数控技术发展趋势精选(九篇)

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第1篇：数控技术发展趋势范文

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，cad/cam与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，cnc只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过cad/cam及自动编程系统进行编制。cad/cam和cnc之间没有反馈控制环节，整个制造过程中cnc只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正cad/cam中的设定量，因而影响cnc的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统cnc系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了cnc向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。

2　数控技术发展趋势

2.1　性能发展方向

(1)高速高精高效化　速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。

(2)柔性化　包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。

(3)工艺复合性和多轴化　以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。

(4)实时智能化　早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。

2.2　功能发展方向

(1)用户界面图形化　用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前internet、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形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。

(2)科学计算可视化　科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于cad/cam，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。

(3)插补和补偿方式多样化　多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2d+2螺旋插补、nano插补、nurbs插补(非均匀有理b样条插补)、样条插补(a、b、c样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。

(4)内装高性能plc　数控系统内装高性能plc控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准plc用户程序实例，用户可在标准plc用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。

(5)多媒体技术应用　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。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，在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方面有着重大的应用价值。

2.3　体系结构的发展

(1)集成化　采用高度集成化cpu、risc芯片和大规模可编程集成电路fpga、epld、cpld以及专用集成电路asic芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用fpd平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和crt抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。

(2)模块化　硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如cpu、存储器、位置伺服、plc、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。

(3)网络化　机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。

(4

)通用型开放式闭环控制模式　采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、cad/cam、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

3　智能化新一代pcnc数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代pcnc数控系统已成为可能。

智能化新一代pcnc数控系统将计算机智能技术、网络技术、cad/cam、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。

作者单位：张俊（北京市东直门外望京路4号，北京机床研究所数控工程中心，邮编：100102）

魏红根（北京机床研究所）

参考文献

第2篇：数控技术发展趋势范文

【关键词】我国；数控技术；发展趋势；探讨

1.数控技术的概况

数控技术是一种通过数字控制完成某项工作从而实现自动控制的技术。它是在数据载体和二进制数据的技术上产生的。一般情况下，数控技术控制着机械自动化的位置、速度以及机械能量等方面的流量等，使企业的管理更加高效、便捷。近年来，数控技术以其诸多优势在国内的应用越来越广泛。

2.数控技术的现状

目前，国内的数控技术发展已经取得了很大的成就，数控技术也吸引了许多专业人员的关注。随着科学技术水平的不断提高，数控技术在多种技术领域中的发展尤为迅速。近年来，国家先关研究人员研究的国产数控系统以PC平台为基础，在国内外处于领先地位。虽然我国的数控技术发展较快，但是仍然存在这一系列的问题。特别是国内的数控技术缺乏特有的创新精神，在商品化进程中发展也比较缓慢，市场的占有率等方面还有一定的欠缺。总体来说，目前我国数控技术仍然有着极大的进步，而且从整体而言，已经迈入了世界的先进行列。

3.数控技术的发展趋势

3.1数控技术的性能不断提高

随着经济的发展，我国数控技术的发展水平逐渐提高。其中的一个重要表现是数控技术的性能得到了很大程度的完善。数控技术性能的提高体现在五个方面。

3.1.1数控技术逐渐趋向高速化发展

随着高速加工技术的普及，数控机床在运行方面的速度也在不断提高，经调查，车床主轴的转速在几年前是3000-4000r/min,近年来已经发展到8000-10000r/min，提高了一倍之多。而且在速度提高的同时，还注重加速度的提高，重力加速度由过去的0.5G提高到了如今的1.5-2.0G，提高了三到四倍左右。

3.1.2数控技术机床的精度迅速提高

近年来，数控机床技术在精度定位方面也有了很大的提高。目前，其定位进度已经由最出的0.01-0.02mm发展到0.008mm，有些机床甚至达到了1nm，是数控技术的一大进步。

3.1.3数控技术方面逐渐向柔性化方向发展

数控技术方面逐渐向柔性化方向发展。数控系统基于本身的柔性，通过进行模块化设计，覆盖面不断扩大，剪裁性增强，对于不同用户的需求都能一一满足。在群控系统中，需要面对不同的生产流程，群控系统可以通过使用物料流以及信息流对于各种生产流程进行自动动态调整，是群控系统的功能可以发挥到最大。

3.1.4复合加工技术逐渐应用到数控生产流程

数控生产技术中要提高性能，尤其要做到的就是减少工序，减少生产工艺的辅助时间。而工艺复合技术采用多轴化生产方式，即工件在机场上面进行装夹，然后利用自动换刀、对主轴进行旋转，使多重工序的加工能够更加节省时间。复合加工技术也正朝着多轴多系列的方向发展。

3.1.5数控技术的人工智能与实时系统逐步提高

数控技术的人工智能与实时系统逐步提高是任务在规定的时间内完成的保证。其中，人工智能是利用计算机模型对人类的各种行为进行模仿实现。随着科学的发展，人工智能的实时响应以及现实性更加完善，而实时系统的发展也更加智能化和复杂化，而且有占据整个领域的趋势。在数控技术专业，实时智能系统的发展分出了分支，分别是自适应控制、神经网络控制、模糊控制、学习控制、专家控制、前馈控制等等。

3.2数控技术功能趋于完善

随着科技水平的不断提高，我国数控技术的功能将会更加完善。数控技术性能的不断提高，其在生产控制的应用中发挥的作用也不断增强。

3.2.1数控技术用户界面优化

界面是用于连接数控系统和使用者，但是由于不同用户的需求不同，对于数控界面的要求也有很大的差距，所以它的设计就显得尤为重要，也因此，用户界面成为了数控系统研制过程中比较困难的一个环节。目前，用户界面已经发展为图形化形式，在很大程度上面方便了很多的专业以及非专业人士，相关人员可以通过界面窗口菜单对数控系统进行操作使用，还可以根据用户界面的图形化显示进行蓝图的绘制以及快速编程等等，是数控技术应用方面不断增强的主要变现之一。

