时间：2023-08-08 17:10:19
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篇高端的数控机床，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。
摘要:本文对我国数控机床产业的发展现状、产业的发展特点进行了归纳与总结,并对产业区域分布情况和代表性企业的发展情况进行了描述和分析。
关键词:数控机床 产业发展 特点分析
1、我国数控机床产业发展优势分析
1.1 中国已成为世界机床第一大产销国
近年来我国每年推出高端数控机床新品种数百个,数控机年产量平均递增高达30％左右。五轴联动数控机床、复合机床等高档机床已经逐步实现国产化。中小型数控机床用激光器产量居全球第一位,大型工业激光器产量居亚洲第一位。国产数控软件已经占国内总销量的70％左右。同时,我国还涌现出了一批数控机床产业基地。依托这些基地,一批本土数控机床加工企业初步实现了跨越式发展。沈阳机床、大连机床连续多年处于世界机床企业排名前列,并逐步提高。另外,在近几年里,沈阳机床、北一机床等国内多家大型机床企业参与国际并购,对机床强国的多家机床生产企业实现收购或控股,这对提高国产数控机床技术水平,提升中国数控机床企业的国际影响力产生了积极的影响。
1.2 数控技术实现重大突破
中国数控技术近20多年来经历了引进、消化吸收、自主开发和产业化等阶段,产品技术水平有了较大提升,尤其是数控系统,近年来取得了重大突破,涌现出华中数控、大连光洋、广州数控等企业,形成了一系列高端产品,填补了国内的空白,使国产数控机床的技术水平实现了飞跃式发展。例如华中数控以通用工业微机为硬件平台、以DOS、Windows为开放式软件平台的技术路线,从而避开了制约中国数控系统发展硬件制造可靠性的瓶颈,技术上取得重大突破。现在该公司具有自主知识产权的中高端数控系统采用基于PC 的新一代开放式体系结构,具有6 轴联动、全闭环控制、高速高精度加工和网络通讯等功能,并已成功配置在桂林机床股份公司的5 轴联动数控龙门铣床上,这一重大技术突破迫使国外放松了对中国5 轴联动数控系统的限制。
2、我国数控机床产业发展面临的严峻形势
虽然我国数控机床产业发展势头强劲,优势明显,但未来产业发展所面临的形势依然严峻。
2.1 产品结构性矛盾加剧
从近几年的行业运行数据来看,数控机床产品的结构性矛盾愈加明显,高档数控产品缺乏,中小型和普通机床却已饱和。目前,市场对高档和大型机床需求量很大,产品供不应求;与之相反的是,中小型和普通机床出现供过于求的现象,库存有所增加。数控机床产品的结构性矛盾进一步凸现,处理好扩大产能与产业升级、产品升级的关系迫在眉睫。
2.2 核心部件和技术缺失
制约国产数控机床的快速发展的一个重要瓶颈是关键功能部件以及核心数控系统的自给不足。2007年,中国金属加工机床进口总量虽然有所下降,但是龙门加工中心、数控齿轮加工机床、数控折弯机、数控板带横剪机和数控冲床等产品的进口确保持着高速增长,并且数控系统、零部件、工具进口依然保持了强势增长,机床附件进口增长达到50.5%。中国目前快速发展的中高端数控机床对国外功能部件的依赖性很强,国产的功能部件和数控系统研发相对滞后。
2.3 技术壁垒制约我国数控机床产业发展
在出口方面,国内机床企业面临着新的挑战,欧盟正在着手研究机床生产和使用中的环保问题,并拟制定相应的能耗标准,这有可能形成新的技术壁垒,对机床企业的国际贸易产生负面影响。不符合能耗或者环保要求的数控机床产品,将难以进入欧盟市场或者被征收高额关税,甚至在使用过程中也要支付额外费用,对可能面临的新的技术壁垒,要求企业必须在机床设计、制造和使用阶段考虑能耗和环保,实施绿色制造。
3、我国数控机床产业区域特点分析
我国数控机床产业区域分布广泛,全国各地区都有发展,下面将注重分析东北、华北、华中、华南等区域数控机床产业发展的特点。
3.1 东北地区
沈阳和大连两市已成为全国数控车床、加工中心的最重要的开发生产基地。沈阳机床和大连机床两家企业的机床产值占全国机床产值的26%,数控金切机床产量占全国数控金切机床的25.4%,其中数控车床占全国总产量的35%,加工中心产量约产全国产量的21%。
齐齐哈尔是我国重型数控机床的生产基地。齐重数控装备有限公司的主导产品为大、重型数控卧式车床和数控立式车床;大、重型数控车床产量约占全国大、重型数控车床产量48%,产值约占全国大、重型数控车床产值50%。齐齐哈尔二机床集团特色产品是数控落地镗铣床、数控龙门镗铣床和数控多连杆压力机,大、重型数控镗床,产量约占全国数控镗床产量35%,产值约占全国数控镗床产值30%。
3.2 华北地区
北京主要发展加工中心、数控精密专用磨床、重型数控龙门铣床和数控系统。代表企业有北京第一机床厂、北京机电院高技术有限公司、北京二机床厂有限公司、北京凯恩帝机电技术有限公司、北京航天数控有限公司等。
山东地区主要发展以机械压力机为主的锻压机械和数控车床、高速龙门铣床、龙门加工中心。济南二机床集团有限公司重点生产薄板冲压生产线的机械压力机和数控高速龙门铣床。济南捷迈数控机械有限公司重点发展数控转塔冲床、数控激光切割机、数控液压折弯机等板材加工设备。济南一机床集团有限公司和威海华东数控有限公司重点发展数控车床和各种数控机床。
3.3 华中地区
华中地区数控机床发展以武汉为中心,武汉重型机床集团有限公司以重型机床为发展重点,重型机床数量占全国重型机床数量11%、产值占全国重型机床产值17%。武重机床为船舶制造业自主研发了CK53100 数控船体坡口加工机床,解决了非正圆壳体随动加工技术,又为核电设备制造业研发了 CKX53613 数控核电加工专用机床,最近又与二重集团签订了一台世界最大的DL250 型5 米超重型数控卧式车床合同。另外,武汉还是全国最为重要的数控系统生产基地之一,代表企业是武汉华中数控股份有限公司。
3.4 华东地区
华东地区形成我国磨床的生产开发基地,数控磨床产量占全国四分之三。上海机床厂有限公司、杭州机床集团、无锡开源机床集团有限公司3 家企业的磨床产值占全国磨床产值65%,磨床产量占全国磨床产量约42%,其中数控磨床产量占全国数控磨床产量74%。
参考文献
7月31日，一则消息在业界不胫而走，引发了广泛关注：由大连科德（大连光洋全资子公司）制造的高精度五轴立式机床，正式启运出口德国。值得注意的是，此次出口除了整机，其中的数控系统、伺服驱动等关键功能部件，均系大连光洋自主研制。这在我国机床行业尚属首次。不仅如此，同样令人振奋的是，大连光洋的五轴数控机床很快还将出口世界机床另一重镇――日本。
从被禁运、限制进口到将自己的高端产品出口到老牌机床强国的家门口，曾经的“学生”正以自己独特的方式向“老师”发起挑战。而令人们惊讶的是，率先实现这一“逆袭”的，竟是一家此前在业界名不见经传的公司。
光洋往事
大连光洋同数控机床的缘分还要从十三年前那次偶然的机会说起。彼时，大连光洋在工控系统领域已经小有名气。2000年，英国600集团同大连机床合作，决定在大连投资设厂生产数控系统，其中的电控系统就找到了大连光洋来配套。
一直对技术无限痴迷的大连光洋董事长于德海欣然接受了这个机会和挑战。大连光洋的研发团队也不负众望，很快将产品完成并通过600集团的验收。然而，随着接到的产品任务由低端产品升级向中高端，大连光洋研发团队的技术攻关时间越来越长，遇到的困难也越来越难解决。于德海一边技痒难耐，一边眼看着数控系统技术都掌握在老外的手里，心急如焚，中国的企业这么多，我们为什么不能自己研发数控系统呢？至此，于德海率大连光洋走上了数控系统和数控机床制造的艰辛之路。
如今，这条艰辛之路终于迎来了曙光。今年4月中国国际机床展上，大连光洋的五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心一经展出，迅速吸引了一家嗅觉敏锐的德国机床经销商的注意。大连光洋的这套五轴立式加工中心现场加工产品表现出的高精度毫不逊色于国际大牌的高端数控机床，而售价仅为这些大牌的一半，这样的价钱通常只够买一套西门子、发那科的数控系统。该公司的负责人当场跟于德海签订了一台五轴立式加工中心的购买合同，要光洋在最短的时间内把产品送抵德国，他们要在9月带着这台产品参加在德国汉诺威举办的EMO2013机床展览会，这家有百余年历史的全球性机床经销商要把这款机床推广到国际市场上去。
一次的幸运可能会被理解为具有偶然性，但接二连三的好运则是自身实力使然了。接到德国订单的激动心情还没平复，一个老者的举动又引起了大家的好奇。他驻足在光洋的五轴数控机床边足足有几个小时，探头向窗内仔细观察产品的加工过程，直到展馆快要闭馆了，他才用日语向销售人员询问起了产品的型号和价格。原来他是日本某著名株式会社的负责人，他也打算把光洋的五轴数控机床买回去在本国销售。展会结束，该株式会社就到光洋签约，一次订购了三台光洋的数控机床。
