導(dǎo)語：如何才能寫好一篇高檔數(shù)控機床的作用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

在“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”國家科技重大專項(04專項)的推動下，我國高檔數(shù)控機床近幾年得到快速發(fā)展，航空航天、船舶等高端制造業(yè)作為用戶企業(yè)，在促進我國高檔數(shù)控機床發(fā)展中發(fā)揮的重要作用也得到業(yè)內(nèi)專家的廣泛認可，緊密結(jié)合用戶企業(yè)的未來需求成為我國高檔數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化及批量應(yīng)用的重要保障。

制造業(yè)是推動經(jīng)濟發(fā)展的發(fā)動機，而數(shù)控機床作為現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵核心裝備，其發(fā)展一直受到國家和相關(guān)行業(yè)的高度關(guān)注。近些年隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國機床行業(yè)有了長足的進步，產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量和系列規(guī)格都有了很大提升，而國民經(jīng)濟發(fā)展中急需的高檔數(shù)控機床過度依賴進口的局面已有所改善[1]。

受累于低迷的世界經(jīng)濟形勢，我國機床行業(yè)從2011年下半年進入下行狀態(tài)[2，3]，在國產(chǎn)數(shù)控機床行業(yè)總產(chǎn)值及利潤紛紛下滑的情況下，高檔數(shù)控機床的需求卻穩(wěn)步上升[2，3]，成為我國機床行業(yè)當前發(fā)展的一大亮點，高檔數(shù)控機床也成為我國機床行業(yè)推進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的重要著力點。在“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”國家科技重大專項(04專項)的推動下，我國高檔數(shù)控機床近幾年得到快速發(fā)展，航空航天、船舶等高端制造業(yè)作為用戶企業(yè)，其在促進我國高檔數(shù)控機床發(fā)展中發(fā)揮的重要作用也得到業(yè)內(nèi)專家的廣泛認可，緊密結(jié)合用戶企業(yè)的未來需求成為我國高檔數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化及批量應(yīng)用的重要保障。

我國數(shù)控機床行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過多年發(fā)展，我國數(shù)控機床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品類型及應(yīng)用領(lǐng)域等都有了長足進步，而在04專項的支持下，通過數(shù)控機床制造企業(yè)及機床用戶企業(yè)的共同努力，我國的高檔數(shù)控機床也有了較大發(fā)展，已在我國航空航天、船舶、汽車、發(fā)電等高端制造業(yè)得到初步應(yīng)用。

我國機床行業(yè)近年來產(chǎn)業(yè)規(guī)模大幅增加。“十一五”期間，金切機床行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值年平均增長率達23.6%，2010年達1306億元人民幣，并在2011年達到1542.9億元人民幣的歷史最高點，其中數(shù)控機床的發(fā)展速度更快，數(shù)控機床產(chǎn)量占金切機床總產(chǎn)量的比重由2005年的13.2%提高到2010年的29.6%，國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)值市場占有率也在2010年達到56.7%[1]。

在高檔數(shù)控機床方面，隨著04專項的深入實施，一大批數(shù)控機床關(guān)鍵制造技術(shù)得到突破，多種構(gòu)型的國產(chǎn)五軸聯(lián)動及復(fù)合加工機床實現(xiàn)了在用戶生產(chǎn)現(xiàn)場的小批量應(yīng)用，廣泛用機結(jié)構(gòu)件、大型水輪機葉片等多種復(fù)雜零件的加工，加工材料涵蓋了鋁合金、鈦合金、不銹鋼、復(fù)合材料等。以國產(chǎn)高檔數(shù)控機床在中航工業(yè)成飛公司的應(yīng)用為例，成飛公司現(xiàn)裝備6臺國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床，故障率比國外同型機床稍高，但已基本滿足飛機結(jié)構(gòu)件批量加工。

五坐標數(shù)控龍門機床方面，濟南二機床集團有限公司的XKV27系列龍門移動式五軸聯(lián)動鏜銑床(圖1)，配備大扭矩機械式A/C雙擺角數(shù)控萬能銑頭，工作臺面寬度可達5m，長度可達40m，已在鞍鋼重型機械有限責(zé)任公司、上海航天設(shè)備制造總廠應(yīng)用。中航工業(yè)北京航空制造工程研究所的G52560ABJ五坐標數(shù)控龍門銑床配備A/B擺角式機械主軸頭，適用于鈦合金、合金鋼等復(fù)雜飛機結(jié)構(gòu)件加工，目前已在中航工業(yè)成飛等多家飛機制造企業(yè)應(yīng)用。

五坐標立式加工中心方面，以沈陽中捷的VMC25100U(圖2)、中航工業(yè)北京航空制造工程研究所的V51030ABJ為代表的國產(chǎn)五坐標立式低速加工中心(A/B擺角)已在中航工業(yè)成飛用機鈦合金零件加工，除部分指標及整機可靠性略低外，這兩款機床的零件加工能力與Rambaudi公司的1201機床接近，基本滿足鈦合金航空結(jié)構(gòu)件的五軸加工需求。

五坐標橋式機床方面，中航工業(yè)北京航空制造工程研究所的B52580E橋式五坐標高速數(shù)控龍門銑床工作臺尺寸為2.5m×8m，主軸轉(zhuǎn)速達到24000r/min，已有多臺在我國航空制造企業(yè)應(yīng)用。濟南二機床集團有限公司的XHSV25系列機床配備大功率、高轉(zhuǎn)速雙擺角數(shù)控萬能銑頭，工作臺面最大寬度可達5m，長度最大可達30m，已在航天二院二八三廠應(yīng)用。車銑復(fù)合機床方面，北一機床的XKA28105X300超重型數(shù)控龍門車銑復(fù)合機床已在哈爾濱汽輪機有限公司投入使用。

數(shù)控系統(tǒng)方面，中高檔數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)取得明顯進展，部分國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)已配套五軸聯(lián)動數(shù)控機床。04專項通過設(shè)立國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)成套裝置研制課題，已初步解決了高檔數(shù)控系統(tǒng)的多通道、多軸聯(lián)動、繞刀具中心旋轉(zhuǎn)、靜態(tài)誤差補償?shù)燃夹g(shù)難題，開發(fā)了與數(shù)控系統(tǒng)配套的伺服驅(qū)動及電機等硬件，形成了系列化產(chǎn)品。典型如華中8型、廣數(shù)GSK25i、沈陽高精GJ400數(shù)控系統(tǒng)等，上述數(shù)控系統(tǒng)已配套多臺04專項支持的中高檔數(shù)控機床，部分已投入實際現(xiàn)場應(yīng)用。

數(shù)控機床功能部件方面，形成了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的功能部件，部分性能指標已接近國際先進水平。在04專項支持下，國產(chǎn)功能部件已突破高速主軸、高速滾珠絲杠、重載直線導(dǎo)軌、數(shù)控轉(zhuǎn)臺、刀庫與機械手、A/C雙擺角數(shù)控銑頭等研制。尤其是作為五軸聯(lián)動數(shù)控機床關(guān)鍵功能部件的雙擺角銑頭，如濟南第二機床集團研發(fā)的A/C雙擺角數(shù)控萬能銑頭(圖3)，可配備機械主軸和電主軸，其中機械主軸扭矩達2200N·m，轉(zhuǎn)速1600r/min，電主軸扭矩73.8N·m，轉(zhuǎn)速24000r/min，這兩類銑頭已配備多種構(gòu)型的數(shù)控機床。

國產(chǎn)高檔數(shù)控機床發(fā)展需解決的主要問題

我國數(shù)控機床行業(yè)已基本解決高端產(chǎn)品的有無問題，但產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與市場需求的矛盾尚未得到有效緩解，仍面臨主機大而不強，高檔數(shù)控系統(tǒng)和關(guān)鍵功能部件發(fā)展滯后，技術(shù)服務(wù)能力不足等問題。

國內(nèi)機床行業(yè)近幾年的快速發(fā)展以中低端產(chǎn)品的產(chǎn)能擴充為主，高檔數(shù)控機床的研發(fā)投入不足，導(dǎo)致我國機床行業(yè)存在主機大而不強的問題，這也是近兩年受全球金融危機影響，我國大部分機床企業(yè)產(chǎn)值、利潤不斷下滑的主要原因。推進高檔數(shù)控機床的產(chǎn)業(yè)化，提高國產(chǎn)高檔數(shù)控機床在國家重點行業(yè)的占有率，是我國機床行業(yè)擺脫當前困境，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵，為此，我國機床企業(yè)在發(fā)展高檔數(shù)控機床的過程中需解決以下問題：

(1)國產(chǎn)高檔數(shù)控機床可靠性和性能穩(wěn)定性較差。目前已投入實際生產(chǎn)應(yīng)用的國產(chǎn)高檔數(shù)控機床一般采用國外進口的數(shù)控系統(tǒng)和關(guān)鍵功能部件，在加工性能方面與進口機床沒有太大差距，但機床輔助部件故障率較高，直接推高了整機的故障率。此外，由于部件裝配和調(diào)試技術(shù)水平不足，國產(chǎn)機床的精度、動態(tài)特性等比國外機床稍差，且上述性能在應(yīng)用過程中的下降速度要高于國外機床。

(2)國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)及關(guān)鍵功能部件等主機配套產(chǎn)品還有待加強。近年來，國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)廠以西門子、法拉克等國外高檔數(shù)控系統(tǒng)為對標，在多軸聯(lián)動加工、繞刀具中心旋轉(zhuǎn)(RTCP)、誤差補償?shù)确矫孢M行了大量的功能開發(fā)，但仍與國外高檔數(shù)控系統(tǒng)存在差距，體現(xiàn)為機床的加工精度無法滿足要求。功能部件方面，以高速主軸、A/C雙擺角數(shù)控銑頭為代表的關(guān)鍵功能部件已實現(xiàn)研發(fā)突破，但仍停留在小批生產(chǎn)階段，還缺乏在生產(chǎn)現(xiàn)場的批量應(yīng)用。

(3)針對用戶加工工藝需求的技術(shù)服務(wù)能力不足。國外數(shù)控機床企業(yè)很早就針對用戶的具體加工對象，提供包括機床、典型工藝方案及切削參數(shù)等在內(nèi)的一攬子解決方案，由于用戶采購高檔數(shù)控機床一般針對實際零件加工需求，這種圍繞產(chǎn)品加工需求的全套解決方案受到用戶的普遍歡迎，這也是國外高檔數(shù)控機床在國內(nèi)熱銷的重要原因。目前，國內(nèi)機床企業(yè)由于缺乏對用戶產(chǎn)品加工工藝的了解，目前還無法提供全套解決方案，提供的技術(shù)服務(wù)也只針對機床本身，影響了國產(chǎn)機床在用戶現(xiàn)場的應(yīng)用效果。

航空制造業(yè)未來發(fā)展對國產(chǎn)高檔數(shù)控機床的需求

高檔數(shù)控機床的發(fā)展往往由被加工對象的加工工藝及用戶生產(chǎn)需求拉動，飛機結(jié)構(gòu)件作為飛機的主承力部件，具有形狀復(fù)雜、加工精度要求高、材料利用率低等特點，需要五軸聯(lián)動加工，一直是高檔數(shù)控機床研制和應(yīng)用的主要落地對象。隨著現(xiàn)代飛機性能的不斷提升，飛機零件正朝著整體化、大型化、復(fù)雜化、高精度、新材料大量應(yīng)用等方向發(fā)展，同時，數(shù)字化制造技術(shù)在航空制造企業(yè)應(yīng)用逐步深入，產(chǎn)品加工需求及用戶企業(yè)的技術(shù)發(fā)展對數(shù)控機床提出了新需求：

(1)大型高精度數(shù)控機床及五軸聯(lián)動臥式加工機床。當前，部分大型飛機結(jié)構(gòu)件的長度已接近20m，零件表面精度達到Ra1.6，促使加工設(shè)備向著大型化、高精度方向發(fā)展。德國DST公司的FOGS系列高精度五坐標數(shù)控龍門銑床，基于西門子840Dsl系統(tǒng)開發(fā)了用于機床空間誤差的自動檢測及補償?shù)腒MS(KinematicManagementSystem)系統(tǒng)，并對機床工作區(qū)域恒溫控制，使機床在2.5m×9m×1.5m的工作空間內(nèi)定位精度達到1.6μm/m3。此外，飛機結(jié)構(gòu)件加工的材料去除率達95%以上，立式加工時，高速切削產(chǎn)生的大量切屑極易堆積在零件表面，造成零件的二次切削，影響零件加工質(zhì)量，臥式機床以其排屑性好、具備FMC(柔性制造單元)功能等特點，在飛機結(jié)構(gòu)件加工中的應(yīng)用已越來越多，未來飛機結(jié)構(gòu)件加工中臥式機床所占的比例將進一步提高。