3.2.2数控技术高速数据的处理以及数据可视化发展

在计算机快速发展的时代，数控技术的发展基于计算机专业知识也做了相当大的转变，应用更加方便快捷。数控技术对于数据处理和数据解释的高效性以及专业性使得信息的交流更加广泛，而不只是局限于文字与语言，相对而言，图形、图像以及动画等等是工作人员更加方便理解。它通常用于CAD/CAM，主要用作自动变成设计，对数控机床参数进行自动配置等等。其次，可视化融合与虚拟环境中，使应用领域进一步拓宽，甚至是无需设计图纸，在虚拟环境中制作样机等等，大大减少了生产过程中出现的失误，对于数控技术的研究也有很大的影响。

3.2.3内置性能较高的PLC数控系统

PLC控制系统主要是通过高级语言编程进行在线的调试以及在线帮助等功能。数控技术中PLC包含于编程工具中，可以在用户程序中修改编辑，方便用户建立自己的控制程序，对于数控系统的操作也更加快捷方便。

3.3数控技术自动系统更加完善

随着数控技术的不断发展，数控技术自动系统将更加完善。自动化系统的完善对于数控技术的发展有着极其有重要的作用。以后的数控技术对于产品与使用者和用户之间的关系更加注重，自动化的发展也显得尤为重要。甚至是通过模仿生物机理，研究制造各种数控技术产品。其中智能化是自动化的基础，主要包括对于及其行为的各种研究描述。在理论知识的基础上，它融合了人工智能、计算机科学、运筹学、生理学、模糊数学、心理学和混沌动力学等思想，使数控技术产品能够进行基本的逻辑判断、推理以及在一定程度上进行自主决策的能力。

在自动化发展的过程中，模块化也是不可缺少的元素之一。模块的制作以及研究是一项重要且复杂的工程之一，如各种标准机械接口、动力接口以及电气接口等等。其中研制各种动力单元和具有可视化、图形处理性能的控制单元以及机械自动化中的各种机械装置等是模块化主要需要处理的工程。网络化是现代社会的主题，网络的普及带动了数控技术的进步与发展。目前，数控系统在生产过程中以及研究过程中都离不开网络，自动化产品的生产及运行也多是依赖于网络的数据传输等。它不仅满足了生产线、制造商和生产企业的各种需求，也使制造模式有了进一步的改善，是现代数控技术中不可缺少的重要元素。

总之，数控技术是机械自动化、机械制造中的核心技术，它是多种科学技术发展融合的结晶。虽然我国的数控技术起步比较缓慢，但是随着经济的发展，国内的数控技术与世界先进水平的差距正在缩小。在未来的发展中，我国的数控技术将会有更大的发展空间。

【参考文献】

［1］戴玲.浅析数控技术发展趋势—智能化数控系统[J].科学大众(科学教育),2011(12).

［2］王鑫秀.浅谈数控技术的发展趋势[J].哈尔滨职业技术学院学报,2011(03).

［3］李大英,吴伯柱.数控技术的发展趋势探讨[J].科学咨询(科技·管理),2011(06).

第3篇：数控技术发展趋势范文

关键词： 数控系统发展；数控技术发展；数控系统

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220192－01

1 数控技术学科的特点

马克思曾经说过1 数控技术学科的特点

数控技术的问世已有40多年的历史，它是由机械学、控制论、电子学、计算机科学四大基础学科发展起来的一门综合性的新型学科，是用数字化指令控制机床动作的技术，它包括计算机数字控制系统技术；伺服驱动技术；精密机械技术；编程技术；PLC机电接口技术。其中控制系统技术是核心；伺服驱动技术是关键；精密机械技术是基础。数控技术是数控机床的关键技术，大力发展、推广应用数控技术，用数控技术改造传统产业，对机械制造、航空航天事业的发展，恶劣及危险环境的作业等，都会起着关键性的作用。

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

数控技术国外发展趋势

纵观数控技术的发展历史，不难看出数控技术的发展是逐步跟踪计算机技术的发展而不断发展的，从1956年至今，大致经历了如下四个阶段：1956年-1974年，专用硬件NC的时代；1975年-1989年，专用计算机数控时代，即微处理器NC的时代（μ PC）；1990年-1995年，BASIC PC的CNC时代；1996年至今，开始全PC开放式智能化数控新阶段。

近几年来世界发达国家纷纷采取措施，投入大量的人力、财力组织优势力量进行新一代开放式体系结构和具有智能型功能的数控技术开发与研究，包括美国的NGC和OMAC计划、欧共体的OSACA计划、日本的OSEC计划等。数控机床机械结构更趋向于“开放式”，为满足现代机械加工的多样化需求，新一代的数控机床具有以下特点：

1）机床结构按模块化、系列化原则进行设计与制造，以便缩短供货周期，最大限度满足用户的工艺需求。2）由于数控机床的很多部件的质量指标的不断提高，品种规格的逐渐增加、机电一体化内容更加丰富、功能参数日趋庞杂，因此专门为数控机床配套的各种功能部件已完全商品化，为建立具有竞争能力的机床厂创造了条件。3）为向用户开放，各发达国家的数控机床厂都积极建立完全开放式的产品售前、售后服务体系。建立开放式的零件试验室，建立自助式数控机床操作、维修培训中心。4）采用信息网络技术，把社会上各种制造资源根据加工任务进行合理组合与调用，是21世纪将先进制造技术发展的必然趋势，世界各国都在积极进行这方面的研究工作。5）人工智能化技术在数控技术中的推广应用。随着人工智能在计算机领域不断渗透和发展，数控系统向智能化发展。在新一代的数控系统和伺服装置中，由于采用“进化计算（”Evolutionary

Computation），“模糊系统”（Fuzzy System）和“神经网络”（Neural

Network）等三个方面新的控制机理，性能大大提高。这种高性能的智能化的数控系统不但具有自动编程、前馈控制、自适应切削，工艺参数自生成、运动参数动态补偿等功能，更具特色的是考虑到操作使用的因素而呈现的极为友好的人机界面。当前采用模糊控制原理的电加工数控系统和具有自学习、自建立数学模型、自调整参数的高性能数控机床伺服驱动装置已有产品并在市场中具有强的竞争能力。

