浅谈机床的发展过程及趋势
浅谈数控机床技术与发展趋势
技术改造浅谈数控机床技术与发展趋势戴佳豪（广西科技大学，广西 柳州 545000）摘 要：现如今，我国经济迅速发展，其中工业占据重要的位置，但对于工业而言，数控机床的使用和数控机床的关键技术发展是重中之重。
在世界各国的制造领域中，数控机床关键技术研究和发展成为了一个国家制造业发展水平的重要衡量标准。
，同时数控机床技术的发展可以带领一个产业和当地的经济发展，故对数控机床的关键技术的研究具有一定的战略意义。
本文是讨论对数控机床根据关键技术的不同进行不同的分类，并对数控机床未来发展趋势进行适当的研究讨论，希望能对与数控机床相关的业界同行带来一定的启发，共同提高我国在数控机床领域方面的技术和使用能力。
关键词：数控机床；制造业；关键技术；分类；特点；发展趋势我国在工业的生产过程中，国内数控机床在其中的占比相较于国外发达国家仍然很低，在数控机床的普及上，我们也要奋力追赶。
我国大部分的制造业和生产企业在生产和加工技术上都使用传统的机床生产技术，传统机床普遍落后于时代，这关系到所生产的产品的质量、种类、成本和质量。
上述存在着一些问题和缺陷，在国际市场上难以形成良好的市场竞争力。
因此提高对数控机床的应用能力和掌握数控机床的主要技术特性，准确应对机床的变革，加强数控机床发挥更大的价值，我的国家的工业生产可以促进进步的必要。
1数控机床关键技术分类1.1按照系统的特点分类按照系统的特点来进行数控机床的分类可以包括：直线数控系统、点位数控系统、轮廓数控系统三种机床类型。
不同的机床运动轨迹不同，点位数控系统是需要对数控机床移动部件进行点位式的位置移动，运动轨迹几乎没有要求，只要求点位的准确；直线数控系统必须保持两次位移之间的轨迹准确和点位准确；轮廓数控系统则需要以轴的方式对数控系统进行控制，运动的过程可以通过精准的调整来实现加工轨迹的曲线化以及加工结果的曲面化[1]。
1.2按进给伺服系统类型分类按数控系统的进给伺服系统有无位置测量装置，可分为开环数控系统和闭环数控系统。
我国装备制造业的现状及未来发展方向
浅谈中国机床装备制造业的发展趋势一、什么是机床装备制造业一是重大的先进的基础机械，即制造机床装备的机床装备――工作“母机”，主要包括数控机床(NC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(DIMS)、工业机器人、大规模集成电路及电子制造设备等等。
二是重要的机械、电子基础件，主要是先进的液压、气动、轴承、密封、模具、刀具、低压电器、微电子和电力电子器件、仪器仪表及自动化控制系统等等。
三是国民经济各部门(包括农业、能源、交通、原材料、医疗卫生、环保等)科学技术、军工生产所需的重大成套技术机床装备，如矿产资源的井采及露天开采设备，大型火电、水电、核电成套设备，超高压交、直流输变电成套设备，石油化工、煤化工、盐化工成套设备，黑色和有色金属冶炼轧制成套设备，民用飞机、高速铁路、地铁及城市轨道车、汽车、船舶等先进交通运输设备，污水、垃圾及大型烟道气净化处理等大型环保设备，大江大河治理、隧道挖掘和盾构、大型输水输气等大型工程所需重要成套设备，先进适用的农业机械及现代设施农业成套设备，大型科学仪器和医疗设备，先进大型的军事机床装备，通信、航管及航空航天机床装备，先进的印刷设备等等。
二、机床装备制造业调整和振兴规划内容机床装备制造业是为国民经济各行业提供技术机床装备的战略性产业，产业关联度高、吸纳就业能力强、技术资金密集，是各行业产业升级、技术进步的重要保障和国家综合实力的集中体现。
为应对国际金融危机的影响，落实党中央、国务院关于保增长、扩内需、调结构的总体要求，确保机床装备制造业发展平稳，加快结构调整，增强自主创新能力，提高自主化水平，推动产业升级，特编制本规划，作为机床装备制造业综合性应对措施的行动方案。