(2)鈦合金高效及復(fù)合材料加工機床。目前，鈦合金和以碳纖維為代表的復(fù)合材料在現(xiàn)代飛機中所占的比例大幅提高，如A350、波音787的復(fù)合材料比例已經(jīng)超過50%。在鋁合金高速加工已基本解決的情況下，鈦合金、復(fù)合材料加工將成為未來航空制造企業(yè)的主要任務(wù)。由于切削性能差，鈦合金的切削效率一直很低，如何實現(xiàn)鈦合金的高效加工是當前航空制造企業(yè)面臨的一大難題，需要在高效加工設(shè)備、刀具、工藝方案等多方面入手，而高效加工設(shè)備是基礎(chǔ)。復(fù)合材料加工主要需解決污染問題，與金屬材料不同，復(fù)合材料(如碳纖維、蜂窩等)在高速切削時會產(chǎn)生大量粉塵，對人體及機床造成傷害，因此，航空制造企業(yè)適于復(fù)合材料加工、防護性能良好的數(shù)控加工設(shè)備有著迫切的需求。

(3)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)以及滿足數(shù)字化制造需求的設(shè)備新功能。為提高生產(chǎn)效率、降低零件加工質(zhì)量風(fēng)險，包含運輸、加工、清洗、烘干及測量等功能的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)已出現(xiàn)。目前國外航空制造企業(yè)已大量應(yīng)用柔性生產(chǎn)線，國外部分航空制造企業(yè)在碳纖維蒙皮加工中已采用集成傳輸、加工、清洗、烘干及測量等功能于一體的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，大幅提高了零件加工效率，保證了零件加工質(zhì)量。此外，數(shù)字化制造需要實時監(jiān)控機床狀態(tài)，從機床實時采集零件加工及機床狀態(tài)數(shù)據(jù)，這要求機床具備刀具自動測量、狀態(tài)自動監(jiān)控、零件在線測量等功能，并可與用戶企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。

上述目標的實現(xiàn)都離不開機床企業(yè)和用戶企業(yè)的密切合作，需要繼續(xù)堅持04專項提倡的“產(chǎn)學(xué)研用”研發(fā)模式，尤其是示范應(yīng)用的方式(圖4)。通過梳理專項前期重點成果，根據(jù)市場需求集中力量在重點用戶建立“應(yīng)用示范基地”，充分發(fā)揮用戶的數(shù)控加工工藝技術(shù)優(yōu)勢以及設(shè)備應(yīng)用經(jīng)驗，彌補我國機床企業(yè)在這些方面的不足，以在用戶實際生產(chǎn)現(xiàn)場“應(yīng)用”的方式驗證并開發(fā)適應(yīng)于用戶需求的新功能，最終達到完善專項成果，推進國產(chǎn)高檔數(shù)控機床在國家重點行業(yè)批量應(yīng)用，提高國產(chǎn)高檔數(shù)控機床市場占有率的目的。

篇2

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；歷史；發(fā)展趨勢

一、引言

機床，作為“機器的機器”，從工業(yè)革命誕生以來，便被視為一個國家工業(yè)化的基礎(chǔ)。機床是先進制造技術(shù)和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是決定一個國家生產(chǎn)力水平的關(guān)鍵要素。

二、數(shù)控機床的歷史

20世紀中葉, 隨著信息技術(shù)革命的到來，機床也由之前的手工測繪、簡單操作性逐漸演變?yōu)閿?shù)字操控，全自動化成型部件的數(shù)控機床。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，在傳統(tǒng)的機床基礎(chǔ)上引進了數(shù)字化控制，將以往憑借工人經(jīng)驗的操作變?yōu)閿?shù)字化、可復(fù)制的自動操作。數(shù)控機床可以加工多品種小批量零件（降低規(guī)模化適用門檻）、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。目前，工業(yè)發(fā)達國家機床產(chǎn)業(yè)的數(shù)控化比率通常在50%以上，在日本和德國更是超過了70%。

我國真正的工業(yè)化進程起始于20世紀50年代。由于種種原因，我們錯過了20世紀70到80年代的新型工業(yè)化大發(fā)展時期，導(dǎo)致我國的機械裝備制造產(chǎn)業(yè)到現(xiàn)在為止仍然在趕超發(fā)達國家的階段。自20世紀末開始，我國開始了大規(guī)模引進西方技術(shù)，同時在引進技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收、融合、創(chuàng)造，最終發(fā)展出我們自己的數(shù)控機床制造產(chǎn)業(yè)。這一時期，我國的整體制造業(yè)也開始了逐漸由制造大國向制造強國邁進了腳步，機床制造業(yè)也跟著取得數(shù)控機床快速增長的業(yè)績。機床的發(fā)展和創(chuàng)新在一定程度上能映射出加工技術(shù)的主要趨勢。近年來, 我國在數(shù)控機床和機床工具行業(yè)對外合資合作進一步加強, 無論在精度、速度、性能, 還是智能化方面都取得了相當?shù)某煽儭?/p>

三、我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機床可以大致分為經(jīng)濟型機床、普及型機床、高檔型機床三種類型。經(jīng)濟型機床基本都是開環(huán)控制;普及型機床采用半閉環(huán)控制技術(shù)，分辨率可達到1微米;高檔型機床采用閉環(huán)控制，以計算機程序來實現(xiàn)全過程無人控制，具有各種補償功能、新控制功能、自動診斷，分辨率可以達到0.1微米。

截止到2014年，國產(chǎn)低檔經(jīng)濟型機床已經(jīng)在國內(nèi)機床生產(chǎn)企業(yè)得到了很好的應(yīng)用，經(jīng)濟型數(shù)控機床基本都是國內(nèi)產(chǎn)品，不管是從質(zhì)量上還是從可靠性上都可以滿足大部分機床用戶的需要。在普及型產(chǎn)品段中，國內(nèi)普及型數(shù)控機床中大約有60～70%是采用的國內(nèi)產(chǎn)品。但是需要指出的是，這些國產(chǎn)數(shù)控機床當中大約80%的數(shù)控系統(tǒng)都在使用國外產(chǎn)品，國內(nèi)機床企業(yè)將各個子系統(tǒng)進口后進行拼裝，組成最終的成品機床。我國部分中檔普及型數(shù)控機床的功能、性能和可靠性方面已具有較強的市場競爭力。在中、高檔數(shù)控機床方面、四軸、五軸聯(lián)動機床等高端產(chǎn)品，我國國產(chǎn)產(chǎn)品與國外產(chǎn)品相比，仍存在較大差距。高檔機床方面國內(nèi)產(chǎn)品大約只能占到10%，大部分都是靠進口。數(shù)控機床的核心技術(shù)―數(shù)控系統(tǒng)，由顯示器、控制器伺服、伺服電機和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成，中國更是幾乎全部需要國外進口。目前，我國在上海、煙臺建廠的大多是國外數(shù)控機床生產(chǎn)廠家，所有的核心技術(shù)都被外方掌握。國內(nèi)能做的中、高端數(shù)控機床，更多處于組裝和制造環(huán)節(jié)，普遍未掌握核心技術(shù)。國內(nèi)的華中數(shù)控近幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當不錯，但在電器硬件方面還需進一步提高。目前，國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。

在市場需求方面低檔機床和中檔機床大約各占50%和40%，高檔數(shù)控機床的需求大約是10%。從整體市場環(huán)境看，歐美等一些老牌機床公司有著長時間的技術(shù)積淀，同時不斷致力于科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品的研發(fā)，引導(dǎo)著數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展。2014年，國家宏觀經(jīng)濟持續(xù)低位運行，國家宏觀調(diào)控政策將繼續(xù)穩(wěn)增長、調(diào)結(jié)構(gòu)。在此大環(huán)境下，數(shù)控機床行業(yè)也相應(yīng)地調(diào)整現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)有經(jīng)濟型、普及型產(chǎn)品取得成果的基礎(chǔ)上發(fā)展高端，一方面需要面臨國外產(chǎn)品以及合資產(chǎn)品擠壓國內(nèi)中端市場的競爭壓力；另一方面要加大研發(fā)，擠入高端市場，擺脫受制于人的嚴峻形勢。

四、我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢

開放性是新一代數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)核心。開放性的數(shù)控機床采用模塊化，層次化的結(jié)構(gòu)，并通過形式向外提供統(tǒng)一的應(yīng)用程序接口。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前，許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。同時，和許多產(chǎn)業(yè)將會互聯(lián)網(wǎng)化一樣，數(shù)控機床未來也必將走上網(wǎng)絡(luò)化道路?；ヂ?lián)網(wǎng)化的數(shù)控裝備是近兩年的一個新的焦點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。屆時，網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控機床將真正實現(xiàn)在全世界任意地點制造出滿足用戶需求的產(chǎn)品，進一步縮小制造業(yè)在地理和空間上的差異，為下一次的制造業(yè)革命奠定良好基礎(chǔ)。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，我國數(shù)控機床制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本由市場配置資源，形成了從科研單位、試制生產(chǎn)應(yīng)用單位、大規(guī)模市場推廣渠道、下游終端客戶、一直到最末級的維修保養(yǎng)與使用反饋這樣一個較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。數(shù)控機床市場競爭力也大大提高。2014年，我國機床行業(yè)發(fā)展主旋律概括為八個字：“穩(wěn)中求進、轉(zhuǎn)型升級”。面對整體下行趨勢和國內(nèi)外市場環(huán)境的不斷變化，行業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型的意識不同程度地增長，從被動應(yīng)對，到主動順應(yīng)，再到能動把握，已有很多企業(yè)步入了轉(zhuǎn)型升級的正確軌道。加快普及數(shù)控化技術(shù)將是解決中國本土機床企業(yè)產(chǎn)品競爭力弱、利潤薄、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重等產(chǎn)業(yè)難題的重要手段。

為了讓機床鑄造產(chǎn)業(yè)高速增長，“十二五”規(guī)劃中對我國機床鑄造產(chǎn)業(yè)提出了明確的目標，到2015年，機床鑄造產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值8000億元。要實現(xiàn)這個目標，需要將國家經(jīng)濟政策和行業(yè)自主調(diào)整發(fā)展兩個要素相結(jié)合。在國家政策層面，已經(jīng)出臺了大量的專項支持措施。國家通過專項財政補貼，稅務(wù)減免、專項獎勵基金、市場開拓扶持、專利申請綠色通道等方面給予了大力支持。與此同時，在行業(yè)層面，應(yīng)當繼續(xù)實施創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略，以企業(yè)為主題，以創(chuàng)新為驅(qū)動力。鑒于機床屬于投資大、見效慢的行業(yè)，僅憑企業(yè)自身努力無法實現(xiàn)長久發(fā)展，需要多家企業(yè)參與共性技術(shù)研發(fā)，同時引入科研院校參與，實行公私合營伙伴關(guān)系推進研發(fā)。在行業(yè)技術(shù)層面，需要加大基礎(chǔ)研究投入和研發(fā)人才培養(yǎng)。中國機床工業(yè)的振興，數(shù)控機床的加速發(fā)展，歸根到底，取決于人員素質(zhì)的提高、工業(yè)文化水平的提高。人才的加速培養(yǎng)與良好的市場機制、有效的深化改革、改組、改制，可以顯著提高工作質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率。進入21世紀知識經(jīng)濟時代，科學(xué)知識及作為重要生產(chǎn)要素的機床，其作用將更加突出。

篇3

關(guān)鍵詞：經(jīng)濟型；數(shù)控系統(tǒng)；必要性；優(yōu)點；應(yīng)用；前景

中圖分類號：F490.6 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2017）06-0175-02

隨著科學(xué)技術(shù)和社會的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)提出了更高的要求，尤其通過對機械形狀和結(jié)構(gòu)的改進，來實現(xiàn)機械加工工藝過程的自動化。它不僅可以提高員工的工作效率，降低生產(chǎn)成本，還能保證產(chǎn)品的高質(zhì)量要求，這正好符合當前社會的需求。很多生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)采用了自動機床、組合機床以及專用自動生產(chǎn)線等，通過這種高度自動化的生產(chǎn)設(shè)備，獲得了很好的經(jīng)濟效益。與傳統(tǒng)零件的加工相比，數(shù)控加工技術(shù)能夠有效地解決復(fù)雜、精密、小批量、多變零件的加工問題，從而得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使制造技術(shù)發(fā)生了巨大的變化。當前，比較發(fā)達的工業(yè)國家都是通過采用數(shù)控機床技術(shù)逐步向柔性加工自動化方向發(fā)展，而且在此基礎(chǔ)上還在不斷升級優(yōu)化整個制造系統(tǒng)，將計算機集成制造系統(tǒng)作為最后的發(fā)展方向和目標。

一、經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的必要性

它的形成是由我國發(fā)展形勢所決定的，在我國特有的技術(shù)條件下發(fā)展起來的高技術(shù)。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的控制器一般是才能單片機，比如8位、16位或32位等，而將步進電機用于驅(qū)動電機，絕大部門都是開環(huán)控制的，這樣的使用會發(fā)揮其最大的優(yōu)勢，即節(jié)省開支、經(jīng)濟適用、操作方便簡單。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)逐漸向著計算機化方向發(fā)展，因為計算機的配置比較靈活，信息資源十分豐富，而且價格還比較低廉，因而具有較高的應(yīng)用價值。通過這樣完美的結(jié)合，使得經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的使用價值進一步提升，將其用于普通機床以及機床產(chǎn)品的升級中可以對它們進行很有效的改造。