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

3 我国数控技术开发现状与差距

我国的数控技术，在“八五”攻关中，不失时机地提出了以自主版权为目标，以平台为基础的发展战略，而且在攻关过程中，瞄准或调整到以PC机为基础的发展路线上，并以此形成了两种平台，开发出了四个基本系统，其中华中I型和中华I型是将数控专用模板嵌入通用PC机构成的单机数控系统，航天I型和兰天I型是将PC机嵌入到数控之中构成的多机数控系统，形成典型的前后台型结构，国内其它单位也都先后开发开放式体系结构系统。然而就总体而论，还仅仅处于开始阶段，虽然各个系统都向PC平台方向发展，但在具体的实施开发中仍然存在一些问题。最大的问题即是开放性不够、开发环境和支持手段不足，要作为用户方便地进行二次开发的开放程度还远未达到，只是具有相当技术力量的开发单位才能使用，而作为能够普及到一般用户的程度则还远远不够。利用PC机设计数控系统使得CNC的重点由硬件转向软件，为我国的数控发展消除了硬件上的“瓶颈”制约，从而可能加快生产出实用产品。而且PC-NC毕竟使CNC向开放性体系结构迈出了一大步。在数控机床设计与制造中，我国已开始采用模块化技术，对数控切削加工中的工艺参数、工具系统的优化、智能适应控制都进行过研究，它为对智能化控制的进一步研究奠定基础，但上述工作仅仅是一个开端，仍需在“十五”期间进行一系列开发研究工作，跟踪世界数控技术，推动我国数控产业的发展。

参考文献：

[1]李向东，卢双盈.职业教育学新编[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]戴士弘，职业教育课程教学改革[M].北京：清华大学出版社，2007.

[3]徐国庆，实践导向职业技术教育课程研究：技术学范式[M].上海：上海教育出版社，2005.

[4]刘春生、徐长发，职业教育学[M].北京：教育科学出版社，2002.

[5]夏建国、郭扬，职教课程模式开发[N].上海教育出版社，2002.

[6]朱国文、熊清平，数控技术教育改革的创新，华中理工大学出版社，2002.

[7]刘启中、蔡德福，现代数控技术及应用，北京：机械工业出版社，2001.

[8]黄克孝、严雪怡，职教课程改革研究[N].科学普及出版社，1997.

第4篇：数控技术发展趋势范文

关键词：数控技术　现状　发展趋势

数控技术具有可以解决高精度复杂零件加工问题；可以为产品增强市场竞争力；改进产品质量、提高生产效率；可以降低成本、提高生产安全；可以自动编程、减轻工人负担等特点而广泛应用于装备制造业。

1　我国数控技术的现状

1.1　数控产业基地初步形成　如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂，在攻关成果和技术商品化的基础上，建立了一批数控厂家。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地，包括若干数控主机生产厂等，如州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产等。

1.2　基本掌握了现代数控技术　我国大部分技术已具备进行商品化开发的基础，掌握了数控系统、伺服驱动、专机及其配套件的基础技术，部分技术已商品化、产业化。

2　存在的问题

2.1　数控系统和功能部件发展滞后　数控系统和功能部件发展滞后已成为制约行业发展的瓶颈。国产中档数控系统国内市场占有率只有35%，而高档数控系统95%以上依靠进口。功能部件国内市场总体占有率约为30%，其中高档功能部件市场占有率更低。台湾地区品牌功能部件约占国内市场的50%，其余20%为欧盟、日本等品牌产品。据国家海关统计数据，2010年我国进口数控系统金额达18.1亿美元，机床附件（含功能部件和夹具）类产品达16.2亿美元。

2.2　高档数控机床关键技术仍有较大差距　以高速、高精、复合、智能等为特征的高档数控机床关键技术虽然已经取得明显进步，一批共性、基础技术和新产品研发也有了新的进展，但与国际先进水平相比，还存在较大差距。有些关键技术，如：高速高精运动控制技术、动态综合补偿技术、多轴联动和复合加工技术、智能化技术、高精度直驱技术、可靠性技术等尚需进一步突破，有些重大技术离产业化还有一段路程。以企业为主体、以市场为导向、产学研用相结合的研发体系尚未真正建立，行业的自主创新发展缺乏高新技术支撑。

2.3　自主开发能力薄弱，自主品牌缺乏综合竞争力　当前国内数控机床企业自主开发能力建设存在着研发基础薄弱、研发资金使用效率低、持续投入能力不足、缺乏关键性技术储备和重大技术突破、人才结构不均衡、零部件支撑能力弱、缺乏完整产业研究开发体系等问题。

3　我国数控技术的发展趋势

3.1　高速、高精加工技术及装备的新趋势　为缩短生产周期和提高市场竞争能力，提高产品的质量和档次，高速、高精加工技术可极大地提高效率，效率、质量是先进制造技术的主体。为此，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一，日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一。

在轿车工业领域，多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，在航空和宇航工业领域，加工的零部件多为薄壁和薄筋，要对这些筋、壁进行加工，必须保证高切削速度和切削力很小的情况下，这样这样才能使这些刚度很差，材料为铝或铝合金达到很好的切割效果。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高，机身等大型零件来替代多个零件联结方式拼装，这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。在加工精度方面，近10年来，超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01μm），精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm。在可靠性方面，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，表现出非常高的可靠性。应用领域进一步扩大，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，主要是为了实现高速、高精加工。

3.2　智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势　智能化的内容包括在数控系统中的各个方面，21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统。包括：智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修；如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，为简化编程、简化操作方面的智能化；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，主要是为提高驱动性能及使用连接方便的智能化；如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成，这样做主要是为追求加工效率和加工质量方面的智能化。

所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，形成具有鲜明个性的名牌产品。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），面向机床厂家和最终用户，形成系列化，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，目前数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心，除此之外，还有结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库等。

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。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如日本山崎马扎克（Mazak）公司的“CyberProduction　Center”（智能生产控制中心，简称CPC）；日本大隈（Okuma）机床公司的“IT　plaza”（信息技术广场，简称IT广场）；德国西门子（Siemens）公司的Open　Manufacturing　Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

3.3　5轴联动加工和复合加工机床快速发展　采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于两台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