规划期为2009－2011年。
1、机床装备制造业现状及面临的形势经过多年发展，我国机床装备制造业发展已经形成门类齐全、规模较大、具有一定技术水平的产业体系，成为国民经济的重要支柱产业。
数控车床技术发展现状及趋势
数控车床技术发展现状及趋势摘要：数控车床是机电一体化典型的产品，其为集于计算机、自动控制和检测、机械等技术作为一体的自动化设备。
它非常适合加工品种多、小批量和结构繁琐的零部件。
因此，本文深入分析了我国数控车床技术的发展现状，并且探讨了数控车床发展的趋势和方向。
关键词：数控车床；发展现状；趋势引言自从二十世纪中期数控技术发展以来，数控机床给机械制造行业带来了巨大变革。
伴随着现代技术和计算机技术的迅速发展，装备制造业对数控机床众多的需求，数控机床应用范围不断的进行扩大，并且不断得以发展，进而更加适合生产加工的基本需求[1]。
目前，我国数控机床得到了一个发展的新机遇，全球经济迅速发展，国内需求拉动效果较为明显。
我国已经全面启动高档数控机床和基础制造装备科技的重大专项。
在数控机床当中，数控车床所占的比例最大、自动化程度最高，并且结构最为复杂的现代化设备[2]。
所以，我们有必要深入分析数控车床技术发展的现状和趋势，进一步带动我国数控车床发展，不断提升我国数控车床技术水平。
1.我国数控车床技术发展现状1.1高速切削技术对于高速切削研究和应用来说，我国发展比较晚。
这项技术是在1990年后才引起人们的广泛关注。
当前，国产的高速立、卧式加工中心，工作台的直径范围为320-500mm机床，主轴的转速达到了20000r/min，工作台直径范围为63～1000ram的机床，主轴的转速大于15000r/min[3]。
最近几年时间里，尽管我国高速机床技术得到了迅速进步。
然而，和国外产品向比较还存在比较大的差距，其主要体现在电主轴方面。
国产的电主轴无论是性能、品种和质量都与国外产品有较大差距，目前高转速、高精度数控机床和加工中心所用的电主轴主要从国外进口。
1.2超精密车削技术我国超精密机床的研制起步并不太晚，始于1960年代，虽然近几年有了很大发展，但和发达国家相比还有很大差距，主要表现在：超精密非球面车床还不能批量化生产；机床的精度一般比国外要低一个等级；机床精度的保持时间大大低于国外同类产品；精密空气主轴、微位移机构、精密CNC伺服系统、机床热变形和精密恒温控制、结构稳定性和防振隔振技术都呕待深入研究。
数控机床的发展现状及趋势
简化 ， 数控机床 的智能化程度 日趋提高 。 一台机床 的重复 定位精 度如果能 达到 ０ ． ０ ０ ５ ｍｍ（ Ｉ Ｓ Ｏ标准、 统计 法） ， 就 是一 台高精 度机 床 ， 在 Ｏ ． ０ ０ ５ ａｍ ｒ （ Ｉ Ｓ Ｏ 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 。随 着 电脑 辅 助 制造 （ ＣＡ Ｍ） 系 统 的 发展 ， 精 密 度 已达 到 微 米 级 。
产。
新 一 代数控机 床为提高生产 效率 ， 向超高速方 向发 展， 采用新型功能
部件 （ 如 电 主轴 、 直线电机、 Ｌ Ｍ 直线滚动系统等） 主轴转速达 １ ５ ， ０ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ 以 上 。 计 算 机 技 术 及 其 软 件 控 制 技 术 在 机 床 产 品技 术 中 占的 比重 越 来 越 大， 计算机系统及其应用软件 的复杂化， 带 来 了机 床 系 统 及 其 硬 件 结 构 的
科 学 论 坛
穗藩满
数控机床 的发展现状及趋势
李 明轩 ， 张加特 ， 雷 超 帆
