数控机床技能篇1
【关键词】数控机床；智能化；操作界面
0.引言
进入21世纪，世界机床技术快速向前发展，在精度、效率、自动化、智能化、网络化、集成化方面，都出现了新的飞跃。在2006年9月6日到13日美国举办的展览会上，日本maZaK公司第一次展出了智能机床，这是一个重大突破。在今后一段时间内，这种类似的综合性智能化机床引领世界机床技术进入了一个新的发展领域。
1.智能机床具有的六大特色
1）数控系统具有特殊的人机对话功能，在编程时能在监测画面上显示出刀具轨迹等，进一步提高切削效率。
2）有自动防止刀具和工件碰撞的功能，能大大减少突发事故，提高机床工作的可靠性。
3）机床故障能进行远距离诊断。
4）有自动抑制振动的功能，在高速加工过程中，该机能自动抑制振动，大大提高了加工精度。
5）有自动补充油和抑制噪音的功能，能大大改善工作条件。
6）能自动测量和自动补偿，减少高速主轴、立柱、床身热变形对机床的影响，使机床加工精度大大提高。
2.“第七届中国数控机床展览会”的智能成果
2012年4月16日至20日，“第七届中国数控机床展览会”在我国南京“国际博览中心”隆重举行。本届展会，智能化技术应用越来越广泛，机床制造商二次开发能力都有了很大的提高，很多公司都展示了最新的智能化产品。从普及的结果可以看出，数控机床智能化技术的研究方向有以下几点：
2.1智能化加工技术
智能化加工技术主要包括虚拟机床技术，工艺参数修改与选择以及自动加工生产线等技术。
（1）哈斯智能化的控制系统能够监控刀具的主轴负载，当主轴负载超过设定的数值时，机床能够自动调整进给率。友嘉通过分析和比较不同种类CnC数控机床的加工方法，也开发出了自动进给率的调整功能。当刀具磨耗或者破损时，可以通过主轴负载与切削进给率的调变达到保护工件、刀具和机台的作用。切削进给率会依据主轴负载的不同设定，自动做速度上的调整。每一把刀具可以设定5段不同的主轴负荷，此功能也可以设定主轴的最大负荷量，当主轴达到设定的最大负荷量时，机台会即时停止并且产生警讯。
（2）哈斯控制器的页面简洁并且易于理解，使用极为简单，所有的机床设置操作都可以在此页面完成。三一集团的设计人员也改善了此设计页面，为其定制了一套专用的界面，对于不同零件的加工，用户只需要选择不同的参数配置方案即可。
2.2智能化状态监控与维护技术
智能化状态监控与维护技术包括振动检测与抑制、刀具检测、故障自诊断和智能化维护系统等。
（1）大河数控通过分析和比较不同类别CnC数控机床加工技术与设备的功能，在CnC数控机床诊断类和故障排除类增加了相应的功能。机台保养通知功能：机台周保养、月保养以及半年保养的项目说明和时间到达提醒通知，可以保护设备并且延长使用年限。换刀中断故障排除导航：平时当换刀途中，紧急停止或者突然断电卡刀，大约需要15分钟的故障排除时间，而通过导航指示可以在30秒内完成。
（2）友嘉在自我开发的人机界面中，增加了智能主轴动平衡检测与控制系统，可以在线实时检测主轴热、位移、振动、力等物理信息，根据动平衡理论进行在线实时控制，以保证主轴平稳、安全可靠地运行。
（3）沈阳机床在智能化故障诊断系统方面也有了新的改进，根据客户需要，开发出了机床诊断系统，该系统可对机床进行全面诊断，并进行可视化处理，使用者可以在诊断系统主页面清楚地看出故障的具置，根据故障区域选择对应的子菜单。
2.3智能化误差补偿技术
智能化误差补偿包括智能主轴热漂移补偿、反向间隙补偿、丝杠螺距误差补偿、测量系统误差补偿等多种补偿技术。三一精机、杭州友嘉等企业在展会上展示出了智能化补偿技术在实际生产中的应用。
（1）三一精机开发了反向间隙补偿、丝杠螺距误差补偿、测量系统误差补偿等多种补偿技术。通过调用激光干涉仪检测的数据，将其数据进行螺距补偿值和垂度补偿值计算，然后将补偿参数按照数控补偿表的格式要求自动生成补偿表，最后将补偿表通过软件直接发送到补偿表应该放置的指定位置，这样大大省去了手动输入补偿数据、拷贝补偿表格的时间。
（2）友嘉和GF阿奇夏米尔在原有系统的基础上，建立了自动温升热变位补偿系统。此功能具备三轴即时之热伸长动态补偿功能，让精度的加工更加优质化。可以通过友嘉的专属人机界面和GF的智能加工技术，自行建立加工时间常数与温度升热变化模态，依据主轴的热变位预设建立热补偿模态，经a/D讯号转换后自动做热伸长补偿。
2.4智能化操作界面与网络技术
智能化操作界面与网络技术包括具有语音提示功能的操作辅助系统和远程访问与监控等功能。
（1）北一大隈在原始操作界面上，设计开发了对话式功能的操作。此页面浅显易懂，在一个画面上显示现在位置、模拟、加工准备表等，可节约40%的程式攥写工时。友嘉和哈斯在原有的操作界面上，建立了多功能刀具表，将刀具表、刀具寿命、大径刀、刀长等，集中于同一个画面显示，方便操作者对刀具的管理以及设定，可以节约30%的操作时间。
（2）哈斯有着自己专属的控制系统和专用键盘的“一键”特征，一直在致力于打造机床行业内最人性化的CnC控制器。在此次展会上，哈斯在操作界面上，又有了新的突破和进展。
哈斯直观的编程系统是一个人机对话式的操作系统，通过浅显易懂的彩色图示界面，引导操作者完成加工工件的所有必要工序。系统会根据输入的信息自动提供主轴速度，切削深度和进给速率等数值，操作人员也可以根据需要更改这些数值。屏幕上有帮助菜单，模拟加工图示可以让操作人员在工件加工执行前对所要进行的操作进行检查。
3.总结
智能机床的出现，为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。智能机床的开发，是在纳米化、高速化、复合化、五轴联动化等浪潮之后的一个新的发展，对将来发展工厂自动化具有很大的影响和促进作用。数控机床智能化的发展前景，非常广阔。
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。
【参考文献】
数控机床技能篇2
关键词：数控机床；发展现状；趋势
1数控机床技术发展状况
社会的不断进步，市场需求量的不断增多，使得人们对产品的质量更加的重视，企业为了能够适应市场发展环境就必须提高自身的加工技术，数控机床得以被广泛应用。但是我国使用数控机床的时间比较短，不能真正地掌握数控机床的使用技术，在实际的应用过程中能够会出现很多的问题，给我国制造企业的发展造成不良影响。通过大量的实践工作，我们总结出我国的数控技术发展情况的几种现象。
1.1数控机床技术的“三多”要求
企业之间的竞争愈演愈烈，这就导致数控机床加工零件的数量不断增多，数控化加工设备的使用量不断增多，对加工产品的工艺要求越来越多。这三个方面对数控机床使用技术提出更高的要求。通过实践发现当前有很多行业百分之九十到百分之百关键部位的零件都采用机床加工技术。特别是近几年制造业的发展过程中，数控机床加工技术起到了很大的推动作痛，而且随着机床技术的不断发展，加工精度、效率等方面都有很大的提高。
1.2数控机床技术的“三缺”现象
我们需要正视的问题是当前我国对数控机床加工技术的研究还比较少，缺乏相关的数据参数，缺乏实践的理论指导，缺乏研究发展的平台。这就是当前我国的数控机床技术所缺乏的方面，其中缺乏科学的理论参数就不能对数控机床加工技术有深入的了解，进而不能发挥出其真正的作用，具体的表现在应用中出现故障不能拿上解决，影响了生产效率，不能满足高效生产的要求。有关机床加工数据库的建立还不是很完善，而且使用范围也是非常的有限，这就很大程度上影响了加工技术的应用和发展，特别是缺乏针对服务业的加工技术数据库，甚至有很多企业根本就没有建立相关的系统，这就给数控机床技术的发展造成阻碍。
1.3数控机床技术的“一低”现象
当前的数控加工技术的总体效率比较低，具体的表现为主轴开动的效率比较地，直接影响到相关加工企业的经济效益。
关于数控机床加工技术出现的问题，已经引起了人们的关注。国家针对此问题也开展了很多的项目研究，取得了很好的成果，在提高数控机床技术快速发展方面起到了很大的促进作用，这也进一步增加了相关企业的经济效益。
2我国数控机床技术问题对策
虽然我国的数控机床技术起步比较晚，但是发展比较快，通过总结大量的实践经验，加工技术得到了很大的发展并取得了很好的效果。但是市场经济环境是不断发展和变化的，特别是技术方面在实际的应用中总会产生一些问题，影响其发展。下面我们就针对这些问题给出相应的对策。