3.4　自动编程技术的应用　数控自动编程技术受到广泛关注，各国的专家学者都在潜心研究自动编程系统。数控加工是指在数控机床上按事先编制好的程序，对零件进行自动加工的一种加工工艺方法，零件加工的最终效果直接取决于数控程序编制的效率和准确率。数控编程是目前提高加工精度、表面加工质量、加工效率以及实现生产自动化最重要的一环，在制造业中应用广泛。数控编程分为手工编程和自动编程，对于那些程序量大、轨迹计算复杂的零件，根本不可能采用手工编程，即使能编制出加工程序，其低下的效率亦根本不能满足市场的需求。受飞速发展的技术革命的巨大冲击，传统的机械设计和制造方式发生了根本性的变化，产品的设计生产周期越来越短，逐渐向小批量、多品种、高精高效加工的方向发展。特别是随着计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）技术的推广和计算机数控加工技术的广泛应用，计算机辅助自动编程势在必行。自动编程是用计算机代替编程人员完成编程工作，自动生成加工指令，解决一些人工编程难以解决的难题，充分利用计算机计算速度快而准的特点，可极大地提高编程的效率和准确率。

4　结束语

在今后的发展中，应重点攻克数控系统、功能部件的核心关键技术，增强我国高档数控机床和基础制造装备的自主创新能力，实现主机与数控系统、功能部件协同发展，重型、超重型装备与精细装备统筹部署，打造完整产业链。提高国产高档数控系统国内市场占有率，提高数控机床主机的可靠性，满足我国航天、船舶、汽车、发电设备制造等重点领域所需的高端装备。

参考文献：

[1]琚素英.我国数控技术的发展和产业战略思考[J].山西焦煤科技，2007，6.

第5篇：数控技术发展趋势范文

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。

1数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面［1～4］。

1．1高速、高精加工技术及装备的新趋势

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。

在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。

在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。

在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。

为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

1.25轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。

当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。

1.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

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，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；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。

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，如美国的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、欧共体的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中国的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。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。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“ITplaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

1.4重视新技术标准、规范的建立

1.4.1关于数控系统设计开发规范

如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。

1.4.2关于数控标准

数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。

STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75％）、加工程序编制时间（约35％）和加工时间（约50％）。

目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.1～2001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEPTools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(SuperModel)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。

2对我国数控技术及其产业发展的基本估计

我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。

纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。

a.奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。

b.初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。

c.建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。

虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。

a.技术水平上，与国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大。

b.产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。

c.可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。

分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。

a.认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。

b.体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。

c.机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。

d.技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。

3对我国数控技术和产业化发展的战略思考

3.1战略考虑

我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。

我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。

3.2发展策略

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。

在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。

在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

参考文献：

［1］中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼［J］.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-20.

［2］梁训王宣,周延佑.机床技术发展的新动向［J］.世界制造技术与装备市场，2001(3)：21-28.

第6篇：数控技术发展趋势范文

【关键词】数控技术 发展现状 发展趋势 自动化

随着科学技术的突飞猛进的发展，工业上传统的加工方法和加工工艺由于存在效率低下、质量不均的缺陷已经不能满足需求。为了在日益激烈的市场竞争中取得优势，企业急需采取一种灵活的、高效的、智能的柔性自动化技术，数控技术应运而生。数控技术的发展和应用给工业发展打开了一个新的发展局面，能适应市场多品种、大小批量、快速高质量生产的需求。同时，面对劳动力精力有限和工资上涨的现状，企业也力求通过提高设备的自动化程度来降低生产成本、提高生产效率和提高企业收益。但是，目前我国的数控技术和自动化水平与世界先进水平还存在一定差距。对数控技术和自动化进行研究，讨论其发展趋势，对于把握现代工业的未来发展方向和促进我国经济的发展具有重要的理论和现实意义。

1数控技术概述

数控技术是综合了计算机技术、电子技术、自动控制技术和制造技术等的柔性制造自动化技术[1]。计算机预先设定好控制程序，数控系统按照给定的程序对设备实施控制。

数控技术具有很多显著的特点，简要概括为为以下三个方面：（1）功能集成化和工艺复合化（2）数控加工的应用范围广（3）良好的经济效益。

我国在数控系统、数控主机、伺服驱动等技术的基础上，对其中大部分技术，我国充分进行了商品化开发，同时建立了一批生产能力强的生产厂，如华中数控、航天数控等，建立了一支数控研究和应用的人才队伍。但是，对于高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面，我国的技术水平发展现状还远不能满足实际需求，相对国外仍有较大差距。

2数控技术的发展趋势

随着计算机、控制理论等领域技术的成熟，为数控技术向高速、高精度、复合化、智能化及网络化奠定了基础。

2.1高速高精度

高速高精加工技术可显著地提高生产效率，改善产品的质量，缩短生产周期和提高企业竞争力，是企业争相发展的关键技术。提高数控设备的加工精度有多种方法，除了可以通过机械方面提高设备的制造和装配精度来达到以外，还可通过减小数控系统的控制误差和采用补偿技术来实现[2]。

2.2复合化

数控技术的一个重要发展方向是复合加工。复合化加工降低了加工的整体费用和设备的维修保养费用，使效率和精度得到提高。复合化加工的含义包括两方面；一是工序和工艺的集成；二是指工艺的成套。复合化加工的理念越来越得到认可，复合化加工设备的发展也呈现多样化的发展态势。

2.3智能化、网络化

面对人工智能技术持续发展的现状和生产柔性化、自动化的实际需求，数控技术的智能化程度也不断提高，数控系统要具备以下功能：一、学习功能；二、自适应控制功能；三、故障诊断功能；四、自动识别和自动优化调整参数功能。

同时，网络化的发展也对柔性自动化技术的发展起到了推动作用。网络化的主旨是指数控系统与其它控外部制系统进行网络连接和控制，面向生产现场和企业内部的局域网，再以因特网为渠道，通向企业的外部[3]。通过数控技术的网络化，系统可满足对信息集成的需求，这也是实现其他新技术的基础。

