设了数控维修专业，由于各学校的师资、实训设备等力量不足，所开设的数控维修专业可以说是良莠不齐，所开设的课程也存在着严重的雷同现象。现在，各职业院校所开设的数控维修专业普遍注重理论知识的讲解，只不过有的偏重于电类知识的讲解，有的偏重于机械结构知识的讲解而已。然而，不管是偏重于哪一方面知识的讲解，对于高度机电一体的数控设备而言，都是不足的。开设数控维修专业的职业院校存在知识结构不合理、实训资源不充足、师资质量不高等问题。
对数控维修专业建设的建议
数控维修不仅是一门理论知识综合性很强的学科，也是一门实践性很强的学科。对于数控维修专业的课程设置，既不能单独强调理论知识的学习，也不能一味强调实践学习。而目前大多数学校的数控维修专业建设，大部分偏重于理论教学。
（一）进一步加强“校企合作”的办学思路，提高学生分析问题与解决问题的能力
学校应根据人才市场和企业相应岗位要求，通过“校企合作”，不断调整专业发展方向、课程设置和教学内容，不断加强工学结合人才培养模式，学校建立由企业、行业专家组成的数控维修专业建设指导委员会，在人才规格、知识技能结构、教学内容、课程设置、基地建设等方面发挥企业、行业专家的指导作用。进一步完善以国家职业标准为依据、以工作任务为导向、以综合职业能力培养为核心的“教、学、做”一体的课程体系，实现理论教学与技能训练融合、能力培养与工作岗位对接、实习实训与岗位需求相适应。积极探索教学手段、教学内容、教学模式的改革，加快教学资源信息化建设，运用现代化教学手段，推进多媒体教学、网络教学、仿真模拟教学。突出职业能力，结合数控维修技术人才培养的特点，在专业建设指导小组的指导下，完善以专业理论课程、技能训练课程、综合技能强化课程和德育模块等相互支撑的课程体系。通过围绕专业领域核心技术能力的培养，优化课程结构，精选课程内容。在顶岗实习阶段，可以将数控维修专业学生送至数控机床设备的故障诊断维修和维修售后服务处，让学生在数控设备故障诊断维修部门完成实习任务。学生在跟着维修人员进行数控机床故障诊断与维修的过程中，通过实践提高理论联系实际能力、分析问题与解决问题能力。
（二）课程设置
在课程设置方面，学校根据企业的需要和学生实际情况，依据教学以应用为目的，理论以“必需、够用”为度，突出技能训练的针对性和实用性原则，按“教为主导、学为主体、练为主线”的要求，建设和完善以专业理论课程、技能课程、德育课程三个系统相互支撑的课程体系。开展“模块化”教学，在教学过程中采用项目教学法和“一体化”的教学模式，将理论课程融入实践课题当中。
理论课程 依据通用职业岗位能力要求，确定专业核心能力体系，并将与之相匹配的专业知识课程设定为专业主干课程。拟建设的主干课程如表3所示。
实训课程 根据职业教育的本质和高素质技能应用型人才培养规律，按照实践教学体系建设要求和教学过程的实践性、开放性和职业性原则，引导课程设置、教学内容和教学方法改革，将专业课、工艺课等理论教学内容融入实践环节，实践课程在总课时中的比重达到60%以上。
通过实训教学与理论教学相互结合，达到 “学以致用，以用促学，全面发展”的教学理念要求，教学过程由实训教室向车间延伸，使学生成为新型技能人才。实现实训教学与现实生产有机结合，更能培养适应社会要求、符合企业需要、综合能力较强的复合型人才。
这样，学校在与企业合作同时完成对学生的“订单式”培养，不仅可以解决实训设备问题，为学校节约开支，同时也为学生实践提供充足的资源。培养的学生对于企业而言更加实用，无需再进行岗前培训。这样，不仅满足了企业对人才的需求，也解决了学生就业难的问题。
（三）提高教师的业务及专业能力
由于数控机床维修是一门综合学科，故对教师的要求相对较高。目前，大部分教师来源于学校，实践经验相对匮乏，教师的业务及专业能力制约着数控维修专业的发展。针对这种现象，可以有针对性地对教师进行培训。一是让教师进企业实践，增加实践经验；二是聘请专业技术能力较强、经验丰富的企业人员，让他们走进课堂，以解决师资不足的问题。
结语
数控机床是集机、电、液、气等为一体的数控设备，对于数控设备维修人才的培养也应该是综合性的，而不应是单一的某一方向专业知识或实践能力的培养。所以，数控维修专业的设置既不能只注重理论学习，也不能过于偏重于实践学习，对于理论的学习也不能偏重于某一方面，否则，数控维修专业的发展就会受到制约。
