時間：2023-09-19 15:44:08
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Abstract： after the very large scale integrated circuit in the mechanical and electrical integration is the combination of mechanical technology and electronic technology products. With the rapid development of microelectronics computer and application of mechatronics technology as involving the multi-discipline knowledge system has been vigorously the development of the technology. This paper analyzes the current situation of the development of numerical control machine tool， for mechanical and electrical integration technology in the application of numerical control machine put forward concrete Suggestions， for reference.
關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化;數(shù)控機(jī)床;應(yīng)用
Keywords： mechanical and electrical integration; CNC machine tools; application
1.引言
機(jī)電一體化的概念于上世紀(jì)70年代由日本提出，是一門跨學(xué)科的系統(tǒng)級技術(shù)，而今機(jī)電一體化已經(jīng)發(fā)展成為一門擁有自身基礎(chǔ)體系的新型學(xué)科。此技術(shù)要求產(chǎn)品擁有高質(zhì)量、小體積、低功耗、高可靠的特點，是一項能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化的技術(shù)。然而機(jī)電一體化技術(shù)在我國的起步比較晚，相應(yīng)專業(yè)性人才缺口較大，而且我國的工業(yè)系統(tǒng)軟硬件設(shè)施較差，我國的機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用方面廣泛性和程度深入性與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距，因此我國需加大力度發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，提高我國工業(yè)系統(tǒng)的現(xiàn)代化程度。
2.我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的問題
2.1數(shù)控化水平較低
一個國家的數(shù)控化水平，是看其機(jī)床的數(shù)控化比率的高低，而我國較先進(jìn)發(fā)達(dá)國家的機(jī)床數(shù)控化比率還有些差距，目前我國的數(shù)控化比率在生產(chǎn)方面大約在30%，在消費方面大約在50%，與發(fā)達(dá)國家的70%相差甚遠(yuǎn)。據(jù)統(tǒng)計，我國的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床占有國產(chǎn)機(jī)床品種的50%，最高的轉(zhuǎn)速僅在2000轉(zhuǎn)/秒，極個別的能夠達(dá)到8000轉(zhuǎn)/秒，而大型的、高性能、高精度機(jī)床僅占國產(chǎn)機(jī)床數(shù)量總數(shù)的1.5%～2.5%，達(dá)不到國外機(jī)械先進(jìn)國家比如德國或者日本的二十分之一，在研發(fā)高端的數(shù)控機(jī)床時，由于我國的核心部件開發(fā)能力不高，而且開發(fā)周期比較長，因此其中的核心零部件不是和國外合作研發(fā)便是依靠國外進(jìn)口，嚴(yán)重的制約了我國數(shù)控化水平的提高。
2.2嚴(yán)重缺乏核心技術(shù)
據(jù)統(tǒng)計在02年到08年之間我國的機(jī)床消費和出口排名世界第一，結(jié)果看似機(jī)床業(yè)比較發(fā)達(dá)，但相反的是我國的機(jī)床的利潤不高，最多的是依靠經(jīng)濟(jì)型機(jī)床來出口，而高端的大型機(jī)床利潤相當(dāng)?shù)汀Ｔ斐蛇@種局面的最主要原因是我國目前的核心技術(shù)缺乏，核心部件的研發(fā)能力不高，而且研發(fā)周期較長，技術(shù)無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在核心部件的研發(fā)成本控制和性能校對與國外發(fā)達(dá)過肩相比存在很大的差距。我國現(xiàn)在的中端、高端機(jī)床產(chǎn)業(yè)主要是進(jìn)行部件的制造和組裝商，真正掌握核心技術(shù)的確實外資企業(yè)，中高端的機(jī)床的核心部件依靠進(jìn)口來補充，而核心部件的價值就相當(dāng)于機(jī)床成本的60%，這就嚴(yán)重的制約了我國數(shù)控機(jī)床的盈利和發(fā)展。
2.3產(chǎn)品性能不高
數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的性能的決定因素主要是由零部件的精度、轉(zhuǎn)速等等因素決定的。目前我國的數(shù)控機(jī)床的零部件精度普遍不高，很多的零部件加工企業(yè)在精度方面達(dá)不到客戶的要求，特別是在定位精度中的重復(fù)定位精度方面，僅有少數(shù)產(chǎn)品能夠達(dá)到歐洲所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的定位精度。其次在轉(zhuǎn)速方面，我國的產(chǎn)品在軸轉(zhuǎn)速、移動速度、換刀速度方面與國外的發(fā)展水平有較大的差異，比如在國外的加工中心的快速進(jìn)給速度大部分都能夠達(dá)到40米/分鐘，甚至最高的能夠達(dá)到90米/分鐘，但是反觀國內(nèi)的加工中心大多都在30米/分鐘，小部分能夠達(dá)到60米/分鐘，與國外相比數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品無論是在進(jìn)給速度、軸轉(zhuǎn)速、連續(xù)工作時間都有不小的差距。
3.機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用
3.1自動控制在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的最大區(qū)別是在于“數(shù)控”上，而數(shù)控的最大含義便是能夠減少人工的操作，具有一定的智能化。而自動控制技術(shù)是利用控制器控制機(jī)器能夠按照某種規(guī)則自動的運行，來完成某種控制任務(wù)，保證某個預(yù)定目標(biāo)的實現(xiàn)。在數(shù)控機(jī)床中利用自動控制技術(shù)中的速度控制、高精度定位控制的技術(shù)來保證數(shù)控機(jī)床的正常工作，其中用信息處理技術(shù)來保證整個機(jī)床運行的準(zhǔn)確性以及及時性，保證產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。自動控制技術(shù)的應(yīng)用減少了人工操作干涉，有利于將人從復(fù)雜危險的環(huán)境中解放出來，而且由于人工干涉的減少更能夠提高產(chǎn)品的生產(chǎn)速度和精度以及效率。
3.2伺服驅(qū)動技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用
伺服驅(qū)動技術(shù)是機(jī)電一體化中相當(dāng)重要的一種技術(shù)，其能夠使產(chǎn)品的位置以及狀態(tài)等輸出量根據(jù)輸入信號量的變化而得到自動控制的一種技術(shù)。該技術(shù)以執(zhí)行元件和驅(qū)動為主要的研究目標(biāo)，執(zhí)行元件首先與數(shù)控裝置連接，能夠接收輸入的控制指令，其次由于機(jī)械的執(zhí)行部件相連接，能夠控制一系列動作的實現(xiàn)。伺服驅(qū)動技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用能夠提高產(chǎn)品的動態(tài)性能，保證產(chǎn)品的精度標(biāo)準(zhǔn)，控制產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，提高數(shù)控機(jī)床的穩(wěn)定性和高精度性。
3.3檢測與傳感技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用
檢測與傳感技術(shù)是指將諸如速度、位置、溫度、加速度、酸度以及其他形式的參考變量轉(zhuǎn)換成為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電信號，然后把這種經(jīng)過處理后得到的電信號輸入到信息處理系統(tǒng)中，接著由信息系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號來控制機(jī)械執(zhí)行部件的動作。正是由于檢測與傳感技術(shù)的應(yīng)用，能夠保證數(shù)控機(jī)床在運行過程中的實時性和準(zhǔn)確性，能夠快速的做到準(zhǔn)確定位，保證數(shù)控機(jī)床的每一步操作能夠按照指令去執(zhí)行，達(dá)到指令預(yù)期的效果，并能夠?qū)崟r的監(jiān)測數(shù)控機(jī)床的運行狀態(tài)，有效的保證數(shù)控機(jī)床的正常工作。
4.結(jié)論
機(jī)電一體化作為一項跨多門學(xué)科而興起的新興技術(shù)，正在飛速的發(fā)展和完善，已經(jīng)逐漸的形成自己的體系基礎(chǔ)。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛普及，計算機(jī)行業(yè)發(fā)生著翻天幅度的變化，機(jī)電一體化作為微電子技術(shù)的新型技術(shù)代表將對數(shù)控機(jī)床的發(fā)展做出巨大的推動作用，應(yīng)用機(jī)電一體化的數(shù)控機(jī)床是一個發(fā)展趨勢，這會引發(fā)我國工業(yè)系統(tǒng)的巨大變革，將我國的工業(yè)生產(chǎn)引進(jìn)到一個嶄新的時代。
參考文獻(xiàn)：
[1]胡家華.機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息，2012（21）
[2]劉磊，涂萬陽.機(jī)電一體化在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用[J].經(jīng)營管理者，2014（04）
關(guān)鍵詞 數(shù)控機(jī)床；刀具選型；加工效率