我國近些年來一直致力于經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)、研究以及開發(fā)上，盡管投入了大量的人力物力和財力，但是卻取得了比較好的成果，使得經(jīng)濟型數(shù)控機床成為我國制造業(yè)中必不可少的重要部分。同時發(fā)展經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，可以更好地實現(xiàn)生產(chǎn)開發(fā)新的數(shù)控機床品種，為各企業(yè)陳舊設(shè)備的改造提供技術(shù)支持，當前機床數(shù)控化已經(jīng)成為一種潮流，在很多工業(yè)發(fā)達國家都實現(xiàn)了極高的數(shù)控化，這些都為我國進入國際市場創(chuàng)造了有利的條件。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)符合我國當前的消費水平，我們都知道一些中高檔數(shù)控機床雖然品種齊全，但是價格昂貴，在很多中小型企業(yè)中都難以得到廣泛使用，而經(jīng)濟型數(shù)控機床則因為其性能好、價格低廉，而且功能齊全、操作簡單等優(yōu)勢被廣泛使用，所以說經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)具備其存在的必要性。

二、經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點

在當今日益激烈的市場競爭環(huán)境中，機電一體化的發(fā)展是必然趨勢。而經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的存在也是必然的，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)因其具有品種齊全、適應(yīng)性強、價格低廉以及操作、維修簡單方便等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。

第一，品種齊全。在早期經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)僅僅用于改造普通車床，而如今已經(jīng)發(fā)展到其他行業(yè)了，從各種專機和各種輔助裝置的發(fā)展，比如鉆床、鏜床、車床、氣割機等，到現(xiàn)在的汽車界、航空航天業(yè)、兵器制造業(yè)以及各種檢測設(shè)備中都得到了應(yīng)用。而且經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)還在醫(yī)療、印刷、化工、包裝等行業(yè)中有所應(yīng)用，而且在不同的行業(yè)中，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)可以充分發(fā)揮其不同的功能效益。

第二，適應(yīng)性強。為了能夠讓滿足大眾的廣泛需求，通過不斷地改進經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)來滿足高檔型數(shù)控系統(tǒng)和普及型數(shù)控系統(tǒng)所擁有的功能。從降低成本出發(fā)，做到高實用性，來滿足不同的加工需求。經(jīng)型數(shù)控系統(tǒng)可以在一定程度上實現(xiàn)精度需求，比如用于加工一些簡單的直線、斜線以及圓弧或是螺紋狀的零部件等；它還可以滿足中小批量產(chǎn)品的自動化生產(chǎn)，具有較強的適應(yīng)性，一般在普通機床上可以完成的加工生產(chǎn)，在經(jīng)濟型數(shù)控機床上也可以進行。只需要改變加工工序就可以實現(xiàn)不同零件的加工了，經(jīng)過經(jīng)濟型數(shù)控機床加工過的產(chǎn)品都具有很高的加工精度，保證加工出來的產(chǎn)品不僅尺寸一致性高，而且還可以有效地保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。

第三，價格低廉。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)具有價格低廉的經(jīng)濟優(yōu)勢。它的生產(chǎn)成本一般不會超過主機成本的1/3，所以具有很強的經(jīng)濟適用性。它的價值甚至不超過同等配置帶伺服電機系統(tǒng)的1/4，可以在生產(chǎn)一線中進行普遍推廣，尤其適用于改造普通機床的數(shù)控化。所以在未來的發(fā)展中，只要不斷保持經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的價格低廉優(yōu)勢，才能讓其在市場上占有更加舉足輕重的位置，使其長久地屹立于國際市場。

第四，操作、維修簡單方便。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)不同于其他中、高檔數(shù)控系統(tǒng)，它不僅價格低廉，而且操作起來還十分方便、簡單易學(xué)，可以很容易地被我國廣大員工所接受，具有很強的操作性，企業(yè)還可以節(jié)省一筆培訓(xùn)開支費用。同時，它的維修也是十分方便的，在生產(chǎn)的過程中難免會發(fā)生這樣那樣的故障問題，與中、高檔數(shù)控系統(tǒng)相比，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)不需要請專業(yè)的維修人員進行判斷以及等待廠家來維修，因為經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)本身系統(tǒng)環(huán)節(jié)就很少、結(jié)構(gòu)又很簡單，所以只需要一般的維修人員進行檢查更換個別零件或是更換備件就可以立刻解決故障問題，不僅節(jié)省可維修成本，還不需要耽誤生產(chǎn)過程，企業(yè)自己內(nèi)部就可以解決了，非常方便。

第五，可靠性高。因為在工業(yè)生產(chǎn)的過程中不可避免地會遇到各種軟、硬件的干擾，比如電網(wǎng)電壓的波動以及射頻干擾等，因為經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)在使用前就已經(jīng)通過采用各種預(yù)防干擾的設(shè)備和采取了抗干擾措施，所以在生產(chǎn)的過程中，即使是在粉塵特別重、油污特別大的環(huán)境中，也具有較強可靠性，可以安全穩(wěn)定地工作。

第六，提供售后服務(wù)。售后服務(wù)質(zhì)量也是當前很多生產(chǎn)企業(yè)所追求的新型服務(wù)，在市場競爭激烈的環(huán)境中，不H要比硬實力，還要做好軟實力的服務(wù)。在全國范圍內(nèi)，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家都建立了相應(yīng)的售后服務(wù)網(wǎng)點。而且很多生產(chǎn)廠家還在主要的工業(yè)城市設(shè)置了專門供于客戶的培訓(xùn)機構(gòu)，讓很多用戶使用起來沒有顧慮，還可以起到很好的鞏固自己市場地位的作用。

三、經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用

眾所周知，一個國家的工業(yè)水平的高低不僅是在產(chǎn)品水平的高低上，更重要的是看產(chǎn)品的制造水平的高低，它代表的是制造技術(shù)未來的發(fā)展方向。經(jīng)濟型數(shù)控機床與普通機床相比，它可以實現(xiàn)產(chǎn)品的穩(wěn)定性和提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)普通機床不能完成的任務(wù)。

在工業(yè)化國家中，數(shù)控機床的發(fā)展已經(jīng)進入了普及穩(wěn)定的推廣階段，它是衡量一個國家數(shù)控化水平的重要標志。經(jīng)濟型數(shù)控機床的發(fā)展，是我國工業(yè)化發(fā)展過沖中的必然趨勢。這就要求我們在接下來的工作中加大研發(fā)力度，不斷設(shè)計生產(chǎn)出符合我國制造生產(chǎn)業(yè)的數(shù)控機床技術(shù)，將傳統(tǒng)的機床結(jié)構(gòu)進行改進，不斷簡化操作流程，改善控制系統(tǒng)落后的現(xiàn)象，將一些十分落后的控制系統(tǒng)和生產(chǎn)效率差的陳舊機床進行改進，因為如果將他們?nèi)刻蕴蚴歉碌脑?，那么成本太高，我們都知道?shù)控機床價格十分昂貴，大多在幾百萬元以上，如果說將他們?nèi)扛碌脑挸杀緭p失太大，所以更新是不現(xiàn)實的，還不如將普通的陳舊機床進行改造成數(shù)控機床。所以接下來我們面臨的形勢非常嚴峻，要將在生產(chǎn)過程中比較薄弱的環(huán)節(jié)、質(zhì)量差以及效率低的陳舊設(shè)備進行改造，這個是擺在我們眼前十分艱巨的任務(wù)。那么對于機床的微機數(shù)控化改裝，就是我們廣泛使用的經(jīng)濟型數(shù)控機床，它的很多優(yōu)點又可以滿足普通數(shù)控機床的改裝，比如通過微機數(shù)控改裝其工作量很小，投資也很少，一般在1萬元左右就可以，見效特別快，而且所用周期短?；静恍枰趺锤淖冊袡C床的功能，就可以實現(xiàn)加工質(zhì)量要求，同時還可以提高生產(chǎn)效率，具有十分顯著的經(jīng)濟效益和價值。

四、今后發(fā)展方向和趨勢

在以后，我國經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)該是采取通用性與專用性并重，同時聯(lián)合普及型與提高型共同發(fā)展，加強對系統(tǒng)的開放性等。而且主要是以新機床配置為主，加上技術(shù)改造舊機床，實現(xiàn)床車以外行業(yè)的一體化發(fā)展戰(zhàn)略目標。大力研發(fā)智能型的數(shù)控系統(tǒng)，滿足產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展要求，研究出過程快捷、操作簡便的適應(yīng)生產(chǎn)需要的技術(shù)。經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展還有很大的潛力，加上努力研制新的伺服電機或是步進電機以及主軸變速電機和變速系統(tǒng)等，發(fā)展多樣化的主機，所以在主機方面向易操作、可靠性強以及多功能方向發(fā)展，提高經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的性價比。為了適應(yīng)工業(yè)社會的發(fā)展，要保證系統(tǒng)的可靠性能，從而為我國的經(jīng)濟型數(shù)控機床創(chuàng)造豐富多彩的條件，實現(xiàn)更為廣闊的發(fā)展空間。

五、小結(jié)

發(fā)展經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)符合我國的實際情況，對于它的一系列優(yōu)點和好處在文中我們都進行了分析，充分說明了經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)可以得到廣泛使用的必然趨勢。因為我國總體實力與很多發(fā)達的工業(yè)化國家相比，不論是經(jīng)濟實力還是技術(shù)實力都相對要落后，很多剛剛起步的企業(yè)不僅缺乏資金，而且技術(shù)型人才也很欠缺。所以，要不斷加大經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)的研究和開發(fā)，使它可以更好地服務(wù)于我國的各大制造業(yè)，通過其操作簡單，實現(xiàn)高效率、低成本的生產(chǎn)。大力引進計算C技術(shù)，通過計算機提供的大量信息資源，實現(xiàn)智能化的數(shù)控生產(chǎn)，為我國整體經(jīng)濟水平的提高做貢獻，也為我國的制造業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)在國際市場發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

參考文獻：

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篇4

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；關(guān)鍵部件；可靠性；研究

隨著我國數(shù)控機床的發(fā)展，使其已經(jīng)成為了當今社會工業(yè)生產(chǎn)中的重要支撐力量。它的可靠性運行安全是工業(yè)生產(chǎn)安全的保證，也是推動和促進全球經(jīng)濟一體化發(fā)展目標實現(xiàn)的必然動力。因此，目前如何保證數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件運行的可靠性已經(jīng)成為了相關(guān)部門所最為關(guān)注的問題，也是必須要徹底解決的問題。

1 數(shù)控機床

1.1 數(shù)控機床的重要性

所謂的數(shù)控機床其主要的目的就在于為制造裝備用品的企業(yè)及制造國防軍工用品的企業(yè)提供一個基礎(chǔ)的工業(yè)生產(chǎn)機構(gòu)，它是工業(yè)以及制造企業(yè)的核心力量。因此來說，數(shù)控機床的發(fā)展水平高低直接關(guān)系著國防安全以及我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展的速度。就目前國際整體形勢來看，數(shù)控機床運行可靠性安全與否已經(jīng)成為了衡量一個國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志之一。尤其是在全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展背景下，數(shù)控機床以及制造業(yè)水平的高低已經(jīng)成為國防競爭的核心與焦點。也就是說，要想在國際競爭中占有一定的地位，數(shù)控機床的發(fā)展是其重要的保障。

1.2 數(shù)控機床的發(fā)展水平

另外來說，隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機床在我國的使用量已經(jīng)越來越多，并且涉及到了諸多的領(lǐng)域及機構(gòu)。但同時來講，由于我國的數(shù)控機床發(fā)展較晚，因此對其運行可靠性管理方面與國外一些發(fā)達國家的數(shù)控機床可靠性管理之間還是存在著一定的差距的。這主要是因為：首先，現(xiàn)有的數(shù)控機床的可靠性運行水平與國外發(fā)達國家所使用的數(shù)控機床相比是處于絕對的劣勢地位的。其中以高檔加工中心的復(fù)合數(shù)控加工設(shè)備來說，其可靠性運行指標明顯低于國外發(fā)達國家平均的生產(chǎn)水平。其次，對于與數(shù)控機床設(shè)備相配套的其它關(guān)鍵性部件來說，檢測與報警等可靠性裝置的水平與國外發(fā)達國家的水平相比相差甚遠。因此也就是說，目前我國所使用的數(shù)控機床的相關(guān)一些配套的關(guān)鍵性部件還都必須依靠于國外發(fā)達國家所生產(chǎn)的零部件設(shè)備，從而造成了我國數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展較為緩慢的現(xiàn)狀，導(dǎo)致了我國經(jīng)濟發(fā)展水平整體下降的局面。