3 自动化概述

自动化技术是一门综合性技术，它涉及了计算机、制造、控制和电子等多学科知识。通过利用设备集成和信息集成的方式，能达到从规划设计到生产制造，最后到管理销售等各阶段的自动化控制[4]。作为一项面向整个工业领域的重要技术，自动化是连接传统与现代工业的桥梁。作为现代化工业建立与发展的关键支撑技术，自动化技术与国民经济的发展和人们生活水平的提高息息相关。它把现代管理技术和信息技术转化为现实生产力，它的地位的重要性显露无疑。

改革开放以来，我国工业化水平日新月异，关键之一就是自动化技术的兴起。自动化在我国的应用越来越广泛，取得的成绩也十分显著，一些产业已经实现了无人作业，节省人力的同时使效率和质量得到了改善，为我国经济的进一步发展做出了重要的贡献。同时，我国自动化与世界先进水平之间的差距也是不容忽视的。实际上，我国的自动化水平还处于初级阶段，比较薄弱，在利用自动化技术对传统产业进行改造和升级上还处于起步阶段。

4 自动化发展趋势

随着自动化的逐步发展，市场对自动化的要求也越来越高，未来自动化必将沿着高效、安全、数字化和智能化的方向继续优化以展现出更大的优势。

自动化的应用使生产更加高效，这也是未来自动化发展的必由之路。同时，在计算机技术、网络技术与现代管理科学相互渗透相互影响的共同作用下，数字化应用也会日益突出[5]。近年来，工业系统正在由最初的原来的能量驱动型变化为信息驱动型，这种转变对系统提出了新的要求，系统既要表现出一定的柔性，还要体现出一定的智能，能自主处理复杂信息。信息化技术推动自动化，自动化技术相互渗透和进行互补，自动化系统更加注重功能集成和信息安全。

5 结语

数控技术和自动化综合利用了计算机、电子、控制、信息处理和科学管理等领域知识，因而高效和高精度是其突出特点。随着数控技术和自动化的发展，随着现代科学技术的推广应用，传统工业发生了翻天覆地的变化。企业通过采用数控技术，提高生产自动化水平，提高市场竞争力。国民经济飞速发展，人们生活得到改善。未来，数控技术将朝着高效高精度、复合化加工和智能化的方向发展，自动化技术将沿着高效、安全、数字化和智能化的方向前进，通过提高生产效率和提高产品质量，使工业发展迈上更高的台阶。

参考文献：

[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报：自然科学版，2008， 23（5）： 119-120.

[2]郭聚东，李兰.数控技术的发展趋势[J].轻工机械，2005（3）：70-72.

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

[4]Moore S F， Byrd T E.Integrated automation development system and method： U.S. Patent 5，528，503[P]. 1996-6-18.

第7篇：数控技术发展趋势范文

关键词：暖通；空调；发展趋势；启示

中图分类号：TU96+2文献标识码： A 文章编号：

随着我国经济水平的提升，人们对生活质量的要求也逐步提升，与此同时也使得我国在建筑方面的能耗也迅速增加。在能源危机的催促下，实现暖通空调技术的节能至关重要。再加上人们对生活环境要求的提高，加强暖通技术的创新更是迫在眉睫的任务。

一、暖通空调技术的概述

暖通空调的发展原则一般要遵循节能、环保与可持续发展，并且在此前提下能保证建筑环境的安全与舒适。就其具体的技术来说，大致可概括为一下几点：

（1）供暖技术。就暖通空调的供暖技术来说，包括对用户的用热计量、区域供热供冷、空调供暖系统的升级改进以及新型散热器的使用等技术。

（2）通风排烟技术。各种建筑都需要通风，包括日常住宅、医院病房、商场、地铁等，甚至工业的正常运行也需要良好的通风。另外，在剧院、商用办公综合楼、体育馆等的通风排烟也至关重要。因此，就要在不同场合使用到不同的通风技术，如住宅空调方式、分散式个别空调、变风量系统以及置换通风等相关系统的研究和应用。

（3）蓄能技术。就暖通空调的蓄能技术来说，包括蓄热供暖技术、低温送风技术以及冰蓄冷空调等，另外有冰蓄冷空调技术。

（4）制冷技术。在暖通空调的制冷技术方面，首先就是对相关制冷技术的研究与应用，其具体的研究方面包括天然制冷剂与新型制冷剂，以及新型的制冷循环技术。

（5）节能环保设备和技术的开发与研究。这其中一方面要加强高能效设备的研究和使用，以及加强对低位热能和水源的利用；另一方面还要加强对可再生能源的使用和热回收技术的研究。

（6）室内环境质量。保证室内的环境质量也是采用暖通空调技术的根本目的，因此一定要保证室内的空气质量（包括装饰材料、设备等对室内环境的影响，以及设备安装、运行、清洗等过程）和通风空调气流的组织。

二、暖通空调技术的发展趋势

就暖通空调技术的发展方向来看，其主要趋势一是注重节能环保，二是更加重视供暖中地暖的使用，三是更加注重用户的良好的生活体验，为人们提供更高品质的服务。下面对其进行详细分析：

1、注重节能环保

在普遍要求节能环保的大环境下，作为一个高耗能的行业，暖通空调尤其要注重节能环保。随着全球变暖的影响，暖通空调行业也不断向节能低碳方向发展，在产品的格局上逐渐发生了一些变化。暖通空调行业也在不断的研究和使用新型技术和设备，以提高暖通空调的能量利用效率，并且开发使用可再生能源，顺应大趋势，走可持续发展的道路。另外，暖通空调行业也加强了对新型健康制冷剂的研究，从多方面加强对环境的保护。所以说，暖通空调行业其中的一项发展趋势就是节能环保。

2、地暖供暖备受重视

随着社会的发展和科技的进步，出现了多种多样的供暖方式，如电热膜辐射供暖、暖气片等。而近几年来，地暖供暖凭借其温度梯度小、温度分布均匀等优势迅速发展，在供暖市场占据了重要的地位，受到了暖通空调行业的极大重视。并且，地暖供暖也是符合低碳节能的要求。所以说，加强对地暖供暖的使用也是暖通空调的发展趋势之一。