不过，一连串的好消息也引起了国际同行们的警惕。某德国机床公司的高管们听说展会上有一家中国企业的五轴数控机床非常受欢迎，且价格才是德日产品的一半，三番五次来到光洋的展台，他们看得异常仔细，似乎不相信中国企业能造出这样的五轴数控机床――而老外们的怀疑并非没有原因，据中国机床工具工业协会的数据显示，2012年我国机床产值占世界的30%位居第一，但机床消费占全球市场的45%，进出口逆差109.6亿美元。其中，在我国机床企业利润不断降低的情况下，机床进口额在2011年增长40%基础上，2012年进口金切机床仍增长6.03%，且每台平均单价增长8%。
基础薄弱、配套落后、技术封锁，在这样的行业生态下，纵使研发高端数控机床多年，我国的机床制造企业仍处于被动状态，难以冲击峰顶。但是这一次，于德海不再惊慌，他知道这场由大连光洋撬动的世界机床领域的板块运动马上就要来临。
以命相赌
为什么是大连光洋？很多人会有这样的疑问，中国有那么多家有雄厚资金和技术实力的大型机床企业，第一个将中国五轴数控机床卖出去的为什么是这家名不见经传的民营企业？对这个问题的解答，大概要从于德海的“赌命”开始谈起。
大连光洋总工程师陈虎和董事长助理许钢是于德海的得力干将，“赌命”一说也源自他俩对于德海不谋而合的评价。自从大连光洋开始研发数控系统，于德海就以天命之年把全部的精力用在技术攻关上，这个技术狂人什么事都事必躬亲，他的办公桌上堆满了各种叶轮、叶片等大大小小的部件，在他的办公桌边每天不知道要进行多少轮技术讨论会议。像陈虎说的那样，十三年来，于德海每天都在用生命从事着高端数控机床制造。
就是这样的事必躬亲让于德海发现了一条研发数控系统的不同道路。以往企业开发数控系统都是买来载有西门子、发那科数控系统的高端机床研究模仿，大连光洋也是从这里开始的。但是在经过千百次的分析尝试后，于德海发现这条路行不通，仿制出的数控系统在机床上试验，从精度和反应速度上总是跟人家差好几个节拍。不明其中缘由的于德海心有不甘，他决定打破人家做什么我们学什么的惯有思维，重新思考研发的方法，看能不能有所突破。
很快，于德海发现中国企业研发数控系统一直是直接模仿西门子、发那科数控系统带有的功能，却从来没有真正研究这些功能源自于哪里，这些功能要操纵哪些执行部件完成怎样的制造过程和工艺。归根究底，数控系统的目标是满足客户的制造需求，而需求从哪里来，从工艺中来。发现了这样一条技术思路，于德海开始带领研发团队对不同的加工工艺进行仔细研究。通过从用户工艺中反推出数控系统的功能和性能需求，并对设计反复实验、分析、优化，大连光洋的五轴数控系统终于在2006年问世了。
然而，数控系统研发出来了，推广出去却成了难题。以往高端数控机床的数控系统大部分出自西门子、发那科，客户的长期信任难以攻破，于德海索性也组装起数控机床整机来。他想，既然系统推广不出去，配套自己数控系统的整机，加工效率显而易见总能令客户信服了吧？没想到的是，这条路却又牵扯出了一系列难题。
为了让整机验证数控系统的五轴联动功能和性能，于德海需要高精度的双轴转台，但国内的产品无法满足这样的精度要求，只能向国外公司购买，可这一次于德海又受到了国外“老师”的刁难。这双轴转台是高技术产品，国外的企业对中国企业十分提防，一开始一家美国企业拒绝了大连光洋的购买意向，后来同意但又提出了延长交货期、买方要说明购买用途、限制设计图纸等一系列的条件。这可激怒了于德海，自打十几岁就开始醉心发明的他最受不了的就是技术上受制于人，于是他又给研发团队设立了一个新目标：光洋要自己造双轴转台！
就是在这样立足自我的发展过程中，于德海带领着光洋团队从研发数控系统，再制造双轴转台，后来又为了与数控系统的高性能匹配而自主研发伺服驱动、伺服电机等关键功能部件。最后为了整台机床的稳定性，大连光洋放弃了制造工期较长、温度形变大的金属床身，改而制造德国率先使用的稳定性更高、震动更小、制造周期较短的人造大理石床身。
在不断的研发摸索中，于德海形成了自己的大系统观理论：一台高端五轴数控机床由三部分构成，控制系统、执行部件、机械部件，把机床做好首先要把机床的“大脑”控制系统做好，而控制系统的好坏取决于是不是把机械部件的功能、性能要求研究明白，这就要求把最终工艺的需求搞清楚。而像伺服驱动、电主轴这些功能部件是决定着机床性能表现的关键部分，国外的老牌机床企业不是自己做就是有充足的供应商，而中国的整机厂没有这个能力，国内配套商的产品又达不到要求，于德海只能自己把这条产业链补齐，才能让光洋的机床更好地满足用户的需求。
千万次的失败使于德海抓住了数控机床制造的规律，而且由于光洋掌握了五轴数控机床的全套技术，能够有效控制成本，价格即使是国外品牌的二分之一到三分之一，仍能有相当高的毛利率，足以为中国机床打一场漂亮的翻身仗。
但是这其中的代价也是巨大的，他坦言，要是早知道后面会这样艰难，起初就不会选择做数控系统。自从搞起了数控系统，于德海把每年公司从工控产品和钣金制造业务赚的钱全部投入到数控系统研发中。十三年间，于德海投入了4.8亿元到数控系统业务中。（同时，国家重大专项也给予了及时的支持，尤其在2012年，大连光洋得到了04专项民口最大的支持。）2012年，为了给精密数控机床制造提供常年恒温恒湿的稳定制造环境，大连光洋投资近亿元建设了1.5万平方米的地下工厂。虽然工厂一次性的投资巨大，但相较地上工厂保持高标准的制造环境每年需要近千万的维护费用，大连光洋地下工厂每年的维护费才是人家的5%，不多年就可以把成本收回来。
打破日德垄断
于德海至今仍能清晰地记得当年他去某知名日本机床企业购买机床的时候，对方苛刻的条件，该企业的购买协议最后一页标注着这样一段话：本产品可检测出设备的移动，移机后，未经本公司或其商的确认，将无法运行本设备，对于设备不能运行造成的任何损失，本公司及其商概不负责。
这样的限制影响了我国航天、航空、军事、科研等需要精密制造的重要领域几十年，所以当国内某航天企业31所听说了一家大连的机床企业可以自主掌控五轴数控机床技术的时候，该所副所长杨继平马上赶到了大连。他们带着需要加工的叶轮坯料要看看大连光洋机床的加工效果，以往使用进口机床需要经过一个月的调试，而这次双方技术人员密切合作，仅用了四天就完成了机器的调试，而且加工成的样件出人意料的好。河南某专业膨胀机生产企业的案例更是令人震惊：使用进口高档机床，生产出一个叶轮需要4.5个小时；而采用光洋的机器经过优化后，只需要2小时就能完成同样精度要求的叶轮加工。
于德海解释这其中的原因：相较于外国机器的调试人员只了解数控系统的功能，而大连光洋的技术人员清楚整个机床和控制系统的原理，所以能迅速抓住要害，在最短的时间内调试好机器并针对加工工件进行优化。看到国内机床可以完全替代国外机床，上述31所当即决定扩大和大连光洋科技、大连科德数控的合作范围与深度。
但是，并不是每一家企业都敢于吃螃蟹，毕竟大连光洋在高端机床制造领域还是个生面孔。
如今，横在大连光洋面前的最大障碍就是需要找到更多客户来体验产品，从而验证自己五轴数控机床和数控系统的稳定性，而且唯有经过不同客户的应用，大连光洋才能不断完善自己的产品。为了帮助大连光洋达到此目的，国内多部门和专家领导都在积极协调。今年上海电气无锡透平叶片厂向济南第二机床厂采购了一台龙门加工中心，原本要求配套西门子的数控系统，但在原机械部副部长陆燕荪的劝说下，在现场换成了大连光洋的数控系统，现在加工中心已经运行几个月了，加工的产品精度与之前使用西门子系统时并无二致。
对自己的产品有了信心，于德海根据高精度制造的发展趋势为大连光洋制定了明确的战略计划。大连光洋的机床产品将集中在五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心、五轴工具磨床、三维激光复合加工中心这四类机床。五年内，大连光洋计划投资16.6亿元建成上述四类机床、人造大理石床身、伺服电机等9个专业化生产企业，年产值将达到146亿元。
【关键词】 机床工业；现状；发展规律；驱动因素
中国作为全球的制造业大国，装备制造业在国民经济中占有很大的比重。伴随中国的工业化、城镇化进程，装备工业有了迅猛发展，作为装备制造业的核心和基础，机床行业备受重视，机床工业无论地位、产值、技术、市场等各个方面均有了飞速发展，但和国际机床行业强国德国、日本比较还有一定差距，伴随我国科学、技术进步和工业化、城镇化的发展，机床行业具有光辉的发展前景。本文主要从中国机床工业的发展规律及驱动因素上分析机床工业的发展前景。
一、国际机床行业的发展规律和现状
1、机床工业的生产状况
全球28个主要机床生产国家和地区2012年产值为932亿美元，中国约占30%，位居第一位。机床生产前8位国家和地区依次是中国、日本、德国、意大利、瑞士、美国、韩国和中国台湾。进入世界机床产值最大20家企业中，日本和德国最多，分别达6家，中国、美国和韩国排在其后，分别有2家，瑞士1家排在第6位。美、德 、日仍然是美、欧、亚三洲机床生产强国。
2、全球机床行业的消费情况
中、德、日、美、意是世界机床重点消费大国，占全球消费总量的73%。2013年中国机床消费381亿美元，涨幅近12%，占全球消费量的30%，仍然居世界第一，其中中国金属加工机床消费则占据全球市场的45%。美国、德国、日本机床消费增长已成定势，而且以中高档数控机床为消费主流。以欧元计算，各地区占比基本未变，亚洲占全球机床产值的57.7%，欧洲占比为34.7%，美洲占比为7.6%。其中2012年前十位机床消费国占全球市场80%。
3、全球机床行业的特点和分布格局
