高端的数控机床精选(九篇)

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第1篇：高端的数控机床范文

关键词：数控机床；数控技术；发展趋势；概况

0 引言

数控技术是每个国家先进制造业发展水平的重要标志，国家综合国力的提高和国防工业的现代化所必不可少的重要基础。美国、日本和德国等发达国家的数控机床和技术都处于世界先进行列， 如日本山崎马扎克公司开发出了2种可使用长镗杆切削工件的复合加工机床。德国德马吉（DMG）公司生产的CTX 310 ECO通用车床其主轴驱动在无级可调情况下，转速可达5000r/min，输出功率为ll千瓦 。

而我国数控技术发展比较晚，起步比较慢。在20世纪50年代末，经历了封闭式开发阶段。在“六五”、“七五”间，通过吸收和引进相结合，于“八五”期间建立国产体系。“九五”期间实现了产业化阶段，组建了数控研发，数控生产基地，初步掌握了数控发展的技术，同时培养一批数控专业技术人才，初步形成了国产数控产业规模，开拓了国产数控产业市场。如图1所示为我国数控机床产业销售情况分布图。其规模较大生产公司有华中数控、广州数控和航天数控等具有经济性和普及型的数控系统及机床产品。经过50多年的大力发展，其产品和性能大幅度提高，并逐渐在市场上站稳脚跟。但高端技术产品含量比较低，与国外数控系统差距比较大，对我国数控产业的发展还达不到主导和支撑作用。绝大部分高端数控产品主要依赖进口，如表1所示是近年来我国数控机床进出口变化对比表。因此大力发展国产数控产业对我国经济的发展、国防的进步和综合国力水平的提高具有极为重要的作用。

1 数控机床与技术简介

1.1 数控机床的结构组成

数字控制（Numerical Control ）是一种借助数字、字符或其它符号对某一加工过程进行可编程控制的自动化方法。而数控技术（Numerical Control Technology）就是采用数字控制的方法对加工过程实现自动控制的技术。再将数控技术应用到机床上就演化为现在的数控机床。标准型的数控机床通常由数控机床控制系统和机床本体这两大部分组成，如图2所示。

1.2 数控机床及技术分类

1）按控制系统特点分，主要包括点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。其中，点位控制数控机床只要控制移动部件的终点位置，对运动轨迹不作要求；直线控制数控机床不仅控制两点间准确位置，还要控制其移动速度和轨迹；轮廓控制数控机床能够同时控制两轴以上的轴，并具有插补功能，同时对运动的起、终点，速度和轨迹进行精确控制来加工任意形状的曲线和曲面。

2）按执行机构的控制方式分，主要包括开环、半闭环和闭环数控机床。其中，开环数控机床无位置反馈系统，加工精度低；半闭环数控机床带有位置反馈系统，并安装在滚珠丝杠或电机轴上，加工精度较高；闭环数控机床不仅带有位置反馈系统，而且将其安装在运动部件上，加工精度最高。

3）按工艺用途分，主要包括金属切削类、金属成形类和特种加工数控机床及其他类型数控机床。其中，金属切削类数控机床应用最为广泛，种类最多；金属成形类数控机床最近几年发展较快。

4）按数控机床的性能分，主要有高、中、低档三种数控机床。

1.3 数控机床及技术特点

数控机床作为一种先进的自动化机床，不仅具有较高的自动化程度，而且还具有广泛的通用性，综合运用了计算机技术、微电子技术、自动控制技术、机械结构和精密测量等最新成就和技术，广泛应用于机械加工制造、国防军工产品生产、航空航天、交通运输等领域，其主要特点如下：

1）加工精度高，加工质量稳定、可靠性高；

2）加工过程无需人工干预，降低了工人的劳动强度；

3）当零件发生改变时，只需改变数控程序，即可继续加工，节省生产准备时间，提高生产率；

4）能实现多坐标的联动加工，能加工各种形状复杂的零件，加工范围广；

5）适应性强，适合加工单件和小批量复杂工件；

6）有利于实现机械加工的现代化管理。

2 数控机床及技术的发展概况

数控机床产业是国民经济发展的支柱产业，中国是世界制造大国，但不是制造强国。创新能力不强，基础薄弱，主要以低端产品为主，而制造业的发展主要依赖于机床业的发展。为此，国家于2005年制定了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，同时将“高档数控机床与基础制造装备”确立为16个科技重大专项之一。通过国家计划支持，在数控关键技术方面取得较大突破，主要表现在如下几个方面：

1）关键部件的技术水平和质量逐步提高，功能日趋完善，部分零部件的性能指标逐步达到国际先进水平。开发出了高速主轴控制单元、重载导轨、数控回转工作台、A/C轴数控铣头、机械手和刀库装置和数字化量仪等部件和样机，并实现小批量生产规模。

2）中高档数控系统的研发取得了一定的成果。通过自主研发与国外合作，在中档数控系统研发上取得很大进展。解决了远程数据传输和坐标联动的关键难题，相继又开发了伺服驱动系统，形成了系列化和标准化生产。

3）中高档数控机床研发有了较大的突破，在复合加工、五轴联动、高速加工和数字设计等方面取得了重大进展。

但与国外先进发达国家相比，差距还很大，还有很长的路要走，其不足主要有以下几点：

1）自主创新能力还不足，创新成分少，吸收和消化能力差。就目前情况来看，我国只是停留在掌握已有国外的先进技术上和提高国产化率上，没有形成自主研发和自主创新能力。要改变这种局面，不仅借助国外的先进技术作引导，还必须增强消化吸收能力，否则会更加依赖于国外技术。

2）功能部件发展滞后。由于数控机床是由若干功能部件在立柱和床身上进行组装而成。其整体和功能部件之间是相互依赖，相互发展的，这些功能部件的发展也在一定程度上限制了数控机床的发展。

3）产品的稳定性、可靠性不高。进口机床的平均无故障时间约为10，000小时以上，国产为3000-6000小时左右。这种差距在一定程度上影响了国产机床在市场上的占有率。

4）网络化水平和技术较低。目前应用较多的还是NC传输、串口通讯技术和纸带阅读器，而远程故障排除、集成化和网络化水平有限。

5）产品可靠性、服务水平和产品质量等方面不强。国产机床的交货期、服务和质量等方面与国外的著名品牌差距较大，其数控系统的平均无故障时间差距也很大。另外，服务体系不完善，快速反应能力和成套技术服务满足不了现在的多元化市场要求。

6）高档数控机床的需求量较大。尤其对高端数控机床的需求量较大，每年大约有60%的固定资产用于购买机床。在“十二五”期间，随着汽车、高铁、航天工业、工程机械等行业投资增速、产业结构调整，对中高端数控机床需求量将继续增大。据分析，到2020年低中高档数控机床之比将达到20：60：20，中高档数控机床年需求量在12万台左右。