中圖分類號TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）58-0063-02
數(shù)控機(jī)床是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過多年來的發(fā)展，我國的數(shù)控機(jī)床已經(jīng)形成規(guī)模宏大、門類齊全、具有一定技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系。尤其在“十一五”期間，數(shù)控機(jī)床得到長足發(fā)展，重大技術(shù)裝備自主創(chuàng)新能力進(jìn)一步提高，部分產(chǎn)品技術(shù)水平和市場占有率已經(jīng)躍居世界前列，國際競爭力顯著提升。但是，不可否認(rèn)的是，作為數(shù)控機(jī)床大國，產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng)、基礎(chǔ)制造水平滯后、自主創(chuàng)新能力薄弱等問題依然存在。這種狀況，已經(jīng)不可避免地對我國機(jī)械工業(yè)近期運行態(tài)勢產(chǎn)生了消極影響：今年上半年，機(jī)械工業(yè)運行呈現(xiàn)明顯增速回落現(xiàn)象，主營業(yè)務(wù)收入同比下降，前五個月產(chǎn)銷增速趨緩，對外貿(mào)易出現(xiàn)持續(xù)逆差。機(jī)械工業(yè)上述這些發(fā)展新動向，市場內(nèi)在機(jī)制傳遞的這些新信號，前瞻性地預(yù)警：我國要在“十二五”期間實現(xiàn)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，變“制造大國”為“制造強(qiáng)國”，必須加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，大力發(fā)展高端裝備。
1 制約數(shù)控機(jī)床加工效率的因素分析
目前制約我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要因素，一是產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)與世界先進(jìn)水平相比有明顯差距，主要表現(xiàn)在自動化和智能化的程度不高，適應(yīng)極端環(huán)境如超高（低）溫、超高壓、超高速、高腐蝕、高輻射、高磨損的能力不強(qiáng)；二是產(chǎn)品質(zhì)量與世界先進(jìn)水平相比有明顯差距，突出表現(xiàn)在質(zhì)量保障體系不完善，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性差，某些產(chǎn)品在性能指標(biāo)上技術(shù)含量較高但成熟度低，不能滿足用戶要求，可信度差。
1.1 數(shù)控機(jī)床應(yīng)用水平不高
數(shù)控設(shè)備在中國制造業(yè)中已經(jīng)有了較長的使用時間，雖然，有嚴(yán)格的數(shù)控機(jī)床操作規(guī)范、良好的機(jī)床維護(hù)保養(yǎng)。但是其本身的精度損失是不可避免的，為了控制產(chǎn)品的加工質(zhì)量，我們定期對數(shù)控設(shè)備進(jìn)行檢測維修，明確每臺設(shè)備的加工精度，明確每臺設(shè)備的加工任務(wù) 、對于大批量成批生產(chǎn)的零件加工工廠，應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分粗、精加工的設(shè)備使用，因為粗加工時追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度，精加工則相反，要求高的加工精度。而粗加工時對設(shè)備的精度損害是最嚴(yán)重的，因此我們將使用年限較長、精度最差的設(shè)備定為專用的粗加工設(shè)備，新設(shè)備和精度好的設(shè)備定為精加工設(shè)備，做到對現(xiàn)有設(shè)備資源的合理搭配、明確分工，將機(jī)床對加工質(zhì)量的影響降到了最低，同時又保護(hù)了昂貴的數(shù)摔設(shè)備，延長了設(shè)備的壽命。
1.2 操刀次數(shù)及位置不合理
我們在用數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)大量的機(jī)械部件的過程中，都是在確保了實際所加工的所有部件的質(zhì)量的前提下，才不斷地提升整個生產(chǎn)效率，以保證整個加工過程中的可持續(xù)性和穩(wěn)定性。在銑削數(shù)控批量生產(chǎn)的過程中，一定要選擇一個相對比較簡便適宜的換刀方式，這樣就能夠節(jié)約具體換刀的時間。同時還能縮少機(jī)床的磨損率，從而進(jìn)一步地降低了整個生產(chǎn)的成本。
2 提高數(shù)控加工效率的措施
2.1 優(yōu)化數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)
要提高數(shù)控機(jī)床的加工效率不可能一蹴而就，必須下大力氣提高基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝、基礎(chǔ)元器件研發(fā)以及系統(tǒng)的集成水平，加強(qiáng)高新技術(shù)的成套裝備研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，重點要突破高檔工作母機(jī)、高端測控系統(tǒng)、關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件、特種專用以及優(yōu)質(zhì)原材料這四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，進(jìn)一步地提高鑄造、焊接、鍛壓、熱處理等一些比較基礎(chǔ)的工藝水平，例如高端液壓件的毛坯鑄造技術(shù)等等。同時還要強(qiáng)化核心關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，強(qiáng)化行業(yè)基礎(chǔ)共性技術(shù)研究，集中力量開發(fā)并實施科技攻關(guān)重大專項，提升重大技術(shù)裝備集成創(chuàng)新能力。通過自主創(chuàng)新攻克重點領(lǐng)域技術(shù)難題，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)。
2.2 加大投資力度促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級
加大投資調(diào)結(jié)構(gòu)、促升級、求發(fā)展，決定了數(shù)控機(jī)床的明天和未來。據(jù)統(tǒng)計，近年來全國數(shù)控機(jī)床企業(yè)用于自身發(fā)展所完成的全部固定資產(chǎn)投資中，90%左右是自籌資金，國家預(yù)算僅占不到0.5%。但是，在這些固定資產(chǎn)投資過程中，存在著重外延擴(kuò)張輕內(nèi)涵提升、重加工制造輕研發(fā)試驗、重成套主機(jī)輕配套基礎(chǔ)、重眼前利益輕長遠(yuǎn)發(fā)展以及跟風(fēng)趨同多、注重特色少等嚴(yán)重問題。所以，使用自籌資金發(fā)展高端裝備，調(diào)整產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，必須慎之又慎，切忌盲目投資，一哄而上。畢竟提高數(shù)控機(jī)床加工效率的條件要求很高，盲目發(fā)展的風(fēng)險很大，一定要根據(jù)自身能力，揚長避短，突出重點。
2.3 成組技術(shù)原理提高生產(chǎn)率
最近這兩年，成組技術(shù)逐漸成為了數(shù)控機(jī)床提高生成效率的一條可選之路。當(dāng)一些生產(chǎn)廠家已實現(xiàn)了所用零部件的編碼與分組，就完全可以為所有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行具體的零件分組，從而形成一個統(tǒng)一的檢索指令，之后通過這些具體的檢索指令，就能夠從諸多的零件中準(zhǔn)確地檢索出一些具體能夠適于加工的部件或組件。加工中心也比較適合一些多品種、中小批量的零件生產(chǎn)，加工中心有一個很大的刀庫容量，因為刀庫中的刀具比較繁雜，其型號、材料、規(guī)格各有不同，每一種道具都有著自己的固定位置，什么時間開始更換，具體更換哪種刀具，所有這些都會直接影響到生產(chǎn)加工的整個效率。為了縮短更換刀具的周期和次數(shù)，為進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床的實際使用壽命，最好的辦法就是給每一組的工件配備一個獨特的成組刀具。成組刀具具體加工的不在是一種單一的零件，而是有多種不同的零件進(jìn)行組成，這樣就可以大大減小換刀時間。
2.4 提升和改進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)素質(zhì)
提高機(jī)床加工效率的本質(zhì)是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級，在高端裝備制造業(yè)的強(qiáng)力牽引拉動下，傳統(tǒng)機(jī)床加工的發(fā)展方向?qū)用鞔_。傳統(tǒng)機(jī)床加工的發(fā)展不僅為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展提供了系統(tǒng)配套條件和環(huán)境的支撐，而且將加速全行業(yè)的由大變強(qiáng)。因此，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)與提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)必須統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)，兩者不可偏廢。無論是數(shù)控機(jī)床還是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，都必須把大力提高產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性作為企業(yè)發(fā)展的重中之重。
3 結(jié)論
綜上所述，隨著數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，想要提高數(shù)控機(jī)床的加工效率。應(yīng)從多方面著手，比如采用新型性能優(yōu)良的切削液和高效率的冷卻、方法，降低切削力和切削溫度，改善刀具的受熱情況，延長刀具壽命，以及采用新材料刀具，優(yōu)化加工性能等各種渠道及方法來提高加工效率。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；數(shù)控技術(shù)；發(fā)展趨勢；概況
0 引言