3、注重用户的舒适体验

暖通空调的使用是为了让人们能够更好地生活，所以注重用户的舒适度是一个必然的发展趋势，也是一个基本的要求。就暖通空调行业怒前的发展状态来看，其产品的设计对用户舒适度的考虑更加严谨。通过对建筑内的温度、湿度以及风险的调控改善生活环境。早在A S H R A E的1 9 9 6 年关于暖通空调技术的冬季会议上，就有一位专家预言了建筑内空气质量的发展趋势，其中强调了对室内空气的清洁以及对空气湿度的控制等。其具体内容包括：加强空调系统的清洁与维护；选择健康材料作为使用设备；加强对暖通空调系统及其相关构造的湿度控制，以减少微生物的数量；另外就是在无人情况下的能量控制问题，以最大程度的较少无谓的能量损耗。总之，从各方面加强对用户体验是暖通空调的必然发展趋势，也是其在此行业内获取竞争力的必要途径。

三、暖通空调技术的相关启示分析

1、开发和利用低品位能源

顺应暖通空调技术的发展趋势，就要多注重低品位能源的使用，以满足其节能环保的要求，同时也为可持续发展做出了贡献。其主要的应用展示如下：

采用热泵系统。该系统能够提取低品位能源中的热量，然后用于供给需要热能的单位或公司。通过使用高位能源的驱动后，热泵可以将温度在50℃~250℃之间的烟气和工业余热转化为可供使用的热能。这样不仅能够充分利用了低品位能源，还大大提升了供热效率，可谓一举两得。通过对压缩式热泵的改进，还可以形成不需电能即可正常工作的化学式热泵。

采用太阳能供热系统。太阳能是一种健康无污染的能源，并且取之不尽、源源不断，但由于其平均有效功率太低的原因，致使无法对其直接利用。而采用太阳能供热系统就可以将低品质的太阳辐射能转换为我们生活和工业所需的热能，这也是对建筑供热的一大贡献。太阳能供热系统主要由太阳能集热器组成，就其种类来说，有适用于房间供暖的平板式集热器，安装简便，可直接安装在建筑物的屋顶，同时也可以节省费用，还能够充分利用太阳的辐射能。另外，还有适用与工业方面的太阳能供热系统。利用给该系统加装的蓄热装置，可以大大提高太阳能供热系统的季节适用性。并且，该系统的运行费用只包含管理和维护方面，无需其他额外投入，增强了其经济性。

2、提高总的能源利用效率

除了开发和利用低品位能源，还可以提高对能源的利用效率来达到节能环保的目的。暖通空调技术固然可以为人们提供舒适的环境，但仍需要大量的能源作为基础。因此，为了提高总的能源利用效率，就要加强对自然条件的利用，以减少对暖通空调运行所需能源的使用。

3、充分利用计算机信息技术

随着计算机技术的迅速发展，计算机技术逐渐深入到了各个行业，因此在暖通空调技术中加强对计算机信息技术的使用也是必然的。通过使用计算机技术的智能特性，可以给暖通空调技术带来极大的便利，一方面可以消除很多传统的布线，另一方面，还能直接通过数字控制得到更多有用的信息，以加强对暖通空调系统的控制力度和准确度。另外，通过建立信息网络，还可以方便信息的沟通，改善整个系统的性能。通过不断地发展，还可以将计算机的智能性应用到单独的重要元器件上，实现对暖通空调系统更好的控制。

四、结语

近年来，全球气候变暖，自然环境也随之逐渐恶化，世界各国都加强了对节能的重视程度。在低碳节能的要求下，最为对环境有重大影响的空调暖通技术必然要走创新之路，从其本身系统到能量管理上都要进行优化，提高对能量利用的效率，减少对环境的影响。

参考文献：

[1] 陆毅昌．暖通空调技术的发展趋势—回顾ASHRAE的1996年冬季会议．

第8篇：数控技术发展趋势范文

数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦出现故障导致停机，其影响和损失往往是很大的。为了保证机床长期安全平稳地运行，降低维修费用，应及时发现和消除隐患，从而提高企业的经济效益。

随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。

一、数控机床的优点与缺点

数控机床对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面（如螺旋表面），数控机床也能实现自动加工。

数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。

同时，由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。

总之，数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降，还可实现一机多用，大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。

当然，数控机床也具有价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时手工编程工作量大等缺点。

二、数控机床常见故障检修

数控机床的故障主要集中在主轴部分和进给伺服系统方面，一些辅助控制器件的故障以及控制回路断路等问题也是常见的，下面就具体介绍一下数控机床中常见故障的检修。

数控机床主轴驱动系统主要用于机床的主轴旋转运动。一般主轴驱动系统应具有较宽的恒功率范围，较短的加速和减速时间，调速范围要宽，过载能力强，电机温度低及噪声小等。主轴一般常见的故障主要集中在主轴驱动系统的故障和主轴液压、主轴流量检测方面的故障。

此外，普通交流三相异步电动机缺相或接地导致电机损坏是数控机床最常见的故障。电机接地会导致电流瞬间增大使断路器断开。辅助回路输入输出点的断路也很常见。

数控机床的维修过程主要分为三个阶段。首先，到达现场后进行现场的调查和故障信息的采集。仔细询问机床操作者故障表面的指示情况以及产生故障的背景情况，对故障现象做出初步的判断。其次，根据现场的调查结果和故障现象进行具体的维修。从易到难、由外向内，逐渐缩小查找范围，确定故障存在的位置从而采取正确的维修措施。最后，机床的故障排除后及时向操作者交代清楚本次故障的起因以及发生故障的信息和环节，告其今后操作的注意事项，避免今后再次发生同类故障。同时做好维修记录，为以后维修做好储备。

由于数控机床是由工作人员（操作者）来操作的，出现问题也是有工作人员（维修人员）来修理，所以要创造良好的维修条件，首先要保证工作人员的素质条件。这就要求工作人员首先要具有高度的责任心和良好的职业道德，能全身心地投入工作。其次作为维修人员知识面要广，不仅要掌握基本数控知识，而且要学习并基本掌握有关数控机床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，同时要掌握一门外语，特别是英语，起码应做到能看懂技术资料。第三，维修人员应经过良好的技术培训。不仅要培训数控技术基础理论知识，而且要参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，更重要且更长时间的是自学，在培训过程中还要勇于实践。