2.1重视数控机床理论探索
理论对实践具有重要的指导作用，数控机床理论对于技术的不断创新和产品的开发起到支撑作用，该理论涉及到的内容比较多，包括工程、力学、机械学等方面的知识。随着研究的不断深入，当代的数控机床理论有了更大的进步，具体的包括基础暗黑动力学、动态分析等方面。
由于数控机床技术发展的时间比较短，相应的专业人才也比较短缺，使得机床技术的研究理论成果比较少，试验的环境不够完善。针对我国数控机床技术理论上的落后，我们必须提高这方面的投入，特别是人才的培养，在高校中设置这门学科，培养该学科的实践能力，并能够从实践中总结出理论经验，在实际的工作中，能够利用有限的理论资源来提高生产效率，建立一定规模的研究机构，实现对机床技术各个方面的理论探索。
2.2提高数控机床开发设计能力
数控机床是集电机、电子、机械等多个学科为一体的高科技设备，当前我国在数控机床自主研发、设计方面还有很大的差距，主要表现在设计没有对相关零部件进行整合、以静态设计模式为主、设计没有充分的论证仅仅依靠以往的经验进行定型化设计等。这种设计往往导致零件加工同质化现象严重，缺乏创新，有关零件细分产品较少很难满足现代市场的需求。因此，在现代数控机床设计时应注重探索数控技术设计理论，提高机床性能和功能的创新意识，不断优化在数控机床方面的探究和应用，逐渐实现油静态设计到动态设计模式的转化。
2.3加强数控机床可靠性探究
数控机床工作性能是判定机床质量的重要指标，是用户比较关心的重要内容。数控机床稳定性一般使用平均故障时间间隔来判定，该参数不但描述了产品质量时间度量值，而且还综合反映了机床生产企业的综合实力。因此，应加强数控机床可靠性方面的研究，建立和完善机床可靠性评价体系，熟悉机床故障发生的模式，在设计时采用相关措施加以避免，全面提高数控机床的可靠性能。
2.4掌握经典加工工艺
掌握典型的数控机床加工工艺，能够准确把握市场需求，从而不断研发新产品，在提升产品竞争上具有重要意义，尤其最近几年来我国机床企业对此引起了高度重视，对经典工艺的研究越来越重视。通过对经典加工工艺的研究能够指导新工艺的开发，缩短新工艺的开发周期，树立企业良好的形象，以此发挥企业的竞争优势。
3数控机床的发展趋势
随着制造业对数控机床的依赖程度越来越大，以及现代计算机技术水平的飞速发展为数控机床功能的扩展提供了坚实的技术支撑，使数控机床的应用范围不断扩大，而且逐渐向智能化、高精度化以及网络化的趋势发展。
数控技术控制智能化主要通过执行相关算法对加工的产品进行识别，从而选择合理的加工参数。智能化功能的实现极大的提高零件加工的精读，提高机床的工作效率。例如，它能利用已有的故障信息对新出现的故障进行快速定位。
数控机床的高精度化不仅仅局限在几何精度上，它还包括机床各个部件运动、振动检测等方面上，因此，能够在同条件下完成多个零件的加工。
数控机床的网络化是未来发展的主要特点之一，通过网络能够保证加工参数在各个车间进行传递，既能达到数据之间的共享还能对数控机床进行远程监控，因此大大提高了机床的操作效率。
4结束语
综上所述，文章主要针对数控机床技术在我国的应用现状以及出现问题进行了相关阐述，并进一步提出了当前应该采取的措施和该项技术未来的发展趋势。数控机床技术对企业的重要性是不言而喻的，我们必须抓住发展的机遇，对数控机床理论进行分析和研究，并不断创新，希望能够使我国尽快地实现制造强国。
参考文献
[1]王敏.浅析数控机床技术现状[J].机械制造，2012（8）.
数控机床技能篇3
关键词：数控机床 控制技术
数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。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
(一)数控机床的优点
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。
加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，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。
生产效率高。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。
良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；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。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。
自动化程度高。数控机床自动化程度高，可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。
(二)数控机床的缺点
数控机床的主要缺点如下：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。手工编程的工作量大。
二、数控机床的种类
数控机床的种类很多，主要分类如下：
按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。
按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类如下：点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。
按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。
按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。
三、数控机床控制技术的发展
机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。
在20世纪的60年代出现丁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。
综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。
四、数控机床控制技术的发展趋势
数控机床技能篇4
关键词：数控机床装调维修工数控机床维修基本要求维修步骤
由于信息技术和自动化技术的发展，数控加工技术的应用越来越广泛，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来巨大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和自动化高的特点，如果在稳定性、可靠性和精度性方面出现问题，排除故障的过程非常困难。另外数控机床大多都是一种过程控制设备，这就要求它在实时控制每一个工作位置，保证加工精度。数控机床任何一个部分的失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分有必要。若出现故障后不能及时维修排除故障，数控机床不能正常工作，就会造成较大的经济损失。
一、数控机床维修基本要求
（一）数控机床装调维修工的要求
数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等一体的加工设备，其中任何一部分发生故障可能都会影响其他部分的正常运行。数控机床维修一般是根据机床的故障现象，来判断故障的原因和部位。这一点对数控机床装调维修工提出了很高的要求，它要求维修工不仅要掌握计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制与电力拖动、检测技术、机械传动及机械加工方面的知识，而且还应该熟悉机床的结构、性能、数控系统，能编写pLC程序和加工程序等，更应该具备有较强的动手能力和实验能力。这样才能快速的找出故障原因。有些故障所反映出的现象不一定是产生故障的根本原因，不能只看表面来进行维修。一般遵循先静后动、先检查后通电、先软件后硬件、先外部后内部、先机械后电气、先公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则，做到"先思考，后行动"[1]。