數(shù)控技術(shù)是每個國家先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，國家綜合國力的提高和國防工業(yè)的現(xiàn)代化所必不可少的重要基礎(chǔ)。美國、日本和德國等發(fā)達(dá)國家的數(shù)控機(jī)床和技術(shù)都處于世界先進(jìn)行列， 如日本山崎馬扎克公司開發(fā)出了2種可使用長鏜桿切削工件的復(fù)合加工機(jī)床。德國德馬吉（DMG）公司生產(chǎn)的CTX 310 ECO通用車床其主軸驅(qū)動在無級可調(diào)情況下，轉(zhuǎn)速可達(dá)5000r/min，輸出功率為ll千瓦 。
而我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展比較晚，起步比較慢。在20世紀(jì)50年代末，經(jīng)歷了封閉式開發(fā)階段。在“六五”、“七五”間，通過吸收和引進(jìn)相結(jié)合，于“八五”期間建立國產(chǎn)體系?！熬盼濉逼陂g實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化階段，組建了數(shù)控研發(fā)，數(shù)控生產(chǎn)基地，初步掌握了數(shù)控發(fā)展的技術(shù)，同時培養(yǎng)一批數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才，初步形成了國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)規(guī)模，開拓了國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)市場。如圖1所示為我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)銷售情況分布圖。其規(guī)模較大生產(chǎn)公司有華中數(shù)控、廣州數(shù)控和航天數(shù)控等具有經(jīng)濟(jì)性和普及型的數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床產(chǎn)品。經(jīng)過50多年的大力發(fā)展，其產(chǎn)品和性能大幅度提高，并逐漸在市場上站穩(wěn)腳跟。但高端技術(shù)產(chǎn)品含量比較低，與國外數(shù)控系統(tǒng)差距比較大，對我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還達(dá)不到主導(dǎo)和支撐作用。絕大部分高端數(shù)控產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，如表1所示是近年來我國數(shù)控機(jī)床進(jìn)出口變化對比表。因此大力發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、國防的進(jìn)步和綜合國力水平的提高具有極為重要的作用。
1 數(shù)控機(jī)床與技術(shù)簡介
1.1 數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)組成
數(shù)字控制（Numerical Control ）是一種借助數(shù)字、字符或其它符號對某一加工過程進(jìn)行可編程控制的自動化方法。而數(shù)控技術(shù)（Numerical Control Technology）就是采用數(shù)字控制的方法對加工過程實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。再將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到機(jī)床上就演化為現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床。標(biāo)準(zhǔn)型的數(shù)控機(jī)床通常由數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)和機(jī)床本體這兩大部分組成，如圖2所示。
1.2 數(shù)控機(jī)床及技術(shù)分類
1）按控制系統(tǒng)特點分，主要包括點位控制、直線控制和輪廓控制數(shù)控機(jī)床。其中，點位控制數(shù)控機(jī)床只要控制移動部件的終點位置，對運動軌跡不作要求；直線控制數(shù)控機(jī)床不僅控制兩點間準(zhǔn)確位置，還要控制其移動速度和軌跡；輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠同時控制兩軸以上的軸，并具有插補功能，同時對運動的起、終點，速度和軌跡進(jìn)行精確控制來加工任意形狀的曲線和曲面。
2）按執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式分，主要包括開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)數(shù)控機(jī)床。其中，開環(huán)數(shù)控機(jī)床無位置反饋系統(tǒng)，加工精度低；半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床帶有位置反饋系統(tǒng)，并安裝在滾珠絲杠或電機(jī)軸上，加工精度較高；閉環(huán)數(shù)控機(jī)床不僅帶有位置反饋系統(tǒng)，而且將其安裝在運動部件上，加工精度最高。
3）按工藝用途分，主要包括金屬切削類、金屬成形類和特種加工數(shù)控機(jī)床及其他類型數(shù)控機(jī)床。其中，金屬切削類數(shù)控機(jī)床應(yīng)用最為廣泛，種類最多；金屬成形類數(shù)控機(jī)床最近幾年發(fā)展較快。
4）按數(shù)控機(jī)床的性能分，主要有高、中、低檔三種數(shù)控機(jī)床。
1.3 數(shù)控機(jī)床及技術(shù)特點
數(shù)控機(jī)床作為一種先進(jìn)的自動化機(jī)床，不僅具有較高的自動化程度，而且還具有廣泛的通用性，綜合運用了計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和精密測量等最新成就和技術(shù)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工制造、國防軍工產(chǎn)品生產(chǎn)、航空航天、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域，其主要特點如下：
1）加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠性高；
2）加工過程無需人工干預(yù)，降低了工人的勞動強(qiáng)度；
3）當(dāng)零件發(fā)生改變時，只需改變數(shù)控程序，即可繼續(xù)加工，節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，提高生產(chǎn)率；
4）能實現(xiàn)多坐標(biāo)的聯(lián)動加工，能加工各種形狀復(fù)雜的零件，加工范圍廣；
5）適應(yīng)性強(qiáng)，適合加工單件和小批量復(fù)雜工件；
6）有利于實現(xiàn)機(jī)械加工的現(xiàn)代化管理。
2 數(shù)控機(jī)床及技術(shù)的發(fā)展概況
數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，中國是世界制造大國，但不是制造強(qiáng)國。創(chuàng)新能力不強(qiáng)，基礎(chǔ)薄弱，主要以低端產(chǎn)品為主，而制造業(yè)的發(fā)展主要依賴于機(jī)床業(yè)的發(fā)展。為此，國家于2005年制定了《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》，同時將“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”確立為16個科技重大專項之一。通過國家計劃支持，在數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)方面取得較大突破，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：
1）關(guān)鍵部件的技術(shù)水平和質(zhì)量逐步提高，功能日趨完善，部分零部件的性能指標(biāo)逐步達(dá)到國際先進(jìn)水平。開發(fā)出了高速主軸控制單元、重載導(dǎo)軌、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺、A/C軸數(shù)控銑頭、機(jī)械手和刀庫裝置和數(shù)字化量儀等部件和樣機(jī)，并實現(xiàn)小批量生產(chǎn)規(guī)模。
2）中高檔數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)取得了一定的成果。通過自主研發(fā)與國外合作，在中檔數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)上取得很大進(jìn)展。解決了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和坐標(biāo)聯(lián)動的關(guān)鍵難題，相繼又開發(fā)了伺服驅(qū)動系統(tǒng)，形成了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。
3）中高檔數(shù)控機(jī)床研發(fā)有了較大的突破，在復(fù)合加工、五軸聯(lián)動、高速加工和數(shù)字設(shè)計等方面取得了重大進(jìn)展。
但與國外先進(jìn)發(fā)達(dá)國家相比，差距還很大，還有很長的路要走，其不足主要有以下幾點：
1）自主創(chuàng)新能力還不足，創(chuàng)新成分少，吸收和消化能力差。就目前情況來看，我國只是停留在掌握已有國外的先進(jìn)技術(shù)上和提高國產(chǎn)化率上，沒有形成自主研發(fā)和自主創(chuàng)新能力。要改變這種局面，不僅借助國外的先進(jìn)技術(shù)作引導(dǎo)，還必須增強(qiáng)消化吸收能力，否則會更加依賴于國外技術(shù)。
2）功能部件發(fā)展滯后。由于數(shù)控機(jī)床是由若干功能部件在立柱和床身上進(jìn)行組裝而成。其整體和功能部件之間是相互依賴，相互發(fā)展的，這些功能部件的發(fā)展也在一定程度上限制了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。
3）產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性不高。進(jìn)口機(jī)床的平均無故障時間約為10，000小時以上，國產(chǎn)為3000-6000小時左右。這種差距在一定程度上影響了國產(chǎn)機(jī)床在市場上的占有率。
4）網(wǎng)絡(luò)化水平和技術(shù)較低。目前應(yīng)用較多的還是NC傳輸、串口通訊技術(shù)和紙帶閱讀器，而遠(yuǎn)程故障排除、集成化和網(wǎng)絡(luò)化水平有限。
