【正文】 大大縮短。開放式體系結構使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性，并可以較容易地實現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡化。計算機技術的飛速發(fā)展，推動數(shù)控技術更快地更新?lián)Q代。產(chǎn)品對外觀曲線要求的提高，機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。由于產(chǎn)品開發(fā)周期愈來愈短，對制造速度的要求也相應提高，機床也朝高效能發(fā)展。數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的核心，能否順應環(huán)保趨勢，加大綠色設計與制造的 研制，將是影響經(jīng)濟發(fā)展的重要要素之一。數(shù)控機床在制造時要考慮：節(jié)約資源的工藝設計；節(jié)約能源的工藝設計；環(huán)保型工藝設計等。數(shù) 控機床在設計時要考慮：綠色材料設計；可拆卸性設計；節(jié)能性設計；可回收性設計；模塊化設計；綠色包裝設計等。 設計、制造綠色化 綠色設計是一種綜合考慮了產(chǎn)品設計、制造、使用和回收等整個生命周期的環(huán)境特性和資源效率的先進設計理論和方法。高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。計算機技術及其軟件控制技術在機床產(chǎn)品技術中占的比重越來越大，計算機系統(tǒng)及其應用軟件的復雜化，帶來了機床系統(tǒng)及其硬件結構的簡化，數(shù)控機床的智能化程度日趨提高。 3 國內(nèi)數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 根據(jù) 2020 年 10 月，完成的《數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃》。真正確立以用戶為中心的市場經(jīng)濟觀念，認真調(diào)整產(chǎn)品結構和組織 結構。適應市場經(jīng)濟需求的以企業(yè)為主體、產(chǎn)學研相結合的技術創(chuàng)新體系尚未形成，缺乏吸引高層次、高素質(zhì)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的環(huán)境，無法有效整合相關技術、產(chǎn)業(yè)和資源優(yōu)勢，形成合力開展聯(lián)合攻關，共同打造技術創(chuàng)新平臺。機床行業(yè)是第 1 個提出質(zhì)量承諾聲明的行業(yè)，在市場好轉的時候，企業(yè)對質(zhì)量和服務更要重視，對用戶更加 周到和熱情，一個企業(yè)的品牌往往是在市場好的時候樹立的，也往往是在市場好的時期丟掉的。否則就造成科技攻關的新產(chǎn)品差距仍然很大，浪費了有限的人力物力；其次技術創(chuàng)新取得成果后，缺乏市場化的全面安排，質(zhì)量保證體系的不健全，尚未制定相應的規(guī)范和標準，制造工藝研究嚴重滯后。在面對 市場需求增加的同時，還是要清醒看市場，穩(wěn)妥求發(fā)展，還是要抓前、抓后 (即抓開發(fā)、抓銷售、抓質(zhì)量、抓服務 )，慎重抓能力。數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)本身的水平關鍵要看創(chuàng)新能力、人員素質(zhì)和企業(yè)素質(zhì)的提高。多數(shù)企業(yè)在確定數(shù)控技術創(chuàng)新項目上沒有突出重點，市場定位不明確，不能集中力量，突破重點，帶動整體，項目安排帶有盲目性。 技術創(chuàng)新和成果轉化與市場脫節(jié) 適銷對路的產(chǎn)品是企業(yè)在市場競爭中取勝的根本。如哈爾濱某發(fā)動機 (集團 )有限公司的缸體生產(chǎn)線是一條全自動加工線，其粗加工選用韓國大宇重工的專機自動線，精加工則選用了英國 CROSS HULLE 公司的專機自動線，缸蓋加工線是由德國 Cross. Huller 公司制造的高速加工中心和專機自動線、德國產(chǎn)的全自動在線測量機、日本產(chǎn)的 全自動密封檢測機和清洗機組成的。 民族品牌與國際品牌差距明顯 2020 年 6 月 一份廣東機床用戶的抽查情況透露，在數(shù)控機床的各個品牌之中，用戶對歐洲、日本、美國、韓國和中國臺灣等數(shù)控機床品牌的關注度已占全部市場的 60%以上。調(diào)研企業(yè)進口的數(shù)控機床，配用大量進口數(shù)控刀具，由于價格昂貴，用戶不堪負擔。國產(chǎn)數(shù)控刀具在壽命、可靠性等方面差距明顯，無論在品種、性能和質(zhì)量上都遠遠不能滿足用戶要求。從國產(chǎn)數(shù)控機床的開發(fā)和使用來看，功能部件急需技術攻關。功能部件不是機床附件，它是數(shù)控機床的核心代表。某種意義上說，功能部件將構筑 21 世紀現(xiàn)代數(shù)控機床。目前國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。高檔次的系統(tǒng)全都是進口。國內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國產(chǎn)數(shù)控機床的關鍵零部件和關鍵技術主要依賴進口，國 內(nèi)真正大而強的企業(yè)并不多。如在上海設廠的德國吉特邁集團和意大利利雅路機床集團，在煙臺建廠的韓國大宇綜合機械株式會社，所有的核心技術都被外方掌握。因此加速進行數(shù)控系統(tǒng)的工程化、商品化攻關，盡快建成與完善數(shù)控機床和數(shù)控產(chǎn)業(yè)成為當前的主要任務。國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床品種日趨增多，國際強手對中國限制的五軸聯(lián)動加工中心、五軸數(shù)控銑床、五軸龍門銑床、五軸落地銑鏜床等均在國內(nèi)研制成功，改變了國際強手對數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的壟斷局面。