三、数控机床控制技术的发展趋势

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展。

机械设备最早的控制装置是手动控制器。20世纪60年代出现了一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置——顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。

随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。

第9篇：数控技术发展趋势范文

在近年的历次局部战争和反恐任务中，无人机都发挥了重要的作用，其发展势头十分迅猛。但是，随着无人机性能的提高，其操纵控制也趋于复杂化，从而导致飞行操纵员以及指挥员的压力剧增，并严重影响了无人机系统的安全性。

1 概念及研究意义

1.1 概念

无人机的控制方式有两种，一种是无人机飞行操纵员通过地面控制站控制/管理无人机飞行，即人工控制方式；第二种是通过使用机载计算机、通信链路和为保证无人机安全运行所需要的任何其他辅助设备进行自主飞行，即自主控制方式。

自主控制由于缺乏人为直接的控制决策，其含义强调“无外界控制干涉”，以及“自我控制决策”。从这个意义上讲，自主控制可以看成是自动控制的高级发展阶段，本质上属于智能控制，是一多学科的交叉，涉及到自动控制、人工智能、运筹学、信息论、系统论、计算机科学、人类工程学等。其中自动控制实现过程闭环动态反馈控制，保证系统的运动学和动力学的优良品质；人工智能提供信息处理、形式语言、启发式推理、记忆、学习和优化决策等功能；运筹学完成系统的规划、管理、协调与调度等功能；信息论提供信息传递、信息变换、知识获取、知识表示和人机通信等功能[1]。

自主控制是在“非常”未组织的环境结构下采用的“高度”自动控制。其中“高度”自动控制指的是无人、无外界干预的控制过程，而未组织的环境结构主要是由不确定性所引起的。一般不确定性分为如下几种：参数不确定性；未建模动态；随机扰动；传感器/量测装置噪声；多agent及复杂的信息模式；某个附加的控制信号为敌方操纵；量测噪声强度被我方和/或敌方干扰台所控制；敌方在决定性的量测或控制中引入错误的信息等[2]。

1.2 研究意义

无人机飞行操纵员采用地面控制站或小型控制设备远程遥控无人机实施飞行操纵、任务操纵和系统管理。无人机操纵控制是一项极具专业性的工作，飞行操纵员操作失误是造成无人机飞行事故的主要因素之一。

根据统计，美军无人机在2001—2011年的10年期间，共发生了95起飞行事故，同时数据还显示，在无人机的飞行事故中，起飞与着陆过程中发生的机毁事故占的比例较高。调查发现，由于“人为因素”导致无人机坠机的比例达到了75%，例如“捕食者”无人机，其80%的坠毁事故都为人为差错[3]。

随着无人机军事用途的不断扩展、各军兵种装备无人机种类越来越多以及各兵种无人机协同作战的需要，飞行操纵员将面临着“爆炸式”的信息涌入，客观上需要飞行操纵员根据战场信息的变化，及时、准确地制定和控制无人机作战，将导致飞行操纵员以及指挥员的压力剧增，甚至无法应对。

针对人为操控原因引起的飞行安全问题，主要的解决路径就是发展自主控制技术。无人机的自主控制可在很大程度上降低其对人工操纵的依赖程度，避免操纵人员可能出现的误判断、误操作以及长时间飞行可能给操纵人员心理产生影响等因素对无人机的飞行安全造成影响，从而提高其在不确定环境和突发事件中的生存能力。

另一方面，在当今技术水平发展限制条件下，研究无人机自主控制与人工操纵融合控制技术，有利于发挥自主控制的智能性和人工控制的决策能力，最大限度地将无人机飞行事故降低至最小程度，提高无人机作战效能。研究自主控制完全等级和人工操纵完全等级范畴以及相合点，在飞行事件突况下求解自主控制与人工操纵最优安全等级，检测部件和控制要素的安全性，尽可能最大限度利用这些安全要素进行自主控制机动和最少人工干预负荷来控制无人机安全飞行，甚至执行作战任务。

2 国内外现状

2.1 国外现状

美国的无人机技术处于世界前列，其无人机的发展方向代表了世界无人机的发展趋势。为了指导和规划美国无人机的发展，美国国防部在2000—2007年共公开发表了4个官方文件：《2000—2025年无人机路线图》、《2002—2027年无人机路线图》、《2005—2030年无人机系统路线图》和《2007—2032年美国无人系统路线图》。其中给出了美军无人机自主控制等级的发展趋势图，把自主控制的级别划分为十个等级，以此作为评价无人机自主程度的标准，其等级定义[4]见表1。

无人机路线图对具有代表性的、在研的和已规划的无人机的自主控制等级进行了较明确的定义[4]，见表2。

由表2可以看出，目前由于技术条件的限制， “捕食者”无人机仅达到2级的自主程度，而赫赫有名的“全球鹰”无人机也只有接近3级的自主程度，无人机的自主化程度还较低。

2.2 国内现状

近几年，国内一些学者对无人机自主控制等级进行了分析[5?7]， 还有一些学者相继提出了几种无人机自主控制能力的分级方式[8?10]。其中一种分级方式是将自主控制的能力衡量等级由低到高分为六级，见表3[8]。

由表3可看出：

（1） 自主控制应具有适应性，适应由环境、任务以及对象等带来的各种不确定因素，使系统在无人参与的情况下实现自主控制。

（2） 自主控制应具有智能性和协同性，系统作为独立的、自主的智能体，可与其他系统进行自主协调、协同等控制行为。

（3） 高级的自主系统必须具备自修复和自学习能力，及能够根据对象、环境、任务及控制效果，通过自主的修正、优化和学习的行为，提高控制性能。

因此，高级的自主系统应具有适应性、智能性、协同性、自修复、自学习等特点。能够在不确定的环境中执行任务，具有更好的安全性和空域飞行能力。它所面临的挑战就是在不确定性的条件下，实时或近实时地解决一系列最优化的求解问题，本质上就是需要建立不确定性前提下处理复杂问题的自主决策能力[11]。

