时间：2023-08-08 17:08:59
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇国内数控机床发展趋势，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：数控技术；一体；变化；核心
数控技术是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化是当今制造业的发展方向，机械制造的竞争其实质是数控的竞争。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将“高档数控机床与基础制造装备”确定为16个科技重大专项之一。通过国家相关计划的支持，我国在数控机床关键技术研究方面有了较大突破，创造了一批具有自主知识产权的研究成果和核心技术。这主要体现在以下几个方面：
（1）中高档数控机床的开发取得了较大进展，在五轴联动、复合加工、数字化设计以及高速加工等一批关键技术上取得了突破，自主开发了包括大型、五轴联动数控加工机床，精密及超精密数控机床以及一大批专门化高性能机床，并形成了一批中档数控机床产业化基地。
（2）关键功能部件的技术水平、制造质量逐年稳步提高，功能逐步完善，部分性能指标接近国际先进水平，形成了一批具有自主知识产权的功能部件。开发出了高速主轴单元、高速滚珠丝杠、重载直线导轨、高速导轨防护装置、直线电机、数控转台、刀库与机械手、A/C 轴数控铣头、高速工具系统、数字化量仪等高性能功能部件样机，其中有的品种已实现小批量生产。
（3）中高档数控系统开发研究与应用取得一定成果。通过自主研发或与国外开展技术合作，在中档数控系统的开发和生产上取得明显进展。初步解决了多坐标联动、远程数据传输等技术难题；为适应数控系统的配套要求，相继开发出交流伺服驱动系统和主轴交流伺服控制系统，并形成了系列化产品。
1、与国外的差距
1.1高档数控机床的国内供应能力不足。尽管我国机床行业近年来取得了长足的发展，数控化率稳步提高，但机床消费和生产的结构性矛盾仍然比较突出。目前，国内对中高档机床的需求量逐渐超过低档机床。但国产数控机床以低档为主，高档数控机床绝大部分依赖进口。
1.2自主创新能力不足。长期以来，我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱，技术创新投入不足，引进消化吸收能力差，低水平生产能力过剩，自主创新能力不高，缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对基础共性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，企业的市场响应速度慢。
1.3 产品质量、可靠性及服务等能力不强。国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面，国产数控系统的可靠性指标MTBF 与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF 与国际上先进水平也有较大差距。在交货期方面，绝大多数企业由于任务重拖期交货。服务体系不健全，在市场开拓、成套技术服务、快速反应能力等方面不能满足市场快节奏和个性化的要求。
1.4 功能部件发展滞后。机床是由各种功能部件（主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等）在床身、立柱等基础机架上集装而成的，功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的，所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模，电主轴、主轴单元、数控系统等也有专门的制造厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上，我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低，精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。
2、国内数控机床的发展趋势
根据2004年10月，完成的《数控机床产业发展专项规划》。国内数控机床大致发展趋势表现在以下几方面：
2.1 智能、高速、高精度化
新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部件（如电主轴、直线电机、LM 直线滚动系统等）主轴转速达15，000r/min 以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。一台机床的重复定位精度如果能达到0.005 mm（ISO 标准、统计法），就是一台高精度机床，在0.005mm（ISO 标准、统计法）以下，就是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造（CAM）系统的发展，精密度已达到微米级。
2.2 设计、制造绿色化
绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计；可拆卸性设计；节能性设计；可回收性设计；模块化设计；绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。数控机床在制造时要考虑：节约资源的工艺设计；节约能源的工艺设计；环保型工艺设计等
2.3 复合化与系统化
关键词：数控机床；发展现状；趋势
1 数控机床技术在我国的发展现状及存在的问题
社会经济的不断发展，使人们的生活水平得到了显著提高，而对于产品的质量也有了更高要求。为了满足消费者的需求，提高产品的质量，许多企业开始使用数控技术来辅助产品的生产与制造。与国外发达国家相比，我国关于数控机床技术的研究时间较短，技术也相对落后，对于数控机床技术在制造业中的应用还处在初级阶段，无法彻底的将数控机床技术的优势发挥出来，在实际的使用当中也存在一些问题，对我国制造业企业的发展造成了不利影响。
1.1 数控机床技术在我国的发展现状
从我国目前的情况来看，制造业企业的竞争越来越激烈，企业除了在质量上要满足消费者的需求以外，在生产数量上也要满足市场的需要，否则就会出现供不应求的尴尬局面，影响企业实现经济收益的最大化。因此，数控机床技术便被应用于制造业企业的生产当中。由于产品加工数量的不断增多，对于产品加工工艺的要求也越来越多，对于数控加工设备的依赖也就越来越严重。具有关数据表明，当前我国的制造业企业生产过程中，有90%以上的零件都是采用数控技术来进行加工的，甚至有的零件数控机床加工技术的使用率达到了100%。尤其是在数控机床技术逐渐被人们所熟知的今天，该项技术的使用率越来越高，有效的提高了产品的生产质量与生产效率。
1.2 数控机床技术在发展中存在的问题
1.2.1 存在着“三缺”的问题
所谓的“三缺”是指：在数控机床技术在使用的过程中，缺乏相关的数据参数；在实践的过程中，缺乏足够的理论指导；在技术创新的过程中，缺乏研究发展的平台；相关数据参数的缺乏，使得我国在使用数控机床技术进行生产制造的过程中，无法对该项技术进行更加深入的了解，无法将其的优势完全发挥出来，产生的优势效果有限，无法最大限度的提高企业的生产效率与经济收益。数控机床技术作为一项高科技技术，需要拥有强大数据库做支持。以我国目前的情况来看，数控机床加工数据库的建立还有待于完善。因此，对于数据库的使用范围也是十分的有限，制约了我国数控机床技术的发展。
1.2.2 存在着“一低”的现象
所谓的“一低”指的是数控加工技术的总体效率较低，产品加工生产的质量关系到消费者对产品的购买意向，产品加工生产的效率，则关系到企业能否最大限度的实现经济效益。数控机床技术中“一低”的现象，严重影响到企业的经济效益。目前，国家已经针对该现象展开了专项研究，并取得了一定的成果。在数控机床技术未来的发展中，必将起到良好的促进作用，进一步提升我国制造业企业的经济收益。
2 我国数控机床技术问题对策
2.1 重视数控机床理论探索
由于数控机床技术发展的时间比较短，相应的专业人才也比较短缺，使得机床技术的研究理论成果比较少，试验的环境不够完善。针对我国数控机床技术理论上的落后，我们必须提高这方面的投入，特别是人才的培养，在高校中设置这门学科，培养该学科的实践能力，并能够从实践中总结出理论经验，在实际的工作中，能够利用有限的理论资源来提高生产效率，建立一定规模的研究机构，实现对机床技术各个方面的理论探索。
2.2 提高数控机床开发设计能力
数控机床是集电机、电子、机械等多个学科为一体的高科技设备，当前我国在数控机床自主研发、设计方面还有很大的差距，主要表现在设计没有对相关零部件进行整合、以静态设计模式为主、设计没有充分的论证仅仅依靠以往的经验进行定型化设计等。这种设计往往导致零件加工同质化现象严重，缺乏创新，有关零件细分产品较少很难满足现代市场的需求。因此，在现代数控机床设计时应注重探索数控技术设计理论，提高机床性能和功能的创新意识，不断优化在数控机床方面的探究和应用，逐渐实现油静态设计到动态设计模式的转化。
2.3 加强数控机床可靠性探究
数控机床工作性能是判定机床质量的重要指标，是用户比较关心的重要内容。数控机床稳定性一般使用平均故障时间间隔来判定，该参数不但描述了产品质量时间度量值，而且还综合反映了机床生产企业的综合实力。因此，应加强数控机床可靠性方面的研究，建立和完善机床可靠性评价体系，熟悉机床故障发生的模式，在设计时采用相关措施加以避免，全面提高数控机床的可靠性能。
3 数控机床的发展趋势
随着制造业对数控机床的依赖程度越来越大，以及现代计算机技术水平的飞速发展为数控机床功能的扩展提供了坚实的技术支撑，使数控机床的应用范围不断扩大，而且逐渐向智能化、高精度化以及网络化的趋势发展。数控技术控制智能化主要通过执行相关算法对加工的产品进行识别，从而选择合理的加工参数。智能化功能的实现极大的提高零件加工的精读，提高机床的工作效率。因此，能够在同条件下完成多个零件的加工。数控机床的网络化是未来发展的主要特点之一，通过网络能够保证加工参数在各个车间进行传递，既能达到数据之间的共享还能对数控机床进行远程监控，因此大大提高了机床的操作效率。
4 总结
综上所述，数控机床技术在我国具有较大的应用市场，在未来的发展过程中，必将成为制造业企业不可获取的技术之一。虽然，数控机床技术在实际的应用中，还存在着一系列的问题有待于完善。但是，数控机床技术对于制造业企业的重要性是不言而喻的。因此，我们要抓住世界经济一体化的机遇，学习国外先进的技术理论，并将其应用到我国的数控机床技术创新中来，促进我国数控机床技术的发展，使我国不仅能成在制造数量上达到世界先进水平，在制造技术和质量上也达到世界先进的水平。
参考文献
关键词：龙门式数控机床；发展；研究
引言
面对市场发生的变化、面对用户对技术进步要求的日益迫切形势，开发新型数控产品来替代普通数控产品失去的市场份额已势在必行。分析中国市场形势高档的数控产品因其价格昂贵，目前对于相当多的乡镇企业、私人企业、以及不十分景气的国有企业也是可望而不可及的。而对于国外市场，由于我们的技术相对落后、生产经验、生产能力、制造水平都存在较大差距，现在要开发高档产品与国外厂家竞争显然时机很不成熟。而大、中规格的经济型数控机床尽管有关性能指标不及高档机床，但功能类似、且价格低、操作方便使用可靠而受到广大中国用户欢迎。
1.龙门式数控机床的发展趋势
龙门式数控机床是当代机械制造业的主流装备，是市场热门商品。世界上工业发达的国家美国、日本等西方国家把该类产品作为战略物质。用于大型螺旋浆空间曲面加工的龙门式五轴联动铣床，曾引发轰动一时的美-日制裁原苏联的“东芝事件”。上世纪末，美国国会因当时我国进口16台用机制造的多轴联动旧机床，而炮制所谓要求制裁中国的考克斯报告。世界上工业发达的国家美国、日本、德国、法国、意大利、西班牙等国家的龙门式数控机床在中国销售量很大，都为本国开发、制造龙门式数控机床制定了技术创新的环境与机制和数控机床业技术创新战略。其代表性产品所具备先进技术及发展趋势。
当今世界龙门式数控机床正快速向高速、高精、复合、智能、环保的方向发展。中国的龙门式数控机床产品处于落后的地位，长期依赖进口。近年来，我国每年进口数控机床的总额中有42%是用于购买龙门式数控机床。我国为发展该类产品通过购买国外产品、合资合作引进先进技术，花费了大量的资金。根据海关统计，2004年我国机床消费94.6亿美元，消费了世界机床产值的五分之一，居世界机床消费的首位，其中进口59.2亿美元，居世界机床进口的第一位，出口5.4亿美元。我国龙门式数控机床产品的发展历程是通过购买国外产品和合资合作引进先进技术，如：北京航天与法国FOREST―LINE公司、北京第一机床厂与德国瓦特利西靠勃公司合作，与日本大隈公司合资等。目前，我国虽然在该类型数控机床方面有了长足的发展，但与美国、德国、法国、日本、意大利、西班牙发达国家相比，最少有10年左右的差距。