1.3 我國數(shù)控機床發(fā)展情況

除此之外，隨著我國數(shù)控機床的發(fā)展，人們清楚地認識到我國數(shù)控機床可靠性與國外發(fā)達國家水平之間的差異性。因此在我國十一五期間，國家已經(jīng)將數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究作為了國家發(fā)展重點目標來執(zhí)行，并納入了我國經(jīng)濟發(fā)展的整體目標中去。同時，國家還提出：要想我國經(jīng)濟發(fā)展水平快速提高，其首先的一點就是要將數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究放于首位，并且將其列入科技發(fā)展中的專項重點內(nèi)容來執(zhí)行。另外，我國在研究數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性時，要充分結(jié)合國外的數(shù)控機床可靠性分析內(nèi)容以及國內(nèi)現(xiàn)有的數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性分析報告進行探尋，并尋找出提高數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性的可行性辦法及措施，從而提高數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性運行的整體水平。

2 數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究方法與現(xiàn)狀

2.1 數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究的方式

數(shù)控機床及其部件的可靠性研究是一個十分重要的環(huán)節(jié)，它是提高數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性運行水平的關(guān)鍵，也是一個促進數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件質(zhì)量安全的評定手段。因此可以說，數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性的研究可以充分地表露出產(chǎn)品從設(shè)計、制造到裝置整體過程中的問題及缺點，從而為能夠更好地設(shè)計制造出合格、高質(zhì)量的產(chǎn)品奠定了一定的基礎(chǔ)。另外，根據(jù)對數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究方法的不同，可將可靠性研究分為室內(nèi)可靠性研究與現(xiàn)場跟蹤可靠性研究兩種方式。所謂的室內(nèi)可靠性研究主要是指將制造完成的關(guān)鍵部件樣品在實驗室內(nèi)利用先進的技術(shù)與科技設(shè)備進行檢測，以保證關(guān)鍵部件的生成密度、焊接接口、鋼度及彈性度等滿足數(shù)控機床的質(zhì)量要求。而現(xiàn)場跟蹤可靠性研究主要是指在數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件制造生產(chǎn)過程中，由專業(yè)人員對制造過程及產(chǎn)品的安裝等進行監(jiān)督，從而保證了數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件在制造時的質(zhì)量，以此來提高其運行時的可靠性。

2.2 數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究的綜合試驗法

目前我國所采用的數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究均是綜合試驗法。所謂的綜合試驗法主要是指對數(shù)控機床進行模擬式的運行測試。首先，要根據(jù)可靠性研究的內(nèi)容設(shè)置一個綜合可靠性研究實驗室，而后根據(jù)可靠性研究的產(chǎn)品制定出可行性分析方案，在得到可靠性分析結(jié)果后，根據(jù)這一結(jié)果對產(chǎn)品的試驗環(huán)境、產(chǎn)品的運行條件、失效模式分析、失效數(shù)據(jù)分析、任務(wù)剖面、性能檢測等進行周期性的檢測。從而為產(chǎn)品的設(shè)計與修改提供一個最要的參考依據(jù)。另外，除了要對數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件進行綜合可靠性研究及試驗外，還要對工程制造水平進行檢測。也就是說，主要對工程設(shè)計的環(huán)境應(yīng)力要求以及加載能力要求進行測試，從而對數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件早期出現(xiàn)的問題和故障進行清除，以此來保證產(chǎn)品投入運行后要最大可靠性安全保障。最后，目前在數(shù)控機床可靠性研究中，對統(tǒng)計模型、應(yīng)力水平、環(huán)境應(yīng)力、加速壽命以及試驗順序的測試及研究是數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究的重點內(nèi)容。其中，在加速壽命可靠性研究中，主要目的是為了設(shè)計出最符合數(shù)控機床運行額定應(yīng)力的最大值以及設(shè)計出應(yīng)力極限值。同時，在試驗中將一臺或多臺數(shù)控機床在一定的環(huán)境下加重其承載力，從而使得出的失效模擬比正常的運行模式下速度快。

2.3 國外的數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究

從國外的數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究可以看出，國外最早是將可靠性研究技術(shù)應(yīng)用于電子生產(chǎn)及檢驗領(lǐng)域中的。直到二十世紀七八十年代，國外一些較為發(fā)達的國家才將可靠性研究應(yīng)用于數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的研究中去。例如：早在1977年，美國的聯(lián)合后勤司令總就已經(jīng)成立較為完善系統(tǒng)化的可靠性研究試驗小組，對國防設(shè)備以及機械制造性能質(zhì)量等進行可靠性的研究，以便能夠發(fā)現(xiàn)機械及設(shè)備制造中的不足之處并予經(jīng)修正。同時，美國可靠性研究小組還制定出了較為科學(xué)化、規(guī)范化的可靠性研究程度及標準，并隨著時代有發(fā)展，在原有可靠性研究標準及規(guī)范的基礎(chǔ)之上加以改進，從而達到可靠性研究的高要求。這也是為什么美國在數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究領(lǐng)域始終處于世界首位的重要原因之一。

2.4 我國的數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究

國的數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件可靠性研究起步較晚。并且在最初起步時，由于受國外可靠性研究的影響，也是將可靠性研究這一技術(shù)應(yīng)用于科技電子產(chǎn)業(yè)中。直至70年代后期，我國才逐漸將可靠性研究應(yīng)用于對數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的質(zhì)量可靠性研究中。隨著我國社會主義的建設(shè)與發(fā)展，在現(xiàn)階段中，我國對數(shù)控機床的可靠性研究還停留在主要針對產(chǎn)品運行時早期的故障檢測以及現(xiàn)場跟蹤檢測的范圍中。我國對數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究，其主要目的就是為了能夠發(fā)出數(shù)控機床設(shè)備主品早期的不安全因素，從而便于工作人員及時應(yīng)對，并快速制定出解決這一不安全因素的措施與辦法。而對數(shù)控機床進行現(xiàn)場跟蹤檢測，其目的主要是為了通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)及產(chǎn)品樣本的采集，判斷中現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)中的產(chǎn)品故障，從而為可靠性研究提供準確的數(shù)據(jù)信息。

3 數(shù)控機床可靠性研究

3.1 數(shù)控機床傳統(tǒng)設(shè)計方法與可靠性研究的思想及原理

我國自二十世紀八九十年代開始，逐漸對重工業(yè)中的設(shè)備及機械生產(chǎn)的可靠性研究加以重視。并且在經(jīng)過了三十多年的摸索與探尋中，我國對數(shù)控機床的可靠性研究得到了快速的發(fā)展，并達到了一定的專業(yè)化水準。在我國十一五期間，國家已完全將數(shù)控機床的可靠性研究作為了國家重點級研究發(fā)展項目來對待，并要求將其納入國家整體的經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)的戰(zhàn)略目標中去。并通過實踐使數(shù)控機床可靠性研究取得了較好的成績與效果。同年，在十一五期間，國家所提出的：“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重點項目中就指出，我國要對數(shù)控機床進行大專項的實施計劃。從這一點可以看出，我國對數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究、數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性質(zhì)量與不水平等項目內(nèi)容給予了高度的支持和重視。同時來講，在國家各大高校內(nèi)，對數(shù)控機床的可靠性研究，數(shù)控機床可靠性計算方法、數(shù)控機床可靠性評估方法等方面的內(nèi)容提供了大量的可行性較高的研究方案。

我國科學(xué)研究者張新民對目前國內(nèi)的數(shù)控機床傳統(tǒng)設(shè)計方法與可靠性研究方法進行了思想及原理上的研究與分析。首先是從國防機械設(shè)備的工程設(shè)備理念入手，在數(shù)控機床所建立的干涉型模擬設(shè)備的基礎(chǔ)之上，結(jié)合論述了JC法、MONTE-CARLO法等幾種國防機械設(shè)備的可靠性研究。同時，國內(nèi)的另一位科學(xué)研究者王元文對多維機械設(shè)備運行模式下的可靠性進行了系統(tǒng)性的研究，同時在研究中對機械設(shè)備運行中可能會出現(xiàn)的可靠性問題進行了分析和總結(jié)，并給出了問題的具體解決措施及方案。該方法首先是將多維機械設(shè)備的可靠性研究轉(zhuǎn)入了一個求解非線性方程組中，然后用線性代數(shù)的求解方法對靠性數(shù)值進行計算，同時根據(jù)數(shù)值對一般數(shù)控機床設(shè)備進行可靠性設(shè)計思想及方法的研究和分析，然后根據(jù)對該可靠性數(shù)據(jù)的分析指出數(shù)控機床設(shè)計中所存在的不足之處及缺點。這也就是我們常說的這一概念最初的起源之處。另外，在王元文提出了“剩余可靠度”這一概念后，利用其可靠度之和建立了級小化目標函數(shù)。因此，也就形成了以可靠性條件及邊界條件相約束的數(shù)控機床設(shè)計可靠性研究數(shù)字模型。也因函數(shù)的建立編制了計算機應(yīng)用程序。這也大大方便了人們對數(shù)控機床的可靠性設(shè)計進行研究，同時還可以利用實例分析法驗證數(shù)控機床可靠性研究結(jié)果的正確性。

3.2 利用率論的應(yīng)用以及以統(tǒng)計學(xué)理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識進行研究

對數(shù)控機床的可靠性研究，其本身就是一個較為定性的概念，因此在研究中可以通過對概率論的應(yīng)用以及以統(tǒng)計學(xué)理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識對數(shù)控機床的可靠性研究進行量化式的計算。例如：在采用概念計算法對有限元邊值進行求解時。首先從數(shù)控機床可靠性研究的數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出了許多周期系統(tǒng)參數(shù)穩(wěn)定性與靈活度的可靠性計算公式。同時推算出了這些隨機數(shù)據(jù)參數(shù)對數(shù)控機床設(shè)備運行轉(zhuǎn)數(shù)的影響，從而從根本上避免或解決數(shù)控機床運行時可能會出現(xiàn)的可靠性安全總理。另外，目前國內(nèi)的各高校也不斷地對數(shù)控機床的可靠性進行研究與分析。例如：東北大學(xué)就對數(shù)控機床中的五軸加工中習(xí)運動學(xué)進行了可靠性研究，并且在研究中運用蒙特卡洛法判斷出五軸加工在數(shù)控機床運動中的可靠性數(shù)學(xué)計算模型。同時，東北大學(xué)通過對數(shù)控機床的點估算與跟蹤估算驗證了運動學(xué)可靠性分析研究的效果。這一研究結(jié)果大大提高了數(shù)控機床的設(shè)備加工質(zhì)量及精準度，并對延長數(shù)控機床工作年限有著十分重要的作用。

4 數(shù)控機床關(guān)鍵部件的研究

一般來講，數(shù)控機床是屬于一種全新的具有高技術(shù)含量的產(chǎn)業(yè)及設(shè)備，而數(shù)控機床內(nèi)的關(guān)鍵部件則是高技術(shù)含量設(shè)備中的一個獨立的單元技術(shù)載體。這些關(guān)鍵部件對數(shù)控機床的運行穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。在數(shù)控機床設(shè)備中，其關(guān)鍵部件主要包括了：數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、主軸單元、滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌、NC工作臺、伺服電機、刀庫及換刀裝置、防護裝置等。同時來講，數(shù)控機床關(guān)鍵部件是數(shù)控機床設(shè)備中最為重要的組成部分，因此對關(guān)鍵部件的可靠性研究更顯其重要性。首先來講，關(guān)鍵部件的可靠性研究方法與數(shù)控機床的可靠性研究方法有著很大的不同之處，因此要對關(guān)鍵部件進行研究時是不能夠按照數(shù)控機床的研究方法來進行的。

目前而言，我國現(xiàn)存的對數(shù)控機床關(guān)鍵部件的可靠性研究主要包括用平均故障間隔法、用平均修復(fù)時間法、用固有可用度及精度保持時間法等對關(guān)鍵部件的可行性進行研究。例如：吉林大學(xué)的宗立華教授就指出：運用平均故障間隔時間法對數(shù)控機床的刀架部件進行可靠性研究，可以更為全面地對數(shù)控刀架的可靠性進行評定。同時，由于數(shù)控機床中刀架故障的產(chǎn)生與其轉(zhuǎn)位時換刀次數(shù)及過程有著很大的關(guān)聯(lián)，但同時，在刀架工作過程中，其也不一定是始終保持在轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的。因此，利用平均故障間隔法根據(jù)刀架轉(zhuǎn)動的次數(shù)來分析其可靠性，是較為準確的一種方法。另外，目前隨著科技的發(fā)展以及可靠性研究技術(shù)的發(fā)展，在對關(guān)鍵部件進行可靠性研究時可以通過計算機軟件以及PLC系統(tǒng)對可靠性指標進行控制，從而實現(xiàn)換刀設(shè)備的自我檢測功能。最后，對于數(shù)控機床設(shè)備中的滾動功能部件的可靠性研究中，可通過對指標的確定以及驗證失效分析等方法，對關(guān)鍵部件的可靠性進行評定與分析，從而達到數(shù)控機床關(guān)鍵部件功能最優(yōu)的目的和效果。

5 結(jié)語

綜上所述可知，數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件的可靠性研究對提高數(shù)控機床設(shè)備的整體運行能力都具有著十分重要的作用。因此，在進行數(shù)控機床及其關(guān)鍵部件右靠性研究時，要根據(jù)其特點及實際的運行規(guī)律為出發(fā)點，進行分層次地研究，從而達到排除預(yù)防故障發(fā)生，提高數(shù)控機床整體運行能力的最終目的。