目前国内无人机经过多年的发展，无人机种类繁多，但是其操纵依然是人工操纵为主，仅能够完成基本功能的自主程序控制。自主控制的水平依然较低，要实现完全意义上的无人机全自主控制，目前仍存在较大的差距。

3 发展方向与趋势

综合国内外的研究和分析，提出无人机控制体系架构应逐步实现人工操作——自主控制——融合控制，研究自主控制和人工决策相结合的控制技 术，提高无人机飞行操纵过程中的自主控制能力，降低人为操纵的干预程度，且人工操纵主要以发送指挥引导指令为主，从而有效提高无人机系统安全性。在技术发展过程中应该按照自主分级逐步实现自主化，在不同等级下，重点研究人工干预与自主之间的边界界定和决策优先级划分规则等问题。

根据国内无人机现状及发展趋势，针对无人机系统应用环境，提出两级无人机飞行操控模式。

3.1 基本模式

在该模式下，以人工控制为主程序控制为辅。系统具备自动检测能力，提供系统状态信息，主要包括故障报警以及辅助操作信息，同时系统具备一定的判断决策能力，可以按设定的程序完成控制。

系统分层构架设计：

第一层：系统BIT技术，能够对系统关键部件进行在线检测，具备较高的检测覆盖率以及实时性；

第二层：诊断与报警技术，具备较为简单的故障定位能力以及较低的虚警率；

第三层：辅助操作技术，在最小工作负荷约束条件下提示和引导人工辅助操纵，最大限度地确保飞行安全；

第四层：人工决策控制，可根据系统显示状态信息，进行指令控制飞行。

在该模式下，对飞行操控人员要求较高，操控人员本身素质会直接影响系统安全性，要求操控人员掌握系统各相关专业知识，通过必要的技能培训，并积累相当的飞行经验。

（1） 系统正常飞行条件下，无人机可按设定的程序以及任务规划信息，进行程序控制飞行，操控人员可通过上行链路发送指挥控制指令，控制无人机系统状态；

（2） 系统异常条件下，操控人员通过系统提供的故障报警信息，进行故障判定并做出决策，结合辅助操作信息，控制无人机飞行。

3.2 高级模式

在高级模式下，系统安全基于装备本身自主控制能力，具备对设备以及环境的感知与决策能力，飞行过程基本不依赖人工干预。在系统本身无法感知外界威胁的条件下，操作人员可利用系统外信息进行决策与辅助控制，且具备控制最高优先权。系统要求具备自主检测、诊断、修复能力，可以自我保障系统飞行安全性。

系统分层构架设计：

第一层：自主诊断与重构，覆盖系统内所有环节及单元，无人机具备健康状态诊断与重构技术，最大限度地重组、容错和隔离故障源，快速重构控制结构，对自身状态具备监控修复能力；

第二层：感知与规避，系统可利用自身传感器获取的信息以及外界提供的辅助信息，具备对系统外环境的自主感知能力，包括气象、地理、电磁以及空管等，系统状态能够适应环境变化；

第三层：协同控制，系统可利用关联单元状态信息，自主与相关单元相互协同，构成应用体系形成联合作战能力，并且可智能修正与调节；

第四层：决策与指挥，系统对行安全超限指令、非授权指令、窃取侵入指令等具备自动屏蔽能力，人工介入仅为顶层任务分配与调度。

在该模式下，对操控人员飞行技能要求较低，系统自主能力直接影响系统安全性。

（1） 系统正常飞行条件下，无人机完全按顶层规划信息并根据系统自身状态自主控制飞行，操控人员仅通过下行链路信息监视系统状态，原则上不参与系统控制；

（2） 系统异常条件下，无人机可自主诊断决策和控制保障系统飞行安全，操控人员可利用系统外信息，对系统状态进行评估并做出决策，可为无人机提供指挥信息，引导无人机飞行。

根据上述两级无人机飞行操控模式，建议将飞行操控能力按等级由低到高分为八级，见表4。

将上述飞行操控等级与美国无人机自主控制等级相对比，对应情况见表5。

4 结 论

无人机系统安全性主要取决于系统控制体系架构设计，无人机对自身和环境变化应具备自适应能力。系统的安全性、鲁棒性主要依赖于系统自主控制技术，同时加强操作人员的技能培训，并且建立无人机系统空中交通管理及电磁频谱管理体制，以满足在复杂作战环境下无人机的飞行安全要求。

无人机系统的自主控制技术是一个富有挑战性的课题，提高无人机系统的自主性是永恒的追求目标。建议通过发展下列技术提高无人机系统控制技术：

建立中国的自主控制能力衡量等级；建立无人机自主控制的体系结构；故障诊断、容错与自修复重构技术；在线态势感知与自主决策、规避技术；动态规划技术；智能控制技术；协同与交互技术；信息安全技术。

研究人为操控原因引起的飞行安全问题，通过发展无人机系统控制技术、完善无人机系统的管理体制，对正确运行管理无人机系统，提高无人机飞行安全，避免飞行事故的发生，具有很大的现实意义。

参考文献

[1] 唐强，朱志强，王建元.国外无人机自主飞行控制研究[J].系统工程与电子技术，2004，26（3）：418?422.

[2] PACHTER M， CHANDLER P R. Challenges of autonomous control [J]. IEEE Control Systems Magazine， 1998， 18（4）： 92?97.

[3] 佚名.美无人机十年安全事故分析：设备故障最常见[E/OL].[2012?02?09].http：//roll.sohu.com/20120209/n334179702.shtml.

[4] CAMBONE S A， KRING K， PACE P， et al. Unmanned aircraft systems （UAS） roadmap， 2005?2030 [R]. Washington， DC， USA： Office of the Secretary of Defense， 2005.

[5] 高劲松，余菲，季晓光.无人机自主控制等级的研究现状[J].电光与控制，2009，16（10）：51?54.

[6] 高劲松，王朝阳，陈哨东.对美国无人机自主控制等级的研究[J].航空科学技术，2010（2）：40?43.

[7] 朱华勇，牛轶峰，沈林成，等.无人机系统自主控制技术研究现状与发展趋势[J].国防科技大学学报，2010，32（3）：115?120.