5）產(chǎn)品可靠性、服務(wù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量等方面不強(qiáng)。國產(chǎn)機(jī)床的交貨期、服務(wù)和質(zhì)量等方面與國外的著名品牌差距較大，其數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障時間差距也很大。另外，服務(wù)體系不完善，快速反應(yīng)能力和成套技術(shù)服務(wù)滿足不了現(xiàn)在的多元化市場要求。
6）高檔數(shù)控機(jī)床的需求量較大。尤其對高端數(shù)控機(jī)床的需求量較大，每年大約有60%的固定資產(chǎn)用于購買機(jī)床。在“十二五”期間，隨著汽車、高鐵、航天工業(yè)、工程機(jī)械等行業(yè)投資增速、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，對中高端數(shù)控機(jī)床需求量將繼續(xù)增大。據(jù)分析，到2020年低中高檔數(shù)控機(jī)床之比將達(dá)到20：60：20，中高檔數(shù)控機(jī)床年需求量在12萬臺左右。
7）體系結(jié)構(gòu)不夠完善和開放。用戶接口不夠完善，少數(shù)開放功能的產(chǎn)品，只停留在試驗和試制階段。
8）創(chuàng)新環(huán)境不完善。我國還未形成有利于企業(yè)創(chuàng)新的競爭環(huán)境，創(chuàng)新動力和創(chuàng)新意識不強(qiáng)。
3 數(shù)控機(jī)床及技術(shù)的發(fā)展趨勢
數(shù)控技術(shù)不僅對傳統(tǒng)的制造業(yè)帶來了巨大的變革，而且成為工業(yè)化的象征。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸擴(kuò)大，對國際民生的重要行業(yè)產(chǎn)生了極為重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及裝備的發(fā)展趨勢來看，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
3.1 高精度化、高速化、高效性、高可靠性
世界各工業(yè)國家從精密到超精密加工，從微米級到亞微米級，再到納米級發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。通過高速化縮短切削時間，來提高生產(chǎn)率，實現(xiàn)高效發(fā)展。高的可靠性可以大大降低機(jī)床故障率，提高機(jī)床壽命。
3.2 開放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)化
開放式數(shù)控系統(tǒng)能在一個統(tǒng)一平臺上，面向廠家和用戶，通過增加、剪切和改變結(jié)構(gòu)對象，實現(xiàn)產(chǎn)品的系列化。智能化主要是對產(chǎn)品質(zhì)量、驅(qū)動性能、編程、人機(jī)對話、智能控制、智能診斷等方面實現(xiàn)智能化。網(wǎng)絡(luò)化是近年來的一大亮點，這一目標(biāo)的實現(xiàn)可極大滿足制造系統(tǒng)和制造企業(yè)對信息集成的需求，實現(xiàn)虛擬制造和敏捷制造等。
3.3 五軸聯(lián)動加工和復(fù)合快速加工
采用五軸聯(lián)動可實現(xiàn)對三維曲面零件的加工，效率高、加工質(zhì)量好。但價格較高，編程難度較大，從而限制了五軸聯(lián)動機(jī)床的發(fā)展。由于當(dāng)前電主軸的快速發(fā)展，使五軸聯(lián)動的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，制造難度和成本降低，促進(jìn)了五軸聯(lián)動機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床的迅速發(fā)展。我國復(fù)合加工機(jī)床剛剛起步、國內(nèi)首臺復(fù)合加工機(jī)床是由沈陽機(jī)床集團(tuán)與德國MAX-MULLER公司合作生產(chǎn)的車銑復(fù)合中心。
3.4 環(huán)保化
隨著環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)，環(huán)保的要求也越來越高。不僅在制造過程中不污染環(huán)境，在使用中也不產(chǎn)生二次污染。在這種環(huán)境下，裝備制造領(lǐng)域?qū)C(jī)床提出了無液、無冷卻液、無氣味的環(huán)保要求。歐洲已有10%-15%的加工實行了干切削或準(zhǔn)干切削，如德國HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技術(shù)；美國HARDING的QUEST系列車床；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷卻技術(shù)；日本富士公司的數(shù)控車床采用了冷風(fēng)冷卻技術(shù)。
3.5 新技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的建立
開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的適應(yīng)性、擴(kuò)展性、通用性和柔性。美國、歐共體和日本等國紛紛開始對開放式體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)新技術(shù)規(guī)范的研究和制定，這預(yù)示著數(shù)控技術(shù)的又一個新的變革時期的到來。我國在2000年也開始對中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范進(jìn)行研究和制定。
4 結(jié)束語
我國是制造和生產(chǎn)大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移。一方面，要努力掌握世界先進(jìn)制造核心技術(shù)，縮短與先進(jìn)國家之間的差距。重視數(shù)控人才的培養(yǎng)，加大對數(shù)控高端科技領(lǐng)域的拓展，加大經(jīng)濟(jì)的投入，實現(xiàn)由制造大國到制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。另一方面，制造業(yè)還是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，可緩解當(dāng)前就業(yè)的壓力，提高人民的生活水平，保障社會的穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn)：
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全稱核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品項目，簡稱“核高基”。其中核心電子器件主要應(yīng)用在國防科技方面，如衛(wèi)星和宇宙飛船等；高端通用芯片就是CPU 等；基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品就是操作系統(tǒng)、文字處理系統(tǒng)等。簡單地說，這個項目就是花大價錢開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的CPU 和軟件操作系統(tǒng)。
科學(xué)目標(biāo)
1. 開發(fā)微波毫米波器件、高端通用芯片、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和中間件為核心的基礎(chǔ)軟件。
2. 提高計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、國家安全等領(lǐng)域整機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品和基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品的自主知識產(chǎn)權(quán)擁有量和自主品牌的市場占有率。
難點
如何建立中國自己的軟件標(biāo)準(zhǔn)。如何應(yīng)對國家專利、 貿(mào)易談判（包括WTO 反補貼條款）等。
聲音
倪光南（中國工程院院士，漢字聯(lián)想輸入法發(fā)明者）
要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，實際上我們所面臨的難題不是技術(shù)問題，“ 核高基”專項所涉及的技術(shù)和產(chǎn)品大多是被跨國公司所壟斷的，象微軟、英特爾，你要能夠進(jìn)入市場和他們競爭，這是很難的，也是最重要的，即使技術(shù)上趕上去了，市場可能還打不開。
極大規(guī)模的集成
仔細(xì)算算你家電子產(chǎn)品的芯片，應(yīng)該不下100 片。嚴(yán)格地遵循著摩爾定律，這些電子產(chǎn)品以18 個月為一個周期貶值一半，而最新的電子產(chǎn)品配備的集成電路芯片則擁有著這些淘汰貨兩倍的處理性能。單位體積越小，就越能極大的集成。集成電路在納米級進(jìn)行著殊死的較量。
這就是殘酷的半導(dǎo)體行業(yè)：芯片越做越小，性能來越好，價格卻越來越賤。（參見《新知客》2008 年11 月刊《小肚能容的存儲技術(shù)》。）但是這并不妨礙集成電路制造工藝成為當(dāng)今全球裝備制造業(yè)中最尖端的技術(shù)。它是信息技術(shù)的硬件核心。
項目概況
全稱極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝項目。
科學(xué)目標(biāo)
1. 實現(xiàn)90 納米制造裝備產(chǎn)品化，若干關(guān)鍵技術(shù)和元部件國產(chǎn)化。
2. 研究開發(fā)出65 納米制造裝備樣機(jī)。
3. 突破45 納米以下關(guān)鍵技術(shù)，攻克若干項極大規(guī)模集成電路制造核心技術(shù)、共性技術(shù)，初步建立我國集成電路制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。
難點
缺乏完整產(chǎn)業(yè)鏈上的各個環(huán)節(jié)的互相支持。配套零部件的國產(chǎn)化水平不高。國內(nèi)的芯片生產(chǎn)商考慮到生產(chǎn)線各個環(huán)節(jié)的兼容性與匹配性，以及日后裝備技術(shù)升級和維護(hù)的需要，目前優(yōu)先選擇用進(jìn)口裝備。
高智能“機(jī)器制造者”
美國在10 年前制定的“集成制造技術(shù)計劃及其路線圖計劃”中，就已經(jīng)將智能化的工藝和裝備作為未來制造業(yè)取得成功的6 項條件之一。實現(xiàn)智能化工藝的數(shù)控機(jī)床業(yè)牽動的是整個制造業(yè)的發(fā)展。高檔數(shù)控機(jī)床和基礎(chǔ)制造裝備又被稱為“母機(jī)”，它們是造機(jī)器的機(jī)器，因此這個領(lǐng)域的科技水平影響到從航空航天、船舶、汽車、發(fā)電設(shè)備到電子及通信設(shè)備等制造業(yè)的各個大小領(lǐng)域。
中國是世界的“制造工廠”，對高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造技術(shù)有著巨大的市場需求。早在2003 年我國已經(jīng)成為世界第一機(jī)床消費大國和第一進(jìn)口大國。今天，中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的市場占有過半居世界第一，然而，只是占據(jù)了數(shù)量上的優(yōu)勢，高端產(chǎn)品卻很少。