參考文獻：

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篇5

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 多體系統(tǒng) 運動建模

0 引言

近年來，隨著數(shù)控機床在機械制造領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，我國在數(shù)控機床研究和發(fā)展方面取得了長足進步，一些制約數(shù)控機床發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)取得了突破。但是由于我國對數(shù)控機床研究起步晚，投入低，相關(guān)技術(shù)的研究相對落后，故其總體發(fā)展水平仍與國際先進水平有較大的差距。國內(nèi)的數(shù)控機床在性能、加工精度、穩(wěn)定性和可靠性等方面都很難與國外高檔產(chǎn)品相比。

加工精度是數(shù)控機床性能的主要標志之一。為了提高機床的加工精度，必須對機床的誤差進行補償。而誤差補償系統(tǒng)的性能主要取決所建立的誤差模型。關(guān)于數(shù)控機床誤差建模的研究很多，主要的方法有三角幾何法、誤差矩陣法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、矢量描述法、剛體運動學(xué)法及多體系統(tǒng)理論法等。

本文通過分析數(shù)控機床誤差來源及各運動副的誤差運動學(xué)原理，在此基礎(chǔ)上研究三軸數(shù)控機床的綜合誤差建模方法，并以多體系統(tǒng)為例，說明誤差建模的方法和步驟。

1 影響數(shù)控機床精度因素分析

在數(shù)控加工中，影響加工質(zhì)量的因素很多，即工藝系統(tǒng)中的各組成部分，包括機床、刀具、夾具的制造誤差、安裝誤差以及刀具使用中的磨損等都直接影響工件的加工精度。也就是說，在加工過程中整個工藝系統(tǒng)會產(chǎn)生各種誤差，各種誤差源作用在工件的成形過程中，改變刀具和工件在切削運動過程中的相互位置關(guān)系，從而影響零件的加工精度及質(zhì)量。按照誤差來源進行劃分，誤差可分為內(nèi)部誤差和外部誤差。其中內(nèi)部誤差源主要包括幾何誤差、熱誤差、切削力誤差、摩擦力及加工原理誤差等。

大量研究統(tǒng)計表明幾何誤差和熱誤差占總誤差的主要部分，對這兩項誤差的補償研究已經(jīng)取得了成效，而切削力誤差對機床精度的影響作用也日益顯著。圖1為機械加工工藝系統(tǒng)中各種誤差所占的比例圖。

基于以上的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在建立數(shù)控機床的綜合誤差模型時，需要綜合考慮幾何誤差、熱誤差和切削力誤差的影響。下面分別對這三項誤差進行分析。

2 數(shù)控機床誤差項分析

2.1 幾何誤差 三軸數(shù)控機床的運動坐標包括X、Y、Z三個移動坐標軸。理想情況下與機床每個運動副相關(guān)的自由度只有一個。但是由于制造和裝配誤差的影響，機床在實際運行過程中每個運動副往往存在6個自由度，分別是三個平移誤差及三個轉(zhuǎn)動誤差。圖2所示的是沿X軸平動時的6項運動誤差。

因此，3個移動副共有18項幾何誤差，加上單元間姿態(tài)誤差3項及主軸誤差5項，共26項幾何誤差。具體如表1所示。

2.2 熱誤差 對于三軸數(shù)控機床來說，各運動軸及主軸的熱誤差共14項，分別為：X軸、Y軸、Z軸和主軸原點在三個方向的熱漂移誤差，以及兩個方向的轉(zhuǎn)角誤差。具體如表2所示。

2.3 切削力誤差 切削力誤差是指數(shù)控機床加工時產(chǎn)生的切削力導(dǎo)致刀具、工件、機床部件等變形，從而使實際切削位置與理論切削位置發(fā)生偏移而產(chǎn)生的誤差。三軸數(shù)控機床的各運動軸及主軸的切削力誤差共23項，分別為：X軸、Y軸、Z軸在三個坐標軸方向的切削力誤差及轉(zhuǎn)角誤差；主軸在三個方向的移動誤差及兩個轉(zhuǎn)角誤差。具體如表3所示。

3 數(shù)控機床綜合誤差建模分析

關(guān)于數(shù)控機床誤差建模問題，經(jīng)過多年的研究，目前已經(jīng)發(fā)展成了多種不同的建模方法。最早的是由Humphries等人提出的用三角關(guān)系建立三軸機床的幾何誤差模型，用來分析多軸機床的空間誤差。之后矢量表達方法、傅里葉變換法、剛體運動學(xué)及機構(gòu)學(xué)方法陸續(xù)被用于建立數(shù)控機床的幾何誤差、位置誤差及空間誤差模型。2000年以來，基于齊次坐標矩陣建立多軸數(shù)控機床的準靜態(tài)誤差綜合空間誤差模型取得了很大的成效。近年來，針對復(fù)雜機械系統(tǒng)的運動誤差，發(fā)展起來了一種多體系統(tǒng)理論。

多體系統(tǒng)是指由多個剛體或柔體通過某種形式聯(lián)結(jié)而成的復(fù)雜機械系統(tǒng)。多體系統(tǒng)理論和方法具有通用性和系統(tǒng)性，非常適合于進行空間誤差建模，目前己經(jīng)在機器人、機床、坐標測量機等復(fù)雜機械的運動分析與控制中得到成功應(yīng)用，并且應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴大。它是對一般復(fù)雜機械系統(tǒng)的完整抽象和有效描述，是分析和研究復(fù)雜機械系統(tǒng)的最優(yōu)模式。因此目前在對數(shù)控機床的運動誤差進行建模分析時，大多采用多體系統(tǒng)理論。下面將對多體系統(tǒng)誤差建模的具體步驟進行介紹。

4 多體系統(tǒng)誤差建模步驟

采用多體系統(tǒng)理論對數(shù)控機床進行誤差建模時，需要用拓撲結(jié)構(gòu)將研究對象進行抽象，通過求解運動特征矩陣，得到刀具成形點的空間位置誤差和刀具姿態(tài)誤差。其具體步驟如下：

4.1 描述多體系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。方法有兩種，分別是基于圖論的描述方法和低序列陣列描述法。由于后者簡單方便，因此目前多被采用。用低序列陣列描述拓撲結(jié)構(gòu)中各體之間的關(guān)聯(lián)性，得到三軸機床的低序體陣列表。

4.2 根據(jù)三軸機床的低序體陣列表，求出相鄰體之間的運動特征矩陣。包括體間理想靜止、理想運動特征矩陣及實際靜止、運動誤差特征矩陣。

4.3 在求出相鄰體之間的運動特征矩陣之后，為了完成三軸機床的綜合誤差建模，需要求解刀具的理想成形函數(shù)和實際成形函數(shù)，結(jié)合運動特征矩陣，得到刀具成形點的綜合空間誤差及刀具姿態(tài)誤差。

以上就是采用多體系統(tǒng)進行誤差建模的具體步驟。

5 結(jié)論

本文對數(shù)控機床結(jié)構(gòu)特征進行了分析，并對數(shù)控機床的具體誤差項進行了深入分析，在此之后介紹了數(shù)控機床運動誤差建模理論的發(fā)展，并以目前廣泛應(yīng)用的多體系統(tǒng)理論方法為例，說明了采用多提系統(tǒng)理論對三軸數(shù)控機床進行綜合誤差建模的方法和步驟。該建模方法為后續(xù)的機床誤差分離及誤差補償提供了依據(jù)。

參考文獻：

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篇6

關(guān)鍵詞:數(shù)控技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

引言

數(shù)控技術(shù)主要是通過數(shù)字信息來達到機械運動與工作行程相關(guān)操作做對應(yīng)的操控技術(shù)，這種技術(shù)是將傳統(tǒng)機械制造人工相關(guān)技術(shù)、現(xiàn)代操控技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、光機電技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)得到高度結(jié)合后產(chǎn)生的現(xiàn)代性的制造業(yè)技術(shù)，其操作具有較高的精確性、高效性、智能化等特點，因此可以達到制造業(yè)操控的更高水平。數(shù)控技術(shù)在一定程度上是實現(xiàn)自動化制造的基礎(chǔ)條件，同時也是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之處，對于一個國家與企業(yè)的工業(yè)現(xiàn)代化水平而言，可以通過其數(shù)控技術(shù)相關(guān)水平與裝備數(shù)量做對應(yīng)衡量。

1我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當下我國數(shù)控相關(guān)產(chǎn)業(yè)基地已經(jīng)形成，例如華中數(shù)控與航天數(shù)控都屬于當下具有相當規(guī)模的大批量生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)廠商，在相關(guān)研究結(jié)果與技術(shù)的商品化發(fā)展之上構(gòu)建了大量的數(shù)控廠。相關(guān)生產(chǎn)廠家構(gòu)成了我國當下的數(shù)控產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)研發(fā)基地，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展在我國當下已經(jīng)初具規(guī)模。同時對于數(shù)控技術(shù)而言，大部分技術(shù)已經(jīng)掌握，同時已經(jīng)做好了商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化開發(fā)利用的狀態(tài)，為企業(yè)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展贏得了利潤與發(fā)展動力。整體的產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)進入一種常規(guī)的商業(yè)運作的循環(huán)狀態(tài)。

2我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展問題

2．1數(shù)控系統(tǒng)與功能部件水平落后

當下數(shù)控技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到數(shù)控系統(tǒng)與功能部件水平落后的現(xiàn)狀而出現(xiàn)發(fā)展前進的強大制約。國產(chǎn)中檔型數(shù)控系統(tǒng)在國內(nèi)的整體市場中占比為35%，高檔型占比95%，其他需要進口來有效支持。功能部件在國內(nèi)市場中的總體份額占比為30%，中高檔型占比相對更低，臺灣產(chǎn)占比50%，歐盟與日本等占比20%。

2．2高檔數(shù)控機床技術(shù)有待提升

高速、復(fù)合、智能與高精等典型性的高檔數(shù)控機床技術(shù)在一定程度上雖然獲得的一定的發(fā)展，相關(guān)新產(chǎn)品與技術(shù)也得到了推進，但是與國際高水平對比，目前我國的高檔數(shù)控機床技術(shù)仍舊處于較為滯后的狀態(tài)，部分高精尖技術(shù)仍舊沒有得到充分地掌握，而多數(shù)掌握的技術(shù)都屬于較為基礎(chǔ)的技術(shù)。對于動態(tài)綜合補償技術(shù)、高速高精運動控制技術(shù)、智能技術(shù)、復(fù)合加工技術(shù)與高精度直驅(qū)技術(shù)等都存在技術(shù)水平的較大差異，與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展仍舊有較大距離。同時也沒有建立起以企業(yè)為主題、市場為導(dǎo)向以及產(chǎn)學(xué)研用一體的研發(fā)體系，相關(guān)行業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展仍舊沒有高新技術(shù)作支撐。

2．3缺乏自主開發(fā)與自主品牌競爭力

當下我國數(shù)控機床骨干技術(shù)的研發(fā)條件較為薄弱，資金運用率較低，可持續(xù)性的投入能力缺乏，沒有關(guān)鍵性的技術(shù)與技術(shù)突破做支撐，人才結(jié)構(gòu)配置不科學(xué)，零部件支撐能力相對較弱，沒有形成較為完善的產(chǎn)業(yè)研發(fā)體系。

3我國數(shù)控技術(shù)未來發(fā)展趨勢

3．1高速與高精尖技術(shù)與裝備發(fā)展

為了提升企業(yè)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)與國際市場上的競爭力，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提升產(chǎn)業(yè)所帶來的實際經(jīng)濟效益與社會效益，需要不斷地縮短技術(shù)裝備生產(chǎn)周期，進而有效地提升產(chǎn)業(yè)與企業(yè)在市場中的競爭實力。其操作主要是通過提升產(chǎn)品所在的檔次與質(zhì)量來完成，高速與高精性加工技術(shù)可以在一定程度上有效地提升生產(chǎn)效率。

