数控技术和装备发展趋势及对策
数控技术和装备的发展趋势
技术 ； ） （ 信息处理 、 工 、 ２ 加 传输技术 ； ） （ 自动控 制 ３
技术 ； ） （ 伺服驱 动技术 ；５传 感器技 术 ； ） ４ （） （ 软件 ６
技术等。
１数控技术的发晨趋势 数控技 术的应用不但 给传统制造 业带来 了 革命性的变化 ， 制造业成为工业化 的象征 ， 使 而 且随 着数 控技 术 的不控技木和装备的发展趋势
摘 要： 简要 介 绍 了 ＂今 世 界 数 控 技 术 及 装 备 发 展 的 趋 势 及 我 国数 控 装 备 技 术 发 展 和 产 业 化 的现 ３ －
状， 在此基础上讨论 了在世界各 国生产技 术快速发展的今天 ， 发展我 国数控技 术及 装备、 高我 国制造 提 业信息化水平和 国际竞争 能力 的重要性 ， 并从 竞增方面提 出了发展我 国数控技 术及 装备的几点看法。
而且效率 也大幅度提高。一般认为 ， ｌ台 ５轴 联
动 机床 的效 率可 以等于 ２台 ３轴联 动机 床 ， 特 别 是使 用立方氮化硼 等超硬材料铣 刀进行高速 铣 削淬硬 钢零件 时 ， ５轴联动加工可 比 ３轴联 动 加工发 挥更高 的效益 。但 过去 因 ５轴联动数控 系统 、 主机结构复 杂等原因 ， 其价格 要 比 ３轴联 动数控 机床高 出数倍 ， 加之编程技术 难度较大 ， 制约 了 ５轴联动机床 的发展。 当前 由于电主轴 的出现 ，使得 实现 ５轴联 动加工 的复合主轴头结构 大为简化 ，其制造难 度 和成 本大幅度降低 ，数 控系统 的价 格差距缩 小 。因此 促进 了复合 主轴 头类型 ５轴 联动机床 和复合加工机床 （ ５面加工机床 ） 含 的发展 。 １３智能化 、 放式 、 ． 开 网络 化成 为 当代数控 系统发展 的主要 趋势 ２ 世纪的数控装备将是具有 一定智能化 的 １ 系统 ，智 能化 的内容包括在 数控系统 中的各个 方面 ：为追求 加工效率和加 工质量方 面的智能 化， 如加工 过程的 自适应 控制 ， 工艺参数 自动生 成； 为提高 驱动性能及使 用连接方便 的智能化 ， 如前馈控 制 、 电机参数 的 自适 应运算 、 自动识别 负载 自动选定 模型 、 自整 定等 ； 简化编 程 、 简化 操作方面 的智 能化 ， 如智 能化 的 自动编程 、 智能 化的人机界 面等 ； 还有智 能诊 断 、 智能监 控方面 的 内容 、 方便系统 的诊断及维修 等。 数控系统开放化 已经成 为数 控系统 的未来 之路。所谓开 放式数控系统 就是 数控系统 的开 发可以在统一 的运行平台上 ，面向机床 厂家和 最终用 户 ， 通过 改变 、 增加 或剪裁 结构 对象 （ 数 控 功能 ）形成 系列化 ， ， 并可 方便 地将用 户 的特 殊 应用和技术诀 窍集成到控制 系统 中，快 速实
数控系统发展趋势
数控系统发展趋势從目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展。
标签：数控系统;发展趋势;高精尖一、性能发展方面1.1高精高速高效化速度效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，是先进制造技术的主体。
若采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。
在今后的几年，随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。
新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，大力发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床，1.2多轴化多轴联动加工，零件在一台数控机床上装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、能转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。
采用5轴联动对三维曲面零件加工，可使用刀具最佳几何形状进行切削，不仅加工表面粗糙度值低，而且效率也大幅度提高。
一般，1台5轴联动机床的效率等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工比3轴联动加工能发挥更高的效益。
1.3软硬件开放化用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。
1.4实时智能化在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。
如编程专家系统故障诊断专家系统，当系统出了故障时，诊断、维修等实现智能化。
二、功能发展方面2.1图形化界面功能和水平进一步提高高档数控系统发展对图形化界面的功能和水平要求进一步提高，用户希望看到更丰富、更形象、更直观的界面，以此减少用户编程难度，提高编程和加工效率。
数控技术的现状及发展策略
数控技术的现状及发展策略
一、现状
1. 数控技术已成为现代制造业的必备技术之一，涉及到各个行业领域。
2. 数控技术在国内外已有数十年的发展历史，不断创新和提升。
3. 数控机床已成为制造业中的核心装备，为工业化及现代化提供了强
有力的支撑。
4. 数控技术在国内市场需求增长快速，各大制造企业也不断加大研发
投入。
二、发展策略
1. 加强与产业链合作，提升数控技术在整个制造业的应用价值。
2. 优化数控机床的产品结构，不断提高产品性能，以满足市场需求。