龙门式数控机床的开发及产业化的实施，将具有很好的国内外市场需求前景，应用领域为铁路、航空、航天、桥梁、汽车、军工、造船、化工、印刷、建筑、能源、模具、机械、纺织等行业。地处东北老工业基地沈阳的沈阳机床集团是全国最大的机床制造商，对民族工业的振兴肩负历史重任，具有开发此类机床近20年的经验，开发的GMB系列产品具有自主知识产权，填补了国家同类产品的空白。
2.国内外研究
（a）为动工作台、动横粱式加工中心；（b）为动工作台，定横粱式加工中心；（c）为定工作台、高架桥式加工中心；（d）为定工作台、动龙门式加工中心
图2.1框架结构图
随着航天、航空、汽车、模具等行业的日益发展，龙门式加工中心已成为必不可少的设备之一。目前龙门式加工中心的种类繁多，各类型产品所适用的行业也不同。行业的不同导致了适用的龙门式加工中心的类型也有所不同，因此在概念设计阶段必须正确的把握不同类型的龙门式加工中心都适用于哪些行业。
（符号注解：“”代表极好；“+”代表好；“o”代表一般；“-”代表差；“―”代表极差）
根据市场调研及对国内外同类产品的水平分析，龙门式加工中心根据框架结构的不同大体上分为如图2.1所示的4种类型。龙门式加工中心适用的行业大致分为4种：
（1）普通行业；
（2）汽车、模具行业；
（3）航天、航空行业；
（4）船用柴油机、汽轮机行业。
适用情况如表2-1所示。
通过表2-1我们看到一些行业会有多种类型的龙门式加工中心适用于该行业，但怎样确定最适用于该行业的龙门式加工中心变得尤为重要，因此必须了解各类型的龙门式加工中心在各性能指标上的优缺点。见表2-2。
对于适用于不同行业的龙门式加工中心在其性能指标上的侧重点也是不同的。
（1）普通行业：加工的工件大多数精度要求不高、批量较大。适用的龙门式加工中心应以成本较低、装卸工件方便、易排屑为主。
（2）汽车、模具行业：加工的工件要求精度高、效率高，但大多无复杂曲面。适用的龙门式加工中心应以快移速度高、换刀时间短、装卸工件方便、易排屑为主。
（3）航天、航空行业：加工的工件多以细长和复杂曲面为主，要求连续加工精度高。适用的龙门式加工中心应以加速度高、CNC五轴加工为主。
（4）船用柴油机、汽轮机行业：加工的工件体积大、重量大、高度较高，加工时切削量较大。适用的龙门式加工中心应以刚性高、Z轴行程大或有W轴为主。
结论
大规格高、中档龙门式镗铣加工中心作为通用机床表现为市场需求量多，适应性广。该类机床主要面向于航天、航空、汽车、军工、能源、模具、IT产业等行业的零件加工，以加工黑色和有色金属大中型复杂零件为对象，具有高精度、高柔性、环保型、自动化程度高等特点，特别适合多品种小批量精密加工。其性能指标和精度指标均贯彻国家标准。工件在一次装夹后可进行镗、铣、钻、攻丝等多工序加工，配备角度头可进行五面加工。通过样机试制证明：机床的功能、精度均达到了设计的要求。开发此类机床是我厂数控机床一个质的飞跃。
关键词：数控技术;高速切削;五轴联动;智能化
引言
数控技术英文简称CNC，它是通过计算机以及数字化技术来实现对机床运转的有效控制，以确保研发出一种加工过程智能化、自动化的制造技术。数控技术集信息处理、自动控制、微电子、自动检测、计算机等于一体的高新技术，具备高效率、高精度、柔性自动化等优势。数控技术的应用主要体现在数控机床上。当前利用数控机床可以加工出非常复杂的零件，而且加工出的零件精度高、质量稳定。并且由于数控机床进行的是自动化生产，这对提高生产效率，降低工人劳动强度也产生了非常重大的影响。因此当今世界各发达国家都在努力发展以数控技术为核心的先进制造技术，以期能进一步发展经济、提高综合国力。
1国内数控技术发展现状
如今，随着我国技术创新的不断推进，我国对数控系统、数控主机、伺服驱动、专机及其配套件等基础技术已经基本上掌握，并且创立了一批从事数控开发和生产制造的企业，建立了许多从事数控技术研究的研究机构，而且在许多大中院校开办了数控专业，为社会培养了一批优秀的数控专业人才，对于推动我国数控技术的发展至关重要。目前，在数控领域我国部分企业已经初具规模，如航天数控、沈阳数控、广州数控、华中数控等，上述企业所生产的数控系统具备普及型、经济型、实效性等特点。同时我国研发的数控产品的质量和性能对比以前，已有了很大的提高。这些产品目前在国内已逐步得到用户认可，并且有些已在国内站稳了脚跟，不少还出口到了国外，当然只能是出口到一些欠发达地区和国家，但这依然说明我国的数控技术已取得了长足进步。下面介绍一些近些年来，我国相关企业生产的一些较具特色的高品质数控产品：（1）华中数控研发出的华中“世纪星”数控系统要远远超过国外普及型数控系统，尤其是在功能和配置方面。同时，该企业生产的三维图形显示、大容量程序内存、开放体系结构、动态仿真、网络功能、TET彩色薄形显示器、多轴联动、双向螺距补偿等配置方面所具备的水平均达到了国外高档系统的水平。而且华中数控的数控系统要比国外同类型的便宜很多，比如其五轴CNC单价要比同类型西方生产的单价便宜四分之一。（2）广州数控研发出的GSK983M系统属于中高档数控系统，其能够实现5轴4联动，最高加工精度达1um，移动速度可以达到24m/min,可实现高精度高速度闭环加工。同时GSK983M系统还能够实现12种固定循环，坐标旋转，空间螺旋线插补等等功能。这种数控系统还可实现DNC加工，并具备相关参数和程序的传输功能，实现了对对机床的调整和加工程序的备份。这套数控系统还具有加工稳定性高的特点，其已被国内绝大多数机床厂家认可。（3）武汉重型机床厂研发出的重型七轴五联动车铣复合机床，最大加工直径8000mm，最大加工高度2000mm，最大承重100t。其还具备在线测量、五轴联动车铣复合加工等功能。这台机床是我国首台自行研制的大型螺旋桨数控五轴联动加工机床，其已达到当代国际先进水平。当它加工螺旋桨时，一次装夹，就能完成所有工序的加工。
2我国数控技术发展存在的主要问题
通过对数控机床的发展历程进行分析发现，虽然我国数控技术取得了较快的发展，但是与国外发达国家相比，还存在着较大的差距。尤其是在高精尖数控技术方面，差距更加明显。总的来说，我国数控技术的发展水平与国外相比的话至少落后10年。具体问题如下：2.1技术创新力度不够，技术消化吸收不良如今，我国数控技术还在照抄国外的发展模式，大部分内容缺乏创新，而且对国外的技术依赖性很强，很多方面只能模仿、改进，一旦出现问题很多时候不能自己解决，必须要请别国的专家来解决，这在很大程度上制约了我国数控技术的发展。总的来说没有形成自主创新能力。当前我国把引进国外先进的数控技术作为发展我国数控技术的一条捷径，虽然目前引进了很多国外的先进数控装备，但要从根本上提高我国数控技术的水平，就必须要对别人的技术进行充分研究，只有在此基础上才能消化吸收别人技术，把别人的变成自己的。但我国目前的情况是，很多情况下为了追求效率，只能是在没有充分消化的情况下求发展，结果是生产出的产品技术含量较低、质量不高、稳定性差。最终结果是：没有强大的技术根基，最后只能越来越依赖国外的技术。2.2技术创新环境不完善任何事物的出现都离不开环境，技术创新也一样。目前我国还未形成一套适合我国发展的技术创新环境。主要原因是因为我国经济发展还没有充分的市场化，市场机制不完善，一些结构性的深层次矛盾还没有彻底解决，企业发展往往面临法制不健全、竞争不平等等一系列问题；另一方面我国相关企业也面临国外同行的巨大压力。所以种种原因最后使得很多企业为了能生存，只能在一定程度上牺牲掉技术创新机制。而且大部分企业的技术创新机制长时间处于停滞状态，因此无法获得更好的技术成果。2.3数控系统稳定性可、靠性有待提高通常情况下，一般会选择平均无故障时间来衡量数控技术的可靠性。国外数控技术平均无故障时间一般超过了10000h以上，而国内数控技术一般在3000~6000小时，由此可见我国数控系统在可靠性上与国外的相比差距也很大。2.4机床数控化率低目前我国是世界上拥有机床量最多的国家（统计发现接近300万台），但是机床数控化率只有1.9%左右，与西方发达国家的20%还存在着较大的差距。例如日本不到80万台的数控机床，其数控化率却达到了20%。数控率低已经成为我国现阶段制造业面临的很突出的问题。2.5数控体系开放力度不够目前，我国大部分企业生产的数控产品开放力度不够，用户接口不完善，虽然部分产品具有开放功能，但是无法形成真正的开放式系统。使用这些产品时，用户无法根据自己经验来进行操作，从而导致对数控技术的创新无法有效的进行。
3我国数控技术的发展趋势
3.1向高精度、高速度方向发展数控技术日后发展的基本方向是高速切削加工技术，因为高速切削加工可以在改善工件加工质量的同时，进一步提高生产效率。在实际操作过程中，操作人员发现如果将切削速度提高10倍，将会使其进给速度提高20倍，达到超过了传统的切削，会诱发切削机理的改变，从而使金属切削单位功率提升30%~40%，刀具寿命提高了70%，但是切削力会下降30%。该过程还会导致留在工件上的切削温度不升反降，切削热大幅度降低，切削振动消失。但要实现高速切削加工，机床上面相关的一些功能部件也必须要达到一定要求，比如：工作台最高进给速度应该控制在40~60m/min，主轴转速最好控制在12000~40000r/min，此外主轴还要求要稳定性好，刚度好，冷却效果好。随着今后制造业对产品的精度要求越来越高，实现高精度的加工也是数控机床今后发展的重要方向。在数控机床高精度加工中，美国拥有者最好的加工水平，其不仅推动了中小型精密机床的发展，而且在大型精密机床的发展上也取得了不错的成绩，这些装备的出现使得数控机床的加工精度越来越高。近些年来，我国一直在研发超精密机床，例如北京机床研究成功研发了JCS-031型超精密铣床、JCS-027型超精密车床和JCS-035型数控超精密车床等。3.2向五轴联动加工发展五轴联动加工是未来数控技术的发展方向。因为现已证明如果对拥有三维曲面的复杂零件选择5轴联动进行加工，不仅能够使加工后的工件符合使用要求，而且还能提高生产效率。总的来说，5轴联动的数控机床的生产效率与2台3轴联动数控机床的生产效率相当，尤其是选择立方氮化硼制成的铣刀进行零件切割和加工时，5轴联动加工所获得的经济效益要高于3轴联动加工。但是由于5轴联动数控机床的主机结构、数控系统等极为复杂，从而使其购买价格明显高于3轴联动数控机床，再加上对5轴联动的数控系统具有较大的编程难度，从而在一定程度上制约了5轴联动数控机床的发展。如今，我国数控技术的软、硬件系统得到了有效的改进，这使得五轴联动数控机床的制造难度和成本大幅度降低了，这促进了5轴联动数控机床的发展。因此5轴联动数控机床是未来数控技术发展的主要方向。3.3向开放式、智能化、网络化方向发展智能化一定是21世纪数控装备的主要特点之一，也一定是我国在数控技术方面重点发展的领域。具体来说，智能化将体现在以下几个方面：（1）为提供加工品质和加工效率时的智能化，例如工艺参数自动生成、加工过程自适应控制需要智能化；（2）提高连接方便及驱动性能时的智能化，例如电机参数的自适应运算、前馈控制、自动选定模型、自动识别负载时等均需用到智能化；（3）在简化操作、简化编程方面时的智能化，例如智能化的人机界面、智能化的自动编程等。目前世界大部分国家开始对开放式数控系统进行研发，主要是由于开放式数控系统可以有效解决传统数控系统运行过程中所存在的封闭性缺陷，开放化的数控系统逐渐成为数控技术未来发展的主要方向。这里所提及的开放式数控系统主要是指各个系统的运行能够在统一的平台上进行，并借助增加、改变或剪裁结构对象，来使产品系统化。与此同时，其还能够把用户的技术诀窍和特殊应用集成到数控系统之中，从而有效的实现不同档次、不同品种的开放式数控系统，推动我国数控技术的发展。网络化是最近几年发展起来的数控装备。数控装备的网络化可以更好的满足制造系统、生产线、制造企业的发展需求，同时为虚拟企业、敏捷制造、全球制造等提供全新的基础单元。3.4向柔性化方向发展数控系统的柔性化也是今后数控技术的发展方向，其发展方向将体现在以下几个方面：（1）发展多功能机床。目前数控机床在加工零件的过程中，存在着对时间的大量浪费的问题，比如说在工件搬运、上下料、安装调整、换刀上会浪费大量时间。为了尽可能的利用好时间，人类尝试将各种功能的加工环节整合到同一台机床上，这样的加工过程中将会在很大程度上节省时间，提高加工效率。目前多功能机床发展速度很快，这种机床可以在今后实现数控加工的柔性化。（2）模块化设计。今后数控系统会逐渐朝着模块化的方向发展，由于借助模块化设计具有可裁剪性强，功能覆盖面大等功能，而且可以更好的满足不同用户的需求。因此今后采用模块化设计的数控系统可以有效的实现加工过程的柔性化。（3）群控系统。由于同一群控系统可以根据其生产过程中的不同，而使信息流和物料流进行自动动态的调整，从而能实现制造过程的柔性化。3.5向绿色环保方向发展虽然当前人类工业高速发展，但也造成了一系列的环境污染问题，并且这些问题在近些年来越来越突出。所以使得目前人们的环境保护意识越来越强，对生活品质的要求越来越高。而制造业对环境的污染可以说是相当突出，并且数控加工在制造业中是最重要的一环，所以今后就要求数控加工要越来越环保。在这种情况下，装备制造行业对数控机床提出了无液、无冷却液、无气味的环保要求。这样一来使机床的除尘、排屑等设备发生了翻天覆地的变化。因此数控机床今后的发展方向会朝着越来越环保的方向发展。
4小结