7）体系结构不够完善和开放。用户接口不够完善，少数开放功能的产品，只停留在试验和试制阶段。

8）创新环境不完善。我国还未形成有利于企业创新的竞争环境，创新动力和创新意识不强。

3 数控机床及技术的发展趋势

数控技术不仅对传统的制造业带来了巨大的变革，而且成为工业化的象征。随着数控技术的发展和应用领域的逐渐扩大，对国际民生的重要行业产生了极为重要的作用。从目前世界上数控技术及装备的发展趋势来看，主要体现在以下几个方面：

3.1 高精度化、高速化、高效性、高可靠性

世界各工业国家从精密到超精密加工，从微米级到亚微米级，再到纳米级发展，以适应现代科技的发展。通过高速化缩短切削时间，来提高生产率，实现高效发展。高的可靠性可以大大降低机床故障率，提高机床寿命。

3.2 开放式、智能化、网络化

开放式数控系统能在一个统一平台上，面向厂家和用户，通过增加、剪切和改变结构对象，实现产品的系列化。智能化主要是对产品质量、驱动性能、编程、人机对话、智能控制、智能诊断等方面实现智能化。网络化是近年来的一大亮点，这一目标的实现可极大满足制造系统和制造企业对信息集成的需求，实现虚拟制造和敏捷制造等。

3.3 五轴联动加工和复合快速加工

采用五轴联动可实现对三维曲面零件的加工，效率高、加工质量好。但价格较高，编程难度较大，从而限制了五轴联动机床的发展。由于当前电主轴的快速发展，使五轴联动的复合主轴头结构大为简化，制造难度和成本降低，促进了五轴联动机床和复合加工机床的迅速发展。我国复合加工机床刚刚起步、国内首台复合加工机床是由沈阳机床集团与德国MAX-MULLER公司合作生产的车铣复合中心。

3.4 环保化

随着环境保护意识的增强，环保的要求也越来越高。不仅在制造过程中不污染环境，在使用中也不产生二次污染。在这种环境下，装备制造领域对机床提出了无液、无冷却液、无气味的环保要求。欧洲已有10%-15%的加工实行了干切削或准干切削，如德国HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技术；美国HARDING的QUEST系列车床；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷却技术；日本富士公司的数控车床采用了冷风冷却技术。

3.5 新技术规范和标准的建立

开放式数控系统有更好的适应性、扩展性、通用性和柔性。美国、欧共体和日本等国纷纷开始对开放式体系结构的数控系统新技术规范的研究和制定，这预示着数控技术的又一个新的变革时期的到来。我国在2000年也开始对中国的ONC数控系统的规范进行研究和制定。

4 结束语

我国是制造和生产大国，在世界产业转移中尽量接受前端而不是后端的转移。一方面，要努力掌握世界先进制造核心技术，缩短与先进国家之间的差距。重视数控人才的培养，加大对数控高端科技领域的拓展，加大经济的投入，实现由制造大国到制造强国的转变。另一方面，制造业还是我国就业人口最多的行业，可缓解当前就业的压力，提高人民的生活水平，保障社会的稳定。

参考文献：

[1] 林宝，单国栋.我国数控机床市场发展现状和趋势[J].东方企业文化，2010（9）：121.

[2] 张玲. 数控加工编程[M]. 南京：南京大学出版社，2012.1.

[3] 胡俊，王宇晗，吴祖育等.数控技术的现状和发展趋势[J].机械工程师，2000（3）：5-7.

第2篇：高端的数控机床范文

关键词：数控机床；历史；发展趋势

一、引言

机床，作为“机器的机器”，从工业革命诞生以来，便被视为一个国家工业化的基础。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是决定一个国家生产力水平的关键要素。

二、数控机床的历史

20世纪中叶, 随着信息技术革命的到来，机床也由之前的手工测绘、简单操作性逐渐演变为数字操控，全自动化成型部件的数控机床。数控机床是一种高度机电一体化的产品，在传统的机床基础上引进了数字化控制，将以往凭借工人经验的操作变为数字化、可复制的自动操作。数控机床可以加工多品种小批量零件（降低规模化适用门槛）、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。目前，工业发达国家机床产业的数控化比率通常在50%以上，在日本和德国更是超过了70%。

我国真正的工业化进程起始于20世纪50年代。由于种种原因，我们错过了20世纪70到80年代的新型工业化大发展时期，导致我国的机械装备制造产业到现在为止仍然在赶超发达国家的阶段。自20世纪末开始，我国开始了大规模引进西方技术，同时在引进技术的基础上吸收、融合、创造，最终发展出我们自己的数控机床制造产业。这一时期，我国的整体制造业也开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，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。

三、我国数控机床产业现状

目前，国内生产的数控机床可以大致分为经济型机床、普及型机床、高档型机床三种类型。经济型机床基本都是开环控制;普及型机床采用半闭环控制技术，分辨率可达到1微米;高档型机床采用闭环控制，以计算机程序来实现全过程无人控制，具有各种补偿功能、新控制功能、自动诊断，分辨率可以达到0.1微米。

截止到2014年，国产低档经济型机床已经在国内机床生产企业得到了很好的应用，经济型数控机床基本都是国内产品，不管是从质量上还是从可靠性上都可以满足大部分机床用户的需要。在普及型产品段中，国内普及型数控机床中大约有60～70%是采用的国内产品。但是需要指出的是，这些国产数控机床当中大约80%的数控系统都在使用国外产品，国内机床企业将各个子系统进口后进行拼装，组成最终的成品机床。我国部分中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。在中、高档数控机床方面、四轴、五轴联动机床等高端产品，我国国产产品与国外产品相比，仍存在较大差距。高档机床方面国内产品大约只能占到10%，大部分都是靠进口。数控机床的核心技术―数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国更是几乎全部需要国外进口。目前，我国在上海、烟台建厂的大多是国外数控机床生产厂家，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国内的华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。目前，国内一些大厂还没有采用华中数控的。

在市场需求方面低档机床和中档机床大约各占50%和40%，高档数控机床的需求大约是10%。从整体市场环境看，欧美等一些老牌机床公司有着长时间的技术积淀，同时不断致力于科技创新和新产品的研发，引导着数控机床技术发展。2014年，国家宏观经济持续低位运行，国家宏观调控政策将继续稳增长、调结构。在此大环境下，数控机床行业也相应地调整现有产业结构，在现有经济型、普及型产品取得成果的基础上发展高端，一方面需要面临国外产品以及合资产品挤压国内中端市场的竞争压力；另一方面要加大研发，挤入高端市场，摆脱受制于人的严峻形势。

四、我国数控机床产业的发展趋势

开放性是新一代数控系统的开发核心。开放性的数控机床采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前，许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。同时，和许多产业将会互联网化一样，数控机床未来也必将走上网络化道路。互联网化的数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。届时，网络化的数控机床将真正实现在全世界任意地点制造出满足用户需求的产品，进一步缩小制造业在地理和空间上的差异，为下一次的制造业革命奠定良好基础。