欧美机床企业集团化趋势加强，控制着机床行业高端技术。美国企业重点发展高精尖机床技术，生产飞机、宇航、汽车工业所需高精度、高效、高自动化、高性能机床。德国企业对加工工艺研究投资不遗余力，尤以重型机床、大型精密机床著称，精度及使用寿命最好。瑞士机床企业以中小精密机床技术著称于世，擅长将现代电子技术应用于机床系统。意大利机床企业擅长生产单台定制，个性化显著的机床，机床的柔性化程度高。韩国、日本、台湾擅长生产经济实用性较强的中高档机床，其中日本企业对机床寿命设计有特别的独到技术。
4、机床行业在全球进行技术转移
产业转移的重要理论依据是比较优势，由于各个国家的劳动力成本、产业配套、法律法规、教育体系等各个方面的不同，同样的产品在各个国家中成本有明显差异，而发展中国家在制造业和一些低端产品具有明显优势，成为产业转移的理想目的地。发达国家将传统成熟产业有计划、有步骤地向发展中国家转移。造船行业、港口机械、工程机械等劳动密集型产业由于技术含量较低、运输成本高、环保压力大等因素成为发达国家的主要转移领域。中国机床行业由于中国的第一消费大国地位和生产成本、人员工资、工业配套等因素成为机床产业转移的第一大国。高端制造主要集中在发达国家，高端装备制造不但体现在技术档次高、系统复杂成套、大型重型化、高速精密等科技水平和技术参数，更体现在售后服务复杂和更新换代快。总体表现为：投入巨大、成套复杂，规模庞大、研发周期长等方面。所以国内在重型设备等方面进步明显，比如港口机械、船舶、发电设备等，而精密机械等方面突破较慢。
二、我国机床行业的现状和发展趋势
在国家经济增长的拉动和国内市场国际化促动下，中国机床行业从2002年（入关后）起，机床消费总量呈加速增长趋势，“十五”以来，我国市场机床消费总额、进口额已连续居世界第一，数控机床更是以两位数以上的增长速度快速发展，成为排名第一的机床消费大国。2012年机床全行业总产值为8000亿元。预计2015年年消费额将近8500亿元左右。国内机床消费市场竞争国际化，世界机床制造基地移地中国化成为大趋势，国家建立装备制造业基地如上海、沈阳、大连、浙江等。目前我国机床行业产品覆盖国民经济的各个领域，满足各个行业的基本需求，在我国经济发展中需要的装备制造业机床，我国均能自行生产，基本没有空白。
1、我国机床工业的历史发展规律
中国机床消费总量呈加速增长趋势，消费的增长导致了进口的快速增长，消费增长主要是受到固定资产投资增长、产业升级和跨国公司加大对中国投资建厂和合资生产的影响。这也是我国装备制造业的产业升级的路线图和升级进化过程，作为制造业核心的机床也经历了同样的发展历程，随着经济和科技的发展，机床行业形成了低端到高端的历史发展进程。
2、我国机床产业的技术现状及存在问题
国内机床行业面临的产品结构不合理问题突出。首先是粗加工机床占总产量的40%以上，机床产值数控化率低（32.7%），其次，数控机床低档产品所占比例高（75%），数控化水平与国际差距较大。国产数控机床高、中、低档比例为3：22：75。国产经济型数控机床基本满足了国内需求，中档数控机床具备了一定的生产能力，小批量的国产高端数控机床已投入使用。
国内机床行业存在的问题是：机床精度普遍较低，缺少刚度实验，很少采用软件补偿、温度变形补偿、高速主轴系统动平衡技术等保证定位精度，仅有少数几种产品可达欧洲标准定位精度；基础材料性能弱，很少普及高强度密烘铸铁（树脂砂技术），无重大新材料开发；机床结构开发性能差，高速机床需要强化结构刚性，减轻移动件重量，机床整体结构突破传统结构的能力差；技术差距大，国外普及的远程服务技术、交钥匙工程、高速机床硬切削、干切削及其机理研究空白，基本无切削软件包供应；关键配套件性能不足，电主轴、高速滚珠丝杠副、直线电机、高速高精度数控系统，高精度位置检测系统等普遍处于低水平状态。
3、机床行业的市场分析
（1） 普通制造业。普通机械加工业中五金、电力设备、模具加工、矿山机械、冶金设备、建材设备、石油化工设备是带动机床消费增长的主要因素。
（2）汽车行业。汽车工业对机床装备的需求具有多层次、宽领域、快节奏、高质量、数量大的特点，柔性加工生产线、各种数控专用机床将是日后国内机床工业向汽车工业领域渗透的重点。中国汽车零部件配套行业的实力与主机厂的需求差距还相当大，汽车配套企业必须扩充、提高装备能力，才能谋求其未来的生存发展。
（3）航空、航天、船舶、军工行业。航空、航天、船舶、军工产业是高端机床市场需求的大户。随着国家综合国力的增强和国防现代化的升级，国家将会加大对国防装备的投入（预计由目前占国内生产总值的2.5%提高到2025年的5%）。
（4）电子信息产业。电子信息产业是精密机床的主要市场。电子信息技术水平是国家现代化程度的重要标志。我国电子信息行业近几年固定资产投资规模以年均16%速度增长。
4、数控机床是机床发展的主流
国内数控机床可供品种超过1500余种，特别是五轴（及以上）联动数控机床已经成功开发，包括最关键的万能自动镗铣头在内，只是精度、性能与国际水平还有差距。技术差距主要体现在整体加工精度、高速运行稳定性、持续无故障运行时间、后勤远程维护等与国外产品有较大差距。核心部件数控化率不高，自动化程度低。数控机床的性能主要由关键功能件所决定，数控机床价值的60%由关键功能件所决定，国内数控机床功能件产业规模小，集中度小，产品性能水平与国外差距较大。国内数控机床产品刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口，中高档机床用的数控系统、滚珠丝杠、高速电主轴、刀库机械手、全功能数控刀架、数控回转工作台和高速防护装置等，很多是以进口为主。
三、机床行业发展的驱动因素
1、国家的产业政策支持
机床工业是装备制造业的基础和核心，2010年10月，国务院出台的《加快培育和发展战略性新兴产业的决定》也明确指出，要积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备，其中高档数控机床成为了发展的重中之重。在“十二五”规划中，明确提出要重点发展四大主机（金属切削机床、金属成型机床、铸造机械、木工机床）。高端装备制造业升级换代，和工业化、重工化的历史发展机遇将在很大程度上推动机床行业快速增长。到2020年，航空航天、船舶、汽车、发电设备制造等相关行业所需要的高档数控机床的大部分供应将立足国内，未来我国机床行业发展空间十分广阔。
2、随着装备制造业和工业化、信息化的兴起，机床行业发展后劲十足，前景广阔
经过多年的积累和技术进步，我国工业特备是装备制造业获得快速发展，中国目前已经成为世界主要的机械装备生产国和消费国家，技术含量和工艺水平大大提高，产品质量仅次于美国、日本和德国，领先于意大利和英国。我国装备制造业的快速发展和国家崛起，必然导致基础工业机床行业的快速发展。
3、机床行业高速发展具有一定稳定性
随着高速、高效、高精度机床的技术成熟和大批量生产，欧美、日本、韩国等发达国家和地区机床更新换代加速，中国经济的持续高速发展和世界制造业向中国的转移，未来国内产品方向重点是高度数控化、高效、精密、大型化、功能复合化。预计十二五期间，国内数控机床增长率保持在30%以上，国内市场占有率达到70%以上。中高档数控机床将成为市场消费的主流。机床行业的重点用户分布在电力工业、航空、航天工业、造船工业、铁路机车工业、国防工业、机械工业和汽车工业七大行业领域，随着中高档数控产量提高，该行业收益水平将进一步提高。同时随着机床行业体制改革和国家政策支持力度加大，行业赢利水平必将大幅度提高。同相关行业比较，机床行业的毛利率较高，尤其高于普通机械加工行业水平。随着机床产品数控化率的提高，该行业收益水平将进一步提高，机床用户分布广泛，各个国家工业发展的差异化、各个行业发展的差异性、机床产品的差异性和技术更新的快速性，使得机床行业的发展保持较高的稳定性。中国机床不会出现明显的行业跟随周期。目前约有30%机床提供给汽车、工程机械等相关行业，20%供给军工、轮船、IT等行业，50%供给通用机械加工行业。机床用户分布广泛，各个行业发展的差异性和不均衡性将使得中国机床行业发展保持较高的稳定性。
4、大规模的基本建设是机床工业高速发展的保证
中国大规模的港口建设，特别是集装箱港口建设推动中国的集装箱、集装箱起重机行业快速崛起，并一举奠定了全球行业的主导地位。目前国内集装箱港口吞吐量跃居全球首位。在十二五期间，中国国内投资仍然非常旺盛，主要包括：高速公路、高速铁路、城市轨道交通、机场、港口、场馆、住宅建设仍将是全球最活跃的区域，工程项目难度大，相应的消耗施工机械强度将保持稳定。超高压输变电项目、铁路提速、国油国运、航空航天领域国家采购等使得国内需求仍构成了全球需求中举足轻重的部分。固定资产投资和汽车、航空航天、模具等工业的发展是刺激机床行业起飞的主要因素。我国固定资产每投入100亿元，将会带动0.8―1.1亿元的机床市场消费额，轿车产量每增减1%，数控机床消费量就变动0.54%。发电设备、船舶、冶金等大型和重型工业也是机床的主要消费者。
【参考文献】
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[2] 中国统计年鉴网[OB/OL].2010-2013.
[3] 工业统计年报.2010-2013.