本文对我国数控技术的发展现状给予了系统的介绍。从中我们可以发现我国数控技术的发展已取得了很大进步，但要跟上数控技术的发展趋势，尤其是能制造出有自己特色的高品质数控装备，依然有很长的路要走。一个国家强不强大，关键在于实体经济，而实体经济的强大又取决于制造业发不发达，而数控技术是衡量制造业发不发达的一个很重要的环节。所以今后我国要想成为真正的经济强国，就必须要大力发展与数控技术。
参考文献：
[1]陈成.实现高速数控加工关键技术的研究[J].机械工程与自动化，2007,9(04):146-148.
[2]邹庆华.数控高效加工理论研究[J].机电产品开发与创新，2010,14(01):167-169.
关键词 数控机床 技术改造 经济分析 发展趋势 提高精度
数控机床被广泛应用于生产实践中，取得了巨大的效果。目前数控机床以开始朝着基于PC的第六展方向，由于PC是一个开放性的成本，可靠性高，软件系统应用广泛，在应用中比较广泛；又朝着高速化和高精度发展，这是社会高速化发展的必然要求；又朝着智能化方向发展，随着计算机技术的发展，数控系统的智能化的程度也在不停地提高，在智能化发展趋势中，许多企业引进自适应控制技术，引入专家系统来指导加工，引入故障诊断专家系统以及智能化数字伺服的驱动装置等。这些发展趋势都是可以预见的，将有助于了解数控技术。
一、数控机床的概论
数控机床是指采用数字形式信息控制机床。详言之，凡是用数字化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上，送入计算机或数控系统，经过译码、运算以及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需要的工件的一类机床即为数控机床。
数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效能的自动化机床，尤其对于约占机械加工总量80%的单件、小批量零件的加工，更显示出其特有的灵活性。概括起来，采用数控机床有以下几方面的好处：一是提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质量稳定；二是提高生产效率，一般约提高效率3～5倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率5～10倍；三是可加工形状复杂的零件；四是减轻了劳动强度，改善了劳动条件；五是有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展。
然而，数控机床毕竟是一种高度自动化的机床，技术复杂，成本较高。在实际采用时，一定要充分考虑其技术经济效果。目前，选用数控机床时主要考虑以下三种因数：即单件、中小批量的生产；形状比较复杂，精度要求高的加工；产品更新频繁，生产周期要求短的加工。凡是符合这三种因素之一的情况，采用数控机床，对于改进产品质量、减轻工人劳动强度、提高经济效益等，都会获得显著的效果
二、数控机床的经济分析
（一）实用性
选购数控机床时，企业要有明确的目的和出发点，首先考虑的是数控机床的实用性。
（1）数控机床规格、精度的实用性。在选择数控机床时，首先应确定数控机床上加工的典型零件。零件的尺寸决定机床的加工范围；零件关键部位的精度决定了所选机床的精度等级。机床精度的评定指标较多，因数控机床类别而异，但共有的关键项目是定位精度、重复定位精度以及综合加工精度。定位精度与传动链各环节的弹性、间隙等因素有关，反映了机械系统中的扭曲、挠度、爬行、共振等诸因素造成的综合误差。这些指标既反映了伺服机构的刚度，也说明了位置反馈测量系统的质量。重复定位精度反映了数控轴在全行程内定位点的稳定性，传动链刚性直接影响重复定位精度。综合加工精度指最后加工出来的工件尺寸与所要求尺寸之间的误差。选购时应避免盲目追求高精度，注意机床精度与工件精度相匹配。
（2）数控系统功能的实用性。数控系统功能可分为基本功能与选用功能， 各知名品牌数控系统的基本功能差别不大。除基本功能以外， 数控系统还为用户提供多种可选功能。通常数控系统具备的基本功能比较便宜， 而特定选择的功能很贵。在可供选择的功能模块中， 性能差别很大，价格也相差数倍，所以要根据加工要求和机床性能的需要来选择。从控制方式、驱动形式、反馈形式、检测、操作方式、接口形式和故障诊断等方面来衡量， 合理地选择适合机床的可选功能，放弃可有可无或不实用的可选功能。比如，自动换刀装置（ATC） 是加工中心的基本特征，ATC装置的投资往往占整机的30%～50%。因此在满足使用要求的前提下尽量选用结构简单和可靠性高的ATC， 以提高机床的可靠性和降低整机的价格。应当注意，单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价，应尽可能在购买主机时一并购置部分易损部件及其他附件。
（二）经济性
经济性是指选用的数控机床在满足加工要求的条件下， 所支付的“钱”最少或较为合理的。经济性往往是和实用性紧密相连的， 机床选得实用、经济， 可避免不必要的浪费， 避免以高代价换来功能过多而又不实用的较复杂的数控机床，避免在操作使用、维护保养等诸多方面带来困难。
数控机床的设计使用寿命一般为7年， 主要以数控方面的使用寿命为准。同时还得考虑市场占有率， 市场占有率高的数控设备说明是旺销产品， 已受到多数用户的青睐和肯定， 一般不会有太多的质量问题。
选购数控机床应考虑投资回报， 能够在短期内收回投资的机床才是好机床。因为数控机床的主要优势是实现工序集中，从而提高生产率和加工精度，所以数控机床既适于单件小批生产，又适于大批量生产。多数中小型企业购买的数控机床用于批量生产，因为批量生产不仅节省编程、对刀等辅助时间，提高机床利用率；而且对操作者的技术要求不高，人工费用也相对较低。所以用于大批量生产的机床投资回报较快。少数产品附加值高，具有一定经济实力的企业，为了生产组织方便而购买用于单件生产的数控机床。机床利用率较低时，不仅要考虑设备的使用费用，比如油、冷却液、电力消耗等，还要计算设备折旧。另外一个不可忽视的因素是设备的贬值，数控机床的升级、更新较快，同配置的一台机床，现在售价40万，三年后可能降至35万，这样算起来贬值和折旧一样不可忽视。所以没有定型产品或产品附加值较低的中小型企业，在购置贵重数控设备之前，一定要充分研究收回投资的周期。有些企业事先确定较稳定的批量加工意向，甚至已经接到订单，选购机床时要求机床厂为其准备工装、编制程序、培训工人，即所谓“交钥匙”工程，这是投资数控机床最理想的情况。
（三）稳定可靠性
数控设备的可靠性是广大数控设备用户必须关心的焦点问题， 因此在选用数控设备时应注意生产厂家的规模和市场占有率， 确认其产品是否达到国家规定的平均无故障时间标准（规定为500h）。目前多数机床厂都采购成熟的数控系统和零部件进行组装。国内应用较多的数控系统有日本FANUC、德国的西门子等。立式加工中心的床身出自昆明和南京的居多，而床身中的直线导轨、主轴又分别来自德国和台湾等地。所以机床的主要零部件的质量一般是可靠的，需要重点考察的是数控机床组装企业的售后服务网络是否健全，服务队伍的素质是否能胜任工作，服务能否及时，是否能履行承诺等。
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关键词：数控机床；进给伺服系统；发展趋势；
自20世纪末开始，我国制造业就开始了由制造大国向制造强国迈进的脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，既是生产力要素，又是重要商品。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来，我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强，无论在精度、速度、性能，还是智能化方面都取得了相当的成绩。在国际贸易中，很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的主要机电出口产品。因此，对数控机床技术的发展历程进行总结分析，将有助于推进我国数控机床技术实现跨越式发展的目标。
一、数控机床的发展进程
自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC(NumericalControl)和计算机数控CNC(ComputerNumericalControl)2个阶段。数控NC阶段主要经历了以下3代：第1代数控系统，始于50年代初年，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低，可靠性提高，推动了数控系统的进一步发展。计算机数控CNC阶段也经历了3代：第4代数控系统，始于70年代，当首个采用小型计算机的CNC装置在芝加哥展览会上露面时，标志着CNC技术的问世；第5代数控系统，始于70年代后期，中、大规模集成电路技术取得成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片的产生，并逐步应用于数控系统；第6代数控系统，始于90年代初，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正朝着以个人计算机(PC)为基础，向着开放化、智能化、网络化等方面进一步发展。数控机床通常由控制系统、进给伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。其中进给伺服系统作为数控机床的重要功能部件，其性能是决定数控机床加工性能的极其重要的技术指标。因此提高进给伺服系统的动态特性与静态特性的品质是人们始终追求的目标。接下来主要介绍一下进给伺服系统和机械传动系统的发展历程。
1、进给伺服系统
进给伺服系统是以运动部件的位置和速度作为控制量的自动控制系统，它是一个很典型的机电一体化系统，主要由位置控制单元、速度控制单元、驱动元件(电机)、检测与反馈单元和机械执行部件几个部分组成。根据系统使用的电动机的不同，进给伺服系统分为4大类伺服系统：步进伺服系统，直流伺服系统，交流伺服系统，直线伺服系统。
步进伺服系统。在20世纪60年代以前，步进伺服系统是以步进电机驱动的液压伺服电动机或是以功率步进电机直接驱动为特征，伺服系统采用开环控制。步进伺服系统接受脉冲信号，它的转速和转过的角度取决于指令脉冲的频率或个数。由于没有检测和反馈环节，步进电机的精度取决于步距角的精度，齿轮传动间隙等，所以它的精度较低。而且步进电机在低频时易出现振动现象，它的输出力矩随转速升高而下降。又由于步进伺服系统为开环控制，步进电机在启动频率过高或负载过大时易出现“丢步”或“堵转”现象，停止时转速过高容易出现过冲的现象。另外步进电机从静止加速到工作转速需要的时间也较长，速度响应较慢。但是由于其结构简单、易于调整、工作可靠、价格较低的特点，在许多要求不高的场合还是可以应用的。
60~70年代后，数控系统大多采用直流伺服系统。直流伺服电机具有良好的宽调速性能。输出转矩大，过载能力强，伺服系统也由开环控制发展为闭环控制，因而在工业及相关领域获得了更加广泛的运用。但是，随着现代工业的快速发展，其相应设备如精密数控机床、工业机器人等对电伺服系统提出越来越高的要求，尤其是精度、可靠性等性能。而传统直流电动机采用的是机械式换向器，在应用过程中面临很多问题，如电刷和换向器易磨损，维护工作量大，成本高；换向器换向时会产生火花，使电机的最高转速及应用环境受到限制；直流电机结构复杂、成本高、对其他设备易产生干扰。
交流伺服系统针对直流电动机的缺点，人们一直在努力寻求以交流伺服电动机取代具有机械换向器和电刷的直流伺服电动机的方法，以满足各种应用领域，尤其是高精度、高性能伺服驱动领域的需要。但是由于交流电机具有强耦合、非线性的特性，控制非常复杂，所以高性能运用一直受到局限。自80年代以来，随着电子电力等各项技术的发展，特别是现代控制理论的发展，在矢量控制算法方面的突破，原来一直困扰着交流电动机的问题得以解决，交流伺服发展越来越快。直线伺服系统永磁同步直线电机在推力、动态性能、定位精度方面比其他直线电机更具优越性，因而PMLSM越来越多的用于直线伺服系统中。但由于直线伺服系统存在很大的参数摄动和负载扰动，此外还存在“边端效应”等问题，因此，采用传统的比例(P)或比例积分(PI)位置调节器的矢量控制系统很难满足高性能伺服系统的要求。
2、机械传动系统
机械传动系统由数控机床的主传动系统，进给运动系统，回转工作台与导轨组成。数控机床主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度以满足不同的加工条件要求。主传动系统组成包括主轴电动机、传动系统和主轴组件等。其中动力源部分包括：电机；传动系统包括：定比传动机构、变速装置；运动控制装置包括：离合器、制动器；执行件包括：主轴等。进给运动是以保证刀具与工件相对位置关系为目的，被加工工件的轮廓精度和位置精度都受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的直接影响。进给运动是数字控制系统的直接控制对象。对于闭环控制系统，还要在进给运动的末端加上位置检测系统，并将测量的实际位移反馈到控制系统中，以使运动更准确。回转工作台的作用：按照数控装置的指令做回转分度或连续回转进给。导轨的作用：起导向及支承作用，它的精度、刚度及结构形式等对机床的加工精度和承载能力有直接影响。为了保证数控机床具有较高的加工精度和较大的承载能力，要求其导轨具有较高的导向精度、足够的刚度、良好的耐磨性、良好的低速运动平稳性，同时应尽量使导轨结构简单，便于制造、调整和维护。数控机床常用的导轨按其接触面间摩擦性质的不同可分为滑动导轨和滚动导轨。在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静压导轨和贴塑导轨。
