数控机床的前沿技术与发展现状

《专业前沿讲座》结课论文题目：数控机床的前沿技术与发展现状
数控机床的前沿技术与发展现状
摘要：20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展，于是便产生了数控机床这个新兴的加工设备。

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，也遭遇到国际市场带来的压力。

大力发展我国机床制造业是改变目前现状的唯一途径。

关键词：前沿技术，创新，加工技术，现状，发展趋向。

1.数控机床的前沿技术
1)机床的结构创新
a.串并联结合的TriCenter。

b.超声振动加工技术。

2)高速加工机床
3)多轴联动加工机床
2.数控机床的优势特点及发展现状
数控机床是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透形成的机电一体化产品,其技术范围复盖很多领域:(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.计算机对传统机械制造产业的渗透.完全改变了制造业.制造业不但成为工业化的象征.而且由于信息技术的渗透。

使制造业犹如朝阳产业具有广阔的发展天地。

利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面，而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。

同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。

由于采用了自动控制方式，加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。

所以劳动强度很低。

数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。

1）数控机床产业的发展现状
据初步统计，近年来数控机床产量持续地以年均增长超过30%的速度快速增长。

2004 年其产量达 52000 台以上，同比年增长40%，数控机床的消费量约74000 台，同比年增长32%。

在数控机床的技术水平方面，由于市场需求的拉动，中高档数控机床的开发也取得了较大的进展，在五轴联动、复合加工、高速加工、超精加工和数字化设计等一批关键技术上取得了突破，并形成了一批中档数控机床产业化基地。

但是，另一方面进口的数控机床数量也在逐年同步增加，而且进口数控机床消费额的增长趋势更快。

2004年数控机床的进口数量同比年增长30%，而进口消费额的增长却达52%，从而导致国产数控机床在国内市场消费额总额所占比例已不足30%。

之所以出现这一现象，其主要原因在于国内市场对技术和附加值高的高效精密和高性能大重型数控机床需求增长，要依靠进口解决。

国内外数控机床主要技术指标差距很大。

从上世纪80 年代起，我国机床制造业的发展虽有起伏，但对数控技术和数控机床一直给予较大的关注，已具有较强的市场竞争力。

但由上表可以看到，在中、高档数控机床方面，与国外一些先进技术与产品仍存在较大差距，效率、精度和可靠性等方面均有明显差距，相当欧洲在上世纪90 年代中期水平，大部分处于技术跟踪阶段。

2）数控技术发展现状
从全球范围看速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品的质量。

高速度、超精度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。

特别是在超高速切削、超精密加工技术的实施中，对机床各坐标轴位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，这两项技术指标又是相互制约的，也就是说要求位移速度越高，定位精度就越难提高。

目前，在超高速加工中，车削和铣削的切削速度已达到5000～8000m/min以上；主轴转数在30000转/分(有的高达10万转/分)以上；工作台的移动速度(进给速度)：在分辨率为l微米时，在100m/min (有的到200m/min) 以上，在分辨率为0.1um时，在24m/min以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12m/min。

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10um 提高到5um，精密级加工中心则从3～5um，提高到1～1．5um,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0．01um)
3.我国的数控机床发展现状
数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，成为先进制造技术中的一项核心技术。

数控系统技术的突飞猛进为数控机床的技术进步提供了条件，当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的机床越来越得到用户的青睐。

尤其是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。

尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机
床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。

由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力。

目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。

看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，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。

加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。

目前世界著名机床厂商纷纷在我国的投资建立机床生产线。

2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。

机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。

2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。

2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。

韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。

台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。

民营机床企业也在快速发展。

浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。

年生产能力300台。

2004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。

2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。

生产小型仪表数控车床，水平相当不错。

我国正在由机床大国向机床强国迈进
4.数控机床的发展策略
中国机床业的“十五”发展规划，把当今世界机床制造业的发展趋向归结为“复合，高速，智能，精密和环保”等几个方面，如果我们把德国DMG公司的产品做个分析就不难看出他们的技术创新，正代表着当今数控机床的发展趋向。

机床工具行业本身的水平关键要看创新能力、人员素质和企业素质的提高。

近年来的改制、改组已有一些初步成效，来之不易。

在面对市场需求增加的同时，还是要清醒看市场，稳妥求发展。

我国要成为制造市场，而不是加工市场，机床行业也应正确看待这个问题。

首先要非常重视质量和服务机床行业是第一个提出质量承诺声明的行业，在市场好转的时候，我们对质量和服务更要重视，对用户更加周到和热情，一个企业的品牌往往是在市场好的时候树立的，也往往是在市场好的时期丢掉的。

今后应该以机床工具行业的质量和服务为目的。

还要继续开拓新的服务领域和扩大出口在市场好的时候，我们才有可能开拓新领域。

我还是建议机床行业的企业要发挥技术和
制造优势，而不仅仅是产品优势，因为机床工具行业是母机行业，我们不但要做用户的工艺师，也要做新技术的孵化器，不断地促进行业有新的发展。

总之，产业的规模在不断扩大，技术在不断发展，品种在不断增加，服务领域在不断发展；产业内部的体制、机制改革调整、重组在不断深化，现代型的企业在不断涌现；机床工具行业的各个分行业发展不平衡，主机发展快，配套、功能部件发展慢，总体发展不协调。

我国机床水平与世界存在着较大的差距，这就要求我们要把更多的精力放在机床性能与水平的提高上。

参考文献
[1]王爱玲等.现代数控机床.北京：国防工业出版社，2003
[2]毕承恩等. 现代数控机床（上、下册）. 北京：机械工业出版社，1993
[3]邓奕等. 现代数控机床及应用. 北京：国防工业出版社，2008
[4]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，。