经过30多年的发展，我国数控机床制造产业已经基本由市场配置资源，形成了从科研单位、试制生产应用单位、大规模市场推广渠道、下游终端客户、一直到最末级的维修保养与使用反馈这样一个较为完整的产业链。数控机床市场竞争力也大大提高。2014年，我国机床行业发展主旋律概括为八个字：“稳中求进、转型升级”。面对整体下行趋势和国内外市场环境的不断变化，行业企业转型的意识不同程度地增长，从被动应对，到主动顺应，再到能动把握，已有很多企业步入了转型升级的正确轨道。加快普及数控化技术将是解决中国本土机床企业产品竞争力弱、利润薄、产品同质化严重等产业难题的重要手段。

为了让机床铸造产业高速增长，“十二五”规划中对我国机床铸造产业提出了明确的目标，到2015年，机床铸造产业要实现工业总产值8000亿元。要实现这个目标，需要将国家经济政策和行业自主调整发展两个要素相结合。在国家政策层面，已经出台了大量的专项支持措施。国家通过专项财政补贴，税务减免、专项奖励基金、市场开拓扶持、专利申请绿色通道等方面给予了大力支持。与此同时，在行业层面，应当继续实施创新发展战略，以企业为主题，以创新为驱动力。鉴于机床属于投资大、见效慢的行业，仅凭企业自身努力无法实现长久发展，需要多家企业参与共性技术研发，同时引入科研院校参与，实行公私合营伙伴关系推进研发。在行业技术层面，需要加大基础研究投入和研发人才培养。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。人才的加速培养与良好的市场机制、有效的深化改革、改组、改制，可以显著提高工作质量、生产率、劳动生产率。进入21世纪知识经济时代，科学知识及作为重要生产要素的机床，其作用将更加突出。

第3篇：高端的数控机床范文

数控系统是数控机床装备的核心关键部件。特别是对于国防工业急需的高档数控机床，高档数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素，而国外对我国至今仍封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。

21世纪将是我国国民经济持续稳定发展的黄金时期，国民经济建设的高速发展将进一步拉动数控机床的市场需求。预计2010年国内市场数控机床需求将达10万台以上，40％以上为中高档型，消费将达到60-70亿美元，将为国产数控系统产业创造广阔的市场空间。

二、我国数控系统产业市场的现状

（一）数控系统产业的市场细分

我国数控系统分为三种型级，即经济型、普及型和高级型。这是根据我国当前市场需求的实际情况，按技术应用不同领域和复杂程度进行的阶段性标准来划分的。

在经济型数控系统中，国产经济型数控系统由于适应我国用户的实际使用水平和机床制造企业数控技术配套要求，得到了广大用户的认同，已形成了规模优势，目前约占到我国整个数控系统市场的60%左右。

国产普及型数控系统市场占有率不断提高，但外国品牌依然占领国内市场。进入20世纪90年代以来，我国逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等以生产普及型数控系统为主的国有企业，以及北京-法那科、西门子数控（南京）有限公司等合资企业的基本力量。从技术水平上比较，国产普及型数控系统的功能、性能并不差，价格和服务方面还有较大优势，可靠性与国外系统的差距也已显著缩小，但依然是国产数控系统最难开拓的市场领域。

在高档数控系统领域，国产数控系统与国外相比，确实还存在比较大的差距。虽然国产五轴联动数控系统技术上已经取得了一定突破，但功能还不够完善，在实际应用中验证还不全面。国产高档数控系统的差距，还表现在产品的系列化不全，如伺服电机、伺服驱动从小到大各种规格，国外都有，而我们的规格有限；在高速（快速进给速度40米/分以上）、高精（分辨率0.1微米以下）、多通道数控系统的功能、性能上，国产系统与国外系统有较大差距。我国进口的数控系统基本为德国西门子（SIMENS）和日本法那科（FANUC）两家公司所垄断，这两家公司在世界市场的占有率超过80%。在国内尚无自主知识产权高端数控系统替代的前提下，西门子和发那科拥有绝对的价格优势。加上高性能数控系统具有超越经济价值的战略意义，发达国家对出口我国的数控系统始终有所限制，甚至像五轴联动以上的高性能数控系统产品绝对禁止向我国出口。

（二）我国数控系统产业的发展目标

国家“十二五”期间的目标是：建立起比较完备的数控系统自主创新体系，具有自主设计、开发和成套生产能力，使我国高档数控系统总体技术达到国际先进水平。创建国产自主品牌产品，普及型数控系统市场占有率达70%以上，具有较强的国际竞争能力；国产高档系统市场占有率达到50%以上，主要品种基本实现自给，推动装备制造业现代化。

结合我国数控系统市场与数控系统产业的发展目标，不难看出，经济型数控系统市场已趋于饱和，且竞争相当激烈，由于技术水平相差不大，因此多为价格竞争。在普及型数控系统市场已逐步形成几家大企业的垄断现象，并且国外数控系统已在市场上占统治地位，很难进入。而在国内，高档数控系统目前只占整个数控系统的约2%，市场前景相当广阔，虽然目前大部分的高档数控系统是国外产品，但依然有大片市场等待开发。竞争机会是平等的，并且有国家政策的支持与鼓励，数控系统厂商只有抓住这一契机，才能不断发展自己的技术，扩大市场，为国家高档数控系统的发展做出贡献。

三、高档数控系统市场需求分析

（一）高档数控系统的市场应用

高档数控系统可以应用于数控机床的生产，也可以对原有的数控机床或非数控机床进行系统升级、改造。其具体的应用市场为机电行业，包括机械、电子、汽车、航空、航天、轻工、纺织、冶金、煤炭、邮电、船舶等。另外，航空航天、船舶制造、大型电站设备、石化和冶金设备、汽车制造等都是我国机床业的下游产业，都离不开高档机床，为机床业的发展提供了广阔的空间。

（二）数控机床市场的现状

数控机床是利用硬件和软件相结合，是以电子控制为主的机电一体化机床，充分利用了微电子、计算机技术等高端技术。我国数控机床生产厂共有100多家，其中能批量生产的企业有42家(国有企业30家，民营企业5家，合资、独资企业7家)，平均年产量40-50台，几家重点企业年产量可达400-700台。

1、国内市场需求。我国数控机床20世纪80年代以来有了迅速发展，平均年产量增长20%以上；数控机床市场消费量从1990年的2588台增长至1996年的18000台；目前已是世界数控机床第三进口大国。进入90年代以来，我国数控机床生产企业都经历了结构调整、转变机制的艰苦磨砺过程。由于市场结构的变化，使得1997年数控机床市场消费量下降到14329台。同时由于进口减少，国产数控机床市场占有率上升到45.9%；正是由于结构的变化，才有可能形成产量下降、市场占有率提高的局面。近期，国家为扩大内需，通过加大技改投资和基础设施建设投资的措施来拉动国内市场消费。在各个主要市场看，轿车、重型汽车等重要车型的销售量从东向西逐步扩展，轿车个人购买已成为主流。这些行业的发展带动了机床工具的需求。其次是军工等需求稳步上升，在航空、兵器等领域，改造将继续增加，设备需求将进一步深化和扩大。民营企业将进一步渗透到制造业和轻工业，其技术水平和加工能力的提高依赖于装备的改善。处于“十一五”执行期的高峰，国家重点项目、重点工程、重点任务全面铺开，市场需求呈现出较高的增长，进一步拉动企业的技术改造和设备更新。近年启动和续建的重大工程有：三峡右岸的发电机组的制造，西气东输中段的全面开工及沿线各省、市的引进工程，南水北调工程，北京、上海、武汉、天津、重庆、长沙等大、中城市的地铁、轻轨工程、大化肥、大空分、西电东送等工程都会对相关产业带来市场的需求，而这些产业直接或间接都会使机床工具行业的市场增加份额和力度，为我国数控产业发展带来新的市场机遇。