（ 郑 州 大 学 国 际 学 院 ，河 南 郑 州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ） 摘 要： 现代数控技术集机械 制造技术 、 计算机技术、 成组 技术与现代控制技术 、 传感检测技术 、 信息处理技术 、 网络通讯技术 、 液压气动技 术、 光机 电 技术于一体 ， 是 现 代 制 造 技 术 的基 础 ， 它 的发 展 和 应 用 ， 开 创 了制 造 业 的 新 时 代 ， 使世 晃 制 造 业 的 格 局 发 生 了 巨大 的变 化 。 关键词 ： 数控 技 术 ； 一体 ； 变化： 核 心
数控 技术是衡量一个国家制造业现代化程度 的核 心标 志， 实 现加 工机
浅谈数控机床的发展历程、特点与应用
２ 数控机 床加 工特 点 １ ）自动化程度高 ，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过 程是按输入的程序 自动完成的 ，操作者只需起始对刀 、装卸工件 、更换 刀具，在加工过程中 ， 主要是观察和监督机床运行。但是 ，由于数控机 床的技术含量高 ，操作者的脑力劳动相应提高 。 ２）加工零件精度高、质量稳 定。数控机床 的定位精 度和重复定 位 精度者 高 ，较容易保证一批零件尺寸的一致性 ，只要工艺设计和程序 断艮 正确合理 ，加之精心操作 ，就可以保证零件获得较高的加工精度 ，也便 于对加工过程实行质量控制 。 ３ ）生产效率 高。数控机床加工是能再一次装夹 中加工多个加工表 面，一般只检测首件 ，所 以可以省区普通机床加工时的不少中间工序 ，
３ 适合 数控 机床加 工 的零件
１ ）最适合多品种 中小批量零件 。随着数控机床制造成本 的逐步下 降 ，现在 不 管 是 国 内 还是 国外 ，加 工 大 批 量零 件 的情况 也 已经 出 现 。加 工很小批量和单件生产时 ，如能缩短程序的调试时间和工装的准备 时间 也 是 可 以选 用 的 。
发展 历程 ，探讨数控 机床的特点 、管理及应用 。
关 键词 数控机 床 ；发展 ；特 点 ；应用
中图分 类号 Ｔ ５２ 文 献标 识 码 Ａ Ｇ ０ 文 章编 号 １７—６ １（ １）０— １３ ０ ６３ ９７一２ ０１２ ００— ｌ ０
数控机床主要 由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输人数控装 置 的程序指 令记录在信息载体上 ，由程序读入装置接收 ，或由数控装 置 的键盘直接手动输入 。由于效率 高、人工省、成本低 、精度高 ，数控 技 术 和 数控 机 床 的 研 究 、应 用 和 发 展 越来 越 ，。 。随 着 电 子技 术 和 Ｉ技 ’ 泛 Ｔ 术的迅猛发展 ，数控技术和数控机床 的技术水平 、加工能力和质量也不 断提高。 目 ，采用数控系统的机床 品种 日益增多 ，有车床 、 前 铣床 、镗 床 、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能 自动 换刀 、一次装卡进行多工序加工的加工中心 、车削中心等。
浅谈我国数控机床的现状与发展趋势
控机床 ， 也简称为Ｎ Ｃ 机床。 世界上第一台数控机床是 由美 国麻省理工学院于 １ ９ ５ ２ 年首先研制出来的 ； 日 本于 １ ９ ５ ８ 年研制 出首台数 控机床。我 国数控机床的研制是从 １ ９ ５ ８ 年起步 的， 由