1)液体静压导轨：在两导轨工作面间通入具有一定压力的油，形成静压油膜，使导轨工作面间处于纯液态摩擦状态，摩擦系数极低，多用于进给运动导轨。
2)气体静压导轨：在两导轨工作面间通入具有恒定压力的气体，使两导轨面形成均匀分离，以得到高精度的运动。这种导轨摩擦系数小，不易引起发热变形，但会随空气压力波动而使空气膜发生变化，且承载能力小，故常用于负荷不大的场合。
3)贴塑导轨：在动导轨的摩擦表面上贴上一层由塑料等其它化学材料组成的塑料薄膜软带，其优点是导轨面的摩擦系数低，且动静摩擦系数接近，不易产生爬行现象；塑料的阻尼性能好，具有吸收振动能力，可减小振动和噪声；耐磨性、化学稳定性、可加工性能好；工艺简单、成本低。滚动导轨的最大优点是摩擦系数很小，一般为0.0025~0.005，比贴塑料导轨还小很多，且动、静摩擦系数很接近，因而运动轻便灵活，在很低的运动速度下都不出现爬行，低速运动平稳性好，位移精度和定位精度高。滚动导轨的缺点是抗振性差，结构比较复杂，制造成本较高。近年来数控机床愈来愈多地采用由专业厂家生产的直线滚动导轨副或滚动导轨块。这种导轨组件本身制造精度很高，对机床的安装基面要求不高，安装、调整都非常方便。
3、数控机床加工程序的结构
数控机床程序分成程序开始、程序内容和程序结束三部分。
第一部分程序开始部分。主要定义程序号，调出零件加工坐标系、加工刀具、启动主轴、打开冷却液等方面的内容。数控程序主轴最高转速限制定义G50S2000，设置主轴的最高转速为2000RPM，对于数控车床来说，这是一个非常重要的指令。坐标系定义如不作特殊指明，数控系统默认G54坐标系。返回参考点指令G28U0，为避免换刀过程中，发生刀架与工件或夹具之间的碰撞和/或干涉，一个有效的方法是机床先回到X轴方向的机床参考点，并离开主轴一段安全距离。刀具定义G0T0505M8，自动调5号左偏刀5号刀补，开启冷却液。主轴转速定义G96S150M4，恒定线速度S功能定义，S功能使数控车床的主轴转速指令功能，有两种表达方式，一种是以r/min或rpm作为计量单位；另一种是以m/min为计量单位。数控车床的S代码必须与G96或G97配合使用才能设置主轴转速或切削速度。G97：转速指令，定义和设置每分钟的转速。G96：恒线速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。
第二部分程序内容部分。程序内容是整个程序的主要部分，由多个程序段组成。每个程序段由若干个字组成，每个字又由地址码和若干个数字组成，它表示数控机床要完成的全部动作。常见的为G指令和M指令以及各个轴的坐标点组成的程序段，并增加了进给量的功能定义。F功能是指进给速度的功能，数控车床进给速度有两种表达方式，一种是每转进给量，即用mm/r单位表示，主要用于车加工的进给；另一种和数控铣床相同采用每分钟进给量，即用mm/min单位表示。主要用于车铣加工中心中铣加工的进给。
第三部分程序结尾部分。在程序结尾，需要刀架返回参考点或机床参考点，为下一次换刀的安全位置，同时进行主轴停止，关掉冷却液，程序选择停止或结束程序等动作。回参考点指令G28U0为回X轴方向机床参考点，G0Z300.0为回Z轴方向参考点。停止指令M01为选择停止指令，只有当设备的选择停止开关打开时才有效；M30为程序结束指令，执行时，冷却液、进给、主轴全部停止。数控程序和数控设备复位并回到加工前原始状态，为下一次程序运行和数控加工重新开始做准备。
二、数控机床的发展趋势
进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。数控机床正向高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等方面发展。
高速化。新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部件(如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等)主轴转速达15，000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。
高精度化。一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准、统计法)，就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准、统计法)以下，就是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造(CAM)系统的发展，精密度已达到微米级。
功能复合化。工件一次装夹，能进行多种工序复合加工，可大大地提高生产效率和加工精度，是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。
控制智能化。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更趋完善。为日本Mazak公司最新推出的E—zizith型卧式加工中心，将信息技术与制造技术融为一体。在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，已形成将测量、建模、加工、机器操作四者融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、操作一体化的4M智能系统。
体系开放化。计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快地更新换代。许多数控系统生产厂家利用Pc机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易地实现智能化、网络化。开放式体系结构可以大量采用通用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。
驱动并联化。并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，在机床主轴(一般为动平台)与机座(一般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。
并联机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向，受到了国际机床行业的高度重视，被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。
极端化(大型化和微型化)。国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机床包括微切削加工(车、铣、磨)机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。
信息交互网络化。对于面临激烈竞争的企业来说，使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。既可以实现网络资源共享，又能实现数控机床的远程监视、控制、培训、教学、管理，还可实现数控装备的数字化服务(数控机床故障的远程诊断、维护等)。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配备了一个称为信息塔(e-Tower)的外部设备，包括计算机、手机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障报警显示、在线帮助排除故障等功能，是独立的、自主管理的制造单元。
新型功能部件。为了提高数控机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括：高频电主轴：高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点，在各种新型数控机床中已经获得广泛的应用；直线电动机：近年来，直线电动机的应用日益广泛，虽然其价格高于传统的伺服系统，但由于负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用，机械传动结构得到简化，机床的动态性能有了提高。如：西门子公司生产的1FN1系列三相交流永磁式同步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态性能和运动精度要求高的机床等；德国EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机；电滚珠丝杆：电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，可以大大简化数控机床的结构，具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。
高可靠性。数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大；工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。国外数控系统平均无故障时间在7~10万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为10000小时左右，国外整机平均无故障工作时间达800小时以上，而国内最高只有300小时。
加工过程绿色化。随着日趋严格的环境与资源约束，制造加工的绿色化越来越重要，而中国的资源、环境问题尤为突出。因此，近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现，并在不断发展当中。在21世纪，绿色制造的大趋势将使各种节能环保机床加速发展，占领更多的世界市场。
多媒体技术的应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。除此以外，在数控技术领域应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，应用于实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等，因此有着重大的应用价值。
三、数控机床发展中所存在的问题
由于我国的技术水平和基础工业相对其他发达国家比较落后，数控机床的性能、水平和可靠性与工业发达国家相比差距还很大。因此，加速进行中国数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完善我国数控机床和数控产业成了我国的主要任务。目前，我国在发展数控机床业中存在的主要问题主要有以下几点：
缺乏实事求是的科学精神，忽视了数控机床本身的技术特点、发展规律，没有实事求是地制定数控机床发展的规划，盲目性大。
缺乏系统深入的科研工作难以对各种技术资料进行积累，设计方法陈旧，仅靠类比模仿进行产品设计，既缺乏机床创新的基本理论，又缺乏丰富的生产实际经验，对高效自动化机床、数控机床的刚度、振动、热变形、噪声、精度补偿等基础技术缺乏深入研究，对各类机床加工工艺、布局、结构、导轨、卡轴、卡具等应用技术又缺乏认真试验，难以创新设计出优质适销的先进产品。
没有合理地运用资源，这主要表现在两点：第一，对于所涉及到的研究所、厂房等没有综合应用、取长补短，往往见到的是他们孤军作战，而且各单位忙于生存，普遍缺乏深入系统的科研工作，更没有做到生产一代、研制一代、预研一代等可持续的发展；第二，机床行业人员素质低，缺乏各方面人才，而且各研究单位、企业、人才流失严重，科研、设计力量十分虚弱，往往呈现低效运行状态。
我国制造业大环境的制约。由于没有在全国范围内发展大量大批生产自动化，对高效自动化机床的卞机设计的基本功较差，而机床的品种结构发展，全靠主机设计本领加以变化，因此，依靠引进和合作生产来发展各类卞机，至今我国许多高性能、新结构的数控机床大都为合作产品，基本处于仿制阶段。缺乏吸引高层次、高素质人才创新创业的环境，高速、柔性、精密机床配套技术的自主研发能力低。对国外技术重引进、轻消化吸收的问题仍很突出。“消化”在整个资金投入中所占的比例相对其他工业发达国家来讲太低。
四、数控机床的发展策略