它集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精密加工技術于一體，應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工，是發(fā)電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業(yè)和軍工部門迫切需要的關 鍵加工設備。特別是在五軸聯(lián)動數(shù)控機床、數(shù)控超重型機床、立式臥式加工中心、數(shù)控車床、數(shù)控齒輪加工機床領域部分技術已經(jīng)達到世界先進水平。數(shù)控機床通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成。隨著，“數(shù)字制造”這一新理念被引入中國制造業(yè)，有必要對國內(nèi)數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及趨勢做些探討。進入 WTO 后，中國將進入日趨完善的國內(nèi)外相統(tǒng)一的大市場，大量數(shù)控機床及數(shù)控系統(tǒng)進口，將對發(fā)展中的數(shù)控產(chǎn)業(yè)造成巨大的沖擊。 0 引言 20 世紀 80 年代初，國內(nèi)先后從日本、美國等國引進了一些 CNC 裝置及主軸、伺服系統(tǒng)的生產(chǎn)技術，并陸續(xù)投入了批量生產(chǎn)，從而結束了數(shù)控機床發(fā)展徘徊不前的局面，推動了數(shù)控機床的發(fā)展。 國產(chǎn)數(shù)控機床現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 摘要： 在國際貿(mào)易中，數(shù)控機床作為高技術附加值和高利潤的主要機電一體化出口產(chǎn)品，不僅能增加出口創(chuàng)匯，更加體現(xiàn)了國家的工業(yè)發(fā)展水平。零件程序編好后，可顯示程序，甚至通過空運行將刀具軌跡顯示出來，檢驗程序的正確性。 cNc 裝置有零件程 序編輯功能，程序編制很方便。 (5)使用維修方便。零件 Nc 程序在加工前輸入 cNc 裝置，經(jīng)系統(tǒng)檢查后調(diào)用執(zhí)行，避免了零件程序錯誤。利用計算機的高速數(shù)據(jù)處理能力，使 cNc 裝置能方便地實現(xiàn)許多復雜的數(shù)控功能，如二次曲線插補功能、曲面的直接插補功能、各類固 定循環(huán)、函數(shù)和子程序調(diào)用、坐標系偏移和旋轉、動態(tài)圖形顯示、刀具半徑和長度補償功能等。 cNc 裝置硬件結構有多種形式，模塊化硬件結構使系統(tǒng)易于擴展，模塊化軟件能滿足各類數(shù)控機床 (如車床、銑床、加工中心等 )的不同控制要求，標準化的用戶接口，統(tǒng)一的用戶界面，既方便系統(tǒng)維護，又方便用戶培訓。只要改變相應的控制軟件，就可改變和擴展 cNc 裝置的功能．滿足用戶的不同需要。而補償功能、固定循環(huán)功能、圖形顯示功能、通信功能、網(wǎng)絡功能和人機對話編程功能則屬于選 擇功能?？傊?cNc 數(shù)控裝置的功能多種多樣，而且隨著技術的發(fā)展，功能越來越豐富。 cNc 裝置中設置了各種診斷程序，可以防止故障的發(fā)生或擴大。 cNc 裝置還具有 RS 一 232(：、網(wǎng)絡功能等接口．實現(xiàn)通信功能。 (9)輸入、輸出和通信功能。 (8)程序編輯功能。 cNc 裝置可配置不同尺寸的單色或彩色 cRT 顯示器，通過軟件和接口實現(xiàn)字符、圖形顯示。輔助功能是通過 PLc 或 L， o 接口實現(xiàn)的。 (6)輔助功能 (M 功能 )。 (5)補償功能。用 F 代碼可以直接指揮各軸的進給速度。 cNc 裝置可以控制主軸的運動，也可以實現(xiàn)主軸的速度控制和準確定位。插補計算實時性很強，一般數(shù)控裝置都有直線和圓弧插補，高檔數(shù)控裝置還具有拋物線插補、螺旋線插補、極坐標插補、正弦插補、 樣條插補等功能。 (2)插補功能。準備功能也稱 G 功能，用來指揮機床動作方式。 cNc 裝置可以通過其硬件和軟件的結合．實現(xiàn)許多功能?？刂戚S數(shù)越多 ，特別是同時控制軸數(shù)越多。 1．數(shù)控裝置的主要功能 CNC 裝置能控制的軸數(shù)以及能同時控制 (即聯(lián)動 )的軸數(shù)是其主要性能指標之一。根據(jù)數(shù)控機床的類型、用途、檔次的高低，CNC 裝置的功能有很大的不同，通常包括基本功能和選擇功能。 cNc 裝置的特點 CNC 裝置靈活、通 用、可靠，使用與維修方便，特別是采用微處理器以后，實際上就是一臺專用微型計算機，通過軟件平臺可以實現(xiàn)許多功能。硬件和軟件的關系是密不可分的，硬件為軟件提供了活動的舞臺．是軟件的肌體；軟件是整個系統(tǒng)的靈魂。 Nc 裝置是數(shù)控技術發(fā)展早期普遍采用的數(shù)控裝置，隨著計算機技術的迅猛發(fā)展，已基本被 cNc 裝置取而代之。而且由于系統(tǒng)高度開放，其他類型數(shù)控軟件同樣適用于這兩個系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)包含大量的標準化印制電路板和電器部件：帶接口卡的工業(yè) Pc 機， HROFIBIJs— DP， wlndows NT 操作系統(tǒng)， OP(： (用于過程控制的 OLE)等。 sINuMERIK 840D?是一個基于 Pc 計算機的、全 Pc 集成的控制系統(tǒng)．其應用領域包括木制品、玻璃、制陶、包裝、貼片機、沖壓機、彎曲機以及各種機床和類似機床的機械。 數(shù)控系統(tǒng)概述 數(shù)控機床的核心部分是數(shù)控系統(tǒng)．主要由計算機數(shù)控裝置 (或稱 cNc 裝置 )、可編程控制器 (PLc，也稱 PMc)、伺服驅(qū)動裝置、位置檢測裝置和接口電路等組成。 3．開放性 為適應數(shù)控進線、聯(lián)網(wǎng)、普及型個性化、多品種、小批量、柔性化及數(shù)控迅速發(fā)展的要求。柔性自動化技術是制造業(yè)適應動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。 