清华大学研制 出了最早的样机 。但是 经过 ５ ０ 多年的 发展 ， ２ ０ １ ０ 年我 国已经跃居世界第一大机床生产 国。 在２ ０ １ ２ 年５ 月２ ７日， 在湖北省数控一代机械产 品创新 应用示 范工 程启 动大会上 ， 中国工 程院 院长周济 强 调： “ 全 世界 的机 械工 业 正处 于 产 品数 字化 发 展 时期 ， 我们必须抓住这一契机 ， 在ｌ ０ 年 内实现机械产 品总体 升级 为 ‘ 数控一 代 ’ ， 使我 国机 械工业 实现 由 ‘ 大’ 到 ‘ 强’ 的转变 。 ” １ 数 控 机床 的组 成 数控机床是 机电一体化 的典型产 品 ， 是集机 床 、 计算机 、 电动机及拖动 、 动控制 、 检测等技术为一体 的 自动化设备 。数控机床 的基本组成包括控制介质 、 数 控装 置 、 伺 服系统 、 反 馈 装 置及 机 床本 体 ， 如图１
所示
伺服系统是接收数控装置 的指令 、 驱动机床执行 机构运动 的驱和进给电机等 。工作时 ， 伺服系统接受 数控系统 的指令信息 ， 并按照指令信息的要求与位置 、 速度反馈信号相 比较后 ， 带动机床 的移动部件或执行 部件动作 ， 加工出符合 图纸要求的零件 。
浅谈我国数控机床的现状与发展趋势
吴连连 ， 黄 爱华
（ 江西工业工程职业技术学 院， 江西 萍乡 ３ ３ ７ ０ ５ ５ ）
摘
要： 数控机床是制造 业发展 的基础 ， 可极大地提 高制造 业生产率。介绍 了数控机床 的组 成 ， 还就我 国数控机床
浅谈大型数控龙门导轨磨床关键技术及发展趋势
* “高档数控机床与基础制造装备 ” 科技重大专项 MKW5230A /3 × 160 大型精密数控龙门导轨磨床的研究成果（ 2011ZX04003 － 011 ） · 48 ·
于我们还没有对影响龙门导轨磨床技术水平的关键技 术进行深入细致研究并加以掌握 。
究机床结构件的合理断面形状和尺寸， 筋板的布置形 式和筋板尺寸， 结构零件之间的联结刚性等。例如， 活 动横梁是龙门导轨磨床最重要也是最薄弱环节 ， 其几 何精度的稳定性， 直接影响机床横向加工的工作精度 。 活动横梁上分别安装卧式周边磨头及立式万能磨头运 其运动机构共用活动横梁导轨， 由于两套运动 动组件， 组件运动载荷的不同， 造成其运动负载对横梁结构刚 性提出不同的要求。通过有限元分析手段获得相关动 态结构刚性参数， 优化活动横梁结构件的合理断面形 ， 状和尺寸 筋板的布置形式和筋板尺寸。 同时分析两 套运动组件运动负载对活动横梁刚性影响参数的不 同， 利用误差曲线复映理论， 对活动横梁基准运动导轨 实施反误差变形结构设计， 解决因载荷变化影响导轨 磨床横向几何精度的问题。 （ 3 ） 整机动力学设计 在静态分析的基础上， 进行模态分析， 得到机床系 统的固有频率和主振型， 进而对机床进行结构动态设 计和优化。 （ 4 ） 结合面设计 由于机床结合面破坏了机床结构的连续性 ， 造成 机床模态的复杂化， 而机床刚度 50% 、 阻尼的 80% 来 源于结合面， 机床结合面的设计对于机床整体动力学 特征有着至关重要的作用， 因此无论是机床整机建模 还是动力学分析， 必须进行机床的结合面的分析及优 化， 通过修改机床结合面的设计及改变结合面的参数 ， 提高机床的动态特性。 2． 1． 3 温度场变化引起的热变形 温度场变化引起的机床热变形误差 有研究表明， 占机床独立误差的 40% ～ 70% 。 温度场变化包括机 床环境温度变化和机床内部热源温度变化 （ 如液压系 统温升、 导轨摩擦发热等） ， 铸铁的热膨胀系数约为 10 μm / （ m·℃ ） ， 以磨削长度为 16 m 的龙门导轨磨床为 例， 床身上下温差变化 0. 1 ℃ ， 其导轨凹凸变化量约为 160 μm， 反映到 16 m 长度工件上的直线度变化量可 以达到 40 ～ 80 μm， 由此可见， 热变形对运动导轨直线 度的影响相当大。 要减小热变形对机床精度的影响， 在机床结构设计时要进行热态优化设计 ， 如采用热膨 胀系数小的新型材料、 采用对称结构、 避开热变形敏感 、 ， 辅助热 方向 考虑隔热和散热措施等 同时采用冷却、 源等方式对机床热源进行温度控制 。热误差补偿技术 的应用也有助于减小热变形， 其关键在于热误差模型 的建立和误差补偿策略的选择。热误差补偿一般采用 首先通过各种检测手段对机床加工时产生 事后补偿， 的误差进行测量， 然后根据已建立的误差补偿模型进
