【文章內(nèi)容簡介】 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?？傊?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（國外稱為 PCBASED） 。 還要指出的是，雖然國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即 CNC）了，而我國仍習(xí)慣稱數(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?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班陶興健畢業(yè)論文3 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀我國數(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，1998～2022 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 %%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從2022 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，2022年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá) 億美元，但進(jìn)出口逆差嚴(yán)重，國產(chǎn)機(jī)床市場占有率連年下降，1999 年是 %，2022 年僅占 %。1999 年機(jī)床進(jìn)口額為 億美元(7624臺)，2022 年達(dá) 億美元(23320 臺)，相當(dāng)于同年國內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值的 倍。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。中國發(fā)展數(shù)控機(jī)床存在的主要問題：中國于 1958 年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過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。第一階段中對數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(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，無法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大，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、臺灣省共 11 國(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)定性問題，數(shù)控機(jī)床開始正式生產(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；通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(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)國內(nèi)市場的需求，但對關(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)床的簡介隨 著 科 學(xué) 技 巧 和 社 會(huì) 消 費(fèi) 的 敏 捷 開 展 ， 機(jī) 械 產(chǎn) 品 日 趨 龐 雜 ， 對 機(jī) 械 產(chǎn) 品 德 量和 消 費(fèi) 率 的 請 求 越 來 越 高 。 在 航 空 航 天 、 軍 工 和 盤 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 展 特 征 的 最 重 要 手 腕 。 為 處理 上 述 問 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 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）的簡稱，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； 對操作昆明冶金高等專科學(xué)校機(jī)電 1020 班陶興健畢業(yè)論文5人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(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、平面曲線和空間曲線的加工。 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、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 編程及其他附屬設(shè)備：可用來在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。 自從 1952 年美國麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺數(shù)控機(jī)床以來，數(shù)控機(jī)床在制造工業(yè)，特別是在汽車、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)床在國內(nèi)外的應(yīng)用現(xiàn)狀在汽車等大批量生產(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較高，其數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用效率也相對比較高。但是由于汽車工業(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，在一定程度上導(dǎo)致了設(shè)備利用率相對較低，同時(shí)，對于國內(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)等方面與國外存在著較大的差距，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)。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及應(yīng)用研究6同樣，其他制造業(yè)中由于本身投入的便不如汽車和飛機(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，國外數(shù)控機(jī)床在使用兩班制工作情況下開機(jī)率達(dá) 60％～70％，而國內(nèi)用戶的開機(jī)率僅有 20％～30％，數(shù)控機(jī)床的開機(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)過把德國生產(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，國內(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)床在汽車行業(yè)的應(yīng)用隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在汽車發(fā)展中起著越來越重要的作用。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展推動(dòng)了汽車工業(yè)革命的進(jìn)程。汽車工業(yè)的發(fā)展既依賴于機(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。汽車工業(yè)生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)離不開數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床也需要汽車工業(yè)的支撐。汽車工業(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)今的汽車生產(chǎn)，新產(chǎn)品的開發(fā)周期不斷縮短，成本也不斷降低，有資料顯示，十年前需要四年開發(fā)周期的汽車產(chǎn)品；今天只需要兩年就可以完成。除了汽車制造商采用了先進(jìn)的新產(chǎn)品開發(fā)方法，虛擬制造，同步工程等先進(jìn)開發(fā)技術(shù)外，很重要的一點(diǎn)是得益于為汽車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)床允許汽車制造商以最快的速度提供滿足市場需求的產(chǎn)品。 汽車工業(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，億萬家庭要求擁有自己的汽車，汽車走進(jìn)千家萬戶。汽車生產(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、故障率低無故障時(shí)間長、設(shè)備的可開動(dòng)率高，重復(fù)加工方便等優(yōu)點(diǎn)倍受汽車行業(yè)用戶的青睞，在汽車制造業(yè)中應(yīng)用廣泛、處于主導(dǎo)地位。數(shù)控車床在汽車制造業(yè)中主要用來加工軸類零件和盤類零件，如曲軸、凸輪軸、飛輪、前輪轂、后輪轂、制動(dòng)盤、一軸、二軸、齒輪、齒套、差殼昆明冶金高等?？茖W(xué)校機(jī)電 1020 班陶興健畢業(yè)論文7等，而軸類零件和盤類零件占汽車零部件的主體。數(shù)控機(jī)床在汽車工業(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)床在整車生產(chǎn)中的應(yīng)用汽車整車生產(chǎn)的四條線，即沖壓、焊接、涂裝和總裝線，無一不用到數(shù)控機(jī)床。自動(dòng)化生產(chǎn)線中應(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)了一些完全不需要人干預(yù)的無人自動(dòng)化生產(chǎn)線，最典型、應(yīng)用最廣泛的應(yīng)該是自動(dòng)化車身前板生產(chǎn)線，完全由機(jī)器完成，不需人手持板件沖壓，減少了對人體的傷害。當(dāng)然，還有自動(dòng)化焊接機(jī)器人，在焊接車身時(shí)，焊接質(zhì)量高，而且焊接速度是人工焊接的百倍以上。最值得一提的是美國通用的無人汽車生產(chǎn)車間，整個(gè)生產(chǎn)車間不需工人，完全自動(dòng)運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床在汽車零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用一個(gè)轎車有一萬多個(gè)零部件，沒有幾個(gè)零部件的生產(chǎn)和數(shù)控機(jī)床毫無關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)