【正文】 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 1 緒 論 課題的背景及目的 什么是數(shù)控機(jī)床 ？在介紹數(shù)控機(jī)床之前我們先了解一下普通機(jī)床。 車、銑、刨、磨、鏜、鉆 、 電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把毛坯零件加工成所需要的形狀， 它 包含尺寸精度和幾何精度兩個(gè)方面 ， 能完成以上功能的設(shè)備都稱為 普通 機(jī)床 。所謂 數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制 ，它是一種裝有計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)能夠處理加工程序，控制機(jī)床自動(dòng)完成各種加工運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng) [1]。 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 、精度和效率日益提高，更新?lián)Q代頻繁，生產(chǎn)類型由大批大量生產(chǎn)向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。因此，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的加工相應(yīng)地提出了高精度、高柔性與高度自動(dòng)化要求。 由于數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測(cè)與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)成果，具有高柔性、高精度與高度自動(dòng)化的特點(diǎn)，因此采用數(shù)控加工手段，解決了機(jī)械制造業(yè)中常規(guī)技術(shù)難以解決，甚至無法解決的單件、小批量，特別是復(fù)雜造型面零件的加工。應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)是機(jī)械制造業(yè)的一次技術(shù)革命，特別是數(shù)控特種加工的發(fā)展，使機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的階段，提高了機(jī)械 制造業(yè)的制造水平，為社會(huì)提供了高質(zhì)量、多品種及高可靠性的機(jī)械產(chǎn)品。同時(shí) 它可以幫助人類完成很多危險(xiǎn)、繁重、重復(fù)的體力勞動(dòng)。人類文明的發(fā)展、科技的進(jìn)步已和數(shù)控機(jī)床的研究、應(yīng)用產(chǎn)生了密不可分的關(guān)系。由于社會(huì)的需求，造就了一批從事設(shè)計(jì)、開發(fā)和使用數(shù)控加工機(jī)床的高級(jí)人才。經(jīng)過 50 多年的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航空航天、商業(yè)、交通運(yùn)輸、旅游、醫(yī)藥衛(wèi)生、辦公自動(dòng)化及生活服務(wù)等眾多領(lǐng)域獲得了越來越普遍的應(yīng)用， 并已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)利益 。數(shù)控技術(shù)，尤其是數(shù)控特種加工技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新，使整個(gè)制造業(yè)乃至整個(gè)社會(huì)都 發(fā)生了和正在發(fā)生著翻天覆地的變化。數(shù)控技術(shù)可以從某個(gè)角度折射出一個(gè)國家的科學(xué)水平和綜合國力 [1][2]。 從上述情況看出，數(shù)控技術(shù)，特種加工技術(shù)是今后機(jī)械加工發(fā)展的趨勢(shì)，數(shù)控特種 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 加工的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，發(fā)展數(shù)控特種加工技術(shù)有著十分重要的意義。 國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)發(fā)展的狀況 數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對(duì)于制造行業(yè)而言，具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展。 美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國家。因其 社會(huì)條件不同，各有特點(diǎn)。 美國政府重視機(jī)床工業(yè)，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù) ,并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究 “ 效率 ” 和 “ 創(chuàng)新 ” ，注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如 1952 年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床、 1958 年創(chuàng)制出加工中心、 70 年代初研制成 FMS、 1987 年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由 于 美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線，而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制 造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，其存在的教訓(xùn)是，偏重於基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì) 80代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于 1982 年被后進(jìn)的日本超過，并大量進(jìn)口。從 90 年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn)量又逐漸上升 [3]。 德國政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。 于 1956 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，德國特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合， 基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對(duì)數(shù)控機(jī)床的共性和特性問題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界 ， 尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件 的先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司 的 數(shù)控系統(tǒng)為世界聞名，競相采用 [3]。 日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī) (如 “ 機(jī)振法 ” 、 “ 機(jī)電法 ” 、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 “ 機(jī)信法 ” 等 )引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。自 1958 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，1978 年產(chǎn)量 (7,342 臺(tái) )超過美國 (5,688 臺(tái) )，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位 (2020年產(chǎn)量 46,604 臺(tái)，出口 27,409 臺(tái)，占 59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場(chǎng)。在上世紀(jì) 80 年代開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。日本 FANUC 公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對(duì)性地發(fā)展市場(chǎng)所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技 術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工 3,674 人，科研人員超過 600 人，月產(chǎn)能力 7,000 套，銷售額在世界市場(chǎng)上占 50%，在國內(nèi)約占 70%，對(duì)加速日本和世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用 [3]。 我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過 “ 六五 ” 期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“ 七五 ” 期間組織消化吸收 “ 科技攻關(guān) ” ，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速， 1998～ 2020 年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長率分別為 %和 %。盡 管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從 2020 年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國， 2020年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá) 億美元，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯， 70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競爭力 。究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠 ， 制造水平依然落后 ， 服務(wù)意識(shí)與能力欠缺 ， 數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。 近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少 企業(yè)倒閉或者被兼并 ，如 沈陽機(jī)床集團(tuán)收購了德國西思機(jī)床公司，意義很大，如果大力消化技術(shù)，可以縮短不少差距。大連機(jī)床公司也從德國引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)。上海一家企業(yè)購買日本著名的機(jī)床制造商池貝。 另外隨著外國企業(yè)的進(jìn)入和民營企業(yè)的興起，我國的數(shù)控技術(shù)有了顯著的提高，但整體實(shí)力還相差較遠(yuǎn)。 我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之 間 的差距 [1][2][3]。 數(shù)控機(jī)床的分類及數(shù)控激光加工的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系 統(tǒng)及其 它 輔助系統(tǒng)組 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 成。控制系統(tǒng)用于數(shù)控機(jī)床的運(yùn)算、管理和控制，通