2、国际市场需求。从近几年我国机床出口统计数据来看，数控机床的出口量和出口平均单价逐年上升，国际机床市场的消费主流是数控机床，目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主，这正是我国机床行业的弱项。“八五”期间，我国机床工具产品出口开始向全方位、多元化发展。近几年机床出口多元化发展趋势更加明显，由于受东南亚金融危机的影响，1998年我国东南亚出口额大幅降低，但同时开始向南美、中东、荷兰扩展，对英国、加拿大出口额也较1996年大幅度提高。美、欧、亚是目前我国机床产品出口的主要市场，占我国出口份额依次为1/4、1/5、1/6。在2005年的世界十大机床消费国（地区）中，只有我国台湾和意大利的机床消费额是负增长和零增长，其余都是正增长。2005年我国的机床消费额高达109亿美元，高出第2位的日本33.7亿美元，连续四年名列世界首位。世界机床市场整体消费的增加同时预示了数控机床市场的市场容量不断增加，为高档数控系统提供了广阔的市场投放空间。

四、市场规模预算

由于机床下游行业固定资产投资连续几年快速增长，国内机电产品市场需求年均增长30％，根据数控机床市场的预计，未来5年我国数控机床需求的年均增速在30％以上。

虽然国内市场对数控机床的需求很大，但对高档数控机床的生产和消费需求依然处于低水平，从2004年的数据看，高档数控系统占整个数控系统的产量比例为1.5%，比2002年上升了1个百分点。

另外，由于技术等方面的原因，国产高档数控系统的市场占有率非常小，2006年，国外公司在我国销售高档数控系统约占市场份额的99.5％。这就要求国产高档数控系统厂商必须生产质量可靠，价格适中的高档数控系统，才能与强劲的外国企业竞争.根据市场分析，可以做出未来五年我国高档数控系统市场规模预测如表1所示。

五、结论与建议

随着市场需求的不断扩大，科学技术的迅猛发展，21世纪将成为我国发展数控系统产业的绝佳时期，提高我国数控系统的技术性和竞争力将大力推动我国制造业的发展，这将是政府与企业共同努力的结果。

在政府政策方面，应充分利用国防军工行业与机床制造行业的合作平台，率先在军工行业推广使用自主化的高档数控系统。优先立项支持选用国产数控系统的首台首套高端数控机床装备的研制，并在项目中分配专门经费支持所配套的高档数控系统的研发，推动自主研发的高档数控系统的应用验证和市场推广。在使用财政性资金采购数控机床的项目中，标书中不要指定国外系统，给国产数控系统产品建立公平的市场竞争机制。在满足同等的条件下，应优先选用国产数控系统产品。同时，支持数控系统厂、数控机床厂和职业院校建立“数控技术培训与服务中心”，为数控机床生产者培训操作使用、工艺编程、维护维修人员。另外，政府也可以在技术改革、税收和金融政策等方面给予扶持，增强高档数控系统企业综合实力。

在企业自身方面，应加大在高档数控系统、全数字交流伺服驱动等核心关键技术领域的研发，走产学研相结合的道路，集我国家的财力支持建立由研究机构、大学、系统厂组成的技术联盟和研发平台，共同开展数控系统共性与关键技术的研发，加速制订下一代高档数控系统标准体系结构的规范和协议及相关的技术标准，并在国产数控系统行业内推广和共享，实现我国数控厂商的共同发展。

总之，国产高档数控系统的发展关系到我国的产业安全和国防安全，加速产业化步伐，增强自主创新能力，加快高档数控机床及其功能部件的研发和市场开拓，提高产品质量和服务质量，提高竞争力是我国高档数控系统产品的努力方向，我们相信在国家的政策和措施的支持下，在全行业自身的不断努力下，高档数控系统一定会有更好的发展。

参考文献：

1、孙斌,杨汝清.基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势[J].机床与液压,2001(4).

2、杨学桐.我国数控产业的现状与发展举措[J].机电产品开发与创新,2002(3).

3、陈虎.高端数控系统的功能特征和性能特征[EB/OL].中国工控网,2007-10-19.

第4篇：高端的数控机床范文

本周国泰君安推荐了山东威达（002026），看好其合金锯机的成长性，并指出后市应关注公司高档数控机床的发展。

二级市场上，山东威达股价已突破均线压制，并呈现逐级上行的态势，投资者可逢阶段回调买入，把握其整体上行的波段机会。

据悉，由于全球电动工具的增长放缓和山东威达核心产品钻夹头高达30%的市场占有率，公司传统业务成长遭遇天花板效应，业务延伸迫在眉睫。

国泰君安通过在调研中了解到的信息判断，山东威达合金锯机的业务成长性值得看好。目前国内普通锯机年产量约5-6万台，切割温度40-50度，不适合高速合金带锯条，而合金锯机具备以下优势：切割速度快，是传统锯机的5倍；切割光滑度好，比传统锯机好5倍；切割面完整，加工面质量高；适用性广，适合双金属带或硬质合金锯条。

山东威达计划在济南投资，大力开拓切割温度范围0-90度的合金锯机业务。随着国内制钢能力提高，目前已经能生产铬含量较高的优质钢材，由于材质硬度高，适合采用合金锯机切割，而国内现有的合金锯机绝大部分从德国进口，单价约70万人民币，而国产仅需25-27万元，毛利率近40%，性价比较高，根据国泰君安的草根调研，国内合金锯机年潜在需求空间约10万台，后续成长性最好。国泰君安还在调研中了解到，目前公司意向订单约1000台，其中包括国防装备企业100台，商400台，20-30台为终端客户订单，一旦电机、数控系统等核心部件到位，预计年底产能将大幅提升到100台/月。

第5篇：高端的数控机床范文

我国机床发展整体大而不强，低端产品多、价值低，高端产品少，很多企业还停留在“模仿”“仿造”阶段，就像当年日本发展的初期。很多关键部件不过关，数控系统主要依赖于进口，提升产品质量的难度很大。企业创新能力差，信息化程度低，产品成熟度偏低，制造成本高，更无理论性、战略性、方向性研究，是我们制造业的通病。把信息技术融于机床产品和企业管理的水平很有限，尤其是把现代信息技术融于数控产品，而研发并制造出高精尖产品就更差，所以我国机床的产品自动化、智能化、信息化、集成化程度都偏低。