（二）厂家提供的技术资料的要求
数控机床技术资料是数控维修的指南，它在维修过程中起着重要的地位，可以提高维修工作的效率和维修的准确性。常规的数控机床维修，一般应具备的资料有：数控机床的操作手册、数控机床的机械部位的结构原理图、数控机床精度验收表、电气控制原理图、数控系统参数说明书，pLC程序清单等。
（三）数控机床维修工具的要求
数控机床是一种精密设备，它比普通机床的要求高，根据故障的不同，所需要的工具也不同。常用的工具主要有：拆卸及装配工具如螺丝刀、钩扳手、扭力扳手、拔销器、弹性锤等；机械检测工具如角尺、方尺、检验棒、杠杆千分尺等；数控机床专业精度检测设备：激光干涉仪、球杆仪等，数控机床常用测量仪器、仪表如万用表、示波器、逻辑测试笔和脉冲信号笔、pLC编程器、短路追踪仪、逻辑分析仪等[2]。
二、数控机床维修的一般步骤
由于数控机床是一个复杂的系统，它涉及电子技术、电工技术、自动控制与电力拖动技术、检测技术、机械传动及机械加工技术。机械磨损、机械失效、电子元器件老化、插件接触不良、操作失误等都可导致数控机床发生故障。一旦出现故障，数控机床维修员就要根据实际情况进行故障诊断，确定故障点，并进行机床维修，从而保证数控机床正常运行。数控机床维修一般包括数控机床故障勘察、数控机床故障诊断和数控机床故障维修三个步骤。
（一）数控机床故障勘察
故障勘察一般是维修人员到达现场，通过询问、观察，或查看机床维修记录单等，来了解情况，从而掌握维修机床所需的材料。一般是对系统外观到系统内部，观察电路板、机械硬件查看是否有异常。在确认系统通电安全的情况下，可进行观察CRt显示内容，并记录故障原因。
（二）数控机床故障诊断
故障诊断一般是在维修人员进行观察的基础上，根据数控维修经验和厂家提供的资料，推理出可能产生故障的原因一般有数控系统、机械部件、液压电压、电路、伺服驱动等，再通过互换、检测等方法对这些可能的原因一一分析，排除不正确的原因，慢慢缩小故障范围，也可以通过数控系统自诊断程序和报警信息，最后确定故障原因。
（三）数控机床故障维修
故障维修一般是按照维修流程图，通过检测电气系统、机械系统、液压和气动系统等，将故障点定位在产生故障的部件上，及时维修或更换元件，直至消除故障为止。一般电气故障都配有备件，在没有备件的情况下，可以移值借用那些没有使用的部件进行应急处理，事后有备件后再更换[3]。
三、数控机床维修基本发展形式
基础维护型。数控机床出现基础故障，一般由操作者本人完成故障的排除，出现故障也比较简单，容易处理。如出现FanUC数控系统电池电压过低报警，需要更换电池、机床出现油过低报警，需添加油，机床出现气压过低报警，需调整减压阀等。一旦遇上此类设备出现问题，机床操作者只要在专业维修人员的指导和培训下就能完成故障的排除，同时完成数控机床的日常维修和保养工作。
专业维修型。熟悉某些范围内使用的数控设备系统性知识，并有初步掌握数控机床维修方法。专业维修人员所具备的维修技术较为实用有效，能处理数控机床紧急维修快速找出故障，通过模块、部件替换等方式，最大程度地减少设备故障停机造成的生产损失。遇到不能替换的功能模块，能在线查找出能够按照规定数控维修的基本方法，通过一定的快速检查和维修诊断，用适当的配件换下有问题的模块、部件，保证数控机床正常运行。
应用研发型。对市场上的中高精尖数控系统的系统性、理论性知识有比较全面的了解和掌握，懂得灵活实用有效的维修技术应用于生产设备上，并具有一定的改善性维修和适应性改进的能力。数控机床设备出现的问题一般都能够解决，尤其在某些设备维修资料不全、备配件缺乏、故障原因复杂等情况下，更突显其解决设备问题的能力。在其研究和实际应用方面有扎实的理论知识基础，不仅能够熟练地应用这些数控系统，而且具有扩展或开发系统功能的能力，能对数控机床进行功能的添加、设计自动化数控机床。
结束语：
综上所述，数控机床加工过程中，数控机床维修具备很多意义和作用，在机床出现故障中及时完成数控机床维修，可以在一定程度上降低成本，提高机床利用率，并且还能通过数控机床调试和保养，提高数控机床的加工精度和稳定性，未来的数控机床装调维修工，还需对数控机床的加工精度优化升级，辅助功能研发，生产自动化程序设计。
参考文献：
[1]张志军，柳文灿数控机床故障诊断与维修[J].北京理工大学出版社，2010.7：36-37.
[2]严峻数控机床安装调试与维护保养技术[J].机械工业出版社，2010.2：311-312.
数控机床技能篇5
[关键词]数控机床；结构特征；性能优化
0引言
数控机床技术首次出现于上世纪五、六十年代，它的出现加速了机械制造业的发展，并大大提升了社会总体生产效率。在经济全球化的大背景下，数控机床制造业面临装备改良以及技术革新的强大竞争压力。在经济快速发展的趋势下，机械制造领域所生产的产品种类越来越丰富、产品功能越来越多样化，这也给数控机床的功能性和结构性有了更严格、更高端的要求，人们迫切需要一种集高速化、智能化、复合化、高精度化、网络化为一体的数控机床[1]。随着科学技术的不断发展进步，使数控机床的多功能性成为可能，从而也扩大数控机床在工业领域的应用范围。本文主要针对当前的数控机床的结构特征进行分析，并提出优化数控机床性能的策略。
1数控机床概述
数控机床是一种装载数字控制程序的机电一体化产品，他通过控制系统编辑、处理控制编码以及各种符号指令，将编码用数字的形式代替，再通过信息处理设备输入数控装置，并在数控装置的运算和处理后对机床的各个子部件发送控制信号，指导整个机床的运作，并根据要求和尺寸自动将零件加工出来。数控机床能够有效完成一些品种多样、结构紧密复杂、小批量、频繁改型、生产周期短的零件加工问题。数控机床主要由加工程序载体、数据控装置、机床主体以及其他辅助功能设备组成。数控机床综合运用了计算机技术、微电子技术、测量技术、电气自动化技术、传感器技术最新技术成果，在机械制造和加工领域应用广泛。数控机床是由美国著名发明家约翰・帕森斯于20世纪中叶发明的，在计算机技术和电子通信技术的推动下，数控机床逐渐进入数字化智能控制时代[2]。数控机床技术是衡量机械制造生产水平的重要标准，同时衡量一国生产水平和综合国力的标准，数控机床技术逐渐渗透到国民经济的各个领域，为他们提供各种零部件装备，因此，数控机床具有广阔的发展前景和巨大的社会经济效益。
2数控机床的结构特性
2.1全方位智能化
随着计算机技术和人工智能技术的不断发展，人们对数控机床中程序自动化、控制智能化有了更高的要求。具体表现在以下几个方面：第一，加工过程控制智能化。数控机床通过实时监测加工系统中的主轴、进给电机功率、电流、电压等信息，再通过智能算法识别刀具的受力、磨损状况以及机床运行的稳定性，从而及时调整加工过程中的各项参数。第二，故障智能诊断和修复[3]。数控机床能够根据以往的故障信息，智能化地推断故障发生原因及发生部位，并仿真事故过程中，从而找出修复故障的方法。
2.2配件高精度化
为了提高数控机床运行的稳定性和精准性，机床的各类配件的选择上遵循“高科技化、高精准化”原则，转变以往的以几何精度为主的重视观念，数控机床的精度要求逐渐扩展到运行、热变形、抗振等方面。以CnC系统控制精度为例，数控机床的进度控制采用当前最先进的高速插补技术，通过微小数控程序实现控制，逐步精细CnC控制单位，并采用高分辨率的传感器装置，提升位置检测和元件测量的精度。此外流行于国家上的网格解码检查技术在提升数控机床加工中心的运动轨迹精度方面具有显著效果，它通过三维仿真预测数控机床的加工精度，帮助数控机床在不同加工条件下实现不同规格、不同类别的加工任务[4]。
2.3功能复合人性化
