【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于是將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）階段。到 1971 年，美國(guó) INTEL 公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件－－運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱(chēng)之為微處理器（ MICROPROCESSOR），又可稱(chēng)為中央處理單元（簡(jiǎn)稱(chēng) CPU）。 到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱(chēng)之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過(guò)多處理器結(jié)構(gòu)來(lái)解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控。 到了 1990 年， PC 機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱(chēng)微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿(mǎn)足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于 PC 的階段。 總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即 1970 年的第四代－－小型計(jì)算機(jī)； 1974年的第五代－－微處理器和 1990 年的第六代－－基于 PC（國(guó)外稱(chēng)為 PCBASED）。 還要指出的是，雖然國(guó)外早已改稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即 CNC）了，而我國(guó)仍習(xí)慣稱(chēng)數(shù)控（ NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控”，實(shí)質(zhì)上已是指“計(jì)算機(jī)數(shù)控”了。 昆明冶金高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 3 我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過(guò) “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(guó)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。特別是最近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速， 1998～ 2021 年國(guó)產(chǎn)數(shù) 控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為 %%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從 2021 年開(kāi)始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)， 2021年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá) 億美元，但進(jìn)出口逆差嚴(yán)重，國(guó)產(chǎn)機(jī)床市場(chǎng)占有率連年下降， 1999 年是 %， 2021 年僅占 %。 1999 年機(jī)床進(jìn)口額為 億美元 (7624臺(tái) )， 2021 年達(dá) 億美元 (23320 臺(tái) )，相當(dāng)于同年國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值的 倍。國(guó)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(kāi)發(fā)方面與國(guó) 外的差距更加明顯，70%以上的此類(lèi)設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴(lài)進(jìn)口。由此可以看出國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)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。 中國(guó)發(fā)展數(shù)控機(jī)床存在的主要問(wèn)題：中國(guó)于 1958 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過(guò)程大致可分為兩大階段。在 1958~1979 年間為第一階段，從 1979 年至今為第二階段。第一階段中對(duì)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識(shí)，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過(guò)關(guān)的情況 下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無(wú)法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問(wèn)題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國(guó)、臺(tái)灣省共 11 國(guó) (地區(qū) )引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問(wèn)題，數(shù)控機(jī)床開(kāi)始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。 在 20 余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過(guò)合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提 高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過(guò)利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開(kāi)始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開(kāi)發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問(wèn)題包數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 4 括：缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專(zhuān)家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專(zhuān)業(yè)間缺乏合作，基本 上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。 2 數(shù)控機(jī)床的簡(jiǎn)介 隨著科學(xué)技巧和社會(huì)消費(fèi)的敏捷開(kāi)展，機(jī)械產(chǎn)品日趨龐雜，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品德量和消費(fèi)率的請(qǐng)求越來(lái)越高。在航空航天、軍工和盤(pán)算機(jī)等工業(yè)中，零件精度高、外形龐雜、批量少、常常修正，加工艱難，消費(fèi)效力低，休息強(qiáng)度大，質(zhì)量難以保障。機(jī)械加工工藝歷程主動(dòng)是和智能化適應(yīng)上述開(kāi)展特征的最重要手腕。為處理上述問(wèn)題，一種靈巧、通用、高精度、高效的“柔性”主動(dòng)化消費(fèi)設(shè)備一數(shù)控機(jī)床在這種狀況下應(yīng)運(yùn)而生。目前數(shù)控技巧已逐漸遍及，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)消費(fèi)中得到了普遍運(yùn)用，已成為機(jī) 床主動(dòng)化的一個(gè)重要開(kāi)展方向。 數(shù)控機(jī)床的概 念 數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（ Computer numerical control）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有 程序控制系統(tǒng) 的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)和組成 數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控 機(jī)床的大腦。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)： 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量 ； 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件； 加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間； 機(jī)床本身的精度高、剛性大 ,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率昆明冶金高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 5 高（一般為普通機(jī)床的 3~5 倍）； 機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。 