数控机床技术发展现状及趋势初探
数控机床技术发展现状及趋势初探随着我国经济的快速发展，特别是经济全球化促使各个国家之间的竞争愈加激烈，同时这也是企业获得发展的大好时机，特别是制造业更是抓住了这个时机取得了很大的进步。
数控机床技术的应用使制造业的发展产生了质的飞跃，数控机床具有生产效率高、生产质量好等特点，提高了企业的经济效益。
但是我国数控机床使用比较晚，各项技术还不够完善，这就导致在实际的发展过程中出现了很多问题。
文章主要阐述了当前数控机床技术的发展现状，并提出了未来发展趋势，以期能够促进该项技术的发展。
标签：数控机床；发展现状；趋势1 数控机床技术发展状况社会的不断进步，市场需求量的不断增多，使得人们对产品的质量更加的重视，企业为了能够适应市场发展环境就必须提高自身的加工技术，数控机床得以被广泛应用。
但是我国使用数控机床的时间比较短，不能真正地掌握数控机床的使用技术，在实际的应用过程中能够会出现很多的问题，给我国制造企业的发展造成不良影响。
通过大量的实践工作，我们总结出我国的数控技术发展情况的几种现象。
1.1 数控机床技术的“三多”要求企业之间的竞争愈演愈烈，这就导致数控机床加工零件的数量不断增多，数控化加工设备的使用量不断增多，对加工产品的工艺要求越来越多。
这三个方面对数控机床使用技术提出更高的要求。
通过实践发现当前有很多行业百分之九十到百分之百关键部位的零件都采用机床加工技术。
特别是近几年制造业的发展过程中，数控机床加工技术起到了很大的推动作痛，而且随着机床技术的不断发展，加工精度、效率等方面都有很大的提高。
1.2 数控机床技术的“三缺”现象我们需要正视的问题是当前我国对数控机床加工技术的研究还比较少，缺乏相关的数据参数，缺乏实践的理论指导，缺乏研究发展的平台。
这就是当前我国的数控机床技术所缺乏的方面，其中缺乏科学的理论参数就不能对数控机床加工技术有深入的了解，进而不能发挥出其真正的作用，具体的表现在应用中出现故障不能拿上解决，影响了生产效率，不能满足高效生产的要求。
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浅谈机床的发展过程及趋势
作者：孙志华
来源：《职业·中旬》2010年第09期
机械领域的发展日新月异。
从普通机床到数控机床,以及为了适应目前的社会现状而又出现的一系列虚拟数控机床,充分展示了这一点。
虚拟现实技术应用于机械领域,将使数控机床发展到了一个新的阶段。
一、普通机床
机床是从早期埃及人的脚踏动力车床和约翰·威尔金森的镗床发展而来的。
它们用于为工件和刀具两者提供刚性支撑,且可以精确控制二者的相对位置和相对速度。
机床用于以切屑的形式,从韧性材料上去除金属,加工特殊几何形状和精密尺寸的部件。
机床可以完成五种基本的金属切削工艺:车削、刨削、钻削、铣削和磨削,其他所有金属切削工艺都是这五种基本工艺的变形。
仅有四种使用专用可控几何形状刀具的基本机床,即车床、刨床、钻床、铣床。
机床主要完成三种功能:刚性支撑工件或工件夹具以及切削刀具;提供工件与切削刀具之间的相对运动;提供了一定范围的速度和进给,通常每种情况有4—32种选择。
二、数控机床
普通机床只能加工一些形状简单的工件,操作起来费时费力,于是便出现了数控机床。
数控机床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。