功能复合多样化是今后数控机床未来发展的趋势，同时也是实现人性化操作的主要体现。功能复合化数控机床是指在一台机床是能够实现多种程序、多重要素的加工，能够实现从原料到成品的多元素的加工。根据数控机床的功能复合化的实现形式可以分为工序复合型以及工艺复合型。前者是将生产工序整合在一台机床上，比如双主轴车削中心；后者是将产品生产的各个工艺技术整合在一台机床上，比如铣镗钻车复合―复合加工中心。功能复合化的数控机床能够大大减少零部件的装载卸载程序、缩短更换或调整道具的时间，从而减少这些过程中产生的误差，有效提升了加工精度，也成功缩减了产品生产周期。功能复合化的数控机床能够减少人工操作的工序，解放劳动力，提高生产效率，因此功能复合化的数控机床也是一种遵循“人性化”的操作系统。
2.4运行高速化
现在的数控机床运用了伺服传动系统以及无极变速主轴，大大提升了数控机床各个部件的自动化水平，提升了数控机床在运行过程中的传动性能。通过缩短传输链来达到简化数控机床结构的目的。由于数控机床是通过加工程序载体以及数控装置发送数据代码指令的，因此在数据传输和处理的速度、刀具运动速度、主轴转速以及其他辅助装置的配合速度方面必须实现全方位的并联和贯通。而伺服传动系统是一种自动化服务系统，能根据数控装置给出的具体指令控制完成各项辅助服务，能够调整主轴转动结构，实现主轴自主变速运动。数控机床的全面自动化还体现在结构布局方面，进给变速箱和主轴箱的整体结构较为简单，因此大大减少了连接轴承和齿轮的数量，从而缩短了电动机与主轴、滚珠丝杠的连接距离，从而提升了机械运行的速度。
2.5驱动并联化
驱动并联化是指在数控机床的主轴与机座之间配置多杆并联联接机，数控装置只要控制中间的杆系中杆的长度来实现整个平台的自由运行。并联运动机解决了以往机床串联移动部件质量大的问题，同时提高了系统的刚度，扩大了道具运动导轨的进给范围，提升了整个机台的作业自由度，增加了加工设备的灵活性和机动性。并联式驱动机运用于数控机床上，更能满足多种型号、种类复杂的零件加工要求，且并联机自身智能化程度高、中邀请、运行速率快，成为提升数控机床整体生产加工速度的新型加工装配。而在国际数控机床的生产制造领域，并联机驱动设备是提升数控机床的性能的关键技术，同时也是数控研究行业的重点研究方向，未来的数控机床中的并联机驱动装置的更新进步将是一大发展趋势。
2.6信息互动网络化
在计算机网络和通信技术高速发达的时代，实现数控机床的双向、高速的联网通讯功能是未来数控机床的发展方向。数控机床实现信息互动的网络化能够让各项信息在制造业各个部门、各个车间长兴流通，而通过网络的数据上传和数据共享功能，又能够对数控机床的加工运行过程进行远程控制和在线监督，同时实现数字化操控的能够有效完成对数控机床的远程故障诊断和故障修复工作。比如我国在新一代的数控机床的加工中心配置了一个信息塔，它的主要构件是摄像头、计算机、手机等，与互联网供联，能够在线传输声音、图片、视频、文字等信息。
3数控机床的性能优化策略
3.1科学布局机械各机构
要提升数控机床的整体性能必须要从机床的各个部件的配置和布局方面着手，合理布局各个子系统和零部件，尽量简化机械的结构，加强数控机床布局的合理控制，从而提高整个机床的刚性度，提升机床运行的受力水平，维护机床的热稳定系统，最终实现数控机床的科学管理。
3.2提高各零部件的刚度和韧性
数控机床的零部件刚度关系到整个机床运行的速率以及安全可靠性，而零部件的刚度是由零件的自身质量、固定频率以及阻尼等相关参数决定。要想提升各个零部件的刚度和韧性，可以从以下几个方面着手：第一，科学合理地布局机床内部各个零部件的结构，尽量减少零部件因负载过度而引起弯曲或扭转问题；第二，零部件截面体现高度科学性，筋板放置位置要合理，并选择性能佳的焊接部件。第三，合理连接各个零部件，缩短传送链的长度，减少了连接轴承和齿轮的数量，从而缩短了电动机与主轴、滚珠丝杠的连接距离，从而提升了机械运行的速度。
3.3避免热变形产生
像一些低能耗的运行配件（主轴电动机、变量泵等）可以减少其热量的产生，同时一些高能耗的运行配件（传动齿轮、传送链、传动轴）可尽量减少，减少摩擦后热量自然降低。此外对一些易于发热的部件可以进行适当的冷却处理，加快部件的散热，从能避免热变形产生。
3.4提高机械的抗振性能
数控机床中高速旋转控件不在少数，然而这些旋转部件在运行过程中会产生较大的振动，这严重影响整个机床的运行效率，还增加了机床的噪音。为了减少旋转部件的振动，可以采用平衡处理法提升旋转部件的抗振性能，通过减少传动部件之间的孔隙，削弱机床运行的应激振动力，然后将机床的各个旋转部件的运行频率控制在一定的频率，提升部件的静态刚度。此外提升机械的抗振性能哈可以通过在机床各个部件中添加阻尼材料，削弱振动力量。
4结束语
总而言之，在社会经济和科学技术的飞速发展前提下，数控机床已经逐渐实现全方位自动化、配件高精度化、功能复合人性化、运行高速化、驱动并联化以及信息互动网络化。中国在进入改革开放时代以后，机械制造业发展迅猛，但是难以改变以劳动力、资源、价格等为主要市场竞争力的局面，在产品技术方面缺乏自主开发和自主创新的能力。数控机床作为衡量制造业生产水平和市场竞争力的关键评估标准，其重要性不言而喻。我国要想转变生产制造业发展方式，必须要从革新数控机床着手，早日实现数控机床从低端到高端、从初级产品制造到高级产品的制造的转变，不断提高数控机床产品的性能，从而为促进我国制造业发展奠定坚实的技术基础。
[参考文献]
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数控机床技能篇6
摘要:本文对我国数控机床产业的发展现状、产业的发展特点进行了归纳与总结,并对产业区域分布情况和代表性企业的发展情况进行了描述和分析。
关键词:数控机床产业发展特点分析
1、我国数控机床产业发展优势分析
1.1中国已成为世界机床第一大产销国
近年来我国每年推出高端数控机床新品种数百个,数控机年产量平均递增高达30％左右。五轴联动数控机床、复合机床等高档机床已经逐步实现国产化。中小型数控机床用激光器产量居全球第一位,大型工业激光器产量居亚洲第一位。国产数控软件已经占国内总销量的70％左右。同时,我国还涌现出了一批数控机床产业基地。依托这些基地,一批本土数控机床加工企业初步实现了跨越式发展。沈阳机床、大连机床连续多年处于世界机床企业排名前列,并逐步提高。另外,在近几年里,沈阳机床、北一机床等国内多家大型机床企业参与国际并购,对机床强国的多家机床生产企业实现收购或控股,这对提高国产数控机床技术水平,提升中国数控机床企业的国际影响力产生了积极的影响。
1.2数控技术实现重大突破
中国数控技术近20多年来经历了引进、消化吸收、自主开发和产业化等阶段,产品技术水平有了较大提升,尤其是数控系统,近年来取得了重大突破,涌现出华中数控、大连光洋、广州数控等企业,形成了一系列高端产品,填补了国内的空白,使国产数控机床的技术水平实现了飞跃式发展。例如华中数控以通用工业微机为硬件平台、以DoS、windows为开放式软件平台的技术路线,从而避开了制约中国数控系统发展硬件制造可靠性的瓶颈,技术上取得重大突破。现在该公司具有自主知识产权的中高端数控系统采用基于pC的新一代开放式体系结构,具有6轴联动、全闭环控制、高速高精度加工和网络通讯等功能,并已成功配置在桂林机床股份公司的5轴联动数控龙门铣床上,这一重大技术突破迫使国外放松了对中国5轴联动数控系统的限制。
2、我国数控机床产业发展面临的严峻形势
虽然我国数控机床产业发展势头强劲,优势明显,但未来产业发展所面临的形势依然严峻。
2.1产品结构性矛盾加剧
从近几年的行业运行数据来看,数控机床产品的结构性矛盾愈加明显,高档数控产品缺乏,中小型和普通机床却已饱和。目前,市场对高档和大型机床需求量很大,产品供不应求;与之相反的是,中小型和普通机床出现供过于求的现象,库存有所增加。数控机床产品的结构性矛盾进一步凸现,处理好扩大产能与产业升级、产品升级的关系迫在眉睫。
2.2核心部件和技术缺失
制约国产数控机床的快速发展的一个重要瓶颈是关键功能部件以及核心数控系统的自给不足。2007年,中国金属加工机床进口总量虽然有所下降,但是龙门加工中心、数控齿轮加工机床、数控折弯机、数控板带横剪机和数控冲床等产品的进口确保持着高速增长,并且数控系统、零部件、工具进口依然保持了强势增长,机床附件进口增长达到50.5%。中国目前快速发展的中高端数控机床对国外功能部件的依赖性很强,国产的功能部件和数控系统研发相对滞后。