从上世纪80年代起，我国机床制造业对数控技术和数控机床一直给予较大的关注。但是由于我们的数控技术与其他工业发达国家差距较大，与国外一些先进产品相比，仍存在着很大劣势，使得我们总是处于技术跟踪阶段。面对这种情况，为了加速振兴我国的机床制造业，提高我国的数控机床技术，应当加强以下几个方面的研究工作：
1、以高速化为先导，提高数控机床的综合性能
数控机床的高速化是提高其高效、柔性和高精化的一个重要措施。分析中型加工中心的高速化与高精化的发展历程，可以得出，作为表征其切削运动高速化的主轴最高转速和最大进给速度，大致持续地以每10年增长1倍的比率上升，而表征压缩机床辅助时间的快移速度(指以滚珠丝杠和旋转伺服电机驱动)和自动换刀/工作台转位速度，基本上以每12~15年翻一番的速度增长，1993年后逐步推广用直线电动机直接驱动的新技术，使加工中心的快移速度比用滚珠丝杠副驱动时又提高了1倍。高速化的发展还要多注意2个问题：从先进适用出发确定高速范围；高速化要和机床的结构和控制性能相匹配。
2、推进μm工程，研制高效精密数控机床
目前国内生产的数控机床尚缺少高效、高可靠性且加工精度达微米级的产品。为此，需研发一些能兼顾高效化和高精化的数控制造装备以适应汽车制造业加工关键零件的需求。由于这些数控制造装备的加工精度主要在微米级(μm)范围内，因此可称为μm级制造装备及技术研究，简称“μm工程”。
3、发展复合加工数控机床、缩短制造过程链
加快复合数控机床的发展步伐，提高工序的集中度，使加工过程链集约化，可以提高多品种单件和中小批量加工的工效，也有利于加工精度的稳定性。复合数控机床可以减少在不同数控机床间进行工序的转换而引起的待工以及多次上下料等时间。通常这些时间占零件整个生产周期的40%~60%，即使在信息管理良好的情况下，仍将占20%左右。因此，复合数控机床具有明显的技术效果。为了避免复合机床因功能的扩展而过多地引起结构的复杂化和成本的增加，还需要探求两个问题：通过创新技术扩大功能部件的适用面来简化结构；发展模块化和可重构化的复合机床。
4、高效柔性化的新一代制造系统
1995年开始研究的在可重构制造技术支持下，构建具有适应大批量高效柔性化生产的可重组制造系统(RMS)是一个值得注意的发展动向。其核心为制造系统能物理组态，即根据加工对象的变化方便地进行布局和设备配置的调整，发展了能对多变的市场需求做出合理的配置规划和易于调整的布局方式、适应重构的控制软件、开放式控制系统和规范化接口以及能快速提升系统重组后制造质量的诊断系统等技术，使其兼具专用生产线的高效性能和适用的柔性以取得更佳的经济性，已在生产中取得了初步成功的应用。
5、发展网络化制造单元，推进企业制造能力的高效柔性化
当前，国内外一些机床和数控系统制造企业在从分布式网络化联盟制造的角度出发研究相适应的制造单元，强化其自治管理能力，能与企业的资源计划(erp)，产品数据管理(PDM)和计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工程(CAD/CAPP/CAM)的信息集成，进而通过与客户关系管理(CRM)和供应链管理(SCM)的联系做出智能决策，实施并行工程、可视化监控等以提高机床利用率，实现高效的柔性生产。
6、开展可靠性设计，加强全面质量管理，保证数控机床的可靠性增长
为了保证数控机床有高的可靠性，设计时不仅要考虑其功能和力学特性，还要进行可靠性设计，根据可靠性要求合理分配各组成件的可靠性指标，在配套件采购和制造过程中重视质量要求，加强全面质量管理以求可靠性的不断增长。
7、提高技术人员的综合素质。
中国机床工业的振兴，数控机床的加速发展，归根到底，取决于人员素质的提高、工业文化水平的提高、人才的加速培养，有效的深化改革、改组、改制，切切实实加强科学管理，提高工作质量、生产率、劳动生产率。进入21世纪知识经济时代，科学知识作为重要生产要素的机床，其作用将更加突出。
关键词：数控机床；电气系统；可靠性
1 简介
数控机床一般是由系统，电气系统，刀库，CNC系统，防护装置，液压系统，主传动系统，冷却系统，主轴组件，进给系统等组成。数控机床的电气系统是指控制着机床各部件进行工作并协调完成机床加工任务的核心系统。它是由大量的继电器来组成非常复杂的逻辑控制电路，通过接受来自操作面板及机床其他各部分位置开关所传来的信号并经过逻辑运算的信号，从而控制机床的运行状态。电气系统通常指的是数控机床除了CNC系统和电源外的所有电气元件和线路连接的部分传感器件，例如电磁阀，变频器，继电器，开关等。
数控系统是整个数控机床的控制中枢，在实际的使用和运行过程中表现优劣，直接关系到数控机床整体设备是否能够正常运行，完成加工任务。因此，数控系统的可靠性是广大数控机床用户在选购产品时最为关注的质量属性之一，在越来越激烈的市场竞争中，国外发达国家的数控巨头凭借他们所拥有的先进技术和生产工艺尤其是在电气系统方面对我国的数控行业形成合围之势。数控机床可靠性的好坏已经成为我国民族数控产业能否继续发展的关键所在。
2 数控系统可靠性低的原因
近几年来数控机床企业界有了一些新的认识，数控机床毛病最多的是电气控制部分，其次才是机械部分。电气部分故障率高的是数控系统部分，其他部分出现故障的概率很少。通过对数控机床的故障统计分析得知，电气系统故障绝大多数是国产机电元件质量差所引起的。其中国产元件存在质量问题最多的包含机械触点继电器、开关、按键、键盘、接插器、屏蔽电缆、电容、连接器、交流插座等。
根据一项国外的统计，计算机的故障中90%是电源本身的故障和来自电源对干扰的传导，往往强电设备对电源系统是存在一定的影响的，强电在使用中会产生很强的脉冲噪声，通过各种途径传导影响电子设备的正常运行。根据电磁兼容性（EMC）原理，首先把电源搞好，从电源系统抑制干扰更有效。因为电源系统往往是噪声的“媒体”通过馈线传播干扰。近年来，虽然电网供电质量有较大提高，但是各地工厂的具体情况差别很大，部分工厂电压波动超过士15%，这时往往伴随着种种噪声干扰，系统会时好时坏，故障率明显增加。
3 提高可靠性的措施
数控机床电气系统的可靠性水平从根本上说是在设计阶段决定的，是通过实际的制造和生产管理实现的。凡是为提高产品可靠性水平而采取的设计技术都称为可靠性设计。目前由于数控机床电气系统产品缺乏真实可用的可靠性数据，无法实现在真正意义上进行可靠性的预计和分配。但我们可以采取多种实用的可靠性设计措施，如制订可靠性设计准则、可靠性设计检查表，实行可靠性设计评审，在故障分析基础上进行可靠性改进设计等。可靠性设计准则，被日本的企业界认为是产品可靠性设计的三大法宝之一。它是在对产品进行故障模式、危害度和影响分析的基础上，选用更加可靠的零件、元器件，采用简化设计、优化设计、降额设计、热设计、冗余设计、环境设计、人机工程设计等技术，从而保证产品的可靠性。
经过大量的研究实验和实践，我们必须认识到要想把CNC做好，首要问题是解决电源的问题，确定提高数控机床电气系统可靠性要以供电电源为突破口，切实提高电源的电网适应能力和电磁兼容性能力。首先大胆采用降额设计技术，重点是选择功率器件（大功率三极管、快恢复二极管等）以及低通电源滤波器，电解电容等。降额设计的使用应包括电流、电压和功率等电学应力降额，也应包括像振动、温度、冲击等环境应力方面的降额。在进行设计时不仅要充分考虑稳态性能，还要兼顾脉冲状态以及环境变化时所引起的供电波动、浪涌和干扰等情况。因此，在进行数控机床电气系统的设计阶段要留有足够的余量。当进行环境设计时也应考虑抗振设计和热设计的加固技术。数控机床电气系统的安装好坏对数控机床的可靠性和稳定运行是至关重要的。
数控系统的可靠性设计值，要通过制造和装配过程予以保证和实现。低劣的制造和装配工艺，可靠性设计值就成为根本不能兑现的空话，因此对关键的制造工序和装配工序要建立可靠性保证体系。制造和装配工艺水平落后，过多的手工操作和人为参与是国产数控系统可靠性的软肋。对于国产数控系统这种小批量生产的产品，现有的工艺水准，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性。国际名牌数控系统的大批生产，采用机器人焊接，实现全自动制造，减少人为参与，避免了由于人为不慎所造成的失误。数控机床电气系统一般没有齐全的技术资料，系统一旦出现故障，别人很难从源代码解读，只有原编者才能修改。因此要加紧建立软件可靠性保证体系，对软件的研制、测试、运行和维护各阶段进行计划、组织、监督控制和指导。对开发的数控机床电气系统软件要进行可靠性论证，制定软件的可靠性考核办法，以便有效提高软件可靠性。
[参考文献]
在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。
为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。
1总体战略
制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。
1.1以科技创新为先导
中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。
为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。
1.2在商品化上狠下工夫
近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。
影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。
因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。
1.3将管理和营销作为产业发展重点
经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境［1］。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。
因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。
1.4大力加强技术支持和服务
数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。
1.5坚持可持续发展道路
可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的以油气、喷油等取代油雾，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证［2］。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。
2技术途径
2.1发展具有中国特色的新一代PC数控系统
数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。
实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年［3］）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。
目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。
几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时（如细插补、位置伺服控制等），从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品，在国内现有工艺条件下，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性，因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳，对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响，使得不少用户现在还心有余悸。
因此，我们在开发新型数控系统时，应优先选用新型高性能CPU（如高主频的PentiumII、PentiumIII等）作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样，可大幅度减小系统硬件的规模。此外，还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术，从而全面提高系统的可靠性。
由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺服控制功能。这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。
这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。此外，集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。
2.2推进数控功能部件的专业化生产
解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下：