此外关键零部件及核心运行部件的技术水平、运行速度、产品精度、可靠性、稳定性差，整体机床制造工艺水平与质量比较低。

影响国产数控机床质量的关键性指标一可靠性与国外产品相比明显偏低，直接影响了国产数控机床的竞争力。例如，国产数控机床的平均无故障工作时间小于300小时，远低于国外高档数机床平均无故障工作时间2000小时，而国际标准为800小时。

因生产制造工艺、过程控制等因素，国产数控机床的几何精度和工作精度单机生产质量远高于批量生产质量，很难实现数控机床的大批量高精度生产，从而不能有效占领市场。

无论从产品功能、制造过程控制，还是知识管理与创新、整体企业管理与服务水平来讲，我国机床产业的信息化水平都还很低，难以设计和制造出高端产品，实现“高、精、尖”数控机床的技术突破，无法有效提升企业升品牌内涵和企业核心竞争力。利用信息技术在设计、制造、管理、服务、运作等方面不断实现创新与突破，向一体化、服务化、集成化综合方案供应商型企业发展，是制造业长期发展适应市场的重要手段。

注重基础理论研究，加强创新能力建设，全面融入信息技术，用高端制造业代替简单制造业、技术密集型代替劳动密集型，发展高端数控机床产品，是企业在本轮产业结构调整与升级时的必经之路。

企业转型从产品与服务入手

首先，提高产品的可靠性和稳定性（增加可靠性、破坏性实验），融入信息技术（信息塔、智能化、网络化、集成化等技术），深入研究用户需求，从而设计和制造出更符合国家重点扶持行业及特殊用户需求的高端产品、高附加值产品。

第二，提升对用户及产品的服务化水平，建立企业内外一体化、数字化、集成化运作与服务支持系统，形成从单一供应产品的生产商，到包括研发设计、生产制造、管理资讯、企业运作环境与系统建设、两化融合及软件服务在内的制造业综合解决方案供应商。

企业转型升级面临的急迫问题是创新和人的问题，即确立企业发展战略与理念后，怎样培养和管理高素质的人来利用最重要的信息技术，实现产品、管理和运作的不断创新问题。

信息化技术是解决产业转型升级最重要的手段和方法。无论是产品研究与创新，还是制造与工艺，管理与服务，无处不在。企业只有通过两化融合才能实现真正的转型与升级。

信息化建设的管理与技术难点

从管理方面来看：首先是实现管理创新难，信息化建设是一个在管理与技术上不断实现创新并前进的过程，是管理与技术交融统一的集合体，只有管理创新跟上数字化运行环境发展要求，才能更好地开展信息化的各项工作。

其次，是数据管理难，由于装配制造业企业普遍存在标准化、基础化、个人信息化水平低等因素，尤其是国营企业、老企业，这一矛盾更为突出。

再者，知识更新难，由于信息化对每一位员工综合素质要求较高，无论是在技术操作层面，或管理操作层面，都要跟上并适应数字化企业运作模式的具体要求，并要不断学习新的信息技术和新的管理思想，而固守原有旧观念、旧习惯、旧知识，又是每一员工难以接受和使用新系统、适应新环境的主要障碍。

从技术方面来看：首先是系统集成难，由于现有国内外数字化软件产品，是依据不同业务分为孤立的系统来设计和实施的，数据不能共享，事后集成统一，事倍功半，投资大、失败多，尤其是财务管理软件，直接与企业静态制造数据脱节，无法形成信息流与资金流的集成和统一，不能适应数字化的产品开发及管理对快速设计和创新设计的要求，更不能满足未来企业数字化对信息技术及产品的需求。

其次，从软件实施方法来看，所有信息化项目，都是在软件实施后，再来消除信息孤岛，解决数据唯一共享。再者，信息化项目实施边界不清，需求多变，也是信息化项目实施周期长、成本高，不易成功见效的主要原因。

实现两化融合的关键点

企业信息化就是要解决市场经济条件下的T（时间）、Q（质量）、C（成本）、S（服务）问题，从某种意义上说，企业信息化就是对企业数据集合进行数字化设计、实施、应用及管理。只有解决好带有制造成本数据的工艺数据和产品数据，使之在设计和生产经营中成为唯一共享数据，并在设计、生产、销售、管理等活动中成为唯一数据源和唯一标准，才能在企业进行生产经营活动时发挥出信息化的具大作用。

所以，建立集研发、制造、管理及过程控制为一体的数字化企业运作模式，利用信息技术来不断实现企业管理创新，提升企业核心竞争力，是企业信息化发展战略面临的首要问题。而解决带有成本数据的产品数据与工艺数据的集成，和它在整个企业内外数据中的唯一共享问题，又是现代装配制造业信息化的核心问题。

第6篇：高端的数控机床范文

【关键词】 数控机床 故障诊断与维修 教学改革

数控机床是机械一体化在机械领域中的典型产品，它是将电力电子、自动化控制、电机、检测、计算机、机床、液压、气动和加工工艺等技术集中于一体的自动化设备，具有高精度、高效率和高适应的特点。《数控机床故障诊断与维修》是机电等多学科综合的最典型课程之一，也是数控机床维修专业的一门最重要的专业课。该课程的理论性和实践性很强，要求学生掌握数控机床的工作原理和结构，掌握数控系统的组成、单片机技术、可编程控制器、机械加工技术、液压气动技术、传感器检测技术、网络通讯技术、软件调试技术、参数设置等方面的知识。

1 《数控机床故障诊断与维修》教学存在的问题

1.1 教学手段单一。数控机床是集机、电、液一体化的设备，技术先进、构成复杂，因此设备出现问题较难解决，这要求机床的维修人员不但要有扎实的理论功底，而且还应具备较强的实践操作能力和丰富的维修经验。但是在教学中，大多数教师仅限于一本教材、一支粉笔、一块黑板的传统教学模式，尽管也有一些关于机床维修的仿真教学软件，但都比较简单，不便于教学。

1.2 教学模式不成熟。目前大多数院校采用的教材形式单一、内容陈旧、实践性差，理论教学与实际脱节，教学缺乏目的性和针对性。

1.3 师资力量不足。目前高职院校的专业师资普遍存在着不同程度的数量不足和素质不高的问题，尤其缺乏承担数控机床维修工作的“双师型”专业教师，严重制约着现代数控技术人才培养水平的提高。有的学校目前任课教师多数都是机械专业毕业，知识结构偏重于机械，比较单一。

1.4 教学实训设备缺乏。数控机床的维修教学迫切地需要数控设备支持，如果没有适当的实践操作锻炼，学生是很难掌握故障维修的基本能力。尽管很多高职院校购置了大批的数控设备，但这些设备几乎都用于数控加工的实训，很少给机床维修提供实训平台。

2 《数控机床故障诊断与维修》教学的改革

2.1 改进教学手段和方法。在讲授本门课程前，组织学生观看最新的电教片，使学生了解新的专业技术知识，从而激发学生的学习兴趣。另外，经常制作一些多媒体课件用于辅助教学，使抽象的内容变得形象具体，利于学生对知识的掌握。在讲到数控机床中的重点部位时，可以组织学生到现场进行讲解，便于学生对课程内容的理解和掌握。在教学过程中，要注重培养学生解决实际问题的能力，激发学生的逻辑思维、发散思维能力，使学生养成横向思维的习惯，同时将其他学科的知识贯穿在本课程的学习中，便于学生迅速掌握新知识。