2.3技术壁垒制约我国数控机床产业发展
在出口方面,国内机床企业面临着新的挑战,欧盟正在着手研究机床生产和使用中的环保问题,并拟制定相应的能耗标准,这有可能形成新的技术壁垒,对机床企业的国际贸易产生负面影响。不符合能耗或者环保要求的数控机床产品,将难以进入欧盟市场或者被征收高额关税,甚至在使用过程中也要支付额外费用,对可能面临的新的技术壁垒,要求企业必须在机床设计、制造和使用阶段考虑能耗和环保,实施绿色制造。
3、我国数控机床产业区域特点分析
我国数控机床产业区域分布广泛,全国各地区都有发展,下面将注重分析东北、华北、华中、华南等区域数控机床产业发展的特点。
3.1东北地区
沈阳和大连两市已成为全国数控车床、加工中心的最重要的开发生产基地。沈阳机床和大连机床两家企业的机床产值占全国机床产值的26%,数控金切机床产量占全国数控金切机床的25.4%,其中数控车床占全国总产量的35%,加工中心产量约产全国产量的21%。
齐齐哈尔是我国重型数控机床的生产基地。齐重数控装备有限公司的主导产品为大、重型数控卧式车床和数控立式车床;大、重型数控车床产量约占全国大、重型数控车床产量48%,产值约占全国大、重型数控车床产值50%。齐齐哈尔二机床集团特色产品是数控落地镗铣床、数控龙门镗铣床和数控多连杆压力机,大、重型数控镗床,产量约占全国数控镗床产量35%,产值约占全国数控镗床产值30%。
3.2华北地区
北京主要发展加工中心、数控精密专用磨床、重型数控龙门铣床和数控系统。代表企业有北京第一机床厂、北京机电院高技术有限公司、北京二机床厂有限公司、北京凯恩帝机电技术有限公司、北京航天数控有限公司等。
山东地区主要发展以机械压力机为主的锻压机械和数控车床、高速龙门铣床、龙门加工中心。济南二机床集团有限公司重点生产薄板冲压生产线的机械压力机和数控高速龙门铣床。济南捷迈数控机械有限公司重点发展数控转塔冲床、数控激光切割机、数控液压折弯机等板材加工设备。济南一机床集团有限公司和威海华东数控有限公司重点发展数控车床和各种数控机床。
3.3华中地区
华中地区数控机床发展以武汉为中心,武汉重型机床集团有限公司以重型机床为发展重点,重型机床数量占全国重型机床数量11%、产值占全国重型机床产值17%。武重机床为船舶制造业自主研发了CK53100数控船体坡口加工机床,解决了非正圆壳体随动加工技术,又为核电设备制造业研发了CKX53613数控核电加工专用机床,最近又与二重集团签订了一台世界最大的DL250型5米超重型数控卧式车床合同。另外,武汉还是全国最为重要的数控系统生产基地之一,代表企业是武汉华中数控股份有限公司。
3.4华东地区
华东地区形成我国磨床的生产开发基地,数控磨床产量占全国四分之三。上海机床厂有限公司、杭州机床集团、无锡开源机床集团有限公司3家企业的磨床产值占全国磨床产值65%,磨床产量占全国磨床产量约42%,其中数控磨床产量占全国数控磨床产量74%。
参考文献
数控机床技能篇7
关键词：数控机床；改进；措施
如今，我国是世界上最大的数控机床设备消费市场，据相关数据显示，2012年1～11月，我国数控机床进口额为42.09亿美元。但是我国的机械制造业还不先进，数控机床设备在性能，可靠性，生产率和核心技术等方面与发达国家还有一段距离，特别一些数控机床的技术和零件还需要依赖于进口。国内数控机床存在功能部件性能差，核心技术缺乏，产品水平低等问题，因而我国数控机床设备亟需采取改进措施。
1.提高功能部件自主开发能力
在与发达国家多年的技术交流、引进和吸收，我国数控机床设备的发展有了明显的改进。然而，我国关键零部件的生产依然依赖于进口，这就产生了数控机床设备盈利低、缺乏竞争力的问题。针对这一现状，提高数控机床关键零部件的自主开发能力是最基本的措施。为提高我国数控机床产品的自主开发能力，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》设立了“高档数控机床与基础制造装备”科技专项。此专项以提高数控机床可靠性和产业化水平，提高国产功能部件性能为目标，为数控机床产业发展打下坚实基础。
2.加强核心技术的开发和研究
在数控机床设备改进中，数控系统是关键部分。一直以来，我国数控机床核心技术严重缺乏，90%需要从国外引进。国内中、高端数控机床制造业，多数以组装和制做为主，如在上海设厂的“机床巨头”德国吉特迈机床集团，其核心技术都依赖于发达国家。数控机床核心技术的缺乏直接影响到我国的机床设备产业的发展，因而加强核心技术研发是发展数控机床的必要条件。首先，我国要不断进行核心技术的研发，鼓励科研机构和企业机构的自主开发。其次，学会在交流中吸收，在吸收中创造。例如，在机床零件配套和制作方面可以学习德国的先进技术，在数控系统的开发方面可以参考美国的最新理念，并在学习交流中创新并研发出属于我国自身的核心技术。
3.注重创新能力平台建设
所谓创新是竞争中取胜的根本，是行业发展的基本推动力。在数控机床设备的发展中，技术的创新性是设备满足市场需要的关键。在国内，许多企业忽略了数控机床技术创新的重要性，盲目跟随国际技术潮流，没有个性化的技术，这导致无法满足市场的需求。因而，在面临数控机床市场需求逐渐增加的情况下，企业应该重视市场动向，提高创新能力。“高档数控机床与基础制造装备”科技专项提出注重“创新能力平台建设”，期中包括注重核心技术与装备的创新。遵循“在创新中求发展”的理念，数控机床技术才会有显著的提高，才能在国际机床市场提供良好的竞争条件。
4.创造良好的工作环境
对于数控机床设备来说，稳定性、可靠性是两个重要的运行指标。现实中，数控机床多数在较恶劣的电磁环境中使用。为了保证机床的正常运行，抗干扰度是非常必要的。解决电磁干扰的改进措施有：
4.1.利用电源滤波器抑制电磁干扰。电源滤波器可以过滤进入设备中的噪音，以防止机床被噪声污染，从而抑制电磁干扰。
4.2.利用隔离变压器来供电。隔离变压器实现电路与电路间的电气隔离，从而隔绝电流带来的设备与设备之间的干扰，其效果良好。
4.3.利用感性负载吸收噪声。感性负载在断电时会产生强烈的脉冲噪声，影响设备的正常运行，感性负载可以采用并联电阻、压敏电阻、稳压管等吸收噪声。
5.建立完善的管理机制
如今，许多数控机床都存在“坏的快”的问题，如何"管好、使用好、维护好"数控机床设备，是许多企业非常重视的问题之一。数控机床不能像普通机床设备工作时，可以自由的根据工作中存在的问题进行人为的调整，数控机床技术复杂，在机床维护和编程技术方面要求较高，因而建立安全的管理机制非常重要。
建立完善的管理机制，首先，要提高对操作者、维修人员、管理人员、检验人员等的管理和培训。例如，对于维修人员需要培养其专业的知识能力和分析判断能力；检验人员要求能够通过数控机床的组装，参数调整等信息预测数控机床的生产质量；操作者要求对机床的调整和在线操作熟练掌握；管理人员要具备专业的知识积累，了解数控机床设备的特点和过程控制。其次，要防止设备的超负荷运转，合理分散设备的工作量，达到设备的合理工作。另外，科学组织生产，解决生产力不平衡问题。这主要从生产组织管理的角度入手，提高数控机床设备的工作率，合理安排设备的生产节拍，合理分配设备的生产任务。最后，及时维修设备的故障和处理问题。在数控机床工作时，设备出现故障是正常现象，那么及时处理才能避免问题越来越严重。
6.结语
数控机床是一门技术性强的应用性工程，在工业制造方面有着举足轻重的地位。随着社会生产力和科学的不断进步，数控机床在逐步改进的同时还存在许多的问题。为解决这一现象，在数控机床的改进中，要注重功能部件、核心技术、创新能力、工作环境和管理机制建设，才能真正实现数控机床进一步的改进。
参考文献：
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数控机床技能篇8
关键词：数控机床；关键设计技术；改造方法；工业技术设备；现代制造业文献标识码：a
中图分类号：tG519文章编号：1009-2374（2016）10-0036-02Doi：10.13535/ki.11-4406/n.2016.10.017