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据调查， 企业对数控人才的需求有以下三个层次：一是“基础层”。要求精通数控加工， 熟练掌握数控机床的操作和手工编程，能够对数控机床进行简单维修。此类人员目前市场需求量较大，但由于其知识较单一，其相对比例有所下降，已逐渐不能适应日新月异的数控技术发展的需要。二是“复合层”。一种是掌握数控加工工艺知识，能熟练运用CAD/CAM等软件进行数控手工和自动编程的数控编程员；另一种是熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构，清楚数控机床的机械结构和机电联调，精通数控机床的机械和电气维修的数控机床维护人员。由于要求知识面广， 与数控相关的工作的适应能力强， 需要大量实际经验的积累， 因而培养较困难。由于进口的大量高档数控加工中心需要既能编程又能熟练操作的“复合层”来掌握， 未来几年， 我国企业对“复合层”数控人才的需求将明显增加。 此类人才目前非常缺乏。三是“精英层”。是指精通数控编程、数控操作和数控维护、维修的高层次复合型数控通才。他们具有较高的专业理论水平和丰富的实践经验， 是企业的抢手人才。目前， 数控精英型人才在企业中所占比例仅为4.80%，他们将成为数控技术应用、发展与完善的生力军。
一、数控专业就业岗位群和职业能力
高等职业教育实质上是就业教育， 目的就是培养具有较高素质和职业岗位群所需专门知识及能力的技术应用型人才。职业性和实践性是职业教育最鲜明的特色，因此，以能力为本位，注重综合职业能力的培养已成为现阶段高等职业教育的主要培养模式。职业能力由核心职业能力、行业通用能力和职业特定能力构成。职业能力的培养，对学生顺利就业以及较快适应企业职业岗位要求起到显著作用， 它是当前高等职业教育应着力解决的问题之一。
企业对数控技术专业毕业生需求的主要就业岗位为数控机床操作、数控加工工艺与编程、数控机床维护/维修，次要就业岗位有数控设备营销与售后服务、机电一体化设备操作、一线生产与技术管理等。由此可见，数控技术专业主要就业岗位群的职业能力为数控加工工艺分析、工艺方案制定和工艺规程设计能力；数控机床操作能力；数控手工及自动编程能力； 质量控制与分析能力；数控机床机械、电气调试和维修能力等。
二、理论课程设置
中职课程的理论教学体系应以应用为宗旨，以职业能力培养为核心，以相对完整的职业技能培养为基本要求，强化职业岗位能力的培养，学以致用。要以职业分析和职业实践要求为前提，来设置数控技术专业理论课程。在具体设置上要增强理论课程的针对性，及时补充，动态调整，以中职教育的“必要”、“够用”为尺度，突出教学内容的实用性、先进性和对技术发展的前沿动态的反映。在我校三年的数控技术专业学习过程中理论课堂教学（包括实验）总课时为75周，我们将理论课程分为公共通识课程、专业基础课程和专业核心课程三部分，其中公共通识课程、专业基础课程占整个理论教学的比例为62.8%，专业核心课程所占比例为37.2%。
三、实践环节设置
为了全面提高学生的职业能力和社会适应能力，就必须开展一系列相关的实践活动。实践活动中我们采用模块化渐进式教学方式，分阶段、分层次系统地安排实践环节。三年里安排的实践教学环节总课时达到了39.5周，具体安排见表2所示。
四、校企合作
校企合作是提升学生职业能力的最佳途径。全方位的校企合作能够把专业建设、课程建设、师资队伍建设、教学改革等与技术服务有机地结合起来，能够为全面实现数控技术专业的培养目标，为培养学生的职业能力奠定坚实的基础。
实践性教学，特别是专业核心课程等方面的实践性教学，必须有实际生产的环境。但是由于资金等条件的限制，每台数控设备价格昂贵，学校购买的数控设备数量有限，每个学生的独立动手、实际操作机会很少，因而实践效果并不好。为此，我们采取与校外实习基地合作的方式，有计划地组织安排学生到企业参观，进行生产现场讲授，跟班顶岗实习，让学生在企业真实环境下接受训练，营造职业氛围，加快了学生职业能力水平提升的速度，为本专业学生顺利就业创造了条件。
几年来我们明确数控技术专业培养目标，以企业需求为导向，坚持以培养学生职业能力为核心的教学思路，实行人才培养模式多样化，向培养复合型、精英型数控人才培养方向发展，使数控专业毕业生就业率超过了95%。学生在工作岗位经过短暂的适应期后，可很好得融入到企业氛围中。
参考文献