智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；提高驅(qū)動性能及使用連接方便方面的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載、自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；智能診斷、智能監(jiān)控方面 的內(nèi)容，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設備的可靠性一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，應該是適度可 靠。 (1— 1 5)“皿。 5 岬，精密級加工中心的加工精度則從177。 10168。 =0 003“ m 等。超精密加工主要包括超精密切削 (車、銑 )、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工 (三束加工及微細電火花加工、微細電解加工和各種復合加工等 )。從精密加工發(fā)展到超精密加工 (特高精度加工 )，是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。 m 時，在 24m,， 111111 以上；自動換刀速度在 l s 以內(nèi)；小線段插補進給速度達到 12m／一。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具、大功率高速電主軸、高加／減速度直線電機驅(qū)動進給部件以及高性能控制系統(tǒng) (含監(jiān)控系統(tǒng) )和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，高速主軸單元 (電主軸，轉速 15000 一 100000r／ ， min)、高速且高加／減速度的進給運動部件 (快移速度 60～ 120m／ Illin，切削進給速度高達 60n∥商 n)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破．達到了新的技術水平。機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本．而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。為此，必須有高性能的數(shù)控裝置作保證。這樣可以方便地將它安裝在機床設備上，更便于對數(shù)控機床的操作使用。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印刷電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度安裝，較大規(guī)?？s小系統(tǒng)的占有空間。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術，對重要部件采用“冗余”設計，以實現(xiàn)故障自恢復；利用各種測試、監(jiān)控技術，當生產(chǎn)超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進行相應的保護。通過硬件功能軟件化，以適應各種控制功能的要求，同時采用硬件結構機床本體的模塊化、標準化和通用化及系列化，使得既提高硬件生產(chǎn)批量，又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關。 數(shù)控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標。它是利用 CAD 繪制的零件加工圖樣，再經(jīng)計算機內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進行計算和后置處理，從而自動生成 NC 零件加工程序，以實現(xiàn) CAD 與CAM 的集成。為實現(xiàn)更高的故障診斷要求，其發(fā)展趨勢是采用人工智能專家診斷系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機等措施，并進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。 現(xiàn)代數(shù)控機床將引進自適應控制技術，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較 小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產(chǎn)效率。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多 CPU 結構和分級中斷控制方式，即可在一臺機床上同時進行零件加工和程序編制，實現(xiàn)所謂的“前臺加工，后臺編輯”。目前，陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應用。采用前饋控制技術，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。同時，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結構，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補運算的速度和精度。 、高精度化 速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 目前，世界先進制造技術不斷興起，超高速 切削、超精密加工等技術的應用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術提出了更高的要求。數(shù)控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創(chuàng)了機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河，因此數(shù)控技術成為先進制造技術中的一項核心技術。從技術層面上來講 ,加速推進數(shù)控技術將是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關鍵。產(chǎn)品生產(chǎn)向社會協(xié)作、專業(yè)化方向發(fā)展，小而全的模式將被淘汰。 設計模塊化 模塊化的設計在機床制 造中已應用得爐火純青，橫向系列，縱向系列，全系列，跨系列的模塊化設計使得同樣兩臺機床，外形上看，好象完全一樣，但功能則完全不同，所構成的模塊很多則是通用的。 環(huán)保