随着现代制造业的加工技术设备的不断发展进步，数控机床向着高精度、高稳定性、高效率、高自动化的方向不断前进。目前，高性能的数控机床在我国仍占少数，广大的数控机床仍存在很大的升级空间。因此，对数控机床的关键设计技术的研究分析，并结合这些关键设计技术总结数控机床的改造方法，意义重大。
1数控机床的结构与原理
数控技术是指利用电脑程序控制机器的一种技术方法，即按技术员事先编好的程序对机械零件进行加工的过程。所谓数控机床，就是指利用数控技术的一类机床的统称。按其控制方式的不同进行分类，可以分为三类，包括开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床。目前数控机床使用的控制系统主要有法拉克、华中、广数、西门子、三菱等。可以说，数控机床是集机床、计算机、电机及运动控制、检测等技术为一体的自动化设备。其基本结构组成包括输入输出装置、数控装置、动力系统、测量装置及机床等，如图1所示：
图1数控机床的组成结构图
其中输入输出装置指程序编制及程序载体。数控装置（或称CnC装置）被称为数控机床的“主脑”，它包括硬件和软件两大部分，主要负责处理数据和指挥工作。测量装置是检测各坐标轴的实际位移量并将信息反馈给数控机床“主脑”的装置。机床即机床本体，包括主轴、进给、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、系统、冷却装置等。
综上所述，数控机床的工作原理是将所有加工相关的数据信息以数字和字符的编码方式进行记录，然后利用数控装置内的计算机对其进行一系列处理后，发出指令，命令执行机构自动控制并完成加工所需的各项动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等，从而完成工件的加工。
2数控机床的几种关键设计技术
在数控机床改造方法的探究路上，有几种关键设计技术十分重要，具体总结如下：
2.1质心驱动设计技术
质心驱动设计技术（俗称“推中心”技术）是一项由机械系统动力学理论发展而来的技术。其原理是：当驱动力作用的位置不在物体的质心位置时，就会出现一个扭转力矩，使物体发生转动或振动等不稳定的现象，若作用力一定时，力的作用位置与物体质心位置的距离越远，这个扭转力矩就会越大，物体发生转动或振动的现象就会越明显；当力作用的位置刚好在质心位置时，就不会出现扭转力矩，此时物体只会沿着导轨稳定地做直线运动。
2.2直接驱动技术
直接驱动技术是指将伺服电机直接联接或牢固在从动部件上的一种技术。根据电机的运动类型一般可以分为直线电机驱动和力矩电机驱动两大类，其中直线电机驱动的为直线运动，力矩电机驱动的为旋转运动。使用直接驱动技术的数控机床不需要一系列的机械传动系统如齿轮传动系统、皮带传动系统等，真正做到了“零传动”，真正避免了传动过程中的各种误差的产生和累加，减少了传动过程能量的损耗，提高了传动的精度和传动的效率。
2.3热平衡设计技术
热平衡设计技术是指利用热平衡定律（或称热交换定律）进行设备设计的一种技术。其基本原理是在热量交换的过程中，假设热量不会损失，在没有热和功转变的情况下，初始状态和最终状态时热量均达到平衡状态，此时高温物体的内能减少量就等于低温物体的内能增加量，用方程表示为Q放=Q吸（其中Q表示热量）。在数控机床工作时，热量的误差是其最重要的误差源，约占机床总误差的70%。因此，利用热平衡设计技术来改善数控机床的热性能，能有效提高机床的加工精度，这是数控机床的一种重要改造方法。
2.4虚拟设计技术
虚拟设计技术是一种崭新的设计技术，它是利用计算机仿真技术来虚拟真实加工制造的情况，并对此制造过程及其对产品质量的影响进行分析评估，然后对虚拟设计的机床进行调整，反复推敲并完善设计。采用这种新技术进行数控机床的设计和改造，能有效提高机床的设计和改造质量，缩短研发周期，降低研发成本，使新产品的诞生更经济、更快速。目前，这种技术在数控机床上的应用虽然在机床的结构、几何尺寸等方面的数字化建模取得了成功，但在数控机床的切削加工过程的仿真模拟效果仍未达到预期。相信随着科技的发展进步，虚拟设计技术在数控机床上的应用会更加成熟和可靠。
2.5有限元分析技术
有限元分析技术是用数学模型近似真实的物理系统而进行的模拟分析技术。具体地说，就是用若干个简单而有关联的小单元代替整体，然后对各小单元进行分析求解，最后再归纳总结，从而实现了将复杂的问题转为较简单的问题，为看似不可能解决的真实问题提供了一种有效的解决方法，其未来的发展空间很大。
3数控机床的改造方法与实例分析
结合数控机床的结构与原理，总结关键设计技术的特点，数控机床的技术改造可以从机床工作台、动力系统、机床主轴等结构上进行技术改造。具体改造方法与应用实例结果总结如下：
3.1质心驱动设计技术应用在机床工作台结构的改造分析
质心驱动设计技术的概念最早是由日本森精机提出并应用在数控机床上的，主要应用在机床的工作台结构。机床的工作台结构通常由工作台和滑台两部分组成，其中工作台的质量一般较轻且在滑台上，由滑台承受其全部重量。一般情况下，数控机床工作时，工作台在质心位置受到驱动力的作用而做横向直线运动，工作稳定；而滑台因承载工作台的重量而质心随着工作台的移动而不断变化，且滑台受单个驱动力的作用，容易出现转动或振动等使其工作不稳定。由此可见，运用质心驱动设计技术对机床工作台结构进行改造的方法是将其单个驱动方式改为两边驱动方式，即在以滑台质心为对称点的两侧，分别同时施加两个相同的驱动力，使滑台受到对称的两个驱动力同时作用，从而减少因力臂而产生的扭转力矩对机床工作台的影响，使其工作更加稳定。为了验证这个观点，日本森精机进行了大量试验，研究结果表明，这种方法不仅可以减少设备在高速运动过程中所产生的振动，还可以提高工件加工表面的质量精度等。
3.2直接驱动技术应用于机床动力系统的改造分析
随着科学技术的不断发展，直接驱动技术的发展取得明显的进步，从而大大地简化了电机与从动部件之间的传动环节，并最终实现了“零传动”。在数控机床的改造和开发设计过程中，应用直接驱动技术改造机床的动力系统，取代传统的非直接驱动系统，不仅能大大提高机床的响应速度和定位精度，还能使数控机床向高性能化发展迈进了一大步。
3.3热平衡设计结合有限元分析技术应用于主轴结构的改造分析
数控机床的主轴结构主要包括主轴、电机和轴承等，在数控机床高速运转时，其电机和轴承将产生大量热量，使整个主轴结构组件出现局部高温的现象，即出现了较大的温差，于是在热胀冷缩的影响下，机床主轴会产生局部的热变形，其轴线随变形方向而上升或下降，最终导致机床的加工精度出现不稳定的波动变化。为解决这一问题，结合上文中关于数控机床的几种关键设计技术的介绍内容，最有效的解决方法是采用热平衡设计原理结合有限元分析技术，并将其应用于数控机床的主轴结构的改造中。具体方法是利用计算机建立机床主轴的有限元分析模型，并对其进行热特性分析，同时结合热平衡原理，制定可行的解决方案，并从中选择较合理的方案措施来控制且减少主轴结构的局部升温，缩少主轴结构各部分的温差变化，使其尽量达到热平衡状态，从而减少其热变形量，提高机床加工精度的稳
定性。
3.4虚拟设计技术应用于切削机构的改造分析
目前，虚拟设计技术在数控机床的应用上，其重点和难点在于针对数控机床的切削加工过程的仿真模拟，包括切削过程中刀具和工件的几何、运动、动力（包括热）等特征的仿真。因此，需要不断提高切削加工过程的仿真度，并在不断的虚拟分析过程中，预测切削机构的加工性能，从而提高切削机构的改造质量和改造速度，最终实现机床的优化和改造。
4结语
随着高性能数控机床的不断发展壮大，现有的数控机床需要结合自身的结构和原理特点进行改造，以便其满足新时代的市场要求。因此，将关键设计技术应用于数控机床的技术改造和实践过程中，如机床工作台的质心驱动设计技术改造、机床动力系统的直接驱动技术改造、主轴结构的热平衡设计结合有限元分析技术改造和切削机构的虚拟设计技术改造等，相信持续不断的研发和实践，数控机床将向着高速、高精、高稳定性的方向发展。
参考文献
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数控机床技能篇9
关键词：数控机床；数控技术；发展；未来趋势
中图分类号：C35文献标识码：a
引言