(1)新型永磁电主轴单元电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型，存在以下突出问题：①转子上存在绕组，有大电流流过，因此转子发热严重，直接影响主轴精度；②低速出力小且转矩脉动大，难以满足宽范围切削要求；③效率和功率因素低，不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多；④控制系统复杂、成本高。
因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，将可有效解决现有电主轴存在的问题，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单，因此易于进行专业化大规模生产。当然，这还要攻克主轴支承（陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承）技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。
(2)廉价的高性能伺服系统目前，一套进给交流伺服系统（驱动器+电机）的价格一般都在万元以上，主轴伺服系统的价格高达数万元，已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此，应配合新型集成化国产数控系统的发展，大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口，充分利用我国的永磁资源优势，通过专业化生产可以把电机的造价降下来，而采用智能化的IPM模块作为功率接口也很便宜，因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内，将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内，将是完全可能的。
(3)直线交流伺服系统直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件，目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决，而并联机床的防磁相对容易，因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机，为并联结构机床开发永磁同步型直线电机，从而扬长避短，构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上，可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。
(4)零传动数控转台与摆头数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度，因而必须另辟蹊径开发新型零传动（无机械传动链）数控转台和摆头，以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。
(5)高速高精度检测装置高速高精度是下世纪数控机床发展的主题，这不但需要高性能的控制和驱动，同时还需要高品质的检测环节，因此应在现有技术基础上，进一步开发0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器，此类技术国外对我国是封锁的。
2.3加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗
数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论(1)大力发展低价位数控机床低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统（包括伺服）按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。
(2)加速开发高速高效数控机床高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条：①通过提高切削速度和进给速度，从而达到成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料（如铝钛合金、模具钢、淬硬钢）和特殊形状零件（如复杂薄壁零件）的高效加工问题。②通过工艺复合，减少工件的安装次数，有效缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法，大幅度减少换刀次数，提高加工效率。④为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批加工的准备时间。
在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此，必须立足国情，结合实际勇于创新，大胆探索新的道路。考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙，不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。
(3)突破重型数控机床的设计制造技术重型数控机床（特别是多坐标重型数控机床）是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的，因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产学研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在下世纪初取得突破性进展。
目前，在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外，还应加强其关键技术研究。例如，重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）CPU冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。此外，在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案，即一组电池在给系统供电时，可对另一组电池进行充电，电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响，从而有效保证系统的可靠性。又如，重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5m，普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动，因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足（或双足）爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术，以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外，机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。结语
制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。
我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！
作者简介
周凯男，1954年生。清华大学（北京市100084）精密仪器与机械学系副教授、工学博士。主要从事数控技术、机电控制工程、制造科学与制造系统等方面的研究工作。取得科研成果15项。70余篇。
参考文献
1杨皖苏，严鸿和.机械科学与技术,1997，26(4):1～6
关键字：机械数控加工技术；机械加工；影响
怎样更好的利用机械数控加工技术是当前很多企业关注的问题。目前很多的企业中存在不能完好利用数控机床技术、操刀的位置以及次数不合理、编程的技巧仍不够强等问题，所以解决这些问题的办法就变得非常重要了。但是我们需要事先说明什么数控加工技术。
一、什么是数控加工技术
数控加工技术指的是使用数字控制技术来实现更高效率、更高精度的机械加工。数控加工技术具体指的是，在对产品进行机械加工时，充分的对数字控制技术加以利用，以增强机械加工的质量。
数控加工技术改变了机械加工的概念以及工作方式。而且数控加工技术有效的融合了传统技术以及自身的特有技术，传统技术有计算机技术、机械加工技术、传感检测技术、网络通信技术、光机电技术等等；自身的特有技术有高效率和高精度的加工技术、自动化技术等等。
由此可见，数控加工技术主要是对计算机技术加以利用来进行控制与管理，按照提前设置好的工作方式以及程序来有效的对机械设备加以控制，并让机械设备提前设置好的工作方式以及程序来对各种工件进行加工。与机械传统的加工方式相比，数控加工技术的灵活性更高，而且操作也更便捷。与此同时，因为现在的微电子技术的发展进程十分快，我们在数控加工技术中应用微电子技术，会使其加工质量、工作稳定性、工作模式、工作效率等等所具有的功能全部得到更高的提升。现在，数控技术的理念已经得到了大部分工业行业的推崇以及认可，机械加工领域也一样。在今天，随着数字控制技术、计算机技术、微电子技术、数据编程理论与技术的不断完善和成熟，数控加工技术在机械加工领域的发展将会更好，而我们也要为其做出努力。
二、对数控机床加工有影响的因素
（一）操刀的位置以及次数不合理
在使用数控车床批量生产时，尤其是进行大批量生产时，可以在保证加工生产产品质量以及加工稳定性的前提下，增强加工的效率是非常有效的一项得到更多经济效益的方法。在使用数控车削进行产品加工时，可以选择使用简便的换刀方式，这也是减少加工成本、缩短换刀辅助时间以及减低机床磨损的一项非常有效的方法和途径。对换刀点设置进行改进是达到以上目的所进行的比较有效的尝试之一。所以，在选择夹具、安排走刀路线、刀具排列的使用顺序以及位置等方面都得进行优化设计，精细分析。对换刀点设置进行改进，有利于降低运行成本，增强加工效率。
（二）不能完好的利用数控机床
我国当前的机械制造业已经应用了很长一段时间的机械数控加工技术了，而且大部分的企业所购置的机械数控加工设备，比如说数控机床等等都因为环境因素或者是人为因素在一定程度上造成了机械的折旧。并且不管操作工人怎样遵守设备相关的操作规范或者是做好设备的保养、维修工作，这种折旧都是存在的，都会在一定程度上促使设备的精密度降低，从而阻碍了机械数控加工技术正常的发挥。
所以，为了确保机械数控加工技术所生产产品的质量，定期的检修机械数控设备就变得极为重要了。只要定时或者是不定时的对设备进行检修，设备的加工精密度才可能得到保障，机械数控设备本身的工作效率才有可能提高最高，械数控加工技术本身的实用优越性才能够被充分的利用出来。
（三）编程的技巧仍不够强
机床的工作效率会受到程序效率的影响，因此对编程质量进行优化是一项非常好的数控机床提高工作效率的方法。第一，熟悉机床所的指令，对机床的功能进行充分的开发，寻找效果高的加工、编程方法。第二，积极地推广计算机编程，提高程序自身的可靠性，提高计算机的切削模拟，进而取消或者是减少数控铣床所花费的调试程序时间。第三，合理的编程，减低机床走空刀的几率。
三、促使数控机床加工效率提升的措施
（一）科学化管理数控机床
如今所使用的数控机床与常规机床是有很大差别的，因此这二者应当区别开来，而且这两者的管理经验与方法也应当分开，否则就会给数控机床带来毁灭性的损害。通过多家企业的数控机床管理经验，我们可以总结出：通常企业可使用集中式管理办法来管理数控机床，有条件的企业还可以使用一些比较先进的手段，比如说计算机集中式管理手段。计算机集中式管理方法指的是使用计算机技术采集以及整合数控机床加工生产作业的相关信息，然后再通过网络进行共享，则数控加工技术人员就可以在网络上进行会议、办公以及交流了，大大的降低了生产加工前所需的准备时间，提高了企业的生产效率，优化了物流路线。
（二）选择合适的削刀具也可以增强机械数控加工技术的效率与水平。国内外大部分的数控机床正在向着大功率化、高速化以及高刚性化的方向发展，这种趋势提高了对数控机床刀具本身的要求，需要达到承受住速度非常快的切削加工作业但是自身不能有比较大的性能损伤要求。因此，在对刀具进行选择时，可以选择硬质合金刀具替代高速钢刀具。而且经济能力比较强的企业可以与实际情况相结合选择立方氮化硼刀具、陶瓷刀片等耐磨性能比较强的刀具。只要刀具的性能得到了保证，机械数控加工技术自身的效率以及水平才可以得到更大的提高。
总结：寻求增强械数控加工技术效率以及水平的方法，不但有利于提高企业自身的生产效率，拓宽企业的发展前景，还有利于制造行业向着高效化、科技化以及高新化的方向发展，进而增强综合竞争力。所以我们一定要定期的维修和养护机械数控加工设备、提高编码的技巧、合理的选择刀具、科学化管理数控机床等等，这有这样，制造企业才能够真正的降低生产成本、增强加工效率，进而增强竞争力。
参考文献：
[1]谢国明.基于NX3的平面铣削优势编程策略及应用[J].制造技术与机床.2006（06）.