3. 把握裁剪自动化的大趋势，推动数控机床向裁剪孔、裁剪件自动化
系统化发展。
4. 加强对板材及异材料加工工艺的研究，提升加工效率，促进制造业
的自动化和智能化。
5. 提高数控老化机床改造的技术水平，延长使用年限，降低制造成本
和排污量。
6. 加强进行数字化制造技术研发，实现生产和产业的数字化和网络化。
7. 积极拓展国际市场，提高国际竞争力，推动数控技术“走出去”。
8. 加强人才培养，提高数控专业技术人员的综合素质，为数控技术的
发展提供人才保障。
数控技术和装备发展趋势及对策
1.1.3:数控技术和装备开展趋势与对策开展趋势表现为一下几点:1 高速化〔1〕主轴转速：机床采用电主轴〔内装式主轴电机〕，主轴最高转速达200000r/min；〔2〕进给率：在分辨率为0.01μm时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的准确加工；〔3〕运算速度：微处理器的迅速开展为数控系统向高速、高精度方向开展提供了保障，开发出CPU已开展到32位以与64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。
由于运算速度的极大提高，使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24～240m/min的进给速度；〔4〕换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0.5s。
德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式，以主轴为轴心，刀具在圆周布置，其刀到刀的换刀时间仅0.9s。
2 高精度化数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以与对振动的监测和补偿越来越获得重视。
〔1〕提高C系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使C控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度〔日本已开发装有106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机，其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲〕，位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法；〔2〕采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术，对设备的热变形误差和空间误差进展综合补偿。
研究结果说明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%～80%；〔3〕采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度，并通过仿真预测机床的加工精度，以保证机床的定位精度和重复定位精度，使其性能长期稳定，能够在不同运行条件下完成多种加工任务，并保证零件的加工质量。
3 功能复合化复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。
根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。
数控技术和装备发展趋势及对策
数控技术和装备发展趋势及对策数控技术是指以数字控制系统为核心，通过自动化技术和机电一体化技术，对加工过程中的各种工艺参数和运动轨迹进行控制的一种现代化制造技术。
它已经在各个领域得到广泛应用，包括航天航空、汽车制造、船舶制造、机床制造等。
随着科技的不断进步和经济的快速发展，数控技术和装备也在不断地发展壮大。
本文将从数控技术和装备的发展趋势以及对策两方面进行分析。
首先，数控技术和装备的发展趋势是数字化、智能化、网络化和柔性化。
随着信息技术的快速发展，数控技术和装备在制造过程中的数字化程度不断提高。
通过采用CAD/CAM技术，可以实现产品的数字化设计和制造。
智能化是指数控技术和装备具备智能化的功能，能够根据工艺要求自动调整参数和运动轨迹。
网络化是指数控技术和装备可以通过网络进行远程监控和控制，实现集中管理和远程操作。
柔性化是指数控技术和装备具备较强的适应性，可以灵活地实现不同产品的加工和生产。
其次，针对数控技术和装备的发展趋势，我们可以采取一系列的对策。
首先，要加大对数控技术研发的投入，提高核心技术的创新能力。
目前国内的数控技术和装备与国际先进水平相比仍存在一定差距，需要加强基础理论研究和关键技术攻关，提升自主创新能力。
其次，要加强产学研用一体化的合作，实现技术和市场的有机结合。
通过与企业合作开展技术研发，可以更好地解决实际生产中的问题，并加快技术转化和推广应用的速度。
同时，要加强人才培养，培养一支高素质的数控技术和装备的研发人员队伍。
还要完善相关政策，提供必要的政策支持和资金支持，鼓励企业加大对数控技术的投资，推动数控技术和装备的普及和应用。
总之，数控技术和装备的发展趋势是数字化、智能化、网络化和柔性化。
为了适应这一发展趋势，我们需要采取一系列的对策，包括加大对数控技术的研发投入、加强产学研用一体化的合作、加强人才培养和完善相关政策等。
通过这些对策的实施，可以推动数控技术和装备的更快发展，促进制造业的转型升级。
数控技术和装备发展趋势及对策