工业发达国家把提高制造业的水平作为其提高综合实力和竞争力的重要手段，数控机床是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础。随着科学技术的迅猛发展，制造业正在向自动化、柔性化、集成化、智能化方向发展，CaD/Cam、FmS、CimS、imS等先进制造技术正日益在制造业中得到广泛而深入的应用。而这些技术和系统均是以数控技术和数控机床为基础的。因此，数控机床是先进制造技术的重要载体，数控机床的技术水平，尤其是高精尖产品的技术水平，已成为衡量一个国家综合国力的重要组成部分。从技术指标方面介绍了国内外数控机床技术的现状和发展动向。数控机床技术在我国已进入高速发展时期，国产数控机床已占有较大市场份额，但在中高档领域还主要靠进口，高精尖数控技术方面仍处于模仿阶段。
一、数控机床和数控技术的产生
随着社会的发展与制造业对生产设备要求的不断提高，数控机床作为一种以数字指令形式控制机床运行的新型加工设备应运而生。其发展历程大致如下：1940年，位于美国密歇根州的一家飞机制造企业为了加工飞机的叶片，对生产设备的加工轨迹进行设计，并进行了数据的分析处理，这是早期的数控思想的萌芽。1948年，美国首先提出使用脉冲信号对机床的运动轨迹进行控制，并于1952年由parsons公司和m.i.t合作，率先研制出世界上的第一台数控机床。它采用的是电子管元件，体积庞大。但作为世界上的第一台综合计算机、自动控制、伺服驱动以及测量技术等新型机床，开辟了数字化加工的新时代。1959年，数控机床的硬件发生改变，晶体管元件和印刷电路板取代了之前的电子管元件和硬接线板，机床的体积大大缩小，并且在这一时期出现了带有自动换刀装置的数控机床（加工中心），数控机床进入另一个时代。1965年小规模的集成电路应用于数控装置，不仅使机床的体积更小、能耗低、可靠性高，而且价格也更低，这促进了数控机床的产量发展。19世纪60年代末期，出现了多台机床由一台计算机直接控制的系统（DnC），以及使用小型计算机控制数控系统的形式（CnC），使数控机床进入采用小型计算机控制的第四代。1974年，出现了第五代数控系统，它是使用微处理器和半导体存贮器的数控系统（mnC）。数控技术近几十年的发展历程可以分为硬件数控（nC）和软件数控（CnC）两个阶段。硬件数控阶段主要从1952年的电子管到1965年的小规模集成电路，由于其数控功能均由硬件实现，因此称为硬件数控；软件数控是指1970年以后，数控系统由小型计算机到微处理器，再到基于pC机的几个阶段。
二、数控机床和数控技术的发展现状
1、国内发展现状
我国在数控技术这一块起步和发展都相对铰慢，20世纪50年代末期经历了封闭式开发阶段，“六五”、“七五”期间是引进技术和消化吸收阶段，“八五”、“九五”分别经历了国产化和产业化阶段，如今已初步形成自己的数控产业，并拥有自己的一批数控专业人才。目前国内数控技术企业做的比较成熟的有广州数控、华中数控等，它们主要的产品是经济型和普及型的数控机床和系统。但同时国内的数控产品比较低端，技术含量不高，产生的附加价值比较低，还远远比不上国外的先进设备，因此只能在低端市场徘徊。国内数控技术的研究主要是参照国外开发的一些模式，比较依赖国外的技术，自主创新的成分不多。技术引进无疑是提高技术水平的一种很好的方式，但是过分依赖，以及创新很少的情况极大的限制了我国数控技术发展。因此，提高自主创新能力是提高我国数控技术的最重要的途径。另外，在企业竞争的大环境中，由于国内的法律法规对知识产权的保护做的还不够好，各种仿制山寨大行其道，这也大大降低了企业提高自主创新的动力。相对于国外数控机床，国内产品有几点不足：产品可靠性不高：国产数控系统的平均无故障时间大约为3000~6000小时，而国外产品的平均无故障时间能够达到10000小时以上。这种可靠性的差异必然导致产品的价值和市场占有率的偏低。网络化程度不够：国内机床nC程序的传送主要采用串口通讯，其集成化、远程诊断和网络化水平还较低。体系结构开放性不够：数控系统的体系结构不够开放，用户无法根据实际需要，改变数控系统数据结构，这使得数控系统失去了很多改进、技术创新的机会。
2、国外发展现状
在数控技术比较发达的国家，数控机床产家生产的数控系统已经采用64位的操作系统，而国内产家由于技术水平还跟不上技术发达国家，数控机床通常使用32位的操作系统，这使得国内机床在性能和功能上的不足很明显。在国外，数控机床如加工中心或者数控车削中心，都能够满足复杂零件的加工要求和精度要求。其强大的地方体现在机床一般具有4~5轴联动，能够一次装夹即实现整个的复杂零件的全部加工。通过编程，能够进行主轴立、卧转换，而且转换后的主轴能够实现自动换刀，5轴联动机床能够轻松的完成六面体中五个面的加工，而一些带有自动定位和装夹功能的数控机床甚至能够完成六个面的全部加工（如德玛吉加工中心）。随着数控技术的不断发展，国外的数控机床和系统总体的发展趋势有：数控系统朝pC化和开放性的体系方向发展；驱动装置的供电系统由直流电向交流电发展；越来越趋于网络化的通信功能；控制系统的智能化和柔性化。
三、数控技术的发展趋势
在现代化的制造系统中，数控技术作为关键技术，在生产的过程中，特别是精密仪器和设备的生产中起着至关重要的作用。数控技术领域的覆盖面很广，如机械制造、信息处理、传输技术、自动控制技术、传感技术、伺服驱动技术和软件技术等。从目前数控技术发展的大环境来看，其研究方向可以从几个方面来进行描述。
1、高速高精化
在生产过程中，高速切削一方面能够提高生产效率，另一方面还可以降低表面粗糙度，提高产品的表面加工质量，因此生产高速高精化的数控机床也是数控技术的重要发展趋势。高速加工要求机床的主轴转速能够达到12000~40000r/min；工作台的最大进给速度能够达到40~60m/min；关键的机械零部件具有高刚度和高稳定性；精确的热补偿加工系统；以及能够高速处理数据的控制系统。
2、开放智能化
数控机床的开放性研究是目前很多国家都非常感兴趣的方向，如美国的nGC、日本的oSeC和欧洲的oSaCa，以及我们国内的onC等都有做这方面的研究。数控机床的开放性是指能够实现在同一个运行平台上，面对产商和终端用户，通过修改数控机床的数据结构，将用户的特殊要求和应用集成于控制系统中，实现不同品种、不同档次的开放式数控机床的个性化和专业化。一般而言，机床的开放性应该具备以下特点：由一系列逻辑上独立的要素组成；建立并提供系统各个构成要素与系统接口之间的标准，这样来自不同的产商的系统能够构成一个完整的数控系统；能够动态改变系统的拓扑结构；能够实现与其他自动化系统模块的交互；良好的人机界面。智能化的要求体现在数控系统的各个方面，如提高加工效率与质量的智能化，体现在加工过程的自适应控制，工艺参数的自动生成；简化编程与操作方面的智能化体现在机床能够自动编程；还有机床故障诊断与监控方面的智能化能够缩短
机床的诊断和维护时间等。
3、节能环保化
制造业作为工业国家的支柱产业，产生巨大经济效益的同时也消耗了大量的能源，并且对环境造成重大的影响。美国能源部的调查结果表明，美国能源消耗的31%来源于制造业生产的工业活动中。节能减排是全世界都在研究的热点，因此，研究更低能耗的数控机床也是未来机床研究的一个重要方向。机械加工过程中使用切削液进行冷却，而切削液一般由多种化学原料制成，使用切削液的加工不但增加生产的经济成本，还会造成环境的污染。随着可持续发展战略的提出和人们越来越强的环保意识，绿色机械加工成为制造领域的新焦点。绿色机械加工主要包括三个方面：高速与超高速干式切削，具有低能耗、无污染的特点；研制
对环境无污染的绿色切削液；在高速与超高速干式切削过程中使用无污染或低污染的冷却技术。
结束语
数控加工技术对于制造业的重要性不言而喻，其对一国经济、国防、综合实力和国际地位的推动作用是十分突出的。目前我国的制造行业还落后于发达国家，需要对机械制造技术特别是数控加工技术的深入研究，在引进技术的同时也要积极创新，摆脱对发达国家数控技术的依赖，自主研发具有世界先进水平的数控机床。实现由制造大国到制造强国的战略转变。
参考文献
[1]陈传海.面向可靠性概率设计的数控机床载荷谱建立方法研究[D].吉林大学,2013.