信息技术与数控技术融合
当前，随着先进制造业成为各国竞争的焦点，作为先进制造业的基础的高端数控机床更成为焦点中的焦点。机械制造业是我国的支柱产业，数控机床则是整个工业的生产母机，高端数控机床之所以“高端”，除了由先进的机械工艺决定之外，先进的“大脑”也起到决定性作用，这个“大脑”就是数控系统。日前，国内机床的数控化率只有10%，相比发达国家还有相当大的差距，国外品牌高档数控系统在我国的市场占有率仍然保持在98%以上，几乎垄断国内数控机床市场，实现国产数控系统高端突破迫在眉睫。
广州数控以振兴民族数控为己任，进过20余年的技术创新，发展成为国内极少数具备为用户提供“三位一体”（即机床控制系统、交流伺服驱动装置和伺服电机、主轴伺服驱动装置和主轴电机）数控产品配套能力的企业。数控系统是两化融合的典型产品，广州数控将其多年积累沉淀的数控技术不断向前延伸，融入到工业机器人、全电动注塑机等终端产品研发生产，成为公司推进两化融合的重要举措。
多年来，广州数控自主研制工业以太网、总线控制、PLC逻辑控制等技术，将数控机床、工业机器人、自动输送线等设备通过信息与网络技术运用到机械加工车间，实现智能化车间的生产管理解决方案，完成了数控技术、计算机技术、网络技术、数据库技术的综合运用。在广州数控的智能化车间里，以中央控制塔为总控平台，操控人员通过一台管理计算机输入控制命令，经过电脑处理、伺服驱动带动机械操作，在设备之间按序传输作业，实现了从投料到产出品，完成产品在流水线上的全自动生产。智能化的一个生产车间只需要两三个人就可以胜任，达到准无人化生产的车间管理目的。
广州数控董事长兼总经理何敏佳表示，生产装备智能化水平的提高，能够提升装备制造业的产能，促进老旧企业的技术升级改造，增强了传统企业的竞争力。与此同时，企业加大对生产技术研发的投入，增强创新力度，这反过来又促进了信息化技术的进步。这样的作用与反作用的过程，即是两化融合的过程，也是传统工业进行战略转型的全新改造模式。
目前数控技术与信息技术的融合已是大势所趋。数控技术集机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、电力电子技术、信号处理技术等多种技术于一体，特别是以高速高精度轨迹运动控制为核心的中高档数控系统更是实现了误差补偿智能控制、过程适应控制、远程监控、故障自诊断和智能维护，实现了开发网络化、信息化和智能化管理。据了解，国外数控产品不仅能够与现场设备集成，而且能够与PDM等外部信息系统进行无缝集成，实现对加工产品整个生命周期的信息覆盖。数控系统不仅仅作为一个加工工具，同时也作为外部系统的一个信息收集器，为整个系统提供实时的产品信息。
数字智造提升国际竞争力
由于国内数控系统生产企业的起点都很低，导致了企业的技术水平落后，目前国内数控系统生产企业在设计原理、元器件及应用技术上差距比较大。而随着中国工业转型升级进程的加快，大多数工业用户都在追求设备的更新换代，在这一过程中，单一的自动化设备替换已经不能满足工厂的需要，而集成、融合程度高的全厂一体化“数字智造”成为现阶段业内关注的焦点。为了赶超国外高端产品，广州数控选择了“数字智造”这一突破口。
何谓“数字智造”？即在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。一方面体现在制造工艺上，应用信息化技术极大提高各种设计制造工艺的精度和效率，大幅度提升制造工艺水平；另一方面体现在生产过程中，比如数字化车间乃至数字化工厂，生产系统向着具有感知、决策、执行能力的智能化系统发展。
关键词 刀具；数控系统；发展现状
中图分类号U41 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）48-0120-02
随着高端制造业的不断完善和发展，一些传统的机械加工设施已经完全被数控产品所替代，因此加工制造行业对生产产品的精准度又提出了新的生产要求，大幅度加快了产品的新老替换的速度，这对数控机床的所有设备提出了高精度与高效率的硬性要求，同时还要求其产品要有灵活性和通用性。加工制造业的发展和高端产品的成型都离不开数控机床设备，数控机床成了一个地区乃至一个国家发展和壮大装备制造业的衡量标准。笔者结合自己的实际工作就目前数控机床的现状及应用做以如下的阐述。
1 数控系统的发展现状
在当前的制造体系中，数控技术属于最关键、最重要的技术之一，它是集计算机、微电子、自动检测、信息处理、自动控制等一系列的高新技术于一身，具有柔性自动化、高效率、高精度等很多的有点，在整个制造行业中，对实现集成化、柔性自动化、智能化、一体化起着相当重要的作用。在集成化的基础之上，数控系统逐步实现了超小型、超薄型化；在智能化的基础之上，融进了多媒体、计算机、神经网络、模糊控制等多元化、多角度的学科技术，数控系统进一步地实现了高精、高速、高效控制，在加工制造的过程中能够自动修正、补偿与调节所有项的参数，具体实现了智能化技术处理和在线诊断能力；在网络化的基础之上，数控系统和CAD/CAM集于一体，因为机床的联网，从而实现了整个中央集中进行实时控制的群控加工技术。
2 数控机床的发展现状
我国属于工业制造的大国，所以在整个世界的产业转移过程中我们要努力接受前端的技术转移，以达到进一步掌握和吸收当前世界上较为先进的制造技术，如果我们不能很好地抓住产业转移的核心技术，我们必将会在新一轮的国际产业结构调整过程中，演变成为制造业的“空芯”地带。我们用环境、资源、市场作为代价，交换而得只能是新经济格局中的国际“组装中心”和跨国“加工中心”，很难占据新时期世界制造业的制高点。这样的结局是我们不想看到的，因为它不但会严重制约我们现代加工制造业的快速发展，而且还将进一步地吞噬我们原有的优良传统制造行业，我国制造行业当前具有如下几个方面的特点。
2.1 三高化的发展
效率、精度和速度是高端制造业的关键，当前，随着高速RISC芯片、CPU芯片、多CPU控制系统逐渐走进制造加工的各行各业，加上一些带有高分辨率的绝对式检测元件，实现具体的交流数字的伺服系统，另外还可以进一步地完善和修改机床静态、动态特性，通过多角度、多元化的改良和优化，数控机床的加工越来越走向高精、高速、高效化的发展通道。
2.2 多轴化和工艺复合性
随着加工技术的不断完善，一些单一的传统生产方式逐渐走出了历史的舞台，取而代之的以减少辅助时间、工序为最终目的的组合式、复合型的加工方式。多轴、多系列的机床控制功能成了数控下一个发展的方向。现在的数控机床一次性可以同时加工数件同类别的工件，在一台机床进行一次的装夹之后，通过旋转主轴头、自动换刀或转台等相应的操作措施，一次性地完成了多表面、多工序的复合型加工。
2.3 实时智能化
在数控技术发展的具体领域，实时智能化控制的应用和研究正沿着不同的几个分支在向前发展，最主要的几个分支有模糊控制、自适应控制、神经网络控制、学习控制、专家控制、前反馈控制等。比如在数控系统只中经常会配备相应的故障诊断专家系统、编程专家系统、刀具自动管理和参数自动设定及补偿等一系列可自适应调节的具体系统，在所有高速加工的过程中，综合运动的控制当中被引入了超前预算和预测相应功能以及动态前的实时反馈的功能，在温度、速度控制、压力、位置等几个方面都是采用了模糊的控制，让数控系统的具体控制性能将进一步地提高，这样就会达到理想的控制目的。加上加工流程的多样性以及加工零部件的特殊性，从而导致了数控机床的不同规格、不同品种、不同性能，控制的具体参数也显得比较复杂，调试的具体操作相对比较繁琐，所以在电力电子技术和计算机通用技术、现代自动控制技术与数控体系结构被应用到下一代的数控机床的时候，就必须要强调让新一代的控制系统一定要具有“智能化”和“开放式”的特点。
3 数控刀具的发展现状
从刀具生产领域看，这几年在改革开放的硬环境下，一些工具企业逐步引进了一些先进技术和高端装备，生产出了一些高效的刀具，并在具体的制造过程中得以推广，也出现了替代进口产品的工件，。但就整个行业的总体而言，很多的工具企业，还是依靠生产传统的标准刀具作为主打产业，基本格局还是没有完整地过渡到生产高效刀具的轨道上来，和西方一些发达国家相隔甚远。我国制造业中还有很多企业对刀具的使用停留在传统观念上，倾向于采用廉价刀具来控制成本，而不采用高效刀具来积极地提高效率。很多企业舍得花钱买机床，却舍不得花较高的费用采用现代高效刀具来充分发挥机床的效率，实际上是省了小钱，丢了大钱。这方面，应该认真研究一下国际制造业的有益经验。从传统工具企业发展到现代工具企业，最关键、最本质的变化是工具企业从单纯的卖刀具转变为提供“解决方案”，这是一次重大的战略转变。过去单纯卖刀具产品，工具企业只对出厂的具体刀具质量负责，不对用户的使用效果负责，而现代刀具企业提供“解决方案”，是承诺为用户的使用效果全面负责，是为用户“降低成本、提高工效”出谋划策．提供全方位服务，直到解决问题为止，虽然也卖刀具，但现在的刀具只是“解决方案”的一个载体，和过去相比发生了质的变化。
4 结论
总而言之，质量、效率就是高端制造技术的唯一主体。高精、高速加工制造技术能够大大地提高生产效率，提高整个产品的档次和质量，从而提高市场竞争能力和缩短生产周期。所以说，制定符合我国国情的总体发展战略，确立与国际数控加工技术接轨的发展道路是我国当前高端制造业的当务之急。
参考文献
【关键词】数控机床；可靠性技术
引言
随着经济全球化的不断深入，产品结构愈发复杂，功能日益多样化，顾客对产品的综合性价比要求不断提高，市场需求向着小批量、多品种发展。数控机床适用于复杂异形件加工，质量稳定、精度高、柔性好、节省时间，符合先进制造业的加工需求。数控机床的技术水平成为衡量一个国家工业生产力的重要尺度。
早在“十一五”计划中，国务院就将数控机床作为发展制造业的重头戏。国务院在《加快振兴装备制造业的若干意见》中指出：要大力发展精密、高度、大型数控装备及配套部件，改变高精度数控机床基本依靠进口的局面。截止到2010年，经济型数控机床的国产市场占有率已逾五成，普及型数控机床也占到了44%，高端数控机床份额较低，只有5%。可以预见，在“十二五”期间，大型高精度数控机床是机床行业的发展重点。
1、国产数控机床可靠性现状分析
近年来，我国的数控技术取得了巨大进步，但与国外同类型产品相比，无论是设计水平还是稳定性都相距甚远，故障率高、运行不稳定、工艺粗糙、互换性差是几个突出的问题。藉由一定的数据统计分析，我国数控机床的可靠性问题集中在以下几点：