[2]武欣竹，杨继盛.传统加工与数控加工的合理衔接[J].装备制造技术.2008（09）.
【关键词】机械数控加工技术水平 影响因素有效策略
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：
机械数控加工技术因其能完成较复杂的机械加工作业，且具有一些能够弥补普通机床不足的特有优势，而被广泛运用于不少机械制造企业。但随着时代的发展和科技水平的不断提高，目前机械数控加工技术已不能适应制造业的发展需要，其技术水平迫切需要得到提高。只有有效提高了机械数控加工技术水平，才能从根本上保证机械制造企业的持续稳固发展，才能使这些企业在市场竞争中不断完善自身，处于不败之地。
现阶段影响机械数控加工效率的主要因素
1、对操刀相关问题的把握不科学
应用机械数控加工技术加工大批量的零部件时，确保加工质量、维持加工工序的稳定是提高工作效率的重要途径，而选择合适简便的换刀方法则是维持数控加工过程稳定性的可靠保障。通过对换刀方式的合理选择，可以尽量减少换刀的辅助时间，减小数控机床的精密度损失，并降低加工工序的支出成本。要提高机械数控加工设备的工作效率，必须在改进换刀点设置方面下功夫，以尽量减少设备工作成本。要对换刀的各方面因素，如走刀线路的布置、刀具位置和顺序的具体安排等问题进行精密分析，力求解决一切因对数控加工技术操刀工序把握不科学引起效率低下问题。
2、对数控机床的应用不到位
在我国的机械制造业中，对机械数控加工技术的应用已有相当长的时间了，很多企业的机械数控加工设备如数控机床等都由于人为因素或环境因素有了一定的折旧。无论操作工人是否严格遵守设备操作规范要求以及设备的维修保养工作是否按时进行，这种折旧都是不可避免的，且或多或少地会降低设备的精密度，从而影响机械数控加工技术作用的正常发挥。为了严格保证机械数控加工产品的质量，对机械数控设备进行定期检修非常重要。正所谓“磨刀不误砍柴工”，只有定期检修以保障设备的基础加工精密度，才能将机械数控设备的工作效率提升到最高，才能更好地实现机械数控加工技术的实用优越性。在面对一些大批量的零件加工订单时，我们一定要分清零件是属于粗加工还是精加工的范畴。加工类型不同对设备的要求也不同，粗加工零件不同于精加工，不需要那么高的加工精度，只需保证短时间、快速度及高去除率，这会严重损坏一般数控设备的精密度。所以，一般使用一些精密度差、长期使用过的设备去进行粗加工，而把新购置的、精密度良好的设备作为精加工专用设备，并对其进行仔细维护、定期检查。将不同的设备用于不同的工序，既能保证资源的合理配置，又能将加工工序对机械数控设备的损伤降到最低，以保证其使用寿命，同时还能提高机械数控加工设备的工作效率。
3、程序编写不专业
提高机械数控加工效率的另一个有效方法是对现有程序编写方式进行优化，因为机床程序编写的专业与否直接影响到数控机床的工作效率。优化编程方式可从以下几方面着手：（1）熟悉数控机床的相关指令，这样才能充分了解和开发机床的一些内部隐藏功能，从而使得编写程序和依照程序进行加工的机床效率最大化。（2）大力推广计算机编程技术，善于利用计算机模拟技术进行数控机床的切削模拟演练，以保证优化后的程序具有实地可操作性，并有效减少该套程序在数控机床实际运行中的调试时间，从而提高数控机床加工效率。（3）根据机床实际情况来编写程序，以保证程序的可靠性和实用性，避免机床走空刀现象的发生。
提高机械数控加工技术水平的有效策略
1、数控机床的科学化管理
常规机床跟数控机床是有很大差别的，二者不可一概而论，因此其管理方法和管理经验也不能混为一谈，否则极有可能会对数控机床造成毁灭性的损害。根据多家使用数控机床企业的实际管理经验，我们分析总结出以下结论：一般可应用集中式管理手段来对数控机床进行管理，更先进的手段还有计算机集中式管理，具备一定条件的企业可采用后一方式。计算机集中式管理手段是用计算机技术对数控机床生产作业加工的相关信息进行采集并整合，再通过信息共享的方式让数控加工技术相关人员实现网上交流、网上办公、网上会议，从而有效减少生产加工前的准备工作时间，优化物流路线，提高生产效率。此方法将机械数控加工技术和计算机技术进行了有机融合，是有效提高加工技术水平的重要策略之一。
2、人才的培养
人在提高机械数控加工技术水平的层面起到了至关重要的作用。数控机床的编程工作和运行工作都离不开相关人员的操作，如果没有专业性强的编程人员，那么优化数控编程的工作就无从下手；如果没有专业性强的操作人员，那么数控机床加工方式就不会达到最佳水平，合格产品的数量也不会达到相关标准，机床的实际性能和使用寿命也会大大缩短。所以，总的来说，要想从根本上提高机械数控加工技术水平，就必须严把人才关，尽最大努力培养出一大批专业人才，这样既能保证一切提高机械数控加工技术水平的措施顺利实行，又可为企业自身囤积相当数量的人才资产，对企业的长远发展是非常有利的。
切削刀具的合理选择
合理选择切削刀具也能有效提高机械数控加工技术水平，是需要重点注意的环节。国内外许多种数控机床的发展趋势是高速化、高刚性化和大功率化，这种趋势对数控机床刀具的要求非常严格，要求其必须能承受住高速强力的切削加工作业且自身不能有太大的性能损伤。所以在选择刀具时，要优先采用硬质合金刀具来代替高速钢刀具，如果制造企业具备更好的条件，还可根据实际情况选择使用陶瓷刀片、立方氮化硼刀具等耐磨性能好的刀具。刀具的性能保证了，机械数控加工技术水平才能得到有效提高。
机械数控加工技术的发展趋势
智能化、开放式、网络化
21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
更加高速、高精
随着机械制造业的发展，对数控加工技术的要求越来越高。机械加工需要更高效率、高质量加工技术的支持。数控加工技术要不断完善自身的技术能力，具备高效率、高质量的工作能力。高速度、高质量的数控加工技术发展，可以满足现代机械制造业的需求，提高机械加工的效率，提高机械制造品的质量，减少了机械加工的时间，节省了机械加工的成本，为机械制造业带来了很好的经济效益。
总结
现如今，许多制造类企业都对能够提高机械数控加工技术水平的有效策略很感兴趣，因为这可以提高企业生产效率，使整个企业的发展前景更加广阔，同时也有助于我国制造行业整体向科技化、高新化、高效化的方向发展，提升综合竞争力，形成良性循环。
参考文献
[1] 武欣竹，杨继盛。 传统加工与数控加工的合理衔接[J]. 装备制造技术. 2008(09)
[2] 陈粤晶。 浅谈数控设备的日常技术问题[J]. 现代制造技术与装备. 2010(05)
[3] 董海平，杨明平，朱火美，李伟光。 电主轴产业化探讨[J]. 中国制造业信息化. 2009(11)
[4] 吴国君。 传统加工与数控加工的合理衔接[J]. 机械工人.冷加工. 2004(02)
关键词:数控技术;现状;发展趋势
引言
数控技术主要是通过数字信息来达到机械运动与工作行程相关操作做对应的操控技术，这种技术是将传统机械制造人工相关技术、现代操控技术、计算机技术、传感检测技术、光机电技术与网络通信技术得到高度结合后产生的现代性的制造业技术，其操作具有较高的精确性、高效性、智能化等特点，因此可以达到制造业操控的更高水平。数控技术在一定程度上是实现自动化制造的基础条件，同时也是现代制造业发展的关键之处，对于一个国家与企业的工业现代化水平而言，可以通过其数控技术相关水平与装备数量做对应衡量。
1我国数控技术发展现状
当下我国数控相关产业基地已经形成，例如华中数控与航天数控都属于当下具有相当规模的大批量生产的数控系统厂商，在相关研究结果与技术的商品化发展之上构建了大量的数控厂。相关生产厂家构成了我国当下的数控产业生产研发基地，数控技术的发展在我国当下已经初具规模。同时对于数控技术而言，大部分技术已经掌握，同时已经做好了商业化、产业化开发利用的状态，为企业与相关产业的发展赢得了利润与发展动力。整体的产业发展已经进入一种常规的商业运作的循环状态。
2我国数控技术发展问题
2．1数控系统与功能部件水平落后
当下数控技术相关产业的发展受到数控系统与功能部件水平落后的现状而出现发展前进的强大制约。国产中档型数控系统在国内的整体市场中占比为35%，高档型占比95%，其他需要进口来有效支持。功能部件在国内市场中的总体份额占比为30%，中高档型占比相对更低，台湾产占比50%，欧盟与日本等占比20%。
2．2高档数控机床技术有待提升
高速、复合、智能与高精等典型性的高档数控机床技术在一定程度上虽然获得的一定的发展，相关新产品与技术也得到了推进，但是与国际高水平对比，目前我国的高档数控机床技术仍旧处于较为滞后的状态，部分高精尖技术仍旧没有得到充分地掌握，而多数掌握的技术都属于较为基础的技术。对于动态综合补偿技术、高速高精运动控制技术、智能技术、复合加工技术与高精度直驱技术等都存在技术水平的较大差异，与产业化发展仍旧有较大距离。同时也没有建立起以企业为主题、市场为导向以及产学研用一体的研发体系，相关行业自主创新发展仍旧没有高新技术作支撑。