第一章数控技术及应用领域1.1数控技术基本概念1.1.1 数控技术产生及发展机械工业是我国国民经济的重要支柱产业，必须改变早期生产过程操作与控制实施主要由人来完成造成的金字塔式管理结构，其中关键问题是如何构建综合自动化系统来实现扁平化管理和综合生产指标优化。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
1.1.2 C数控机床及组成数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CN C单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。
1）机床本体CNC机床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加之在加工中是自动控制，不能像在普通机床上那样由人工进行调整、补偿，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新的加强刚性、减小热变形、提高精度等方面的措施。
2）CNC装置CNC装置是CNC系统的核心，主要包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统的其他组成部分联系的接口等。
数控机床的CNC系统完全由软件处理数字信息，因而具有真正的柔性化，可处理逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。
3）输入/输出设备键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。
除上述以外，还可以用串行通信的方式输入。
数控系统一般配有CRT显示器或点阵式液晶显示器，显示的信息较丰富，并能显示图形。
操作人员通过显示器获得必要的信息。
4）伺服单元伺服单元是CNC和机床本体的联系环节，它把来自CNC装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。
根据接收指令的不同，伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又可分为直流伺服单元和交流伺服单元。
数控技术及装备的发展趋势及策略
力 很小的情 况下 ，才 能对这 些筋 、壁进 行 加 工 这 些 都 对加 工 装 备 提 出 了高 速 高 精和 高柔 性 的要 求。 目前世界 上 许多汽车 厂 ，包括 牧国 的上海 通用 汽车 公 司，已经采 用以 高速 加工 中心组 成的生 产线部 分替 代组合 机 展 自己的数控技 术及其 产业 床 ，美国 Ｃ１Ｎ Ｃ 【 Ｎ Ａ ＴＩ公 司的 Ｎ 数控技术是用数字化信息对机械设备 Ｈｙ ｅ Ｍａ ｈ机床进给速 度最 大达 ６ ｍ／ ｐｒ ｃ ０ 厦其装置进行控制的技术，数控装备是以 ａ ｎ ｒ ｉ ．快速为 １ ０ ｍｉ ｍ／ ｎ，加速度达 ２ ０ ｇ 数控技术为代表的机电 一 体化产品，其技 主轴 转速 已达 ６ ，０ ｒ ｍｉ 加工一薄壁 ０ ００／ ｎ 术范围覆盖很多领域： Ｉ、 （） 机械制造拄术 飞机 零件 ，只垌 ３ ｍ ｎ，而同样的零 件 ０ （） ２ 、自动控制技 术一 ３ ，伺服驱动技术 ； （） 往一 般高速铣床加 工需 ３ ｈ。在普通铣 沫 《） ４ ，传感 器技术。 ５ （） 信息处理 ， 加工 、 传 加工需 ８ 德国 Ｄ ｈ ＭＧ公司的双 主轴 车床 输技术 （） ６、软件技术 ；（ ） ７ ．计算机技术 的主轴速度及加速度分另 达 Ｉ ，ｏ ｒ ｍｍ ２ Ｏ ０／ 等， 数控技 术和数控 装备是制造工业现 代 他 的重 要基础 。选个 基础 是否牢 固直接 影响到 一个国家的经 济发展和综 合国 力， 关系到一 个国家 的战略 地位 。 因此， 世 界上各工 业发达国家均采取重大措施来发
和 ｉ ｇ
控 系统的价 格差 距缩 小 、因此 促进 了复 合主轴联动机床和 复合加 工机 床的发展。 ３． 智能 化、开放式、网络化成 为当 代数控系统发展的主要趁势 ２ 世纪的数 控装备将是 具有一 定智能 １ 他的系统，智能化的内容包括在数控系统 中的各个方面 ：为追求加工效率和加工质 量方面的智能化，如加工过程的 自适应控 制，工艺参数自动生成 为提高驱动性能 及使用连接方 便的智能化 ，如前馈控 制， 电机参数 的自适应运 算、 自动识别负载 自 动选 定模 型、自整定等－简化编程、简化 操作 方面的智能化 ． 如智能他的 自动编程、 智能 化的人机界面等 ；还有智能诊断、智 能监控方面的 内容 、方便系统的诊断 及维 峰等 。 为解决传统的数控 秦统封闭性和数控 应 用软件的 产业 化生产 存在 的问睡 。 目 前许 多国家对开放式数控 系统进行研 究 ， 如美国的 ＮＧＣ（ ｈ Ｎ ｘ Ｇ ｎ ｒ ｔ ｎ Ｔ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅａｉ ｏ Ｗｏｋ ｔｔ ｎ Ｍａ ｈ ｎ ｏ ｔ １，欧共 ｒ Ｓ２ ｉ ／ ｃ ｉ ｅ Ｃ ｎｒ ） ，ｏ ｏ
数控技术现状及发展趋势
数控技术现状及发展趋势数控技术是指利用数学模型和计算机编程控制机械设备进行加工和制造的技术，它是先进制造技术的重要组成部分。
随着工业自动化和制造业智能化的加速发展，数控技术在现代制造业中的应用越来越广泛，成为了推动中国制造向高端、智能化方向转型升级的重要手段之一。
一、数控技术现状数控技术已广泛应用于航空航天、机械制造、汽车、电子、医疗器械等领域。
目前，中国数控机床行业生产的数控机床制造技术和设备水平已经进入世界先进行列，除了满足国内消费者的需求之外，还在国际市场上有着强大的竞争力。
随着工业自动化和制造业智能化的不断推进，数控技术已经成为现代制造业中不可或缺的一部分。