数控机床技能篇10
关键词数控机床；使用；管理
中图分类号tH13文献标识码a文章编号1674-6708（2013）97-0083-02
数控机床是现代制造业中必不可少的设备，它的技术水平和产量代表了一个国家或者地区制造业的发展水平和竞争力。虽然近年来我国机床在数量呈现了大幅度的增长，但是我国数控机床的技术水平、质量、性能以及精确度等方面和发达国家相比，仍然具有非常大的差距，特别是一些高性能的加工设备仍然需要从发达国家进口。
1机床的使用水平分析
数控机床是数字控制机床的简称，它是一种需要程序来进行控制执行的自动化的机床，它可以通过其自带的控制系统处理编码或者其它的指令的程序，从而使机床进行自动化的加工零件。随着计算机技术的快速发展，其对于数控机床的发展具有非常大的促进作用。通过控制系统，可以使数控机床加工出传统机床无法进行精确加工的零件，提高了零件的加工效率，具有非常明显的优越性，但是数控机床在使用方面依然存在着一些问题。在我国数控机床设备的使用方面，缺乏对数控机床的理解，不能够最大限度的发挥机床的效率和作用，阻碍了企业的生产效率[1]。
在目前的部分企业中，部分管理层缺乏对数控机床的理解，对于零件加工工艺和相关的出现陌生，就无法加强对数控机床的管理。虽然有着比较好的加工方法，但是管理方法的匮乏导致数控机床的使用效率不能够得到有效的发挥。对于数控机床的操作人员来说，由于其文化素质往往不能够满足实际应用的需要。在对数控机床的操作使用中缺乏相应的加工思路，对于数控机床的刀具的选择、切削的特性切削参数的设置等缺乏必要的零件，也限制了机床的使用效率。对于数控机床设备来说，由于其本身的系统比较多而且复杂，语言方法不一，给技术人员和操作人员的实际应用都带来了较大的困难，包括程序编程的困难，限制了零件的加工[2]。对于一般的数控机床来说其系统的内存量往往比较小，当需要加工的零件种类比较多的时候，因为系统不能够完全的存储大量的加工程序而使技术人员不得不进行多次的删除和输入，有的系统甚至不能够完整的存储一个比较复杂零件的加工程序，影响了数控机床的使用和功能的发挥。由于进行多次重复的程序准备浪费了数控机床的使用时间，也影响了数控机床的效率。再次，对于数控机床来说，其零件的加工程序大部分都是使用人工编程的，通常由于计算的复杂性影响了其准确性，对零部件的加工来说也不容易满足其加工工艺的要求，导致废品率比较高，影响了其使用。
2加强数控机床的管理
要切实的提高数控机床的使用效率，就需要加强对数控机床的管理，提高对数控机床的使用率。对于管理者来说，提高对数控机床的认识和了解，使基层的技术管理干部能够真正了了解其加工的原理、数控工艺等。可以采取以下手段加强对数控机床的管理：
1）首先应当加强对数控机床的使用者的技术培训，提高其综合素质。数控机床作为一种典型的一体化的机械设备，在其应用上其需要的知识面比较广，需要技术人员和操作人员具有电气、液压传动、机械等方面的专业知识，因此对于操作人员的文化素质要求比较高。同时，在对新机床的使用过程中，由于机床的操作人员面对的各种情况相对比较新颖，发生问题时操作人员往往会不知所措。因此在新购机床时，要重视厂家为新用户提供的培训机会，虽然其时间相对不是很长，但是其针对性相对比较强[3]。对于机床操作人员的培训和素质问题，需要进行长久的努力，需要进行不断的实践积累。对企业来说，应当想方设法提高操作人员的技术技能，不仅可以提高设备的利用率，而且还可以减少零部件的次残品率，提高企业的生产效益。企业管理人员还可以轻同类机床的相关使用人员来加强对操作人员的培训，他们往往具有比较强的实践经验，对机床的工作方式和特性比较熟悉，对于机床使用中的各种问题具有足够的了解。通过这种方式，可以在较短的时间内快速的提高企业数控机床操作人员的素质和操作水平；
2）加强对操作规程的遵守。对于数控机床来说，其操作流程规定相对比较严格。严格的遵守操作规程，不仅可以提高机床的使用寿命，保护设备的使用安全和操作人员的安全，对于产品的质量也有非常重要的促进作用[4]，因为错误的方法往往会导致错误的结果。对于新的操作人员来说，要重视开、关机的顺序和相关的注意事项；
3）提高机床的开工率。机床作为一种机械设备，其内部的各个零部件之间往往需要进行恰当的磨合才能有效的发挥其作用。对于新机床来说，其往往有一定的保修期限，根据机床的使用经验，数控机床在使用的初期其故障率相对比较高，企业应当充分的利用这一阶段，提高机床的开工率，使其故障和薄弱环节能够尽早的予以暴露，可以在保修期内得到解决，同时也提高了机床的磨合率[5]。如果长期不使用，不仅导致了企业设备限制的浪费，也影响了企业的经济效益，而且其内部的电子元件往往由于其缺少使用而容易发生受潮现象，导致内部零部件出现报废。
3结论
对于数控机床的使用和管理来说，需要有一定的规章制度来保障其功能的发挥。由于数控机床的使用是一项技术性比较强的过程，只有加强科学管理，了解其性能特点，协调好其生产过程中的各个环节，才能充分的发挥其经济效益。提高数控机床的使用效率不仅仅和管理问题有关，也不仅仅和高技术水平有关，它和操作人员的素质和企业的生产等都有密切的关系。企业的管理人员要建立合适的管理平台，制定严格并且可以执行的制度，提高产品的合格率，使数控机床能够实现其应有的回报率。
参考文献
[1]杨晓岚.教学用数控机床的管理与维修[J].科技信息，2012（13）：15-16.
[2]于晨斯，胡斌.数控机床的管理与维护[J].硅谷，2011（4）：126-126.
[3]张永福，王红芳.数控机床软故障的排除与设备管理的完善[J].设备管理与维修，2010（6）：26-27.