2．3缺乏自主开发与自主品牌竞争力
当下我国数控机床骨干技术的研发条件较为薄弱，资金运用率较低，可持续性的投入能力缺乏，没有关键性的技术与技术突破做支撑，人才结构配置不科学，零部件支撑能力相对较弱，没有形成较为完善的产业研发体系。
3我国数控技术未来发展趋势
3．1高速与高精尖技术与装备发展
为了提升企业与相关产业在国内与国际市场上的竞争力，优化产业结构，提升产业所带来的实际经济效益与社会效益，需要不断地缩短技术装备生产周期，进而有效地提升产业与企业在市场中的竞争实力。其操作主要是通过提升产品所在的档次与质量来完成，高速与高精性加工技术可以在一定程度上有效地提升生产效率。
3．2智能化、开放性与网络化的发展
虽然当下的数控技术已经逐步朝着智能化、网络化等趋势发展，但是在一定程度上其技术运用的广泛性与深度性还有待加强。产业与企业自身为了获取更高的利润，在先进技术的运用上仍旧处于滞后状态。其原因在于先进技术的运用所节省的成本远远低于其采用传统人力成本更高。特别是先进技术使用所带来的设备采购成本与日常技术维护保养成本，并不能达到更优于传统人工操作成本效益。智能化、网络化与开放性所带来的实际作用远远高于当下我国数控技术发展的水平。相关的研发也是市场所需的必然趋势，虽然目前应用尚且不广泛，但是也不能否定其发展的未来价值。智能化系统主要是包括智能诊断、监控等技术方面，可以有效地便于系统的诊断与维修保养。智能化自动变成与人机界面等技术，可以有效地将变成与操作更加的智能化;驱动性与使用连接也能达到智能化操作;在加工效率与质量水平上也可以通过智能化来有效控制生成。开放式数控技术主要是在系统的开发上可以放在统一性的运行平台上操作，可以达到一定特性的品牌产品。开放性可以在变化、扩充与裁剪数控功能等方面展开对机床厂家与客户端用户的服务，完成系列化与快速，达到不同品种与档次开放式数控系统的展现，可以依据用户个性化应用与技术诀窍做有效集合来生成其控制系统。网络化主要是可以有效地达到生产线、制造系统与制造企业在信息集成方面的需要。在国外著名相关单位已经得到了有效的应用，已经形成一定未来发展趋势。
4结语
数控技术当下在我国发展水平较低，需要充分依据实际情况，做产业结构的调整，注重高精尖技术的开发运用，提升生产效率与质量，从而获得市场的认可。
参考文献:
［1］李国巍，王盼，孙凯旋，等．数控技术现状与发展趋势［J］．黑龙江科学，2016，7(7):14－15．
【关键词】机电一体化；微电子技术；发展趋势
引言
当前，科学技术对于机械工业的推动作用是不可小觑的，在某种意义上来说，科学技术是机械工业发展的推动力和源泉。机电一体化技术作为该领域的重要技术在全球各国都得到了重视。在我国，随着计算机技术以及微电子技术的发展，其在机械工业领域的应用也日益广泛，随之而来的即是机电一体化技术，该技术的出现改变了机械工业的产品功能以及结构等，同时也给其生产方式和管理系统带来了较大的变化。
1 机电一体化核心技术
在机电一体化技术中，包括硬件技术和软件技术两个方面。其中，硬件的组成包括：机械设备、传感器、驱动单元以及信息处理单元等。对机电一体化技术的核心进行分析，包括以下几个方面：（1）机械设备技术。对于机械设备本身，应该致力于改善其性能，减轻其质量，改进其结构，充分利用非金属复合材料。只有有效降低机械设备的自身重量，才能使驱动系统实现小型化，机械设备的响应速度也会得到改善，工作效率也会随之提高。（2）传感技术。目前，对于传感器而言，其技术关键在于可靠性的提高，灵敏度的改善以及精确度的提高等。要想提高传感器的可靠性，需要提高其抗干扰的能力，对此，光纤电缆传感器开始出现。（3）信息处理技术。微电子技术和信息化技术与机电一体化是密不可分的，有效提高信息化处理的可靠性，即：模数转换设备的可靠性，分时处理的可靠性以及输入输出的可靠性等，可以提高相应的处理速度，有效解决抗干扰问题。（4）驱动技术。驱动结构普遍采用的是电机，其存在的主要问题是响应速度问题以及效率问题。对此，一些电机中开始装入编码器，相应的伺服驱动单元也开始出现。（5）接口技术。为了实现与计算机的顺利通信，数据传递过程中的格式标准化和规格化是非常重要的。采用统一标准规格的接口便于信息的传递，维修起来也十分方便，另外，还能够简化设计过程。当前，低成本、高速度的串行接口成为人们关注的重点，它能够有效解决光耦器的小型化和标准化问题。（6）软件技术。在机电一体化技术的发展中，不仅要关注硬件发展，软件也应该同步发展。为了降低研制软件的成本，将生产维修的效率提高到新的水平，需要不断推行标准化的软件。
2 机电一体化技术前景
对机电一体化的技术前景进行分析，体现在以下几个方面：（1）人工智能方面。智能化技术的重要应用体现在：数控机床的智能化和机器人的智能化上。在新的世纪，智能化是机电一体化发展的重要趋势，但值得注意的是，智能化的产品无法具备同人一样的智能，其智能是相对的；它也没有必要实现同人一样的智能。（2）部件的标准化方面。在机器的生产过程中，机电一体化的产品规格无法实现严格的把控，分析其原因，是因为该类产品具有较为复杂的构成，对产品各类接口研制以及开发由于厂家众多而变得十分困难，这些接口包括：环境接口、动力接口、电气接口以及机械接口等。在开发新产品时，很大程度上会依赖于标准单元的产生，如：要想研制一种动力单元，需要将其与电机和智能调速相结合。但由于经济利益的原因，这些标准很难被制定出来，只能由相关企业进行组建。标准化以及系列化的电气产品对于机电一体化单元的企业所带来的发展前景是不可估量的。（3）计算机家电集成系统方面。在日常生活中，网络技术的应用能够有效解决很多问题。网络技术的发展也使得各类消息发展了很大变化。通过网络的连接，全球经济联系得更加紧密，全球性的企业竞争也随之而来。如果能够研制出机电一体化的新产品，能够实现功能和质量上的突破，它必然会在全球范围内畅销。各类远程控制以及监视也因为有了网络而得到普及和发展，其中的远程控制终端设备就属于机电一体化产品，家电产品因为有了现场总线技术的发展也实现了网络化，通过网络连接，家电产品可以形成一个集成家电系统。（4）超精密技术的使用方面。微电子机械主要是指机电一体化产品中的几何尺寸在一厘米范围内的产品，随着时代的进步，它还会向着微米和纳米的方向发展。小体积、低功耗和运动灵活是这种产品的主要特点，因此，它在信息、军事以及医疗等领域得到了广泛的应用。这种技术的瓶颈在于微型技术和精细加工技术。（5）绿色产品方面。当前，人们越来越重视环境保护，对环境资源进行合理利用，保护自然成为人们追求的目标，绿色产品自然也是其中的内容之一。所谓机电一体化绿色产品是指在进行产品的设计、制造以及使用时按照环境保护以及人类健康的要求进行，尽可能的减少对环境的危害，提高资源利用率。
3 机电一体化产品的发展趋势
针对机电一体化产品，对其未来的发展趋势进行分析，体现在：（1）数控机床。当前，我国的数控机床数量在世界上是处于第一位的，但就国内的数控机床比例而言，只占全部机床的5%，并且大部分是普通机床。为了适应加工技术的发展需求，应该致力于以下几个方面的内容：高速化。高速加工技术的普及使得机床各方面的性能都得到了提高，如：车床主轴转速得到了提高，铣床以及加工中心主轴的转速得到了提高等等。高精度化。对于数控机床而言，其精度已经定位到由原来的0.01-0.02mm上升到0.008ram左右；对于亚微米级机床而言，其精度定位在0.0005ram左右；对于纳米级的机床而言，其精度定位在0.005-0.01Hil。新结构化。复合加工技术的发展使得数控机床的结构出现了新的变化，如出现了：五轴五面体复合加工机床、五轴五面动加工各类异形零件。（2）自动机以及自动生产线。机电一体化技术在国民经济中的应用还体现在：各类自动机械设备、自动生产线等的广泛应用。这些设备大量使用电子技术和传感技术，如：PLC、变频调速器、各类智能控制系统等。
4 结束语
总之，机电一体化不是独立存在的，其出现涉及到很多学科，是科学技术综合发展的产物，同时也是推动社会发展的源泉。本文重点对该技术的发展趋势进行了分析，当然，与机电一体化技术相关的技术远远不止本文中提及的几项，将更多的技术融入其中也是未来的发展趋势。
参考文献：
[1]安红杰.机电一体化技术的现状及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2012（1）.
[2]刘莎，周泉.机电一体化的发展趋势分析[J].产业与科技论坛，2012（3）.