从国内数控机床产业的发展来看，数控机床制造企业数量、产品种类和数量、市场份额及技术水平都在稳步提高，许多企业已经在产业链上形成了具备核心竞争力的业务模式。
二、数控技术的发展趋势1.数字化、智能化、网络化随着人工智能、物联网、云计算技术的迅速发展，数控机床也在数字化、智能化和网络化方向上快速前行。
数控机床不再是单纯的机械设备，它们开始拥有更多的智能功能，例如自适应、自诊断、自巡检等，以及通过互联网可以实现远程监控、远程诊断、远程维保等。
2.多元化、柔性化随着市场需求的多元化和个性化，数控机床的多元化、柔性化需求也越来越大。
目前制造企业需要更加灵活、高效、定制化的生产设备来满足不断变化的市场需求，这为数控机床的多元化和柔性化提供了更多的发展机会。
3.智能化制造在智能化制造方面，数控机床已经开始与其他智能制造设备进行集成，形成完整的智能制造生产线，例如数字化车间、智能装备等。
它们不仅能够自适应生产，还能够自主维护和管理，使整个生产过程更加高效和协调。
4.绿色制造随着环保意识的不断提高，绿色制造成为了制造业发展的重要趋势。
在数控机床行业中，绿色制造主要体现在节能、降耗和依靠可再生能源上。
未来数控机床制造企业需要更加注重绿色生产，减少对环境的影响，保证可持续发展。
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数控技术和装备发展趋势及对策
汪洋（安徽理工大学机械工程学院，淮南，232001）摘要：简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。
中图分类号：G718.5文献标识码：A文章编号：1672—7355（2012）10—0200—01装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。
高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和
档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。
为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIR。
）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆。
而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋。
刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。
近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。
这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。
目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司。
已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。
美国CINCINNATI公司的Hy。
erMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。
加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm 和1g。
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由
10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm）。
在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。
轴联动加工和复合加工机床快速发展采用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，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。
一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。
但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低。
数控系统的价格差距缩小。
因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。
智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用
连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。
所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中。
快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。
数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。
国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
参考文献：
中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼［J］.世界制造技术与装备市场，2001（3）：18-20.__。