3．2智能化、開放性與網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展

雖然當下的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)逐步朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化等趨勢發(fā)展，但是在一定程度上其技術(shù)運用的廣泛性與深度性還有待加強。產(chǎn)業(yè)與企業(yè)自身為了獲取更高的利潤，在先進技術(shù)的運用上仍舊處于滯后狀態(tài)。其原因在于先進技術(shù)的運用所節(jié)省的成本遠遠低于其采用傳統(tǒng)人力成本更高。特別是先進技術(shù)使用所帶來的設(shè)備采購成本與日常技術(shù)維護保養(yǎng)成本，并不能達到更優(yōu)于傳統(tǒng)人工操作成本效益。智能化、網(wǎng)絡(luò)化與開放性所帶來的實際作用遠遠高于當下我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展的水平。相關(guān)的研發(fā)也是市場所需的必然趨勢，雖然目前應(yīng)用尚且不廣泛，但是也不能否定其發(fā)展的未來價值。智能化系統(tǒng)主要是包括智能診斷、監(jiān)控等技術(shù)方面，可以有效地便于系統(tǒng)的診斷與維修保養(yǎng)。智能化自動變成與人機界面等技術(shù)，可以有效地將變成與操作更加的智能化;驅(qū)動性與使用連接也能達到智能化操作;在加工效率與質(zhì)量水平上也可以通過智能化來有效控制生成。開放式數(shù)控技術(shù)主要是在系統(tǒng)的開發(fā)上可以放在統(tǒng)一性的運行平臺上操作，可以達到一定特性的品牌產(chǎn)品。開放性可以在變化、擴充與裁剪數(shù)控功能等方面展開對機床廠家與客戶端用戶的服務(wù)，完成系列化與快速，達到不同品種與檔次開放式數(shù)控系統(tǒng)的展現(xiàn)，可以依據(jù)用戶個性化應(yīng)用與技術(shù)訣竅做有效集合來生成其控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化主要是可以有效地達到生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)與制造企業(yè)在信息集成方面的需要。在國外著名相關(guān)單位已經(jīng)得到了有效的應(yīng)用，已經(jīng)形成一定未來發(fā)展趨勢。

4結(jié)語

數(shù)控技術(shù)當下在我國發(fā)展水平較低，需要充分依據(jù)實際情況，做產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，注重高精尖技術(shù)的開發(fā)運用，提升生產(chǎn)效率與質(zhì)量，從而獲得市場的認可。

參考文獻:

［1］李國巍，王盼，孫凱旋，等．數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］．黑龍江科學(xué)，2016，7(7):14－15．

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 故障分析 可靠性設(shè)計

一.引言

如今數(shù)控機床市場競爭已經(jīng)是白熱化。市場競爭的五大要素是品種、服務(wù)、質(zhì)量、價格和交貨期，其中決定產(chǎn)品競爭勝負關(guān)鍵要素是質(zhì)量，因此故障分析對于數(shù)控機床的質(zhì)量的提高與日常維修具有非常重要的意義。同時可靠性是質(zhì)量的靈魂和主體，可靠性影響著質(zhì)量和其他方面，想在數(shù)控機床市場上占有更大的份額就要把重心放在可靠性工程技術(shù)上，由于這是國產(chǎn)數(shù)控機床要害所在和薄弱環(huán)節(jié)，因此導(dǎo)致了較低的市場占有率。

二.數(shù)控車床的故障分析

故障分析是指在故障發(fā)生后進行的分析和檢測，以找到故障故障的原因、部位和機理，從而掌握產(chǎn)品應(yīng)當改進的方向及修復(fù)方法，防止同類問題的再次發(fā)生。它可為設(shè)計者提供可預(yù)防故障的信息，為制造分析工藝缺陷和次品原因，為使用者分析出事故原因和預(yù)防措施，故障分析貫穿于設(shè)計、制造以及使用的全壽命周期。它的目的決不僅是評價系統(tǒng)及其組成單元的可靠性水平，更重要的是提高系統(tǒng)的可靠性水平。因此，故障分析技術(shù)就構(gòu)成了在可靠性分析過程中的一項最基本并且最重要的內(nèi)容。

故障部位分析

工作臺是發(fā)生故障最頻繁的部位。主要表現(xiàn)為：手持單元手輪損壞和按鈕故障、工作

臺不轉(zhuǎn)和不能變速手持單元電纜損壞等。工作臺的可靠性得到保證才能使數(shù)控車床的可靠性水平得到大幅度的提高。（2）液壓系統(tǒng)的故障。主要表現(xiàn)為： 溢流閥損壞、油管損壞、濾油芯損壞、液壓閥損壞以及機床很多部位出現(xiàn)漏油現(xiàn)象等。（3）電氣系統(tǒng)障占第三位，主要表現(xiàn)為：腳踏開關(guān)接觸不良、X軸行程開關(guān)緊固螺釘松動、刀具測量臂內(nèi)無觸點開關(guān)位置調(diào)整不到位等。（4）伺服控制單元的故障也很多。主要表現(xiàn)為： 電器警、報伺服電機故障和光柵尺損壞。

2. 故障分類原則

數(shù)控車床產(chǎn)品復(fù)雜，它產(chǎn)生的故障模式、程度和危害大小各不相同。數(shù)控車床是可修復(fù)產(chǎn)品，可靠性工程致力于通過數(shù)據(jù)分析研究，杜絕或有效減少產(chǎn)生重大危害的故障，達到盡量減少故障發(fā)生次數(shù)的目的。基于此，需要制定出數(shù)控車床故障的分級方法。數(shù)控車床的故障危害度是指各類故障對數(shù)控車床可靠性綜合危害的程度，根據(jù)故障危害度進行分級的方法不外乎兩種：定性分級和定量分級。故障危害度的概念還沒有明確的定義，它很難用一個實際的量值作為標尺。現(xiàn)在，在各大行業(yè)中基本上采取四級分類方法。將車床各種類型的故障可能造成的影響按嚴重程度分為四個級別：（1）致命危害指危害人身安全的、會引起產(chǎn)品報廢的、造成重大的經(jīng)濟損失以及對周圍環(huán)境造成嚴重危害的故障；（2）嚴重故障指導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，并且廠家短時間內(nèi)無法修復(fù)的故障；（3）一般故障指導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，但是廠家短時間內(nèi)可以修復(fù)的故障；（4）輕微故障指的是不會導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降，不需要更換零件，只要簡單調(diào)試就可以排除的故障。

三.數(shù)控機床可靠性設(shè)計原則

數(shù)控機床是裝備制造業(yè)的工作母機，可靠性是數(shù)控機床質(zhì)量的核心。國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性問題嚴重影響了在國內(nèi)外市場競爭中的聲譽，使許多國有大中型機床企業(yè)長期處于困境，因此提高國產(chǎn)數(shù)控機床的可靠性是重中之重。

1. 明確產(chǎn)品的使用條件及工作環(huán)境，進行耐環(huán)境設(shè)計

數(shù)控車床產(chǎn)品的可靠性是針對一定的工作條件而言，包括兩個方面：一是工作環(huán)境，包括載荷和工作場所的濕度、噪聲、灰塵、溫度和腐蝕介質(zhì)等的狀況，二是使用條件，主要指現(xiàn)場操作條件及維護條件，因此要明確產(chǎn)品的工作環(huán)境和使用條件。

耐環(huán)境設(shè)計是在設(shè)計時就考慮產(chǎn)品在整個壽命周期內(nèi)可能遇到的各種環(huán)境影響，例如裝配、振動影響，貯存時的溫度、濕度、霉菌、運輸時的沖擊等影響。因此必須慎重選擇設(shè)計方案，采取必要的保護措施，減少或消除有害環(huán)境的影響?？梢詮目刂骗h(huán)境、適應(yīng)環(huán)境與認識環(huán)境三方面加以考慮。認識環(huán)境指的是：不應(yīng)只注意產(chǎn)品的工作環(huán)境以及維修環(huán)境，還應(yīng)了解產(chǎn)品的安裝、貯存和運輸?shù)沫h(huán)境?？刂骗h(huán)境指的是：在條件允許時，應(yīng)在小范圍內(nèi)為所設(shè)計的數(shù)控車床創(chuàng)造良好的工作環(huán)境條件，或人為地去除對產(chǎn)品可靠性不利的環(huán)境因素。適應(yīng)性環(huán)境指的是：在無法對所有環(huán)境條件進行人為控制時，在材料選用、表面處理、設(shè)計方案、涂層防護等方面采取措施，以提高數(shù)控車床本身耐環(huán)境的能力。

2. 收集可靠性數(shù)據(jù)，確定可靠性指標

進行數(shù)控車床產(chǎn)品設(shè)計時，首先應(yīng)確定產(chǎn)品的可靠性指標。根據(jù)設(shè)計要求決定采用什么可靠性指標，而指標的確定主要有：一是由設(shè)計者提出，主要是根據(jù)過去的經(jīng)驗和市場調(diào)查；二是由用戶提出；三是由各方協(xié)商確定?，F(xiàn)在數(shù)控車床產(chǎn)品還沒有制定可靠性指標的標準，但不論由哪個方面提出指標，都要有利于提高產(chǎn)品可靠性水平，同時又不脫離現(xiàn)實的技術(shù)發(fā)展水平。這樣就要求應(yīng)首先收集和掌握國內(nèi)外同類產(chǎn)品或相似產(chǎn)品的可靠性數(shù)據(jù)，例如，平均故障間隔時間、失效分布、首次故障平均時間、失效機理、失效模式及失效的影響程度、維修方法、維修時間、維修方針及其分布、備件準備、維修費用、維修周期和最佳經(jīng)濟壽命等等。運用收集的數(shù)據(jù)資料并進行詳細設(shè)計，可得到原有產(chǎn)品的可靠度，維修度及有效度等可靠性特征量，在此基礎(chǔ)上，考慮現(xiàn)有設(shè)計制造水平，經(jīng)過詳細分析，確定出所要設(shè)計產(chǎn)品的可靠性指標。所確定的數(shù)控車床可靠性指標既要切實可行，又要指標先進，有利于促進數(shù)控車床產(chǎn)品可靠性水平的不斷提高。

3.系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)控車床設(shè)計首先確定數(shù)控車床的組成及其類型。當數(shù)控車床類型確定以后，對它的可靠性指標進行合理的分配。將可靠性指標分配到各子系統(tǒng)，并與各子系統(tǒng)能達到的指標相比較，判斷是否需要改進設(shè)計。再把改進設(shè)計后的可靠性指標分配到各子系統(tǒng)。根據(jù)同樣的方法，可把可靠性指標進一步分配到各個元器件和零部件。

4.簡化設(shè)計與維修設(shè)計

在滿足預(yù)定功能的情況下，設(shè)計應(yīng)力求元器件和零部件的數(shù)量少、簡單。越簡單越可靠是可靠性設(shè)計的基本原則，是減少故障提高可靠性的有效方法。但不能因為減少元器件或零部件而使其它零部件執(zhí)行超長功能或在高應(yīng)力的條件下工作。否則，簡化設(shè)計將達不到提高可靠性的目的。對于新結(jié)構(gòu)、新材料的應(yīng)用要有充分的把握，需經(jīng)過試驗并經(jīng)一段時間試用后再大量應(yīng)用。維修性設(shè)計就是在設(shè)計時考慮產(chǎn)品的故障易于檢查、容易發(fā)現(xiàn)，便于盡快修復(fù)，甚至在未出現(xiàn)故障時，就采取必要的措施加以預(yù)防或消除故障于未然。

四.結(jié)論

故障分析對于國產(chǎn)數(shù)控機床的質(zhì)量提高與維修護養(yǎng)具有很重要的作用，可靠性設(shè)計可以增強國產(chǎn)數(shù)控機床的市場競爭力，也是設(shè)備質(zhì)量提高的重要指標，因此必須加大這方面的研究力度。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)方向 數(shù)控機床編程 職業(yè)能力 培養(yǎng)模式

隨著數(shù)控技術(shù)及其數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用，社會對其相應(yīng)技術(shù)人才的需求量越來越多，而且對數(shù)控類人才的要求也越來越高。因此，數(shù)控技術(shù)人才的培養(yǎng)是一件非常重要，而且也是一項極其艱巨的任務(wù)。

數(shù)控技術(shù)職業(yè)能力培養(yǎng)及其培養(yǎng)模式是近年來一直被關(guān)注的問題。本文對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向（以下簡稱數(shù)控技術(shù)方向）職業(yè)能力培養(yǎng)及其教學(xué)模式，其中主要對數(shù)控機床編程及其操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)作些探討。

一、以人才市場需求為依據(jù)，確定學(xué)生數(shù)控技術(shù)方向能力結(jié)構(gòu)

隨著數(shù)控技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷深入和擴大，社會對數(shù)控類人才的需求情況在不斷變化，不僅是需求種類，而且對數(shù)控人才的質(zhì)量要求都在不斷變化。根據(jù)各種市場需求信息，數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)就業(yè)類型有：數(shù)控機床設(shè)計制造，數(shù)控設(shè)備的操作使用，數(shù)控設(shè)備的調(diào)試與維護，數(shù)控工藝人員及數(shù)控程序調(diào)試員，數(shù)控設(shè)備及其零部件的生產(chǎn)管理與營銷等。同時，數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)各類人才十分短缺，大型數(shù)控設(shè)備和特種數(shù)控設(shè)備的操作使用等方面的人才尤為缺乏。據(jù)2008年有關(guān)部門統(tǒng)計，未來5年上海市全市的“灰領(lǐng)”人才缺口將達到50萬人次。

學(xué)生通過在校的四年學(xué)習(xí)之后，將一一步入社會，因此，學(xué)生能力結(jié)構(gòu)應(yīng)與市場需求相吻合。作為數(shù)控技術(shù)方向職業(yè)能力，主要有：數(shù)控機床設(shè)計能力、數(shù)控機床編程和操作控制能力、機械識圖及計算機輔助設(shè)計繪圖能力、計算機輔助編程與制造能力、PLC控制編程及其機床維護能力、數(shù)控技術(shù)方向相關(guān)生產(chǎn)管理及營銷能力等。其中，數(shù)控機床編程及其操作控制能力，主要又可分為：識圖能力、工藝設(shè)計能力、數(shù)控編程能力、數(shù)控機床操作使用能力和零件數(shù)控加工質(zhì)量控制能力。