2008 年9 月，在上海舉行的中德制造領(lǐng)域的高端技術(shù)交流會議上，專家們把中國制造產(chǎn)業(yè)升級的思路最終建立在了以高檔數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)的“下一代制造技術(shù)”。那將是更高速、超精密而且具有高度智能的制造技術(shù)。此刻，隨著世界金融風(fēng)暴席卷全球，中國制造的出口環(huán)境已經(jīng)顯露窘態(tài)，坊間甚至盛傳江浙和廣州的制造業(yè)在一夜之間倒閉殆半。這也許是一種暗示：30 年來勞動密集型的傳統(tǒng)中國制造業(yè)大限將至。我們只有期待著數(shù)控機(jī)床行業(yè)在整合與產(chǎn)業(yè)升級的過程中，最終帶動著整個制造業(yè)的升級，且告別低端市場。
聲音
屈賢明（中國機(jī)械科學(xué)研究院原副院長）
高檔數(shù)控機(jī)床是工業(yè)現(xiàn)代化的基石。高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備直接關(guān)系到大飛機(jī)等專項計劃能否順利實施，因為這是在為生產(chǎn)大飛機(jī)零件而研制機(jī)器。大飛機(jī)關(guān)鍵設(shè)備的加工、成型；發(fā)動機(jī)渦輪的設(shè)計制造都需要首先研制開發(fā)出相應(yīng)的機(jī)床和基礎(chǔ)設(shè)備。
項目概況
全稱高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造技術(shù)項目。實施周期內(nèi)的投入總概算為208.16 億元，中央財政投入84.07 億元，企業(yè)自籌124.09 億元。
科學(xué)目標(biāo)
1. 重點研究2~3 種大型、高精度數(shù)控母機(jī)。
2. 開發(fā)航空、航天、船舶、汽車、能源設(shè)備等行業(yè)需要的關(guān)鍵高精密數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)裝備。
3. 突破一批數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵共性技術(shù)，建立數(shù)控裝備研發(fā)平臺和人才培養(yǎng)基地，促進(jìn)中高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展。
難點
1. 自主開發(fā)能力薄弱。
2. 我國在高端數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)領(lǐng)域，技術(shù)薄弱，而且有70% 的零部件依賴進(jìn)口。
關(guān)聯(lián)
關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 制造強(qiáng)國 發(fā)展趨勢
數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的一項核心技術(shù)，由數(shù)控機(jī)床組成的柔性化制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)機(jī)械加工裝備產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直備受制造業(yè)的關(guān)注，其設(shè)計、制造和應(yīng)用的水平在某種程度上代表了一個國家的制造業(yè)水平和競爭力。近年來，國內(nèi)機(jī)床設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展在市場需求旺盛的情況下，設(shè)備以滿足市場和用戶需求為主，在高性能加工的設(shè)備和技術(shù)上并沒有進(jìn)行很好的研究和技術(shù)儲備，在市場趨于平穩(wěn)的時期，我國的機(jī)床工業(yè)勢必會更加缺乏競爭力。因此，國家將數(shù)控機(jī)床作為重點支持的產(chǎn)業(yè)項目，在發(fā)展規(guī)劃中明確了發(fā)展高速、高精度數(shù)控加工設(shè)備作為主要的支持發(fā)展方向，將提升裝備水平和核心技術(shù)放在重要的位置。
“機(jī)床是裝備制造業(yè)的工作母機(jī)，實現(xiàn)裝備制造業(yè)的現(xiàn)代化，取決于我國的機(jī)床發(fā)展水平。振興裝備制造業(yè)，首先要振興機(jī)床工業(yè)，要大力發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床”。振興裝備制造業(yè)，機(jī)床工業(yè)需先行，這是一條經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀規(guī)律。在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的拉動和國家產(chǎn)業(yè)政策的正確引導(dǎo)下，中國機(jī)床工業(yè)行業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)銷兩旺，行業(yè)綜合水平落后的面貌得到改變。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)實力的快速增長，我國制造業(yè)在國際上的地位日益提高。目前，我國正處在工業(yè)化的中期階段，制造業(yè)仍然是國民經(jīng)濟(jì)的主體和支柱。但從總體上看，我國制造業(yè)與先進(jìn)國家的差距還比較明顯。有人坦言：“無論今后科學(xué)技術(shù)怎樣進(jìn)步，發(fā)展先進(jìn)的制造業(yè)將是人類社會永恒的主題，制造業(yè)也將永遠(yuǎn)是人類社會的‘首席產(chǎn)業(yè)’?！痹诋?dāng)今世界上，高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)和先進(jìn)的制造技術(shù)已經(jīng)成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟(jì)實力和科技水平的最重要標(biāo)志。制造業(yè)最重要的基礎(chǔ)是裝備制造業(yè)?，F(xiàn)在我國已是制造業(yè)大國，但并不是制造業(yè)強(qiáng)國。目前我國的裝備制造業(yè)水平有限，以至于不能很好地滿足現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)的需要。而現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的主要方向體現(xiàn)在信息化制造方面，其中自動化、智能化制造則是裝備制造業(yè)中的主導(dǎo)技術(shù)，這對于高速、高精度、低消耗的產(chǎn)品制造來說尤為重要。
數(shù)控機(jī)床是近展起來的具有廣闊發(fā)展前景的新型自動化機(jī)床，是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理，其性能精度和效率日趨提高，因此對加工機(jī)械產(chǎn)品零部件生產(chǎn)設(shè)備――機(jī)床也相應(yīng)提出了高性能高精度與高自動化的要求。大批量的產(chǎn)品，如汽車拖拉機(jī)與家用電器的零件，以及航空航天、內(nèi)燃機(jī)、軍工、汽車、船舶等行業(yè)需要的重要加工設(shè)備，尤其是高剛性、高精度、高穩(wěn)定性、高復(fù)合型的精密數(shù)控臥式銑鏜床更是航天和軍工企業(yè)急需的關(guān)鍵設(shè)備。
“十一五”期間，國家對裝備制造業(yè)提出要求：變“制造大國”成為“制造強(qiáng)國”，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，重點開發(fā)高檔數(shù)控機(jī)床，提升行業(yè)水平。自主開發(fā)高速精密臥式機(jī)床，研究其相關(guān)的設(shè)計和制造技術(shù)并取得突破，對國家在高端裝備領(lǐng)域擁有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心競爭力，將起到至關(guān)重要的影響。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各行各業(yè)對高速數(shù)控機(jī)床的需求也越來越多。2010年9月8日國務(wù)院召開常務(wù)會議審議并原則通過《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，高端裝備制造、節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、新能源、新材料和新能源汽車七個產(chǎn)業(yè)作為重點領(lǐng)域?qū)⒓辛α考涌焱七M(jìn)，國家將加強(qiáng)財稅金融等政策扶持力度。國務(wù)院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)部部長馮飛預(yù)計，未來十年將是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的十年，到2020年，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)占工業(yè)增加值比重可望達(dá)到20%以上。機(jī)床工業(yè)由于技術(shù)含量和工藝要求極高，屬于技術(shù)和資本密集型產(chǎn)業(yè)，行業(yè)壁壘很高，無論在國內(nèi)還是全球范圍，行業(yè)格局變化都比較緩慢。機(jī)床本屬于機(jī)械行業(yè)，而機(jī)械行業(yè)與下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資密切相關(guān)。下游行業(yè)每年固定資產(chǎn)投資中，約60%用于購買機(jī)械產(chǎn)品。設(shè)備工器具購置在固定資產(chǎn)投資中的比例保持在20％左右，并長期保持穩(wěn)定。因此在機(jī)床行業(yè)下游產(chǎn)業(yè)中，固定資產(chǎn)投資的主要部分都是用來購買裝備制造工具――機(jī)床。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，機(jī)床下游行業(yè)固定資產(chǎn)投資增速遠(yuǎn)快于全社會平均增速水平。數(shù)控機(jī)床的需求來自于下游的機(jī)械行業(yè)固定資產(chǎn)投資，2011年汽車及零部件、航空航天設(shè)備、高速列車、軍工、電子信息、電力設(shè)備、船舶、工程機(jī)械、模具等高端裝備業(yè)崛起，行業(yè)產(chǎn)能高速擴(kuò)張，繼續(xù)帶動數(shù)控機(jī)床消費的高速增長。羅百輝表示，2011年高端裝備自主創(chuàng)新勢頭將更為強(qiáng)勁，繼續(xù)帶動機(jī)械工業(yè)15%以上的增速。目前我國正處于重化工業(yè)化時期，這是超脫于經(jīng)濟(jì)短期波動、在近幾十年里對中國經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大影響的因素，對我國機(jī)械工業(yè)的發(fā)展也起著促進(jìn)作用。它與長期向好的中國宏觀經(jīng)濟(jì)一樣，成為機(jī)械工業(yè)近30年來持續(xù)快速發(fā)展的最好注解。所謂重化工業(yè)化時期，也就是工業(yè)化的中期，即從解決短缺為主的開放逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎(chǔ)的高增長行業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對機(jī)床市場尤其是數(shù)控機(jī)床的巨大需求。中國已經(jīng)超過德國，成為世界第一大機(jī)床市場。數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床消費的主流。預(yù)計2015年數(shù)控機(jī)床消費將超過60億美元，臺數(shù)將超過10萬臺。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是：①平臺數(shù)字化。②運行高速化。③加工高精化。④功能復(fù)合化。⑤控制智能化。⑥伺服驅(qū)動高性能控制。中高檔數(shù)控機(jī)床的比例會大幅增加，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的比例不會有太大變化，而非數(shù)控的普通機(jī)床的需求將會大幅度減少。