（1）国产机电元器件质量差。在国内低压电器、机电元器件市场中，粗制滥造、恶意压价现象严重，真假难辨。接插器、连接器、继电器、触发器、开关、按键、键盘、双绞线等部件故障率较高。继电器的弹簧耐疲劳性差、温度特性差，高温下的簧片变形或绝缘材料失效会使继电器动作失灵。连接器、接插器的重复使用次数太少，寿命短，使用一段时间后电阻增大，由于簧片易疲劳，造成正在运行的系统突然停止、程序紊乱等事故。如果这些部件应用到数控机床，不仅无法保障工件质量，严重的还会造成生产事故。
（2）电源及工艺技术。根据相关的技术统计，电气系统九成以上的故障是由于电源故障或电源对干扰信号的传导。强电设备会发出很强的脉冲噪声，通过传导影响电子设备运行，对电源系统产生严重的污染。实际中应当追根溯源，从电源降噪入手，利用电磁兼容性原理解除干扰。
（3）CNC安装不当。数控系统的正确安装是保证数控机床正常运行的重要环节，如果没有按照安装手册的要求安装调试，忽略了电磁干扰因素，或者布线凌乱，都会使伺服驱动轴失控，轻则影响零件加工，重则会引起机器报废。由于工人缺乏经验或者运行环境恶劣，都会使数控机床免疫能力低下，极易发生故障。
2、提高数控机床运行可靠性的具体手段
2.1提高数控系统和伺服系统的设计可靠性
在设计数控系统时，可采用模块化硬件形式，按照不同机床的功能需求合理组建模块，遵循通用化、标准化原则，兼顾人机对话、机械故障自诊断、机床自保护、刀具管理功能，这样既提高了机床的使用稳定性，又降低了使用与维护成本。
数控机床的运行上限速率与伺服系统的性能息息相关，跟踪定位精度、工作稳定性、零件表面质量、生产效率等指标是控制系统和机床之间电传动的互联环节。交流替直流、数字信号取代模拟信号都可以提高伺服系统设计可靠性，同时数字驱动系统增强了系统柔度和适应性。
2.2正确操作数控系统
（1）参数配置错误、逻辑程序编写失误都会给数控机床埋下质量隐患，一旦等到投入使用才发现问题，不仅给用户带来了不便，也影响了自己的信誉。举例说明，在修正数控转台定位精度时常用到螺距误差补偿功能，如果参数设置不正确导致转台同向旋转定位，反而会使得误差累积；加减速时间设置过短会对机床传动链造成冲击，缩短寿命。
（2）可应用系统宏功能进行参数化编程。在加工小尺寸深孔时，如应用系统宏功能，用户只需修改相应的工艺参数（加工距离、进给量、进给速度、分级占用比），便能完成加工任务，新手也一样能操作机床。系统的工件号检索功能为不同零件的加工提供索引，通过选择开关即可应用相应的加工程序。
2.3采用有效隔离屏蔽技术
CNC系统和输入输出通道中的滤波环节降噪功能有限，还应配置隔离设备，阻断I/O电气联系，尽可能减小干扰信号。变压器隔离、继电器隔离和光电隔离使用较为广泛。对I/O端口进行光电隔离，使I/O各自使用不同电源，信息传递具有单向性，有效防止干扰信号在输入输出端之间互通。电磁铁和电磁阀相连处可用继电器进行隔离，变电气冲击为机械接触。某些干扰严重的场合还需变压器耦合隔离。
屏蔽干扰信号主要从两方面入手，一是将取东西单元、变压器、机柜等干扰源屏蔽起来，阻断静电和电磁信号的传递；二是用双层金属屏蔽控制系统，防止高压线、雷电等外在物质的干扰。综合这些手段，数控机床的可靠性可以大大提高。
2.4合理布线和接地
数控机床的地线比较繁杂。逻辑电路、小信号回路以及直流电源工作回路，不可与继电器、电磁阀回路混搭。系统中的机架箱体等结构件应予以接地，接地电缆的横截面积不得小于10mm2，电阻在一欧姆以下为宜。布线要遵循“强弱分开”的原则，强电电路要与弱点电路分开，输入输出、脉冲和电平线也要有一定间距。利用金属屏蔽线隔开输入信号线后，还要用金属蛇形管各自走线。可编程控制器尽量配置独立电源并接地，严禁与其他设备串联接地。
结语
在第十二个五年计划期间，我国的机械制造业会朝着柔性化、集成化、自动化、智能化的方向不断挺近，数控机床需求量巨大，这给机床行业提供了良好的发展契机。我国加入WTO后，国产数控机床面临巨大冲击，提高机床设计可靠性，增强自己的市场竞争力显得格外重要。广大同仁应重视可靠性技术的研究，促进研究成果产业化，为中国数控机业添砖加瓦！
参考文献
[1]许彬彬.基于维修程度的数控机床可靠性建模与分析[D].吉林大学，2011
关键词: 普通机床 数控改造 具体措施 技术及人员要求
进入新世纪以来,中国机床工具市场取得很大的发展,尤其数控设备成果喜人,特别是2008年金融危机以来,中国数控市场不冷反热,各企业及时调整产品结构,产业升级,新产品新技术层出不穷,中高档产品已成主流,大多数企业迫切希望更好地掌握国际先进的数控技术用于机床改造。我从事数控技术工作多年,深有感触,现就着重探讨普通机床的数控改造方面的问题。
一、历史回顾及现状
改革开发以来,中国大量的机械机床设备需要升级改造,机械加工领域的数控技术需要迫切,上世界80年代至今,德国西门子公司在北京等地建立工厂,着重推广数控技术。数控机床的再制造开始于20世纪90年代,作为新的经济增长行业,正处在黄金时代。我国金属加工业需求层次不同,从国防军工、精密加工等高端需求到模具制造、汽车零件加工的中高端市场,直至普通轴类零件的中低端需求,都对数控系统的改造提供了广阔的空间。
二、数控改造的内容
1.普通机床改造成数控机床。数控机床的使用寿命一般是10―12年,而对于已经到期的一些旧机床,尤其是一些进口机床,其机械刚性有可能还好于新机床,所以,再制造的价值非常大。比如使用光栅的数显钻床改造成数控钻床,一般用步进电机;旧的光显镗床改造成数控镗床,一般用半闭环交流伺服系统;普通车床的数控改造,等等。
2.原有的数控机床升级换代。随着机场的需求功能不断完善,尤其是车间信息化的发展,数控改造不只是针对单台机床,而是要提高整体效率。比如我校数控实习车间原有三台2000年前买的旧版华中数控系统立式铣床,电器系统已经老化无法使用,2010年春学期我们就新购了法拉克0i-C型系统加以全面改造,既锻炼了老师和学生的实际动手能力,又让这三台旧机床焕发了青春,为学校节约了很大的设备投入经费,取得了良好的社会效果。少数情况机床价格较高,机械基础较好,如大中型数控铣床、卧式加工中心、高精度数控磨床、数控曲轴加工机床、数控凸轮加工机床和刀具磨床等,制造周期长,技术含量高,机床原值高,但苦于数控系统老化,备件支持匮乏,电器维修成本高,或原系统市场已被淘汰,此时应及时进行新数控系统的升级改造,如同时对机械项目进行维修,其价值会更加可观。
3.在现有的数控系统基础上开发新的功能。机床保留基座主体,结构有较大的进步或改进,如龙门铣床或龙门刨床,采用直线电机或直线导轨,高速电主轴等新技术,使其成为高速铁路的导轨磨床;普通液压靠模凸轮磨床的通过二次结构设计,数控系统升级,采用数控系统高精度轮廓控制,使之变为高速高精度数控凸轮磨床,数控车床通过局部结构变化,安装上带动力头的数控刀架,并通过配置CS轴的分度定位功能,将其改造成数控车削中心;通过结构设计与采用数控系统,将普通的车床再制造成为数控旋压机,等等。上述内容多体现了如下特点:需要融入结构创新和二次设计,大量采用系统的新的功能新的技术,缺点是技术门槛高,市场应用面窄,社会需求量和供应量不大。
三、数控改造的具体措施
我国中小型城市在上世纪90年代中期逐步开展上述工作,一般机床的改装非常普遍,这是由我国国情所决定的。改革开发带来的技术进步,数控机床的高精度、高效益等优点的不断显现和人们的新的认识,促使社会积极推进数控化进程,外国西门子、法拉克,国产广数系统、华中系统等被大量采用,大多属于普及型或经济型数控系统。其伺服系统采用步进电机,具体的改造措施一般有如下几个方面:1.增加或更换滚珠丝杠。原滑台如采用液压的则拆除,选用新的滚珠丝杠及相应的机械连接工艺设计。2.增加自动刀库。现在江苏昆山产的台湾盛钰刀库应用较广。3.主轴增加交流变频器。4.PMC的应用。这种改造已经突破了原来设备的结构限制,在不增加能源和消耗的前提下,节约了成本,为社会作出了贡献。
数控改造的前提是如何真正实现有意义有价值的系统升级,而不是简单地修理和更换电路元件,通过改造融入更多的自主知识产权,将新技术用于数控改造,提高原机床的性能和精度,降低能耗。
四、数控改造的技术及人员要求
对企业或用户来说,他们希望将先进的数控系统成功地应用于终端设备上,使其发挥最大的效能,因此从事数控技术改造的人员来说就必须具备以下要求:1.熟悉机床结构,对机床结构和设备的加工工艺有较深入的了解;2.熟悉机床的生产工艺流程,了解客户的个性化需求;3.较强的就业和吃苦耐劳的精神;4.有丰富的维修经验,对机、电、液、工艺等方面有较强的理论与实践能力,精通数控系统、相关机床参数及PMC程序等。具体操作方面应注意如下几方面:1.与用户积极沟通,共同确定项目的解决方案;2.考虑方案成本提高性价比;3.应考虑项目实施的可操作性;4.知识储备多有经验能够掌握有效的资源与信息。例如,西门子数控系统对机床制造厂商和机床在制造人员来说要求是比较高的。从事二次开发的应用人员,除要了解系统之外,更多的是要了解机床,这样才能提供操作性能良好功能强大的数控机床。目前有些功能不是系统没有提供,而是机床制造厂或开发人员没有挖掘出。西门子数控系统是一个大的平台,其对环境如温度湿度和抗干扰等方面的要求较高,如果局限原来的走线、安装不规范,使用者对系统缺乏理解,理论基础不扎实,就会增加偶发性故障。
系统改造完以后,进行调试和确定合理的验收标准,也是技术准备工作的重要一环。调试工作涉及机械、液压、电气、光学、控制、传感等,因此必须由项目负责人进行,其他人员配合。调试步骤可从简到繁、从小到大、从外到里进行,也可先局部后全局、先子系统后整系统进行。验收标准是对新系统的考核,过高或过低的标准都会对改造工作产生负面影响。标准一旦确定下来,不能随便修改,因为它牵涉到整个改造工作的各个环节。
五、前景展望
低成本是推动数控改造市场迅速膨胀的关键因素,现在不少大企业原先进口的机床已经远超过了“服役期”,但这些设备价值不菲,单价在几百万元甚至上千万元,而且机械部分还可以使用,因此急需进行改造。只要正确有效地将CNC、伺服系统、机床电气系统和机械部分集成于一体,就能最终交给用户一台经过改造或等于再制造的具有个性特色的专用数控机床,使企业从中获得更大的经济效益,使资产获得有效的增值。因此该行业的前景十分远大光明。
总之,数控机床改造具有很好的发展前途,但它对数控系统制造商和数控机床改造者均提出较高的要求。我国的机床改造业也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。机床改造作为新的经济增长行业,是个“永恒”的课题,必将生机盎然。
参考文献:
[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例.机械工业出版社,2006.