二、以數(shù)控機床編程與操作控制能力為核心的課程建設(shè)

作為技術(shù)應(yīng)用型本科，以技術(shù)能力培養(yǎng)為主線開展教學(xué)非常重要。在建立課程體系和進行技能培養(yǎng)模式探討時，應(yīng)該尊重教育規(guī)律，重視技術(shù)應(yīng)用。首先，必須強調(diào)實踐環(huán)節(jié)教學(xué)，以提高學(xué)生分析和解決實際問題的能力。其次，注意課程設(shè)置的科學(xué)性、實用性，在安排課程上采用逆向手法，即以培養(yǎng)目標為導(dǎo)向，確定能力模塊和與能力相關(guān)的理論課程和實踐課程，確定主要專業(yè)課，然后以專業(yè)課為主線，科學(xué)地設(shè)置相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課及其他相關(guān)課程，其中每門課的設(shè)置都應(yīng)該符合能力模塊的需要。同時在課程設(shè)置時，應(yīng)注意知識結(jié)構(gòu)和學(xué)生的知識積累，應(yīng)處理好每門課之間的內(nèi)在關(guān)系，避免重復(fù)教學(xué)。表1為數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機床編程與操作控制能力分解與開設(shè)課程之間的對應(yīng)關(guān)系。

表1 數(shù)控機床編程與操作控制能力分解及其相關(guān)課程

數(shù)控機床編程與操作控制能力是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向重要能力之一，其技術(shù)含量高，核心課程內(nèi)容包括：機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械制造裝備設(shè)計、數(shù)控機床與編程等。主要就業(yè)方向如表1所示。表中還列出了數(shù)控機床編程與操控制作能力及其相關(guān)證書、主要課程等。

由上可見，數(shù)控技術(shù)方向?qū)W生培養(yǎng)目標應(yīng)該是既懂數(shù)控機床操作，又能識圖繪圖，又能根據(jù)工藝要求編寫零件數(shù)控加工程序乃至進行數(shù)控加工和質(zhì)量控制，又對數(shù)控設(shè)備的維護有所了解的“灰領(lǐng)”人才。下面主要圍繞數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)進行討論。

三、促進數(shù)控機床編程與操作控制能力提高的教學(xué)改革

在數(shù)控技術(shù)方向的多個能力模塊中，數(shù)控機床編程和操作控制能力是重點能力之一。為了提高數(shù)控機床編程和操作控制能力，同時在教學(xué)過程中取得良好的教學(xué)效果，我們做了各方面的舉措和嘗試。

數(shù)控機床編程和操作控制能力的提高，可以通過識圖能力、工藝設(shè)計能力、數(shù)控編程能力和零件數(shù)控加工質(zhì)量控制能力等的提高來實現(xiàn)。為把學(xué)科發(fā)展和職業(yè)能力培養(yǎng)與市場需求、技術(shù)應(yīng)用掛鉤，將組織學(xué)生參加國家勞動保障部職業(yè)技能鑒定中心相關(guān)職業(yè)技能證書考試作為教學(xué)目標的一部分納入教學(xué)計劃。

1.整合教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生識圖繪圖能力

機械識圖繪圖能力培養(yǎng)是數(shù)控機床編程與操作控制職業(yè)技能培養(yǎng)的重要內(nèi)容之一。進行機械制圖及其CAD教學(xué)，安排CAD實訓(xùn)，通過讓學(xué)生讀解和繪制各種零件圖、裝配圖，不只是能讓學(xué)生掌握AutoCAD操作系統(tǒng)的使用，更重要的可以提高學(xué)生機械識圖和計算機輔助設(shè)計繪圖的能力。

為了提高機械讀圖或識圖能力，在識圖繪圖能力培養(yǎng)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)期間，安排1～2周的車工、鉗工等內(nèi)容的認識性傳統(tǒng)金工實習(xí)，由此將零件圖與加工聯(lián)系在一起，非常有助于識圖繪圖能力的提高。同時，通過安排實訓(xùn)和適當?shù)呐嘤?xùn)，組織學(xué)生參加CAD認證考試，可以增強學(xué)生對職業(yè)技能的認知度。

2.加強數(shù)控工藝教學(xué)，提高學(xué)生加工工藝編制能力

實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。然而在編程前，首先要求學(xué)生了解工件、刀具、切削機床和夾具工藝系統(tǒng)四要素，同時編制出數(shù)控工藝。工藝系統(tǒng)設(shè)計能力的培養(yǎng)是一項極其長期的任務(wù)。

通過開設(shè)機械制造技術(shù)、機械制造工藝及其裝備、數(shù)控加工工藝等課程，使學(xué)生學(xué)習(xí)到有關(guān)工藝方面的理論知識。同時，通過開設(shè)金工實習(xí)和專門的工藝系統(tǒng)設(shè)計訓(xùn)練課，培養(yǎng)學(xué)生的工藝系統(tǒng)設(shè)計能力。主要內(nèi)容包括：圖樣分析，加工工藝方案設(shè)計，工藝規(guī)程編制，刀具或刀具系統(tǒng)的設(shè)計或選擇，工藝裝備的設(shè)計，等等。

學(xué)生在校期間，開始進入相關(guān)工藝知識的學(xué)習(xí)，同時通過各種工藝編制實踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，不斷得到工藝設(shè)計能力的培養(yǎng)。隨著數(shù)控工藝教學(xué)的不斷深入，進一步按照數(shù)控工藝師考試的要求，針對典型案例進行數(shù)控工藝編制訓(xùn)練，組織學(xué)生參加數(shù)控工藝師認證考試。

3.改革數(shù)控編程教學(xué)模式，提高學(xué)生數(shù)控機床編程能力

與機械識圖能力和工藝編制能力息息相關(guān)的數(shù)控機床編程能力是數(shù)控機床編程與操作控制職業(yè)技能中另一重要能力之一。要加工出合格的零件，就需要編制出可行的數(shù)控加工程序。而學(xué)生數(shù)控機床加工程序編制能力的培養(yǎng)則有其獨特的地方。數(shù)控機床編程課是一門操作性比較強的課程，在該門課的教學(xué)過程中，理論環(huán)節(jié)與實踐環(huán)節(jié)是不可分割的。

以往的授課形式，理論課和實訓(xùn)課相互獨立，實訓(xùn)課一般安排在理論課完全結(jié)束之后進行。然而，這樣做，學(xué)生對課堂內(nèi)容難以理解和接受，理論學(xué)的枯燥無味，進入實訓(xùn)課時能想起的寥寥無幾，導(dǎo)致重復(fù)教學(xué)過多，課時浪費較多，教學(xué)效率低下。

為了提高數(shù)控機床編程教學(xué)效果，改變以往理論滿堂灌的填鴨式教學(xué)形式，把理論教學(xué)與學(xué)生實際動手緊密結(jié)合起來。編程能力的提高，最終離不開操作使用數(shù)控機床。然而，由于數(shù)控機床的昂貴和操作使用上的安全性，學(xué)習(xí)編程理論初期，不便直接在數(shù)控機床上進行。為此，我們引進實驗課，即在理論課教學(xué)中安排實驗教學(xué)。這樣做改變了傳統(tǒng)的教師一味地講，學(xué)生一味地聽的教學(xué)慣例，學(xué)生變被動為主動，直接參與到教學(xué)中來，學(xué)生與教師共同完成教學(xué)任務(wù)。

所謂實驗課就是利用數(shù)控編程軟件直觀地認識和理解各個數(shù)控指令，并運用各種數(shù)控指令編寫數(shù)控程序。數(shù)控實驗以作業(yè)或課題的形式布置給學(xué)生，讓學(xué)生自行完成，要求書寫實驗報告。在編制某種零件的加工程序時，會遇到各種問題，同學(xué)需要找出原因并加以解決。在實驗過程中教師只起到輔助作用。這種方法，教、學(xué)、練交叉進行，學(xué)一學(xué)練一練，效果很好。

四、圍繞數(shù)控機床編程與操作控制職業(yè)技能教育，切實搞好實踐基地建設(shè)

通過金工實習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了一般機床的操作使用方法。再通過以上各個環(huán)節(jié)的能力培養(yǎng)，學(xué)生已具有基本編制典型形狀特征零件程序的能力。但由于還停留在模擬階段，所以必須實際上數(shù)控機床進行實戰(zhàn)數(shù)控機床編程和操作控制能力訓(xùn)練。在掌握數(shù)控操作技能的同時，進行零件分析，編制數(shù)控加工工藝路線，編制數(shù)控加工程序并進行調(diào)試，最后加工出尺寸精度和表面質(zhì)量等都合格的零件。

同時，為了檢驗學(xué)生數(shù)控機床編程及其操作控制能力是否能適應(yīng)市場，在學(xué)生綜合學(xué)習(xí)理論與實際知識的前提下，通過大量典型零件的編程練習(xí)，安排統(tǒng)一的課題進行實戰(zhàn)編程與操作訓(xùn)練，最后組織學(xué)生參加數(shù)控機床工職業(yè)技能認證考試。

然而，要全面提高數(shù)控機床編程及其操作控制能力，進行數(shù)控機床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)，就離不開數(shù)控技術(shù)實踐教學(xué)，離不開有效利用實訓(xùn)基地開展實戰(zhàn)訓(xùn)練，因此就必須充分重視實訓(xùn)室建設(shè)。數(shù)控機床技術(shù)含量高，實訓(xùn)室建設(shè)應(yīng)作為一個關(guān)鍵項目立項來抓，從實踐教學(xué)內(nèi)容、投資的經(jīng)濟合理性、設(shè)備的市場通用性、實用性和發(fā)展的前瞻性出發(fā)，配置中、高檔的數(shù)控車床、數(shù)控銑床和加工中心等硬件設(shè)備，同時配備相關(guān)的軟件設(shè)備，形成一個較好的數(shù)控技術(shù)職業(yè)技能教學(xué)的軟、硬件環(huán)境。

按照這一要求，配備高層次的齊全的CAD/CAM機房電腦設(shè)備及軟件系統(tǒng)。不僅滿足數(shù)控編程實驗和上機實訓(xùn)的需要，同時也為學(xué)生能自由上機練習(xí)提供方便的場所。

同時，為了大案例教學(xué)的需要，購置一臺綜合性強的數(shù)控機床，以方便學(xué)生拆裝數(shù)控設(shè)備和開展數(shù)控設(shè)備相關(guān)課程教學(xué)的需要。

五、結(jié)語

本文以就業(yè)方向、市場需求為切入點，討論數(shù)控技術(shù)方向職業(yè)能力內(nèi)涵，探討解決學(xué)生各方面職業(yè)能力培養(yǎng)問題的途徑，摸索教學(xué)模式新思路。作為技術(shù)應(yīng)用型本科機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)數(shù)控技術(shù)方向數(shù)控機床編程與操作控制職業(yè)能力培養(yǎng)模式，從理論課、實驗課和實訓(xùn)課的互補關(guān)系出發(fā)，將其有效結(jié)合，穿行，使其融為一體，同時以國家職業(yè)技能鑒定中心相關(guān)數(shù)控技能考證要求為能力目標，進行綜合能力培養(yǎng)，取得了良好的效果。

1.實訓(xùn)基地建設(shè)是職業(yè)能力培養(yǎng)的保證。

2.將考證內(nèi)容作為技能培養(yǎng)的參考，目標明確。

3.在數(shù)控編程理論教學(xué)中引進實驗課，使教、學(xué)、練交叉進行，有效地提高了教學(xué)效果。

4.將數(shù)控機床編程與操作控制職業(yè)能力分成各個不同職業(yè)能力模塊，按能力模塊的互補關(guān)系有層次地開展教學(xué)，取得了能力培養(yǎng)的綜合效果，提高學(xué)生綜合思考問題和解決問題的能力。

參考文獻：

[1]顧京.數(shù)控技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革的研究與實踐[J].機械職業(yè)教育，2008（11）.

[2]柳永念.創(chuàng)新教育觀下高校計算機基礎(chǔ)課程教學(xué)模式探討[J].教育與職業(yè)，2008（12）.