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關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；歷史；發(fā)展趨勢
一、引言
機(jī)床，作為“機(jī)器的機(jī)器”，從工業(yè)革命誕生以來，便被視為一個國家工業(yè)化的基礎(chǔ)。機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是決定一個國家生產(chǎn)力水平的關(guān)鍵要素。
二、數(shù)控機(jī)床的歷史
20世紀(jì)中葉, 隨著信息技術(shù)革命的到來，機(jī)床也由之前的手工測繪、簡單操作性逐漸演變?yōu)閿?shù)字操控，全自動化成型部件的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，在傳統(tǒng)的機(jī)床基礎(chǔ)上引進(jìn)了數(shù)字化控制，將以往憑借工人經(jīng)驗的操作變?yōu)閿?shù)字化、可復(fù)制的自動操作。數(shù)控機(jī)床可以加工多品種小批量零件（降低規(guī)?；m用門檻）、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強(qiáng)度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。目前，工業(yè)發(fā)達(dá)國家機(jī)床產(chǎn)業(yè)的數(shù)控化比率通常在50%以上，在日本和德國更是超過了70%。
我國真正的工業(yè)化進(jìn)程起始于20世紀(jì)50年代。由于種種原因，我們錯過了20世紀(jì)70到80年代的新型工業(yè)化大發(fā)展時期，導(dǎo)致我國的機(jī)械裝備制造產(chǎn)業(yè)到現(xiàn)在為止仍然在趕超發(fā)達(dá)國家的階段。自20世紀(jì)末開始，我國開始了大規(guī)模引進(jìn)西方技術(shù)，同時在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收、融合、創(chuàng)造，最終發(fā)展出我們自己的數(shù)控機(jī)床制造產(chǎn)業(yè)。這一時期，我國的整體制造業(yè)也開始了逐漸由制造大國向制造強(qiáng)國邁進(jìn)了腳步，機(jī)床制造業(yè)也跟著取得數(shù)控機(jī)床快速增長的業(yè)績。機(jī)床的發(fā)展和創(chuàng)新在一定程度上能映射出加工技術(shù)的主要趨勢。近年來, 我國在數(shù)控機(jī)床和機(jī)床工具行業(yè)對外合資合作進(jìn)一步加強(qiáng), 無論在精度、速度、性能, 還是智能化方面都取得了相當(dāng)?shù)某煽儭?/p>
三、我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床可以大致分為經(jīng)濟(jì)型機(jī)床、普及型機(jī)床、高檔型機(jī)床三種類型。經(jīng)濟(jì)型機(jī)床基本都是開環(huán)控制;普及型機(jī)床采用半閉環(huán)控制技術(shù)，分辨率可達(dá)到1微米;高檔型機(jī)床采用閉環(huán)控制，以計算機(jī)程序來實現(xiàn)全過程無人控制，具有各種補償功能、新控制功能、自動診斷，分辨率可以達(dá)到0.1微米。
截止到2014年，國產(chǎn)低檔經(jīng)濟(jì)型機(jī)床已經(jīng)在國內(nèi)機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)得到了很好的應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床基本都是國內(nèi)產(chǎn)品，不管是從質(zhì)量上還是從可靠性上都可以滿足大部分機(jī)床用戶的需要。在普及型產(chǎn)品段中，國內(nèi)普及型數(shù)控機(jī)床中大約有60～70%是采用的國內(nèi)產(chǎn)品。但是需要指出的是，這些國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床當(dāng)中大約80%的數(shù)控系統(tǒng)都在使用國外產(chǎn)品，國內(nèi)機(jī)床企業(yè)將各個子系統(tǒng)進(jìn)口后進(jìn)行拼裝，組成最終的成品機(jī)床。我國部分中檔普及型數(shù)控機(jī)床的功能、性能和可靠性方面已具有較強(qiáng)的市場競爭力。在中、高檔數(shù)控機(jī)床方面、四軸、五軸聯(lián)動機(jī)床等高端產(chǎn)品，我國國產(chǎn)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比，仍存在較大差距。高檔機(jī)床方面國內(nèi)產(chǎn)品大約只能占到10%，大部分都是靠進(jìn)口。數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)―數(shù)控系統(tǒng)，由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成，中國更是幾乎全部需要國外進(jìn)口。目前，我國在上海、煙臺建廠的大多是國外數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家，所有的核心技術(shù)都被外方掌握。國內(nèi)能做的中、高端數(shù)控機(jī)床，更多處于組裝和制造環(huán)節(jié)，普遍未掌握核心技術(shù)。國內(nèi)的華中數(shù)控近幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當(dāng)不錯，但在電器硬件方面還需進(jìn)一步提高。目前，國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。
在市場需求方面低檔機(jī)床和中檔機(jī)床大約各占50%和40%，高檔數(shù)控機(jī)床的需求大約是10%。從整體市場環(huán)境看，歐美等一些老牌機(jī)床公司有著長時間的技術(shù)積淀，同時不斷致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)，引導(dǎo)著數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展。2014年，國家宏觀經(jīng)濟(jì)持續(xù)低位運行，國家宏觀調(diào)控政策將繼續(xù)穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)。在此大環(huán)境下，數(shù)控機(jī)床行業(yè)也相應(yīng)地調(diào)整現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)型、普及型產(chǎn)品取得成果的基礎(chǔ)上發(fā)展高端，一方面需要面臨國外產(chǎn)品以及合資產(chǎn)品擠壓國內(nèi)中端市場的競爭壓力；另一方面要加大研發(fā)，擠入高端市場，擺脫受制于人的嚴(yán)峻形勢。
四、我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢
開放性是新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心。開放性的數(shù)控機(jī)床采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前，許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。同時，和許多產(chǎn)業(yè)將會互聯(lián)網(wǎng)化一樣，數(shù)控機(jī)床未來也必將走上網(wǎng)絡(luò)化道路?；ヂ?lián)網(wǎng)化的數(shù)控裝備是近兩年的一個新的焦點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。屆時，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控機(jī)床將真正實現(xiàn)在全世界任意地點制造出滿足用戶需求的產(chǎn)品，進(jìn)一步縮小制造業(yè)在地理和空間上的差異，為下一次的制造業(yè)革命奠定良好基礎(chǔ)。
經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國數(shù)控機(jī)床制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本由市場配置資源，形成了從科研單位、試制生產(chǎn)應(yīng)用單位、大規(guī)模市場推廣渠道、下游終端客戶、一直到最末級的維修保養(yǎng)與使用反饋這樣一個較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。數(shù)控機(jī)床市場競爭力也大大提高。2014年，我國機(jī)床行業(yè)發(fā)展主旋律概括為八個字：“穩(wěn)中求進(jìn)、轉(zhuǎn)型升級”。面對整體下行趨勢和國內(nèi)外市場環(huán)境的不斷變化，行業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型的意識不同程度地增長，從被動應(yīng)對，到主動順應(yīng)，再到能動把握，已有很多企業(yè)步入了轉(zhuǎn)型升級的正確軌道。加快普及數(shù)控化技術(shù)將是解決中國本土機(jī)床企業(yè)產(chǎn)品競爭力弱、利潤薄、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重等產(chǎn)業(yè)難題的重要手段。
