国内外数控机床发展现状篇1
关键词：机床；设计；优化；主轴箱
Doi：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.032
1引言
鉴于机器是我国社会经济发展中的重要工具，因而，机器中的重中之重――机床――则成为了经济发展中所需要解决的一大难题。正确了解机床在经济发展中的地位，准确把握机床的设计，不断优化机床是经济发展中拥有强大工具的关键，也是国家经济发展程度的有效体现，因而，在了解到机床在经济发展中的地位和作用后，我国应该将机床的设计与优化提上议事日程，通过不断地优化机床设计来促进经济的发展。
2简述我国机床发展现状
优化机床设计首先需要了解我国机床发展的现状，从机床发展的现状中找出其存在的问题并寻求有效的方法解决，以此来促进机床设计的不断进步和发展：
2.1机床的市场广阔
在目前看来，我国各类机床的市场需求较大，尤其是数控机床，高市场需求给了机床不断发展的空间。在市场需求的推动下，机床生产人员会更加重视机床的设计与生产，通过市场需求拉动机床的优化与发展，另外，市场广阔也给了新人进入机床设计与生产市场的空间，新鲜力量的注入能够使机床设计市场充满了生机与活力，而新旧思想的碰撞则有利于促进机床不断被优化，有利于机床的发展，对社会经济的发展也有十分重要的作用。
2.2国产机床销量较小
虽然机床在我国的需求量较大，但与高需求量相反的是，国产机床的销量较小。在机床市场的销售中，绝大部分消费者在选择机床时会选择国外机床产品，而对国内的机床需求则较少，与高需求的机床市场成反比。国内外机床在中国的销量相距较大，其主要原因不外乎两个方面：性能与质量。国内机床与国外机床相比较而言，由于中国是传统的农业大国，在机器设计与制造方面与国外相比在技术上存在着较大的差异，加上中国制造“偷工减料”这些普遍存在的行为，导致消费者在选择机床时为了更好地实现经济效益，通常会选择国外的机床，这就出现了国内机床需求旺盛而国内机床的销量不高的现象。
2.3数控机床发展速度快但缺乏关键技术
数控机床在机床市场中占有十分重要的位置，消费者对数控机床的需求占机床市场需求的比重也比较大，在市场需求的作用下，我国也在数控机床方面加强了探索和研究，就目前而言，我国数控机床的研究得到了一定的进展，数控机床的发展速度较快，但是，在数控机床迅速发展的同时也存在着一定的问题：缺乏关键技术。由于我国研究数控机床的年限较短，在数控机床设计与制造中，关键技术基本掌握在外国手里，国内只是掌握了数控机床设计与制造的基本基础，缺乏关键技术使得我国在数控机床的研究与设计中举步维艰，严重阻碍到我国机床行业的发展。因而，要想促进我国机床行业的发展，就必须在机床的设计与制造中掌握关键技术。
3如何有效优化国内机床
鉴于我国在机床的发展研究中存在着种种问题，只有将其解决了才能有利于机床行业的发展，针对我国机床发展中存在的问题，本文提出了以下几点解决措施，希望对我国机床的发展有所帮助：
3.1提高机床的质量
质量问题是我国机床发展中存在的重要问题，要想促进我国机床行业的不断发展就需要解决质量问题，而提高机床的质量问题，可以从以下几个方面做起：提高机床制造人员的质量意识，让其认识到“偷工减料”并不是节省材料，而是给后续工作制造更多的麻烦；加强机床的质量检查，在机床生产中按照一定的比例进行机床的抽检，对于不合格机床的制造者进行惩处，而对于长时间没有检查出不合格品的制造者进行奖励，通过赏罚分明来提高员工的工作积极性，提高机床的质量；另外，国家加强对机床质量的监控是提高国内机床质量的关键举措。我国在机床的生产中如果能做到以上几个方面，相信我国机床生产的质量将会得到大幅度的提高。
3.2优化组合机床主轴箱
组合机床是机床市场中一个较为重要的组成部分，因而，优化国内机床的设计就需要将组合机床的设计考虑在内，而在组合机床中，主轴箱是一个重要的组成部件。优化组合机床主轴箱首先需要合理安排传动路线，通过该措施来减少生产成本的同时提供主轴箱通用件的数量，使其使用效率得到大幅度提高；另外，使用第Ⅳ排齿轮完成主轴的传递也是优化组合机床主轴箱的有效举措，由于第Ⅳ排齿轮的活动空间较大，更利于主轴之间的传递，使用第Ⅳ排齿轮完成主轴的传递有利于提高主轴间传递的灵活性，提高组合机床的工作效率。组合机床是我国机床市场的重要组成部分，优化组合机床中的重要部件――主轴箱，对于提高组合机床的工作效率，促进国内机床市场设计的优化有着重要的促进作用。
3.3加强创新
目前我国机床的销量与高市场需求不匹配的一个重要原因是国内机床的性能与国外机床相比存在着较大的差距，而缩短国内外机床的差距，提高国内机床的性能就需要从创新方面着手。国家可以通过鼓励创新，给目前国内的机床增加性能，另外加强机床的创新也有利于打破目前我国机床行业由于没有掌握关键技术而受制于人的局面。通过创新，跳出目前国家机床设计与制造的方框，自行研究开发新技术、新功能，有利于促进机床关键技术的研发，提高国内机床的性能，以此提高国内机床的市场竞争力，促进我国机床行业的发展。
4结束语
在经济飞速发展的今天，机床在促进经济发展和显示国家实力方面都起着十分重要的作用：促进机床的设计与优化，促进国内机床行业的不断发展，有利于提高国家的科技实力，在科学技术拉动经济发展的今天有着十分重要的作用；另外，研究机床设计，提高机床的性能与质量也能够提高国内机床的市场竞争力，通过市场竞争力的提高来提高我国的国际地位；同时，机床的研究与设计成果也从侧面反映出我国的国家实力。因而，促进机床行业的发展十分必要，相信通过国家和机床设计制造者的不断努力，我国的机床在质量与性能方面一定能够得到飞速的提高，我国的机床行业一定能够得到更近一步的发展！
参考文献：
[1]梁铖，刘建群.五轴联动数控机床技术现状与发展趋势[J].机械制造，2010（01）：20.