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機械制造等相關(guān)技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有其復(fù)雜性、多樣性以及一些客觀環(huán)境因素的制約，因此我國在機械制造等相關(guān)方面還沒有形成一套成熟的、完整的理論體系，但隨著我圍微電子技術(shù)和計算機技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由其是對數(shù)控加工及制造技術(shù)提出了越來越高的要求。現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展也從以前的單一形式發(fā)展成現(xiàn)在的多樣化、復(fù)雜化、高智能化。

關(guān)鍵詞

數(shù)控技術(shù)機械制造 應(yīng)用與發(fā)展

前言

隨著計算機技術(shù)為主導(dǎo)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和以“時間驅(qū)動”為重要特征的市場競爭的加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快以及人們對商品需求的多樣化，傳統(tǒng)的機械制造業(yè)正在發(fā)生極其深刻的改變，多品種小批量生產(chǎn)的比重越來越大，對產(chǎn)品的交貨質(zhì)量和成本要求越來越高，要求現(xiàn)代制造技術(shù)具有較高的柔性，即要求機械制造業(yè)對各種外界因素的適應(yīng)能力或者產(chǎn)品適應(yīng)市場的變化能力越來越強，亦即要求空間和時間的靈活性越來越大，其關(guān)鍵的技術(shù)是數(shù)控技術(shù)。而數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字化信號對設(shè)備運行及其加工過程進行控制的一種自動化技術(shù)?，F(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)。目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)這種技術(shù)用計算機按事先存儲的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置。使輸入數(shù)據(jù)的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成。它是典型的機械、電子、自動控制、計算機和檢測技術(shù)密切結(jié)合的機電一體化高新技術(shù)。

一、數(shù)控技術(shù)及其特點

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和社會經(jīng)濟的發(fā)展，對機床加工精度的要求越來越高。如果完全靠提高零部件制造精度和機床裝配精度的傳統(tǒng)方法來設(shè)計制造高精度數(shù)控機床，勢必大幅度提高機床的成本，在有些情況下甚至不可能。面對這一現(xiàn)實，我們對以低成本實現(xiàn)高精度的途徑進行了探索，提出～種通過信息、控制與機床結(jié)構(gòu)相結(jié)合實現(xiàn)數(shù)控機床高精度軌跡控制的方法，其核心思想是：①采用具有高分辨率和高采樣頻率的新型插補技術(shù)，在保證速度的前提下大幅度提高軌跡生成精度；②通過新型雙位置閉環(huán)控制，有效保證希望軌跡的高精度實現(xiàn)。③以

信息化軌跡校正消除機械誤差和干擾對軌跡精度的影響，從而保證所控制的機床可在生產(chǎn)環(huán)境中長期高精度運行。其中軟件的設(shè)計是整個系統(tǒng)的組成部分，是硬件按照要求工作的指揮者。下位機軟件是運行程序，負責(zé)從上位機接收數(shù)據(jù)并控制執(zhí)行部件工作和檢測機床狀態(tài)的任務(wù)，基于數(shù)控機床制造中的復(fù)雜性、多樣性，在數(shù)控機軟件以A11L語言和CAM軟件和NC語言為主，ATL語言由CAM軟件產(chǎn)生，用來描述刀具運行軌跡的一種說明性語言，并且可在CAM軟件里進行模擬。

數(shù)控加工技術(shù)不同于傳統(tǒng)的加工技術(shù)，其主要特點為：

(1)能高質(zhì)量地完成一般機床難以完成的復(fù)雜零件和曲面形狀的加工；

(2)能方便地改變加工工藝參數(shù)(如切削用量)，因而利于換批加工和新產(chǎn)品的研制；

(3)可實現(xiàn)一次裝夾工件完成多道工序加工，從而確保高質(zhì)量的加工精度同時又減少了輔助時問；

(4)采用模塊化標準工具，既減少了換刀和安裝時間，又提高了工具標準化程度和工具的管理水平；

(5)便于實現(xiàn)計算機輔助制造。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和微處理器的采用，數(shù)控技術(shù)得到了飛速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

二、數(shù)控技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用

長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進展緩慢，高檔依靠進口的局面，特別是國家重點工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計水平、

質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進水平相比落后了5一10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達到了10-15年。結(jié)合中國生產(chǎn)實際進行發(fā)展機械自動化技術(shù)。先進制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機械自動化技術(shù)，應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實際需要及具體條件為導(dǎo)向。我國發(fā)展機械自動化技術(shù)，應(yīng)結(jié)合實際，注重實用，即對國民經(jīng)濟產(chǎn)生實際效益。所以我國應(yīng)結(jié)合具體生產(chǎn)實際，逐步實現(xiàn)我國機械自動化發(fā)展的全球化。我國在發(fā)展機械自動化的同時還應(yīng)結(jié)合我國的具體國情進行分析。在發(fā)展機械自動化的同時注意到發(fā)展的環(huán)境，實現(xiàn)發(fā)展機械自動化的綠色化。綠色制造通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計、綠色材料、綠的設(shè)備、綠色：工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用網(wǎng)以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制作哦啊能最大限度地減少制造對環(huán)境的負面影響。同時是原材料和能源的利用率達到最高。

2．1數(shù)控技術(shù)在機床中的應(yīng)用

機床設(shè)備是機械工業(yè)的“母機”，只有機床設(shè)備實現(xiàn)了機電一體化，加工出來的產(chǎn)品才能達到質(zhì)量穩(wěn)定可靠，企業(yè)才有較強的應(yīng)變能力。計算機數(shù)控技術(shù)為機械制造業(yè)提供了良好的機床控制能力，即把計算機作為一種控制裝置運用到機床上，也就是用數(shù)控技術(shù)對機床的加工實施控制。這樣的機床就是數(shù)控機床。

數(shù)控機床是以數(shù)字化的信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品，它把刀具和工件之間的相對位置、機床電機的啟動和停止、主軸變速、工件松開夾緊、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字記錄在控制

介質(zhì)上，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其它執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需零件。

2．2數(shù)控技術(shù)在工業(yè)機器人中的應(yīng)用

工業(yè)機器人是一種能模擬人的手、腕和臂等部分動作，按照預(yù)定的運動軌

跡、動作等要求編成程序，使工業(yè)機器人實現(xiàn)抓取、搬運工件或操縱工具的自動化裝置。工業(yè)機器人可以在改善勞動條件、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率方面起重要作用。它主要用在機器制造業(yè)的生產(chǎn)線上裝卸料和裝配方面，以及在諸如噴漆、噴砂、焊接等惡劣的勞動環(huán)境下進行工作，甚至在人類無法進入的環(huán)境如深水作業(yè)、對放射性物質(zhì)的操作、太空作業(yè)等條件下進行工作。

工業(yè)機器人系統(tǒng)由執(zhí)行機構(gòu)、動力部分和控制部分等組成。執(zhí)行機構(gòu)由伺服驅(qū)動裝置和機械結(jié)構(gòu)等組成，能模仿人臂的動作}動力部分向執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動裝置提供動力，使執(zhí)行機構(gòu)在驅(qū)動元件的作用下實現(xiàn)動作；控制部分由微機數(shù)控系

統(tǒng)組成，是工業(yè)機器人的指揮系統(tǒng)，它控制機器人按規(guī)定的程序運動，并可記憶各種指令信息，如動作順序、運動軌跡、運動速度等，向驅(qū)動裝置發(fā)出指令，使工業(yè)機器人完成規(guī)定的動作；必要時還可對工業(yè)機器人的動作進行監(jiān)視，當動作出錯或發(fā)生故障時發(fā)出報警信號；對于較高級的工業(yè)機器人還有檢測傳感系統(tǒng)和感覺系統(tǒng)。

2．3數(shù)控技術(shù)在其它方面的應(yīng)用

數(shù)控技術(shù)除上述的應(yīng)用范圍外，還有常與數(shù)控機床配套使用，用來測量在

數(shù)控機床上加工的零件的位置、尺寸和形狀誤差的計算機數(shù)控三坐標測量機。此外，還有利用數(shù)控技術(shù)加工出各種形狀的工件的數(shù)控彎管機、數(shù)控激光切割機和數(shù)控火切割機等。

三、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數(shù)控系統(tǒng)正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展，其主要研究熱點有以下幾個方面：

1、高精高速高效化速度

效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)關(guān)鍵的性能指標，是先進制造技術(shù)的主體。若采用高速cpu芯片、rise芯片、多cpu控制系統(tǒng)、高分辨率檢測元件、交流數(shù)字伺服系統(tǒng)、配套電主軸、直線電機等技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。在今后的幾年，超精密數(shù)控機床正在向精密化、高速化、智能化和納米化發(fā)展，匯合而成的新一代數(shù)控機床。

2、柔性化

數(shù)控系統(tǒng)采用新～代模塊化設(shè)計，功能覆蓋面更寬，可靠性更強，可滿足不同用戶的需求。同一群控系統(tǒng)能根據(jù)不同生產(chǎn)流程，自動進行信息流動態(tài)調(diào)整，發(fā)揮群控系統(tǒng)的功能。

3、多軸化

多軸聯(lián)動加工，零件在一臺數(shù)控機床上一次裝夾后，可進行自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭、旋轉(zhuǎn)工作臺等操作，完成多工序、多表面的復(fù)合加工，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。

4、軟硬件開放化

用戶可根據(jù)自己的需要，對數(shù)控系統(tǒng)軟件進行二次開發(fā)，用戶的使用范圍不再受生產(chǎn)商的制約。

5、實時智能化

在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等方面發(fā)展。如編程專家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)，當系統(tǒng)出了故障時，診斷、維修等實現(xiàn)智能化。

結(jié)束語

總之，我國要搞好機械自動化，不但要起點高，瞄準世界先進水準，而且必須包括各種靈活的提成本、見效快的技術(shù)，堅持提高與普及相結(jié)合的方針，同時從我國具體的基本國情出發(fā)，使我國的機械自動化技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有的才能健康地走上高速度、高質(zhì)量和高效益之路。

參考文獻

1．林其駿．《數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用》[M]．第1版．北京：機械工業(yè)出版社．1 998：11―1 8

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什么是工業(yè)強基工程？2015年5月，《中國制造2025》正式，提出了建設(shè)制造強國的五大工程，工業(yè)強基工程是它的重要組成部分。

早在2014年3月，中國工程院就啟動了“工業(yè)強基戰(zhàn)略研究”，為制訂《中國制造2025》提供戰(zhàn)略咨詢。2016年6月，中國工程院又啟動“工業(yè)強基戰(zhàn)略研究（二期）”，為進一步實施“工業(yè)強基工程”提供咨詢。

中國制造業(yè)大而不強的主要原因之一，是缺少核心技術(shù)及關(guān)鍵共性技術(shù)。什么是關(guān)鍵共性技術(shù)？可以簡化為“四基”。中國工程院戰(zhàn)略研究報告認為，這個“四基”已經(jīng)成為制約我國工業(yè)由大變強的癥結(jié)所在，制約我國提高自主創(chuàng)新能力及全球競爭力的瓶頸所在。

梳理我國制造基礎(chǔ)現(xiàn)狀，首先是高端裝備的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件嚴重依賴進口。比如數(shù)控機床，我國的高檔數(shù)控機床，至今主要依賴進口，比例約在70%到80%。高端數(shù)控機床配套的數(shù)控系統(tǒng)80-90%依賴進口，國產(chǎn)高端數(shù)控機床的精度穩(wěn)定性、可靠性仍有較大差距。再如工業(yè)機器人，我國高端工業(yè)機器人主要依賴進口，國產(chǎn)工業(yè)機器人所需的精密減速器、伺服電機和控制器等核心零部件，多數(shù)直接采購國外產(chǎn)品。

國產(chǎn)大型客機C919即將上天，但其航空發(fā)動機全部進口。同時，我們國家正大力發(fā)展重型燃氣輪機，但是技術(shù)仍主要依靠進口。其中最主要的零部件航空發(fā)動機高溫合金葉片，大概一公斤左右，一片需要10多萬元人民幣。至于重型燃氣輪機的高溫合金葉片，大概25-35公斤左右，要20多萬元一片。高溫合金葉片涉及葉片設(shè)計、冷卻系統(tǒng)設(shè)計、高溫合金、定向凝固制造及耐高溫陶瓷涂層工藝等基礎(chǔ)材料及先進基礎(chǔ)工藝，我們還沒有完全掌握。

“工業(yè)強基工程”提出了建設(shè)目標，到2020年，工業(yè)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵零部件保證能力大幅度提升，40%的核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料實現(xiàn)自主保障，先進基礎(chǔ)工藝得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)服務(wù)體系較為完善。到2025年，70%的關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料實現(xiàn)自主保障，先進基礎(chǔ)工藝得到廣泛推廣應(yīng)用，建成較為完善的產(chǎn)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)服務(wù)體系。

首先，工業(yè)強基要提高認識、加大投入。萬丈高樓不可能建在沙灘上。提高創(chuàng)新能力，突破智能制造，需要“四基”做技術(shù)支撐。

其次，加強“四基”創(chuàng)新能力及平臺建設(shè)，提高制造基礎(chǔ)能力，政府要發(fā)揮主要作用。產(chǎn)業(yè)化問題主要由企業(yè)投入，但是共性技術(shù)、競爭前技術(shù)的問題，需要政府來加大力度投入和支持。建議建設(shè)一批獨立的，不以盈利為目的、能夠為跨行業(yè)服務(wù)的關(guān)鍵共性基礎(chǔ)材料、先進基礎(chǔ)材料工藝制造創(chuàng)新研究中心。我國到2025年要建設(shè)40個制造業(yè)創(chuàng)新中心，建議應(yīng)該包括關(guān)鍵元器件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料和先進基礎(chǔ)工藝的制造創(chuàng)新中心或平臺。