為了讓機(jī)床鑄造產(chǎn)業(yè)高速增長，“十二五”規(guī)劃中對我國機(jī)床鑄造產(chǎn)業(yè)提出了明確的目標(biāo)，到2015年，機(jī)床鑄造產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值8000億元。要實現(xiàn)這個目標(biāo)，需要將國家經(jīng)濟(jì)政策和行業(yè)自主調(diào)整發(fā)展兩個要素相結(jié)合。在國家政策層面，已經(jīng)出臺了大量的專項支持措施。國家通過專項財政補貼，稅務(wù)減免、專項獎勵基金、市場開拓扶持、專利申請綠色通道等方面給予了大力支持。與此同時，在行業(yè)層面，應(yīng)當(dāng)繼續(xù)實施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，以企業(yè)為主題，以創(chuàng)新為驅(qū)動力。鑒于機(jī)床屬于投資大、見效慢的行業(yè)，僅憑企業(yè)自身努力無法實現(xiàn)長久發(fā)展，需要多家企業(yè)參與共性技術(shù)研發(fā)，同時引入科研院校參與，實行公私合營伙伴關(guān)系推進(jìn)研發(fā)。在行業(yè)技術(shù)層面，需要加大基礎(chǔ)研究投入和研發(fā)人才培養(yǎng)。中國機(jī)床工業(yè)的振興，數(shù)控機(jī)床的加速發(fā)展，歸根到底，取決于人員素質(zhì)的提高、工業(yè)文化水平的提高。人才的加速培養(yǎng)與良好的市場機(jī)制、有效的深化改革、改組、改制，可以顯著提高工作質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率。進(jìn)入21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)時代，科學(xué)知識及作為重要生產(chǎn)要素的機(jī)床，其作用將更加突出。
1.1軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點
軸類零件是比較常見的機(jī)械零件，在整個機(jī)械行業(yè)制品中所占的比例很大，應(yīng)用很廣泛。按機(jī)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸等。軸類零件在機(jī)械中承擔(dān)著于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩的作用。
1.2軸類零件的一般加工要求及方法
軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動率和經(jīng)濟(jì)效益。盡管任一零件都有著多種的加工方法，但無論如何選擇都需要遵循一定的規(guī)律：首先要對零件圖進(jìn)行分析，研究零件結(jié)構(gòu)的特點、精度、材質(zhì)等要求；其次，根據(jù)實際的條件確定合理的工藝規(guī)程。1.3軸類零件加工的工藝路線一般的零件加工工藝路線為：下料鍛造正火粗加工半精加工滲碳去碳加工（對不需提高硬度部分）淬火車螺紋、鉆孔或銑槽粗磨低溫時效半精磨低溫時效精磨。
2數(shù)控車床的概述
2.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生及發(fā)展
近年來，數(shù)控技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展時期，世界上第一臺數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)于1952年，是由美國麻省理工大學(xué)研發(fā)成功的，自此之后，世界各國紛紛投入資金對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行研發(fā)、生產(chǎn)和使用。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：第一階段是1958年至60年代中期，這是我國數(shù)控技術(shù)的研發(fā)開始階段；自60年代中期到70年代，數(shù)控技術(shù)逐步成熟并開始應(yīng)用于車、鉆、齒輪加工等領(lǐng)域；自70年代至80年代我國積極引進(jìn)日本、美國等先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)并加以吸收、消化，使我國的數(shù)控技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展；自1985年我國數(shù)控機(jī)床品種有了新的發(fā)展，但數(shù)控機(jī)床主要走中低端路線，80%的高端數(shù)控機(jī)床要進(jìn)口，因此研發(fā)高檔機(jī)床是我國目前發(fā)展的重要領(lǐng)域。數(shù)控機(jī)床由程序介質(zhì)、輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置與檢測反饋裝置及機(jī)床本體這五部分組成。同普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)上減少了齒輪、軸類零件和軸承的數(shù)量；在操作上減少了手動操作機(jī)構(gòu)的設(shè)置，使常用的操作按鈕數(shù)量更少，操作更方便、更簡單。
2.2數(shù)控機(jī)床的使用范圍
數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍很廣，能夠以編程的方式進(jìn)行各種零部件的加工，實用性很強(qiáng)，然而，由于價格昂貴，數(shù)控機(jī)床的使用范圍受到了制約，并不適合所有類型的加工設(shè)計。目前，該設(shè)備主要的使用范圍是：①加工精度高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件；②嚴(yán)格按照既定標(biāo)準(zhǔn)、尺寸加工設(shè)計的零部；③本身價值比較高的零件。相對于其他類型的加工設(shè)備，數(shù)控機(jī)床具有加工精度高、加工穩(wěn)定可靠、高柔性、生產(chǎn)效率高、勞動條件好等優(yōu)勢。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，當(dāng)生產(chǎn)批量在100件以下，用數(shù)控機(jī)床加工具有一定復(fù)雜程度零件時，加工費用最低，獲得的經(jīng)濟(jì)效益最高。
2.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向
（1）高速化近年來，隨著我國機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，需求也在不斷增強(qiáng)，而作為工業(yè)制造的必備的設(shè)備，我國機(jī)床行業(yè)每年以兩位數(shù)的速度增長，迎來快速發(fā)展時期，數(shù)控機(jī)床已成為我國機(jī)床消費的主流。不同行業(yè)對于數(shù)控機(jī)床有著不同的需求，航空領(lǐng)域需要的是高速、精密以及多軸聯(lián)動的產(chǎn)品；電力行業(yè)需要的是高剛性、大扭矩的數(shù)控產(chǎn)品；而汽車工業(yè)需要的是大量生產(chǎn)線的專用機(jī)床。（2）高精度化隨著國內(nèi)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級步伐的加快，數(shù)控化加工是機(jī)械加工行業(yè)朝高質(zhì)量，高精度，高成品率，高效率發(fā)展的趨勢。我國對高端精密加工設(shè)備的需求與日俱增，用戶對于高端機(jī)床產(chǎn)品的需求也越來越大。數(shù)控機(jī)床的高精度化發(fā)展，現(xiàn)在更專注于運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補償研究，以求能夠達(dá)到數(shù)控機(jī)床最佳精度狀態(tài)?？偟膩砜矗袌鰧C(jī)床工具產(chǎn)品的需求已經(jīng)過渡到中高端領(lǐng)域，普通機(jī)床產(chǎn)品的市場空間將越來越小。（3）控制智能化當(dāng)今的市場充分證明，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的智能化已經(jīng)成為市場的熱門需求和話題，智能化是機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢，個性化定制、系統(tǒng)解決方案，以技術(shù)為依托為客戶提供智能輸送整體解決方案，正在逐步變成現(xiàn)實。數(shù)控技術(shù)的智能化主要包括加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)、加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇、智能故障自診斷與自修復(fù)技術(shù)、智能故障回放和故障仿真技術(shù)、智能化交流伺服驅(qū)動裝置、智能4M數(shù)控系統(tǒng)等。（4）極端化(大型化和微型化)隨著我國高精密產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床越來越凸顯出其自身優(yōu)勢，其能夠適應(yīng)我國大型機(jī)械化發(fā)展趨勢，不僅可以滿足大型裝備的功能性要求，還滿足了其精度要求。目前，航空航天、半導(dǎo)體、光學(xué)部件、超精密軸承等零件加工，引入了超精密加工技術(shù)、納米級技術(shù)，該技術(shù)要求發(fā)展能適應(yīng)微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，而數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床球體磨床相比，增加了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等，應(yīng)用了大量的電氣、液壓和機(jī)電裝置，使失效的概率大幅度降低。（5）網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控機(jī)床主要著眼于以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為支持的智能化生產(chǎn)，網(wǎng)絡(luò)化是其必然的發(fā)展趨勢。數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)參數(shù)的有效流通、共享，便于對數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程監(jiān)控。（6）加工過程綠色化環(huán)境問題是全球性問題，特別是對于我國來說，環(huán)境問題目前已經(jīng)成為中國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的嚴(yán)重挑戰(zhàn)之一，這一問題的日益突出和擴(kuò)大，已經(jīng)影響到區(qū)域的生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)過程中需要大量資源，隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，資源和環(huán)境問題得到了廣泛的重視，近年來環(huán)保車床不斷涌現(xiàn)，環(huán)保節(jié)能已成為工程機(jī)械產(chǎn)品升級的基本特征，綠色制造代表了未來全球發(fā)展的方向，環(huán)保節(jié)能機(jī)床的加速發(fā)展會使企業(yè)在市場上保持競爭優(yōu)勢和領(lǐng)先地位。