2.2 制定教学大纲。从职业分析入手制定教学大纲。该大纲中的知识、能力和基本素质结构以及理论教学和实践教学体系都应符合毕业生任职岗位的实际需要。要从了解到的数控技术应用人才的需求量与层次出发，合理构建知识结构，因需施教，不断优化教学大纲，使其较好地贴近毕业生岗位需求。根据数控维修工考核需要，调整教学大纲。2006年数控机床维修工被列入劳动和社会保障部的新职业，高职院校学生毕业前的数控维修工考级势在必行。因此，《数控机床故障诊断与维修》教学一定要结合数控维修工的考核标准进行调整。

2.3 提高教师队伍素质。担任《数控机床故障诊断与维修》课程教学的教师应该不断完备自身的知识结构，以适合该课程的教学特点。同时，在有条件的情况下，到数控机床厂家、权威机构进行实践、培训，扩展知识层面，增加实践阅历。

2.4 调整教学内容。根据教学大纲的要求，同时兼顾高职院校学生的特点进行教学内容的调整。目前高职院校 《数控机床故障诊断与维修》教材有许多章节的理论性内容太多，难度、深度较大，高职院校学生接受起来难度较大。因此，可以考虑对这一部分内容进行删减、调整，做到删繁就简，贴近实际。教材中的一些重点，如加工中心主轴部位、换刀装置等，应该增加一些相应的图纸，便于学生首先掌握好机床的工作原理，然后再进行故障的分析和判断。依据不同专业培养目标需求调整教学内容。对于数控技术应用专业的学生来说，重点应培养对于数控机床的使用、维护、保养能力和机床操作中常见故障的处理能力。其学习的重点是数控机床的安装、调试、检修、故障处理。只有根据培养目标的实际需要确定教学内容，才能为实现专业培养目标发挥作用。

总之，开设《数控机床故障诊断与维修》课程的目的是培养学生成为在数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才。其教学应该围绕这个目的，采用适合该课程特点的教学模式、教学手段和教学方法，以满足我国数控机床发展的人才需要。

参考文献

1 姜大源.学科体系的解构与行动体系的重构――职业教育课程内

容序化的教育学解读[J].教育研究，2005.8：53～57

2 孙伟宏等.从案例到反思:理实一体化教学的实践与思考[J].江苏

技术师范学院学报，2008.2：55～60

3 列越南.机床计算机数控及应用[M].机械工业出版社，1998

第7篇：高端的数控机床范文

【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。

1.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。

2.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1012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。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。

3.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。

4.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。

5.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。 [科]

【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.

第8篇：高端的数控机床范文

[关键词]态化、智能化、客户化。

中图分类号：F426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）18-0230-02

The Development And Innovation Of CNC Machine Tools Industry

SUN Ying

（Sichuan Vocational and Technical College of Communications ，Chengdu 611130， China.）

[Abstract]With the development of science and technology and the social economy， CNC machine tools is developing toward ecologization intellectualization and customization.This paper introduces innovation and new thought of CNC machine tools in the control system， driving system and structural design.

[Key words] ecologization intellectualization and customization.

在科学技术发展，用户需求多样化，环境保护意识强化的压力下，未来数控机床将体现三个特征：①生态化。机床作为制造业的能耗产品，必须体现节能减排和生态设计。②智能化。未来智能化的机床具备思考、自适应和最优加工的高智商。③客户化。采用模块化、可重构和柔性化的解决方案，使机床可满足千变万化用户需求。目前，数控机床的创新和新技术的应用主要体现在机床结构配置、驱动技术、数控系统，以及能源和生态设计等多方面，涉及的技术领域越来越广。

1 机床结构的优化配置

1.1 机床设计的新方法

传统的机床设计是机电分离设计。由于数控机床高速运动的机电一体化设备，其动态性能很大部分取决于机电耦合共同效应，因此，现代机床设计的新思路是在机床结构设计阶段就应用多体机电耦合仿真技术和有限元分析进行优化设计。

德国斯图加特大学机床控制研究所提出了机床硬件在环（Hardware in the Loop）和多刚体耦合的机电一体化仿真技术，实现数控系统和机床数学模型的集成仿真。仿真时，机床的运动及其特性通过三维动画和曲线显示，得到机床的动态特性，并进行数控系统与机床的匹配验证及控制参数的优化。还可将机床切削加工的物理过程融入仿真验证中，并预测工件的表面质量和加工过程的稳定性。机电一体化集成设计有效解决了机床与系统的匹配问题，提高了设计的准确度，大大缩短了设计周期。

1.2 机床结构配置的创新

机床结构配置主要取决于机床的运动组合，对应于一种运动组合可能有多种结构配置方案。机床结构设计关系到机床整体性能的提升。机床结构配置的发展趋势主要体现在运动件的轻量化、功能的复合度高、整体结构的模块化等。下面例举两个结构配置创新的案例。

（1）虚拟轴配置

德国Alfing公司的AS600机床采用模块化结构配置和零机械传动方案。机床由底座和立柱、回转工件台、托盘交换装置、刀具交换装置4大模块组成。机床的X轴为虚拟轴，X轴的移动由Y轴移动和X轴旋转两个运动合成。如图1所示，在封闭框架的立柱中配置上下移动的滑座，实现Y轴运动，滑座下方的主轴滑枕可伸缩，实现Z轴运动。而X轴的移动则是由Y轴和主轴滑枕绕滑座中心的转角相互配合实现，即 ，其最大行程达650mm，这种虚拟轴的配置简化了机床结构。

（2）复合配置

MAG自动化集团Hessapp 公司的DVT系列立式车床采用倒置与正置复合的结构配置。如图2所示，倒置结构是工件装夹在主轴上，从上面移向刀具并完成两个方面的进给，配置固定不移动的转塔刀架。倒置加工时产生的切屑和冷液能及时坠落到废料箱，可提高加工精度和降低热量。同时，倒置的主轴兼作装卸机械手，可将工件由机械夹爪放置在传送带上。可见，倒置式立车是缩短辅助时间、提高生产速度的新型结构配置。

2 驱动系统及技术热点

2.1 主轴单元

随着高速加工的普及，电主轴和主轴单元的智能化成为发展创新的目标。

（1）电主轴及关键问题的解决

电主轴将主轴单元的机电两部件的结构和功能集成为一体，是高端数控机床实现高速和高效加工的重要结构。

不过，电主轴在带给机床高速性能的同时，自身也存在诸多需解决的问题，最突出的是热量。电主轴的转速大多在10 000 r/min以上，其中，轴承和电机绕组是主要的高温热源。减少热量的主要解决方案是：轴承采用油―气系统，从外环油孔以脉冲油的方式向滚珠喷射微量油―气混合物，以、清洁和冷却轴承。电机绕组则采用强制气冷或水冷系统减小热量的产生，其中，以水冷的效果较好。