【关键词】桨叶；制造工艺；精度要求
1、前言
我国正处于世界造船大国向世界造船强国的转型期，船舶制造业已有多元化发展趋势，但高端的船舶推进器受国外的一些知名厂家垄断，国内也只有极少数厂家能生产，而且大多数都是走的低端产品路线，目前的生产状况根本无法满足市场的需求，成为行业发展瓶颈。国家提出发展海洋经济规划，开发高性能、高附加值的船舶装备是当今国内造船业多元化发展的方向。用户对船舶机动性及平稳性要求越来越高。这就要求高质量、高精度的可调螺旋桨来代替原来较为低端定距桨。为了降低制造成本，减少设备投入，需要我们寻求较为经济的桨叶制造工艺组合。
2、桨叶毛坯的铸造工艺
2.1造型工艺：通常有二种造型方法
一是水玻璃粘土砂测点造型，需要工艺人员编制造型测点工艺表（下表），人工测点造型。其优点是适用性强，生产准备时间短，无需模具（生产准备投入费用少）；缺点是生产效率低，铸件质量稳定性差；适用于单件或少量生产。二是模具树脂砂造型，需要预先制作模具，人工树脂砂模具造型。其优点生产效率较高，铸件质量稳定；缺点是生产准备时间长，投入费用多；适用于批量生产。综合以上二种造型方法的优缺点，采用水玻璃粘土砂测点造型制造一次性母模，以母模作模具，再进行人工树脂砂造型。既提高了生产效率，又减少了投入费用，同时又可获得较为稳定的铸件质量。
2.2熔炼
采用中频电炉熔炼，吹氮气除气除渣，炉前直读光谱检测，可获得稳定的高质量铜水。
3、桨叶的加工工艺
3.1桨叶法兰的加工：首先工艺人员需要根据桨叶截面螺距及截面型值（图1）编制出桨叶截面螺距测点表（表2），划线工根据测点表划线，划出桨叶螺距基准线。法兰加工通常采用数显坐标镗床或数控坐标镗床加工，加工内容通常是法兰底面，法兰外圆和法兰联接螺孔。操作工根据工艺或图纸以桨叶螺距基准线为基准加工以上内容。
3.2桨叶叶型的加工：通常有人工测点打磨加工和数控机床加工。
3.2.1人工测点打磨加工
划线工用螺距规根据测点表及桨叶法兰上的螺距基准对桨叶各个半径截面的毛坯叶面进行测点和标记打磨余量，打磨工依据各标记的打磨余量进行打磨和抛光。这种人工测点打磨加工的工艺，是最原始的工艺，操作工的个人技能对桨叶螺距精度影响很大，有经验的技术工人在精打细作的情况下，其桨叶螺距精度仅能达到ISO484标准要求的I级，通常只能做到Ⅱ级和Ⅲ级甚至更差。目前国内大多数螺旋桨厂都采用这种原始的加工艺，其优点成本低，投入少。适合低端产品的制造。
3.2.2数控机床加工
数控机床加工工艺，可以选用三轴联动、五轴联动、七轴联动的数控机床，五轴联动和七轴联动的数控机床价格昂贵，一台设备通常上千万元。目前国内仅有一二家有实力的厂家选用了上千万元的五轴联动和七轴联动的数控机床，且仅用于少量有特殊要求的产品的制造。无法进行量产。因此选用价格便宜的三轴联动数控机床加工桨叶叶面，是比较理想的选择。
选择三轴联动龙门数控铣床作为桨叶叶面加工设备。首先，需要设计桨叶夹紧工装，让桨叶固定在机床工作台面上；其次，用Catia三维软件根据桨叶型值表及螺距参数建立桨叶三维模型（图2）；第三，选用合适的刀具，用Powermill软件产生刀具补偿及刀具路径（图3）；第四，通过龙门数控铣床接口对桨叶毛坯叶面进行加工。加工后的桨叶叶面通常保留0.5mm的抛光余量。加工后的桨叶叶面需经人工抛光、切边、修正等，才可完工。如此制作的桨叶优点：精度等级高，可稳定在ISO484要求的S级（特级）和级，制造成本较低。
关键词：PLC；数控机床；控制系统
引言
随着计算机技术与自动控制技术的发展，数控机床的控制已经由传统的继电器逻辑电路RLC升级成了可编程逻辑控制器PLC。PLC在数控机床的控制中，不仅可以对各个坐标轴进行连续控制，还可以控制主轴的起停，刀具的更换，工件的夹紧，液压系统、冷却系统、报警系统的控制。同时，PLC控制系统具有程序简单清晰、硬件电路抗干扰能力好、可靠性高，高性价比的优点。
1可编程逻辑控制器介绍
1.1PLC概述
可编程逻辑控制器PLC（ProgrammableLogicController）是一种数字运算电子系统，专为工业环境下运行而设计。它采用可编程序的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程逻辑控制器是计算机技术与自动控制技术有机结合的一种新型的工业控制器。具有以下特点：1）削弱了微机的数字处理功能，强化了逻辑运算处理功能；2）具有很强的抗干扰能力，适应恶劣的工业环境；3）结构紧凑、体积小，易于安装在数控机床中；4）编程简单、操作方便、易于控制。
1.2PLC分类
数控机床中采用的PLC控制系统种类很多，型号规格较多，按结构形式分类可以分为两类，一类是内装型PLC，一类是独立型PLC。1.2.1内装型PLC内装型PLC是指数控机床CNC的生产商在设计研发时就将PLC与CNC综合考虑，将PLC内嵌进数控机床中，PLC与CNC之间则通过CNC的输入/输出接口实现数据的传输。该方式结构简单，PLC可以共用CNC的CPU，无需单独供电，整台机床的性价比较高。目前我国的沈阳机床厂、大连机床厂均在自助开发控制系统。1.2.2独立型PLC独立型PLC是指控制系统生产商单独生产提供的，它们的输入输出接口，控制点数，程序存储量、CPU功能均与对应机床相适应，能够独立的完成控制任务，因此又称为通用型或外装型PLC。独立型PLC一般采用积木式模块结构或插板式结构，形式简单，易于维护、升级和扩展。目前常用的独立型PLC生产商有华中数控、德国西门子、日本发那科等。
2PLC的组成及工作方式
2.1PLC内部结构
PLC控制系统主要是由微处理器CPU、存储器、输入/输出模块、设备和电源组成。其中CPU与常用计算机的CPU一样，是PLC控制系统的核心，用以解释和处理程序中的命令，在运行中可以读取用户程序，解释指令的内容，按指令规定的任务，产生相对应的控制信号。存储器分为系统存储器和用户存储器，系统存储器用以存储监控程序、模块化应用子程序和各系统参数，用户存储器用以存放用户程序。扩展单元当主机默认的输入输出点数不够时，可以扩展模块来增加输入输出的点数，不能单独使用，只能与主机一起使用。设备包含编程器、继电器、电磁阀和指示灯。
2.2工作方式
数控机床中的PLC控制系统的工作方式总是按顺序执行用户编制的程序，在每一个时刻执行一道命令，因为执行速度非常快，我们认为该响应为实时响应。用户在扫描程序时，扫描过程分为三个阶段，输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。可编程控制器执行完上述的三个阶段为一个扫描周期，不同PLC的处理能力不同，一般执行1000条指令时间约为1ms到10ms。输入采样阶段：可编程逻辑控制器在输入采样阶段以扫描的方式按照一定顺序依次读入输入模块的信息，并保存至寄存器中。在程序不断被执行时，当外部输入信号发生变化后，此时在寄存器中的信息也不会发生改变，只能在下一个工作周期从输入采样阶段重新被读入。程序执行阶段：在寄存器中的每一条指令首先被读入，然后都会被扫描，扫描完成后进行CPU的逻辑运算，运算后的结果经过输入输出模块运送到输出寄存器。输出刷新阶段：这是整个工作流程的最后一步，在所有指令执行完成后，将输出寄存器的输出状态送到输出电路，形成最终控制输出过程。
2.3PLC在数控机床中的控制功能
PLC是数控机床的控制中心，各个运动的实现均依赖于PLC的控制，PLC的控制功能主要有以下五方面：操作面板的控制：操作面板分为系统操作面板和机床操作面板。系统操作面板的控制信号先是进入NC，然后由NC送到PLC，控制数控机床的运行。机床操作面板控制信号，直接进入PLC，控制机床的运行。机床外部开关输入信号：将机床侧的开关信号输入到送入PLC，进行逻辑运算。这些开关信号，包括很多检测元件信号(如：行程开关、接近开关、模式选择开关等等。输出信号控制：PLC输出信号经控制电路中的继电器、接触器、电磁阀等输出给控制对象。功能实现：系统送出T指令给PLC，经过译码，在数据表内检索，找到T代码指定的刀号，并与主轴刀号进行比较。如果不符，发出换刀指令，刀具换刀，换刀完成后，系统发出完成信号。M功能实现：系统送出M指令给PLC，经过译码，输出控制信号，控制主轴正反转和启动停止等等。M指令完成，系统发出完成信号。
3结论
我国是一个制造业大国，对机床的需求量十分广泛，但是我国的高端数控机床自主研发生产并不多，很多依赖进口。未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。
参考文献
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[2]谭华,王建军.PLC程序在数控机床故障诊断中的应用[J].无锡商业职业技术学院学报,2006,(6):10~13
2011年我国机床工具行业延续了2010年的高速增长，但增速从下半年开始呈现出缓慢回落的态势。行业产业结构调整取得明显进步，服务于高端用户的高档机床供不应求。市场需求结构升级加速，进口再创历史高位，而国产低端产品需求明显减少。国际市场继续呈现不同程度复苏，我国出口到新兴市场的机床工具产品平稳上升。
1～12月行业主要经济指标完成情况及进出口统计
自2011年起，国家统计局定义规模以上企业由年度产品销售收入500万元以上调整为2000万元以上，统计范围发生了一些变化，因此2011年12月机床工具行业统计企业个数为4385家，比2010年年末减少2000多家。本文所涉及2011年数据均在4385家企业范围内。
1、行业主要经济指标完成情况
国统局数据显示：1～12月机床工具行业累计完成工业总产值6606.5亿元，同比增长32.1％；产品销售产值6424.9亿元，同比增长31.1％产品销售率达到97.3％，比上年同期降低0.8个百分点。