3本零件的設(shè)計分析
3.1零件圖紙的工藝分析
3.2加工難點及處理方案
分析圖紙可知，此零件表面由圓柱、順圓弧、逆圓弧、圓錐、槽、螺紋等組成，對平面度的要求很高，為提高零件的質(zhì)量，需要根據(jù)零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求選擇合理的加工方案：（1）結(jié)合加工零件的形狀和材料等條件，選用CJK6032數(shù)控機(jī)床。（2）對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值。（3）加工工序為：預(yù)備加工—車端面—粗車右端輪廓—精車右端輪廓—切槽—工件調(diào)頭—車端面—粗車左端輪廓—精車左端輪廓—切退刀槽—粗車螺紋—精車螺紋。
3.3零件設(shè)備的選擇
根據(jù)軸類零件的特點，既有切槽尺寸精度又有圓弧數(shù)值精度，該零件的加工對于技術(shù)要求更為嚴(yán)格，而普通車床加工設(shè)備很明顯不具備該優(yōu)勢。而數(shù)控車床加工精度高，能做直線和圓弧插補，且剛性良好，能方便和精確地進(jìn)行人工補償和自動補償，可以保障其加工的尺寸精度和表面質(zhì)量。根據(jù)零件的工藝要求，可以選擇經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，本文選用CJK6032數(shù)控機(jī)床加工該零件。該機(jī)床采用的是步進(jìn)電動機(jī)形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，設(shè)置三爪自定心卡盤、普通尾座或數(shù)控液壓尾座，適合車削較長的軸類零件，且機(jī)構(gòu)簡單，價格相對較低。
3.4刀具與切削用量的選擇
影響數(shù)控車床切削效率的因素有很多，主要有人為因素、環(huán)境因素及刀具和切削用量的選擇，這些都制約著數(shù)控車床的工作狀態(tài)，尤其是對于刀具的合理選擇，能夠加快數(shù)控車床的工作效率，保證零件加工質(zhì)量。刀具的選擇標(biāo)準(zhǔn)是刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本。相對于普通機(jī)床而言，數(shù)控加工對刀具在剛性、精度、耐用度上有著更為嚴(yán)格的要求，同時，還要求所選擇的道具尺寸穩(wěn)定、便于安裝調(diào)試。工件材料的切削加工性能是很復(fù)雜的，強(qiáng)度、硬度、塑性、提供冷切削加工、機(jī)械性能都跟工件的材料有關(guān)。經(jīng)過研究圖紙發(fā)現(xiàn)，該軸零件加工中，刀具與工件之間的切削力較大，所以選擇45鋼為該軸類零件的材料。
3.5設(shè)置刀點和換刀位
4月20至25日，沈陽機(jī)床集團(tuán)以強(qiáng)大陣容參加了北京國際機(jī)床展覽會。沈陽機(jī)床此次以“你好?明天”為主題參展，展出面積1240平方米，展出中高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品15臺套。共推出包括i5智能機(jī)床、ASCA系列機(jī)床在內(nèi)的15臺具有國際化水準(zhǔn)的智能化、客戶化產(chǎn)品，全面展示了新技術(shù)、新理念、新服務(wù)、新模式。此次參展，沈陽機(jī)床全面展示了智能機(jī)床產(chǎn)品、沈陽機(jī)床新的商業(yè)模式和“德國設(shè)計、中國制造、全球銷售”的世界級高端產(chǎn)品。
同期的沈陽郊區(qū)。一座75萬平米的產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)，帶有“沈陽機(jī)床”字樣的高端智能機(jī)床正在陸續(xù)下線，隨后將運往中國各地的生產(chǎn)車間。下一步，沈陽機(jī)床提出在3年內(nèi)實現(xiàn)2萬臺i5系列智能機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，再后來是云制造、機(jī)器人等等，沈陽機(jī)床的藍(lán)圖越畫越大，甚至有點讓人始料不及。
其實，三年前的沈陽機(jī)床還并非如此。受宏觀經(jīng)濟(jì)影響，從2012年開始，經(jīng)歷了“黃金十年”的中國機(jī)床行業(yè)陷入深度調(diào)整期。市場需求持續(xù)低迷，行業(yè)新增訂單和在手訂單連續(xù)數(shù)月負(fù)增長，利潤總額持續(xù)下降，機(jī)床行業(yè)哀鴻一片。就連機(jī)床產(chǎn)量高達(dá)10.5萬臺、位居全球第一的沈陽機(jī)床也未能幸免。
2012年，業(yè)界對行業(yè)的前景普遍感到悲觀，沈陽機(jī)床卻提出，不做減法做加法――大力發(fā)展高端機(jī)床，并在2013年提出了“智能機(jī)床”的概念，嘗試為沈陽機(jī)床的新產(chǎn)品找到甚至是創(chuàng)造市場需求。
機(jī)會總是給有準(zhǔn)備的人預(yù)留。原來，早在2007年沈陽機(jī)床就開始智能機(jī)床核心技術(shù)研發(fā)，沈陽機(jī)床集團(tuán)連續(xù)五年累計投入研發(fā)資金11.5億元，i5數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)團(tuán)隊先后成功攻克了CNC運動控制技術(shù)、數(shù)字伺服驅(qū)動技術(shù)、實時數(shù)字總線技術(shù)等運動控制領(lǐng)域的核心底層技術(shù)，徹底突破和掌握了運動控制底層技術(shù)，并于2012年誕生了世界上首臺具有網(wǎng)絡(luò)智能功能的i5數(shù)控系統(tǒng)。i5是指Industry、Information、Internet、Integrate、Intelligent，即工業(yè)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化的有效集成。該系統(tǒng)誤差補償技術(shù)領(lǐng)先、控制精度達(dá)到納米級、產(chǎn)品精度在不用光柵尺測量的情況下達(dá)到3μm。
而在此基礎(chǔ)上推出的智能機(jī)床作為基于互聯(lián)網(wǎng)的智能終端，實現(xiàn)了智能補償、智能診斷、智能控制、智能管理。智能補償可以智能校正，誤差可以智能補償，根據(jù)目標(biāo)對象進(jìn)行補償，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度；智能診斷能夠?qū)崿F(xiàn)故障及時報警，防止停機(jī)；智能控制能夠?qū)崿F(xiàn)主動控制，完成高效、低耗和精準(zhǔn)控制；智能管理能夠?qū)崿F(xiàn)“指尖上的工廠”，實時傳遞和交換機(jī)床加工信息。
2012年，在市場低迷之際，沈陽機(jī)床雪藏多年的“秘密武器”力挽狂瀾。這款被稱為i5的智能機(jī)解決了沈陽機(jī)床轉(zhuǎn)型的第一步，即擁有可以與互聯(lián)網(wǎng)連接的智能終端，繼而使其可以將資源、信息、物體以及人聯(lián)系在一起，在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，將工廠轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€智能環(huán)境，滿足私人定制的生產(chǎn)要求。
當(dāng)時，浙江一家閥門生產(chǎn)企業(yè)希望加工三孔管螺紋件的節(jié)拍時間保證在4分20秒以內(nèi)，讓其意外的是，i5智能機(jī)床試切時僅用1分50秒就完成了加工，并且在優(yōu)化刀具、卡具后節(jié)拍時間將進(jìn)一步縮短。i5智能機(jī)床的私人定制終被認(rèn)可。
當(dāng)行業(yè)都在買圖紙快速產(chǎn)出效益的彼時，沈陽機(jī)床為何巨資發(fā)展“秘密武器”？還得從當(dāng)時的大環(huán)境講起。當(dāng)時，雖然中國高端數(shù)控機(jī)床高速發(fā)展，但改變不了一個事實，即對國外技術(shù)的依賴。這一窘境，正是我國高端數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)實，發(fā)展速度的確很快，但關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)高度依賴國外，95%以上的高檔數(shù)控系統(tǒng)采用了進(jìn)口系統(tǒng)。
作為數(shù)控機(jī)床的靈魂，數(shù)控系統(tǒng)一直被德國西門子、日本發(fā)那科等少數(shù)公司牢牢抓在手中，中國高端機(jī)床的制造成本中有40%是購買國外系統(tǒng)。為了給中國的高端數(shù)控機(jī)床裝上自主“大腦”，中國企業(yè)走過模仿路線，也曾試圖巨資引進(jìn)技術(shù)，但成效甚微。
與其他行業(yè)不同，數(shù)控作為一個超級交叉學(xué)科，涉及控制、驅(qū)動、電機(jī)執(zhí)行、檢測、軟件、通信、電子、機(jī)械、工藝等眾多學(xué)科，交叉面多，且有很大的縱深。
其實，國內(nèi)進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)的企業(yè)不在少數(shù)，但是大多停留在中低端。國內(nèi)的高檔數(shù)控系統(tǒng)一直在走重復(fù)開發(fā)的老路和眾所周知的三步走，引進(jìn)、消化、吸收，僅僅停留在通過進(jìn)口國外高端機(jī)床來分析研究。但仿造的數(shù)控系統(tǒng)精度和反應(yīng)速度較原系統(tǒng)差距很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。
由此可見，核心技術(shù)突破的阻力來自德日系企業(yè)對中國機(jī)床的技術(shù)性限制，這種限制分兩方面：一是高精度機(jī)床使用參數(shù)鎖死，不對中國企業(yè)開放；二是市場化程度高的精密機(jī)床高價售賣，拉高中國企業(yè)的生產(chǎn)成本。i5智能機(jī)床的出現(xiàn)，徹底打破了這種僵局。據(jù)了解，i5平臺目前大的工作環(huán)境已經(jīng)搭建完成，還有部分類似于交易結(jié)算系統(tǒng)也在進(jìn)行開發(fā)。據(jù)悉，i5T3.3智能機(jī)床在2014年單一產(chǎn)品銷售達(dá)到1000余臺，2015年僅3月份，i5系列智能機(jī)床訂單就達(dá)到了302臺，是去年月平均訂單的兩倍以上。