（2）主轴单元的智能化

主轴在高速加工时，由于温度变化和惯性力的影响都会产生微小的Z轴位移。对亚微米级或纳米级的精密加工而言，这种位移是不容忽视的，必须加以补偿。目前，主轴单元的智能化创新体现在主轴单元采用各种传感器，开发对工况进行时实监控、预警、可视化同，以及精准的补偿的功能。

瑞士GFAC集团Step-Tec公司开发了具有高智能化的电主轴intelliSTEP 智能系统。智能系统由三维振动测量V3D传感器、RFID工况记录、优化模块SMD20和工况分析软件SDS组成，可以控制和优化电主轴的工况，如主轴端轴向位移、温度、振动、刀具拉杆位置等。

其中，振动控制Vibroset 3D技术是在电主轴的前轴承附近安装了基于MEMS技术的加速度传感器，作为机床主轴的“黑匣子”。三维的加速度计实时记录3个轴（X，Y，Z）的加速度值，最高可达±50 mm/s2。在故障发生时，能再现主轴的工况，并通过数据接口传至数控系统，借助SDS分析软件找出故障的原因，有助于主轴单元有针对性的改进与优化。

2.2 进给系统

未来数控机床的进给系统创新体现在降低能源消耗，发展模拟仿真软件工具，提高机床的可重构性等方面。

（1）直线电机

直线电机将进给系统的机电两部件的结构和功能集成为一体。由于直线电机的一阶固有频率仅取决于电机的电气特性，以目前技术水平推算，其一阶固有频率约为165 Hz，远高于滚珠丝杠驱动。同时，直线电机驱动实现了“零”机械传动，因此，直线电机实现了加速快、速度高、定位准、伺服带宽大和可靠性等优点，成为高端数控机床进给系统的发展趋势。

不过，值得注意的是直线电机的加速性只有在承载量较小时优于滚珠丝杠驱动。同时，直线电机的价格大约是伺服电机的3倍，因此，滚珠丝杠驱动方案的成本仅为直线电动机驱动的75%。

（2）进给传动系统的创新技术

目前，针对进给传动系统的机械传动机构的易磨损、振动、寿命低、速度低等现状，有以下几个创新技术应用。

① 低预紧力螺母结构

滚珠丝杠螺母采用预紧来消除间隙，但降低了滚珠丝杠精度、最大荷载和寿命。解决这一矛盾的结构创新，是在一对滚珠螺母和中间垫片之间，加入两个弹性垫圈。测试显示，此技术使3 kN预紧力可与无此技术的5.5 kN预紧力等效，滚珠丝杠的寿命可由0.4×109转提升至1.8×109转。

② 导轨阻尼装置

滚珠丝杠螺母的一阶固有频率限制了进给装置的最高速度。解决此问题的结构创新，是在工作台上增加类似线性导轨滑块的制动装置（即主动阻尼装置），如图3所示 。通过控制系统产生指令，利用压电陶瓷压向导轨以增加摩擦，从而改变阻尼性，使系统在一阶固有频率处的振幅大幅降低。研究表明，此技术使进给系统的最高变向频率由8 Hz提升至16 Hz。

③ 柔性滚珠丝杠轴承

提高滚珠丝杠系统变向频率的另一创新，是通过改良丝杠轴承来改善滚珠丝杠系统的动力特性。解决方案有被动和主动模式两种。被动模式是将固定轴承改为柔性材料制造，此材料只有丝杠刚性1%，使丝杠可轴向伸缩，以改变进给系统的阻尼性。主动模式是在丝杠轴承壳内安装压电陶瓷，由控制系统产生指令，使压电陶瓷向支承丝杠的滚珠轴承外圈施加轴向压力，以改变进给系统的阻尼性。

3 数控系统的发展新趋势

航空航天、精密模具、微电子产品等行业的飞速发展，对机械加工的轨迹精度和表面质量提出了很高要求。为适应行业需求，数控系统的创新点体现在运动控制策略、运算精度及运算速度等方面的重大突破。

1.高精度插补及运动控制技术

目前，中高端数控系统已广泛采用纳米插补及运动控制，甚至精密到了皮米。纳米插补运动控制要求插补运算周期至少应控制在100μs级，编码器的分辨率达到每转百万线以上。高精密插补运算不仅解决了轨迹计算精度的问题，还涉及到前瞻平滑处理、减小运算周期、提升伺服动态响应及精度，以及提高编码器分辨率等先进技术。如FANUC 30i和三菱M700系统实现了纳米插补运算，安德龙的Antronic 3060实现了皮米插补运算，西门子828D采用了80位浮点计算精度进行插补运算。先进的数控系统已采用NURBS样条插补来实现高效曲面加工。样条插补通过连续的运动控制，不频繁改变运动方向，有效避免了不必要加速和制动，效能节约可达60%。如西门子的“精优曲面”技术，FANUC的纳米平滑技术，以及海德汉通过定义加工时间、精度和粗糙度的不同优先策略来实现高效的曲面加工。

2.网络化全数字系统体系

为了提高系统的运算能力、控制速度、可靠性和适应性，各种实时总线技术广泛应用于控制体系中。总线技术将Soft PLC和安全协议整合在一起，简化了系统间的连接，使机床多通道多轴联动复杂控制成为可能。如西门子840D可扩展控制轴31个、10个通道以及10个工作方式组。广泛应用的专用总线有：FANUC的FSSB、西门子的Drive-CLiQ，海德汉的HSCI和意大利FIDIA的FFB；标准总线有：博世力士乐的SERCOS 和三菱的CC-LINK等。

3.基于STEP-NC的集成

基于G代码程序控制的数控系统是被动的轨迹和逻辑控制的“控制者”。目前，以零件加工特征为基础的STEP-NC技术，使数控系统成为加工任务自主规划的智者。基于STEP-NC技术的集成系统的工作流程是：首先由CAD系统生成STEP文档，通过AP203接口转化为STEP-NC后，输入到CAM系统，再借助零件加工特征及工艺模型生成STEP-NC加工程序。此后，由数控系统自主决定如何加工，并指挥机床完成相应加工。同时，机床的工况及时反馈回数控系统，系统及时调整加工参数和策略，输入至CAM系统，对STEP-NC编程产生影响。可见，基于STEP-NC技术的集成系统使数控系统实现了自主规划、实时调整的智能化全过程。

4.开放式的客户化应用系统

随着加工零件的复杂化、个性化，高端数控系统的客户化占有比例超过了75%。客户化应用要求数控系统能对机床制造商和最终用户开放。为此，开放式的客户化应用系统成为用户期望的数控系统结构，它拥有标准化的软硬件体系结构、方便扩展、网络功能和客户化应用软件等特点，以适应个性化要求，并体现出可移植性、可重组性、互操作性等特征。

4 机床的节能与生态设计

作为大能源消耗的机床要想具有可持续发展的前景，必须强调节能减排和提高能效。绿色制造、生态设计是未来数控机床发展的新方向。

机床对环境的影响主要源于耗电所产生的温室气体排放量和碳氢燃料，其中，直接用于加工的耗电量仅占总量的25%，可见，提高机床的能效具有很大潜力空间。不过，要注意的是机床的耗电不是一个稳态的过程，特别是换刀、工作台起动、制动时出现峰值。