机床工具行业实现利润445.8亿元，同比增速为28.0％产值利润率为6.7％，与上年同比降低0.3个百分点。
机床工具行业本期累计固定资产投资完成额同比增长54，7％。
具体到小行业，金切机床行业完成工业总产值1542.9亿元，同比增长23.1％。金切机床产量和其中数控机床产量，分别同比增长15.1％和20.6％；成形机床行业完成工业总产值587.3亿，同比增长36.0％。成形机床产量和其中数控机床产量，分别比同期增长0.9％和13.0％。
2、机床工具产品进出口情况
2011年，机床工具产品累计进口202.9亿美元，同比增长29.3％。其中金属加工机床进口132.4亿美元，同比增长40.6％。
机床工具产品出口89.0亿美元，同比增长26.4％；其中金属加工机床出口24.2亿美元，同比增长30.3％。
3、金属加工机床消费及市场占有率
2011年国产金属加工机床产值达282.7亿美元，同比增长29.4％。其中金切机床197.5亿美元，同比增长26.2％；成形机床85.2亿美元，同比增长37.4％：金属加工机床消费额达390.9亿美元，同比增长32.9％。
金属加工机床国内市场占有率（按金额计）为66.1％，较2010年降低0.8个百分点；数控机床市场占有率为56.6％，较2010年降低0.1个百分点。
行业经济运行特点
2011年我国机床工具生产、进口及出口总体保持了较高速的增长，市场需求高端化的趋势加速，主要呈现以下5个特点：
1、产销增速高位运行，增速放缓
2011年，机床工具行业工业总产值和产品销售产值继续维持在较高增长水平，其中金属加工机床产量突破100万台。中国仍将继续成为全球最大的机床生产国和消费国。全年机床工具行业呈现高位运行、高开低走、趋势放缓的走势。在五月份增速达到最高、6月份单月产值达到634.9亿元后，增速开始缓慢下行，在8月份跌破了连续保持23个月的单月增幅高于30％的纪录后，9月份到达谷底。进入四季度，虽然出现了预期的机床工具行业一般规律的反弹，三个月产值连续攀升，且10、11两个月的月度增速又回归至30％以上，12月份当月产值达到全年最高682亿元，但受市场需求影响，反弹力度不足，12月份月度产值同比增速则再次跌回至2609％。
机床工具大行业中，增速最高是机床附件小行业，铸造机械和成形机床增速次之，金切机床增速最低。
从七个小行业重点联系企业（部分）的新增订单统计数据看，其走势更为严峻。一是市场需求信息减少；二是低档产品订单下降幅度较大；三是重型、大型机床产品订单明显下滑，其中大型机床产品尤为突出；四是一些企业已完成的订单，用户也不急于提货，甚至明确要求延迟交货；五是数控系统供应商订单在10月份以后下滑明显，库存增加，同时也出现用户延缓提货的现象。
2、产品结构调整明显进步
2011年，一大批机床工具行业科技进步成果进入应用领域，同时市场对高端产品的需求不断增加，在这内外动力的推动下，行业产品结构调整明显进步，一批中高档机床工具服务于汽车，航空航天、船舶、能源等重点领域，甚至还为国外高端用户提供了成套装备。如：济南二机床有限公司在美国福特公司压力机生产线招标项目中，一举中标，将为其提供两条世界最先进的压力机生产线，总价值10亿元。
从相关数据可见，近几年，国产金属加工机床的数控化率无论以数量还是金额计算，均在不断提升，2011年产量数控化率比上年增长1.8个百分点，产值数控化率，比上年增加了2.2个百分点。国内金属加工机床产值增速也大大高于产量增速，金属加工机床平均单价同比增长15.3％，其中成形机床平均单价同比增长35.9％。
3、进口又攀新高
2011年我国机床工具产品进口增速高企不下，同比增长29.3％，月度进口额依然处于高位，但月度同比增速逐步趋缓。
金切机床是机床工具各类进口产品中的绝对主力，达到105.4亿美元，同比增长40.0％；成形机床进口27.0亿美元，同比增长42.7％，增长较快，进口额已超过数控装置，跃居第二位。1～12月金属加工机床进口额132.4亿美元，同比增长40.6％。其中数控机床111.1亿美元，同比增长42.1％。加工中心、磨床，特种加工机床、车床位居各类金属加工机床进口前四位。金属加工机床主要来源地前四位的是日本、德国、台湾地区和美国，占进口总额的79.5％。
4、市场需求加速升级，国产机床市场占有率未见提高
我国在“十二五”期间的主要任务是调结构、转方式。因此，用户行业的结构升级与转型成为推动机床工具市场需求向高端化发展的动力。受到高居不下的进口压力，2011年国产机床市场占有率为66.1％，与上年相比降低0.8个百分点。
2011年金属加工机床进口增速高达40.6％，高于我国同类机床产值增速11.2个百分点。来自德国和日本的进口额在总量中占2／3，推高金属加工机床进口平均单价同比上涨33.2％。反映出市场需求结构升级加速，用户对中高端产品的需求明显增加，也反映出国产中高端产品在技术水平、产业化、适应市场能力、整体服务等诸多方面仍不能满足这一变化的要求。
5、出口稳定增长
1～12月机床工具产品继续保持稳定增速，出口额达到89.0亿美元，同比增长26.4％，出口额创多年以来同期最高。尽管我行业已有一些高档产品出口到海外，但是出口产品结构不尽合理的格局没有改观。按产品类别看，排在前两位的是切削刀具和磨料磨具。从出口增速看，夹具附件增速最快。
从出口企业性质看，私人企业、外企和国企出口金额占比分别为44.9％，26.8％和15.6％，三者增速分别为39.4％、30.6％和6.4％。数控装置、机床夹具、机床零部件的出口主力军是外商独资企业，其占比均超过40％以上。其他产品，如金切和成形机床、刀具、磨料磨具、木工机床等出口主力军均为私人企业，其占比均超过40％以上，其中成形机床占比达到60.1％。
2011年我国金属加工机床出口市场中，无论是美、日、德等传统市场还是印度、巴西、俄罗斯等新兴市场出口均呈现快速增长态势。全年出口去向前10名排序如下：美国、印度、巴西、日本、德国、俄罗斯联邦、印度尼西亚、香港、泰国、韩国。其中，印度，巴西、俄罗斯、印度尼西亚等新兴市场发展很快。
关注问题积极应对
由于我国前期4万亿拉动内需产生了一定的提前消费、国际市场发展趋势的不确定性、一些国家出现的政治动荡、美国为解决债务问题而采取的货币政策造成的全球通胀压力增大，以及国家宏观经济调控政策变化等诸因素影响，使得我国机床工具市场经过近些年的高速增长后，在2011年5、6月份新增订单开始大幅回落，增速趋缓态势已经形成。与此同时，以下问题也须引起高度关注：
1、投资增长过快喜忧参半
201 1年全年机床工具行业累计固定资产完成投资额2214.5亿元，同比增长54.7％：其中设备工具购置额同比增长54.0％。
在中国机床工具工业协会对50余家行业企业的调研中，也反映出近两年各企业厂房扩建、设备购置投入巨大、产能扩张过猛的情况。投资额的快速增加，保证了机床工具行业的工艺装备的先进性，有助于提高企业的活力和核心竞争能力，但也会造成产能过大、重复建设等问题，最终难免形成市场无序竞争，资源浪费。
2、必须持续加强产品结构调整
2011年我国机床工具产品结构的调整取得了很大进展，但从以下方面可以看出我们在产品结构与市场需求结构还存在着较大的差距：一是高端产品还是以进口为主。2011年从日本和德国进口的金属加工机床金额较上年分别增长50.3％和40.0％。二是中档产品的产业化也亟待加强。从我国台湾和韩国进口的加工中心金额较上年分别增长23.7％和24.3％，与我国数控金切机床的增长速度基本持平，反映出我们尚未有效减少中档机床的大量涌入。三是功能部件瓶颈现象尚未明显改观。2011年我国功能部件发展速度与进口的功能部件增长速度也基本相当，反映出机床的关键功能部件还是依赖国外进口，其基本格局虽有改进，但未发生根本变化。
3、进出口大幅度逆差不容忽视
机床工具行业一直是进出口逆差行业，2011年进出口逆差进一步拉大，达到历史之最，其原因在于：一是进口大幅增加。虽然出口产品也有较大幅度增长，但增速仍低于进口增速，且出口基数也低于进口，故进出口逆差进一步加大。二是出口产品结构仍然存在问题。我国出口金额最大的前两位产品是工具刀具和磨具磨料（二者出口金额占比达到44.5％），其中相当一部分产品是低价的低端产品和原料型出口。进出口价格的差异也无助于逆差的缩小。展望201 2年迎接挑战
2012年我国机床工具行业将面临以下六方面挑战，一是主要用户行业发展放缓，内需拉动难以乐观；二是生产原料价格继续上行，效益增长难度增大；三是汇率上浮压力持续，对外贸易优势受到削弱；四是全球经济复杂多变，进入新的不确定性阶段；五是银行贷款有所松动，资金紧张不会根本改变；六是国外产品大量进口，内资企业压力明显增大。正确判断形势，充分准备，积极应对，努力拼搏，是保持机床工具行业平稳健康发展的基本要务
我国机床工具行业近年来的高速发展已打下良好基础。科技重大专项的实施助推了企业自主创新、高端产品研发和中高端产品产业化进程：近10年的高速发展，企业工艺装备条件有很大改善：《机床工具行业“十二五”期间工作要点（试行）》明确了机床工具行业由大变强的努力方向，指明了“十二五”期间行业的重点任务及采取的主要措施。确立的三大标志性目标是：在为重点行业核心制造领域提供装备和服务方面取得突破性进展：中高档数控机床国内市场占有率显著提高，中高档数控系统和功能部件国内市场占有率显著提高；形成若干世界知名品牌和优势企业。“工作要点”已在企业中取得了广泛共识。为此，全行业要努力做到资源、精力，目标等三方面的集中，分阶段逐步实现“由大变强”的战略目标。
预计2012年：
【关键词】数控加工；机床；质量
中图分类号：TP27文献标识码：A文章编号：1006-0278(2012)02-116-01
数控技术是一门先进的加工技术，它在复杂、高精度零件加工方面有着独特的优势，因而被广泛应用到电子工业、航空航天、高端设备制造等领域。数控加工对产品质量有着很高的要求，而机床、刀柄、刀具等机械设备以及数控编程、机床操作者等主观因素都可能会影响到数控加工的质量。也就是说，加工过程中的每一点误差都会影响加工零件的精密程度。