它由以下幾個(gè)部分組成： 主機(jī) ： 他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。 數(shù)控裝置 ： 是數(shù) 控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、 CRT 顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、 插補(bǔ) 運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 驅(qū)動(dòng)裝置 ： 他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過(guò)電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線(xiàn)、平面曲線(xiàn)和空間曲線(xiàn)的加工。 輔助裝置 ： 指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換 工作臺(tái) 、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭， 還包括 刀具 及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。 編程及其他附屬設(shè)備 ： 可用來(lái)在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。 自從 1952 年美國(guó) 麻省理工學(xué)院 研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來(lái)，數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè)，特別是在汽車(chē)、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無(wú)論在硬件和軟件 方面，都有飛速發(fā)展。 3 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用 數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀 在汽車(chē)等大批量生產(chǎn)行業(yè)，生產(chǎn)準(zhǔn)備和生產(chǎn)組織管理等工作的效率相對(duì)較高，其數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用效率也相對(duì)比較高。 但是由于汽車(chē)工業(yè)本身多產(chǎn)的特征，必然導(dǎo)致機(jī)床應(yīng)用的資源浪費(fèi)，因?yàn)槠湫室矔?huì)大打折扣。 飛機(jī)制造業(yè)，因其產(chǎn)品的批量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到大批量生產(chǎn)的規(guī)模，頻繁的技術(shù)和生產(chǎn)準(zhǔn)備等因素造成數(shù)控設(shè)備的停機(jī)和輔助時(shí)間延長(zhǎng)，在一定程度上導(dǎo)致了設(shè)備利用率相對(duì)較低，同時(shí)，對(duì)于國(guó)內(nèi)的飛機(jī)制造企業(yè)，還存在著多品種、小批量和離散程度高等問(wèn)題，數(shù)控設(shè)備維 護(hù)、數(shù)控工藝技術(shù)、數(shù)控程編技術(shù)和 刀具 技術(shù)等方面與國(guó)外存在著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究 6 較大的差距，數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用效率明顯低于世界先進(jìn)的飛機(jī)零部件制造企業(yè)。 同樣，其他制造業(yè)中由于本身投入的便不如汽車(chē)和飛機(jī)制造業(yè)的資金充裕，高素質(zhì)的人才不能與之配套，機(jī)床的養(yǎng)護(hù)以及使用不夠規(guī)范，使其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能發(fā)揮。 據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，目前，國(guó)外數(shù)控機(jī)床在使用兩班制工作情況下開(kāi)機(jī)率達(dá) 60％～ 70％，而國(guó)內(nèi)用戶(hù)的開(kāi)機(jī)率僅有 20％～ 30％，數(shù)控機(jī)床的開(kāi)機(jī) 率在很大程度上代表了數(shù)控機(jī)床的加工效率， 出現(xiàn) 過(guò)把德國(guó)生產(chǎn)的 DMU125P 型（馬豪，五軸四聯(lián)動(dòng)）機(jī)床當(dāng)普通鏜床使用的情況，另外，也 出現(xiàn)了 許多企業(yè)十分嚴(yán)重的數(shù)控機(jī)床常年閑置不用的現(xiàn)象。一句話(huà)，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床普遍存在加工效率不高的現(xiàn)狀。 數(shù)控機(jī)床在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用 隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在汽車(chē)發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展推動(dòng)了汽車(chē)工業(yè)革命的進(jìn)程。汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展既依賴(lài)于機(jī)床工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，又帶動(dòng)了機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)離不開(kāi)數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床也需要汽車(chē)工業(yè)的支撐 。汽車(chē)工業(yè)已成為機(jī)床消費(fèi)的主體，其比例已經(jīng)占到機(jī)床消費(fèi)總量的 40%左右。 現(xiàn)今的汽車(chē)生產(chǎn)，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期不斷縮短，成本也不斷降低，有資料顯示，十年前需要四年開(kāi)發(fā)周期的汽車(chē)產(chǎn)品；今天只需要兩年就可以完成。除了汽車(chē)制造商采用了先進(jìn)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法，虛擬制造，同步工程等先進(jìn)開(kāi)發(fā)技術(shù)外，很重要的一點(diǎn)是得益于為汽車(chē)制造提供制造裝備的設(shè)備供應(yīng)商的努力，尤其是這些設(shè)備供應(yīng)商提供了各種數(shù)控機(jī)床，這些數(shù)控機(jī)床允許汽車(chē)制造商以最快的速度提供滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。 汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)及數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn) 隨著社會(huì)的發(fā)展，人 民生活水平的提高，億萬(wàn)家庭要求擁有自己的汽車(chē)，汽車(chē)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)。汽車(chē)生產(chǎn)量非常大，而且迫切要求降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。更重要的是提高汽車(chē)的品質(zhì)和質(zhì)量。 數(shù)控機(jī)床，精度高、生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定、故障率低無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備的可開(kāi)動(dòng)率高，重復(fù)加工方便等優(yōu)點(diǎn)倍受汽車(chē)行業(yè)用戶(hù)的青睞，在汽車(chē)制造業(yè)中應(yīng)用廣泛、處于主導(dǎo)地位。數(shù)控車(chē)床在汽車(chē)制造業(yè)中主要用來(lái)加工軸類(lèi)零件和盤(pán)類(lèi)零件，昆明冶金高等專(zhuān)科學(xué)校機(jī)電 1020班 陶興健畢業(yè)論文 7 如曲軸、凸輪軸、飛輪、前輪轂、后輪轂、制動(dòng)盤(pán)、一軸、二軸、齒輪、齒套、差殼等，而軸類(lèi)零件和盤(pán)類(lèi)零件占汽車(chē)零部件的主體。數(shù)控機(jī)床在汽車(chē)工 業(yè)中的廣泛應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，保證了加工精度，而且降低了生產(chǎn)成本。 數(shù)控機(jī)床在整車(chē)生產(chǎn)中的應(yīng)用 汽車(chē)整車(chē)生產(chǎn)的四條線(xiàn)，即沖壓、焊接、涂裝和總裝線(xiàn)，無(wú)一不用到數(shù)控機(jī)床。自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)中應(yīng)用最多的就是機(jī)械手和傳輸裝置，使工人裝配更方便快捷。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也出現(xiàn)了一