为此，德国力士乐公司提出了机床节能的全面解决方案4EE（Four Energy Efficiency，4EE ），涉及以下4方面：①采用高能效的部件。如采用效率达95%～97%的永磁同步电机、直线电机 和力矩电机等直接驱动方式，减少机械传动，可提高效能潜力达50%。②实现能源再利用。如储存电机制动期间的过剩能量，以便在需要时提供短时间的大能量，可节能潜力达80%。③按需使用能源。如采用变频液压泵和冷却液泵，按需提供能源，可节能潜力达20%～80%。④能源系统的优化设计。通过仿真、项目规划和咨询，实现系统化的总体概况分析，以及利用智能控制器实现工艺流程的最优化。

又如德国因代克斯INDEX公司的R200车铣加工中心实施提高能效的主要措施有：①优化机床部件重量；②配置能量再生装置；③对于耗能大的能源装置设置待机模式；④采用优化匹配的材料和小摩擦系数的轴承；⑤采用智能化冷却系统。其中，智能化冷却新方法在确保机床获得正常冷却的同时，将运行中的废热进行回收，用于车间供暖或其他需要热源的生产环节。

数控装备的创新不仅是机床行业本身发展的需要，更能带动相关产业的技术革命，以及产业结构的转型升级。随着科学技术的进步，数控技术将在创新中不断发展。生态机床、聪明机床和个性化机床将引领数控装备的发展方向，成为主流产品。

参考文献

[1] ，卫汉华，张炳生. 机床产品创新与设计[M]，2013（4），机床杂志社，成都.

[2] 汪艺，智能创新 产业升级[J] 2013（4） ，制造技术与机床.

[3] 李静，助推智能装备 制造产业新发展[J] 2013（4） ，制造技术与机床.

第9篇：高端的数控机床范文

近年来，我国机床产业飞速发展，2009年金属加工机床产值首次跃居世界第一。2010年，我国机床产值在世界机床总产值中占比首次超过30％，在世界机床产业中的地位越发重要。

初显实力亮点多多

近年来，我国机床产业发展可圈可点，可谓亮点多多。

产值跃升世界第一我国机床工具行业产业规模迅速扩大，工业总产值和产品销售产值呈现连年增长态势。2010年，行业的工业总产值为5536.8亿元，同比增长40.6％；完成产品销售产值5434.4亿元，同比增长41.4％。

在金属加工机床方面，2009年尽管遭受金融危机冲击，机床产值仍达到153亿美元，占世界机床的份额达27.96％，首次跃居世界第。2010年，进一步增至199.8亿美元，占世界机床总产值的30.12％，所占份额比排名世界第二的日本高出12个百分点。

在数控机床方面，2001年产量仅为1.75万台，到2007年已增至12.3万台，2008年受经济危机影响做降至12.2万台，但2010年猛增62.5％至22.39万台。除2008年以外，我国数控机床产量增速一直保持两位数增长，其产量居世界第一。

数控化率明显提升我国机床行业的产品结构和产业结构调整取得了很大进展。整个行业着力发展中高档数控机床及生产线，数控机床已经成为企业开发新产品的主题，一批高速、精密、复合、多轴联动数控机床，以及一批大规格、大吨位数控机床新产品进入市场，使得行业的数控化率显著提升。2010年，我国金属切削机床的产量75.58万台，同期我国数控金属切削机床的产量22.39万台。金属切削机床的产量数控化率2010年为29.6％，产值数控化率2010年为52.5％。

国产机床占有率提高　2010年，我国机床行业的产值利润率为6.3％，开始向结构优化、效益提高的方向迈进。目前，国产高档数控机床开始进入国家重点发展领域和国防军工建设领域。国民经济发展急需的高档数控机床过度依赖进口的局面，正在逐步得到改善。2007年，国产机床市场占有率首次突破50％，到2009年，国产金属加工机床产值市场占有率提高到70％，2010年略降至66.9％。

全行业涌现出一批有实力的大型机床集团，如沈阳机床和大连机床，双双进入世界机床企业排名前七名。此外，陕西秦川机床厂、北京第一机床厂、齐二机床等大型机床集团的崛起标志着我国机床行业国际竞争力的进一步提高。

国际贸易　喜忧参半

截至2010年，我国已连续九年成为世界机床第一消费国和第一进口国，是世界机床业的主要消费市场。但机床行业的进口依存度仍然较高，出口竞争力亟待进一步提升。

贸易逆差显著增长2010年，我国机床工具产品累计进口创历史新高，达到157.2亿美元，同比增长62％；出口机床工具产品70.3亿美元，同比增长48.4％。其中，金属加工机床进口额为94.2亿美元，同比增长59.8％；比历史最高点2008年的75.9亿美元还增长了24.4％。同期，金属加工机床出口额为18.5亿美元，同比增长31.3％，但未达到2008年21.03亿美元的历史最高水平。目前，我国金属加工机床的出口额位居世界第六位。

我国机床进口需求的持续增长，我国机床的贸易逆差相对稳定，受金融危机影响逆差还一度出现下降。随着我国经济的全面复苏，机床下游产业需求猛增，2010年我国金属加工机床的贸易逆差达到75.7亿美元，同比增长68.6％。

进口机床单价总体提升　近年来，我国国内市场依靠国家重点投资项目拉动，对高档进口数控机床需求量大，造成进口机床单价与往年相比大幅提升。2007年，数控金属切削机床平均进口单价为13.22万美元，2008年升至17.95万美元，2009年达到26.53万美元的历史高点。而2010年，由于国内市场对各种水平产品的需求大幅增长，特别是从日本进口低价位中端机床增多，将进口数控金属切削机床的平均单价拉低至20.43万美元。

我国数控金属加工机床出口单价却持续下滑。2010年下降幅度较大的有卧式加工中心、龙门加工中心、数控磨床、数控冲床等。除人民币升值因素外，企业在激烈的国际竞争中竞相压价是其中原因之一。

行业国际竞争力不高　近年来，随着我国机床技术不断发展，部分进口产品逐步实现国产替代，使得金属加工机床的进口依存度略有降低。2010年，我国金属加工机床进口依存度为33.36％，比上年提高3.5个百分点。

目前，我国出口机床仍以中低端产品为主，尽管出口呈增长趋势，但低档磨料磨具和刀具等资源性、高能耗产品占有很大比例。而附加值相对较高的机床产品出口占比却越来越小，2010年仅占出口总额的26.3％。机床产品的出口依存度不高，也显现出行业国际竞争力不强。

直面挑战再上层楼

未来，我国机床工具行业将面临更加严峻的考验。例如，为适应低碳经济发展需求，行业对传统产品、低质、高耗能、高污染的产品投资要严格限制，淘汰一批落后产能。未来，低档机床产品需求将大大降低，经济型数控机床的市场需求也会减少。