一、 机床的选用上
虽然在数控机床的操作流程、设备维护等有了严格而具体的规定，但是，由于机器自身的磨损而带来精度损失是在所难免的。为了减少产品质量误差、保证设备的加工精度，我们必须严格按照设备检测与维修标准对设备进行检测。同时，还应对设备的使用进行严格地区分。因为粗加工设备追求的速度和效率，而精加工设备追求的是加工的精确度，粗加工可能给设备带来严重的损害，因而应将使用时间较长、精度较差的设备作为粗加工设备，将精度高的新设备作为精加工设备。这种明确的分工、合理的搭配既可以保证产品的质量，又可以降低加工成本，还有利于价格昂贵机床设备。
二、 刀柄和刀具的选择和使用
（一）刀柄的选择
除了机床之外，刀柄、刀具对数控加工质量也有着重要的影响。在旋转刀具数控加工中，夹头与主轴的质量至关重要。BT刀柄与HSK刀柄是企业数控加工中使用最多刀柄。前者与机床主轴接口的锥柄锥度是7:24,因而这种刀柄只能用于低速加工，如果刀柄的旋转速度过高，可能会在离心力的作用下产生较大的锥面配合间隙，从而影响到产品质量。在机床加工中，如果转速超过1.5万转每分时就应使用HSK刀杆进行定位。①
刀柄与刀具的联结是确定刀具质量的重要指标，包含加工时的平衡质量、跳动精度等，通常要求径向跳动精度小于0.003毫米。刀具、刀柄以及主轴的重量往往也是越少越好，因为这样可以产生良好的切割效果。常用的刀柄主要是液压刀柄、侧固式刀柄等。液压刀柄采用的是刀具夹紧系统，可以将径向跳动误差控制在3%em之下。由于刀柄内部有较高的液压，刀柄被夹紧是会产生较大的结构阻尼，这样可以大大减少刀具的震动。侧固式刀柄有着安全性高、使用方便、操作简单等特点，因而在机床加工中也有着广泛的应用。
（二）刀具的选择和使用
当前在企业机床加工中，使用最为广泛刀具的是硬质合金刀，它逐步代替了丝锥、钻头等通用刀具。同样，硬质合金也在刀具材料中占据了主导地位。在数控加工中，应根据实际情况选择刀具。②例如，在粗加工中应采用大直径的牛鼻刀，以实现多排屑的目的；半精加工中可采用高转速的镶片立铣刀，实现走刀快的目的；精加工中应使用硬质合金刀杆与球头镜面刀片，以确保加工零件的精准度。由此可见，在数控机床加工中应当高度重视刀具的选择和使用。
三、 数控编程和机床操作环节
数控加工技术是一门与机械制造、计算机技术相关的综合性技术，因而数控机床是一种技术含量很高的机电一体化设备。数控加工的质量不仅与机床、刀柄、刀具等硬件设施有着密切的联系，同时也和操作人员的技术水平、计算机编程技术等密切相关。
（一）在数控编程环节上
程序是数控机床的操作系统，它控制着机床的操作步骤，决定着机床的零件加工质量和效率。只有全面了解机床的性能以及具体的操作程序，并在此基础上掌握编程的相关知识，才能使用好数控机床。
编程是数控机床操作的一项基本工作，只有按照产品图样的要求科学地进行计算机编程，才能使数控机床安全高效的运行，从而加工出高质量、高精度的产品。数控程序的编制的一般流程有分析零件图样和定制工艺方案、数学处理、编写程序、程序校检、修改。在程序设计完成之后，应让部门技术主管进行审核，然后填写加工程序单，绘制加工图纸。在具体的操作过程中应对数控加工程序进行优化。在数控程序编制过程中，应注意零件数字化模型、加工方案确定、加工参数选择、刀具轨迹生成、后置处理等关键环节，确保加工程序不出现问题。③例如，在加工方案的确定上，应充分考虑产品质量要求和具体情况制定加工方案，确定是用放射加工还是用投影加工。
（二）在机床操作者方面
数控机床的操作者是人，因而操作人员的技术水平、熟练程度等对加工质量有着明显的影响。④在具体的操作中，加工人员应对刀柄、刀具、机床、切削参数等信息有着准确的了解，对操作程序、技术的使用方式等有着熟练的掌握。此外，操作人员的职业道德素质、责任心、敬业程度等也对数控加工产生着重要的影响。
综上所述，影响数控加工质量的因素是多方面的，既有机床、刀具等客观因素，又有程序编制、操作人员素质等主观因素。因而，只有控制好机床操作的每一个环节，对操作过程进行全面优化，才能确保数控加工的质量。
注释：
①霍苏萍,解金榜.数控加工的工艺与编程优化[J].煤矿机械,2005(9).
②许广芳.关于数控加工中的若干问题[J].机械管理开发,2008,23(3).
工件加工质量。它不仅能够大大提高数控机床的生产效率，而且也能提高数控机床的加工精度，获得了明显的经济效益。
关键词 840DSL；数控机床；改造
中图分类号 TG659 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0095-01
1 概述
随着现代化机械制造业水平的不断提升，机床数控系统改造化的比率不断的提高。目前，我国大多数机械制造行业和生产企业中的生产加工装备中大多数的数控机床，确切的说是半数以上是都是役龄在10年以上的旧数控机床，直接影响企业的生存和持续发展。所以必须大力提高这些数控机床的生产效率和加工精度。采取改造旧数控机床来提高设备的先进性，是其有效的途径。
对于目前所进行数控机床改造，具有如下特点：一是所需的投资少，而且交货期较短。同购置新的数控机床相比较，改造的费用明显较低；二是可根据现有的实际条件，因地制宜合理筛选并改造功能，极大的缩短了改造周期，减小其中的成本；三是对于设备结构性能熟悉了解，便于实际中的操作维修；四是可以及时采用最新的技术、新工艺，提高设备的自动化水平及加工精度。但由于目前的数控机床使用年代较长、机械性能稳定的实际情况，但受数控机床的其他方面限制，不宜进行突破性的改造。
2 西门子840DSL
2.1 简介
SINUMERIK 840DSL具有模块化、开放、灵活而又统一的结构，为使用者提供了最佳的可视化界面与操作编程体验，及最优的网络集成功能。SINUMERIK 840DSL是一个创新的能适用干所有工艺功能的系统平台。SINUMERIK 840DSL集成结构紧凑、高功率密度的SINAMICSSL20驱动系统，并结合SIMATIC 57-300 PLC系统，强大而完善的功能使SINUMERIK 840DSL成为中高端数控应用的最佳选择。
SINUMERIK 840DSL可广泛适用于车削、钻削、铣削、磨削、冲压、激光加工等工艺，能胜任刀具与模具制造、高速切削、木材与玻璃加工、传送线等应用场合，既适合大批量生产也能满足单件小批量生产的要求。
2.2 动态性能与加工精度
SINUMERIK 840DSL与SINAMICS 5120驱动系统相结合，基于DSC（动态伺服控制）闭环位置控制技术，并通过使用创新性的直线电机，确保机床获得更佳的动态性能。而电流自适应控制更确保了伺服电机的最大利用率。系统中的软件滤波器能有效抑制机床共振，同时调节型电源模块（ALM）的受控直流链路能防止母线电压波动。
无论是简单工件，还是复杂工件，使用SINUMERIK 840DSL，都可实现最佳的表面加工质量。凭借西门子卓有口碑的专业经验和久经实践验证的SINUMERIK数控系统，SINUMERIK 840D引是刀具与模具制造的理想解决方案。它的其它技术亮点使其同样适用于精密加工与高速加工：优化的路径控制，优秀的同步操作，转矩脉动小，纳米级的实际位置分辨率，几何误差的测量和补偿，包括旋转轴，基于“VCS plus”技术的空间定位补偿系统。
3 SINUMERIK 840DSL的应用
3.1 某型机床改造
某型磨齿机是1996年从瑞士MIKRON公司进口的大型设备。该机床的原控制系统为法国施耐德NUM755系统，驱动系统采用伺服驱动，具有X，Y，Z，U，V等坐标轴结构，功能强大，结构非常复杂。由于该机床原有的控制系统和驱动系统均已老化，并且没有足够的备件进行更换，从未导致维修困难，目前该机床故障频繁，无法进行正常的生产。因此，必须对该磨齿机的控制系统进行升级改造，使其重新发挥应有的价值。
在电气系统的升级处理中，应是以尽量保持原配置为原则，改造中保持原机床电气系统的大部分不变，只将跟控制系统有关的必要部分进行修改设计。如图1所示为该磨齿机的控制系统硬件结构图。控制系统采用SI-NUMERIK 840DSL配612D驱动系统，进给驱动采用1FT系列，主轴驱动采用1PH6系列。SINUMERIK840 DSL由数控及驱动单元等组成。在集成系统时，一般将612D驱动和数控单元并排放在一起，并用设备总线互相连接。
图1 某磨齿机控制系统结构图
3.2 轴的改造
磨齿机的砂轮修整部分在保留原有的机床控制结构的基础上，结合加工程序控制修整动作。U轴是砂轮径向修整轴，V轴是砂轮进行轴向修整的轴，都是由数控系统控制、编码器作半闭环位置反馈，采用交流伺服电动机驱动。
X轴是砂轮架进给和快速移运动的轴。砂轮架的进给运动在齿轮的加工过程中是指齿轮的径向运动。对该磨齿机改造后由数控系统进行控制、编码器作闭环位置确定，采用交流进给伺服电动机驱动。Y轴是沿立柱切向的手动轴。通过改造原机床手动的工作方式，在加工过程中对于每个加工工件，数控系统控制其移动一个固定的位移，以保证砂轮在一批工件加工后砂轮磨损量基本一致，同时也保证齿轮的磨削尺寸满足工艺要求。同样是由数控系
统进行控制、采用伺服电动机驱动。Z轴是指工件滑板上下运动的轴。它是影响齿轮旋转速度的引导轴。改造之后也由数控系统控制，利用1FT6伺服电动机进行驱动。
齿形和齿向的修磨：修整时首先要调整好修整器20°压力角底座，再进行安装、调整好成形金刚滚轮的安装座之后，计算好砂轮修正的进给量，然后通过U和V轴，开始修整砂轮。砂轮修整完成后，需要将标准齿形模板放在在蜗杆砂轮上，通过使用光源进行照射来观看砂轮齿形的透光情况，确定砂轮的修整达到要求。齿顶的修磨过程包括修正器横向移动以及V轴往复横向运动进行的循环修正。
参考文献