当前,数控机床的发展趋势体现在以下方面:
1.高速加工技术发展迅速
应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术,优化机床结构,采用高性能功能部件,移动部件轻量化,减少运动惯性。
应用高速加工技术达到缩短切削时间和辅助时间,从而实现加工制造的高质量和高效率。
2.精密加工技术有所突破
通过机床结构优化、制造和装配的精化,数控系和伺服控制的精密化,高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等,提高机床加工的几何精度、运动精度,表面粗糙度。
3.技术集成和技术复合趋势明显
技术集成和技术复合是数控机床技术最活跃的发展趋势之一,目前已由机加工复合发展到非机加工复合,进而发展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容,目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。
技术集成和复合形成了新一类机床——复合加工机床,并呈现出复合机床多样性的创新结构。
4.数字化控制技术进入智能化的新阶段
智能化指工作过程智能化,利用计算机、信息、网络等智能化技术有机结合,对数控机床加工过程实行智能监控和人工智能自动编程等随着网络技术的发展,远程故障诊断专家智能系统开始应用。
数控系统具有在线技术后援和在线服务后援。
采用智能技术,实现与管理信息融合重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能,大大提高成形和加工精度、提高制造效率。
信息化技术在制造系统上的应用,发展成柔性制造单元和智能网络工厂,并进一步向制造系统可重组的方向发展。
5.极端制造扩张新的技术领域
极端制造技术是指极大型、极微、极精密型等极端条件下的制造技术。
极端制造技术是数控机床技术发展的重要方向,重点研究微纳机电系统的制造技术,超精密制造、巨型系统制造等相关的数控制造技术、检测技术及相关的数控机床研制;应用于制造大型电站设备、大型舰船和航空航天设备的重型、超重型数控机床的研制等高新技术;极端制造领域的复合机床的研制等。
三、虚拟现实技术
1.虚拟现实技术的概念
虚拟现实技术是一种模拟人在自然环境中的视觉、听觉、和触觉等行为的高度逼真的人机交互技术,是利用人类感知能力和操作能力的新方法。
操作者可以在其中自由地运动,随意观察周围的景物,并可与虚拟物体进行交互操作;操作者所看到的是逼真的三维立体景象,听到的是虚拟环境中的音响,手(或脚)可以感受到的是虚拟环境反馈给他的作用力,这是一种“完全的”身临其境的感觉。
2.虚拟现实技术应用于机械领域
随着我国制造业的发展,数控机床在生产中发挥的作用越来越明显。
数控技术及数控机床的广泛应用,迫使社会急需大量的数控技术人才。
但是,数控机床造价昂贵,一些单位和学校无力引进,变成了制约其培养技术人员的主要因素。
为解决这一难题,结合当前的实际情况,将数控技术和计算机虚拟设计软件相结合,开发出了虚拟数控机床。
它的最终目的是为虚拟制造建立一个真实的加工环境,在计算机屏幕上实现加工过程的仿真,以增强制造过程的各级决策与控制能力,优化制造过程。
在数控加工仿真方面,国内外的研究过程大体相似,经历了从二维图形仿真、线框模型仿真到三维实体模型仿真的阶段。
目前,各高校研究院所纷纷对数控加工仿真作研究性开发,尽管还没有达到商业化水平,但也取得了可喜的成果。
这一系列虚拟现实技术的应用使数控机床的发展及有效利用提升到了一个崭新的阶段同时也使得现代数控机床技术得到了质的飞跃。
(作者单位:河南省鹤壁职业技术学院)。