国内外数控机床发展现状篇2
关键词：数控车床；数控改造
中图分类号：tG519.1文献标识码：a文章编号：1006-8937（2013）12-0073-02
随着科技的飞速发展，机械产品的更新换代也在不断加快。电子技术及计算机技术的不断进步带动了数控机床迅速的发展。但我国目前拥有的数控机床总量并不多，和西方发达国家相比我国机械制造业水平相对落后，技术水平较低，陈旧的设备导致国际竞争力较弱，从而对生产力的发展产生很大的影响。因此，当前我国制造技术发展的趋势应该是逐步提高数控机床的占有率。但价格昂贵的数控机床，让许多企业，特别是中小型企业望而却步。而另一个现实是很多企业都拥有大量的普通机床，对旧机床进行数控化改造，使其成为高效、多功能的数控车床，提高设备的先进性及数控化率，是一个极其有效和实用的途径，也是低成本实现自动化的行之有效的方法，是目前我国机械发展现状下企业的必由之路。
1数控机床在我国的发展现状
当前，我国虽然机床的产量居世界前列，但国际竞争水平仍然较低。在国内市场对数控机床需求量较大的情况下，却出现国产机床滞销积压的现象，充斥国内市场的是国外机床产品，这必将严重影响我国数控机床的自主发展。究其原因主要是我国开发新产品的周期较长，生产的数控机床在品种、性能以及结构等方面较落后，不能及时的给用户提供需求的满意的产品。
目前我国无论是在产品开发的总周期上，还是产品设计所占的时间比例上与国外相比都存在较大的差距，且新产品多基于直观经验以及类比设计，经常反复试制才能定型，从而可能错过新产品推向市场的良机。
2普通车床的数控化改造的必要性
我国目前拥有的数控机床总量并不多，多数制造行业及企业的生产、加工装备绝大多数使用的是传统的机床，而且机床的役龄都已经很长，和西方发达国家相比我国机械制造业水平相对落后，技术水平较低，陈旧的设备导致国际竞争力较弱，在国内市场上也同样缺乏竞争力，这必将直接影响企业的效益以及产品市场，影响企业的生存和发展，从而对生产力的发展产生很大的影响。因此，当前我国制造技术发展的趋势应该是逐步提高数控机床的占有率。但价格昂贵的数控机床，让许多企业，特别是中小型企业望而却步。而另一个现实是很多企业都拥有大量的普通机床，对旧机床进行数控化改造，使其成为高效、多功能的数控车床，提高设备的先进性及数控化率，是一个极其有效和实用的途径，也是低成本实现自动化的行之有效的方法，是目前我国机械发展现状下企业的必由之路。所以必须大力提高机床的数控化率。把普通机床改造成数控机床大量实践已经证明普通机的床数控化改造既经济性实用，而且还具有较高的稳定性。当前，将现有机床改造成经济型数控机床是很多企业的积极选择，投资少、见效快，多数企业正是看准了这一点，用较少的资金，将普通机床升级改造为数控机床，给企业带来可观的经济效益。
3普通机床数控化改造技术
3.1改造方案的确定
在进行普通机床的数控化改造前，要全面对机床进行检查，先要确定机床改造后的用途是什么，也就是明确改造的目标，之后再确定改造的方案，如图1所示。
升级改造旧数控机床，主要是升级改造电气控制系统，其机械系统改造较少，针对故障率高、系统老化、维修周期长等问题进行改造。
3.2改造机械系统
如图2所示，对普通机床进行数控化机械系统改造，其项目较多。为提高普通机床的耐磨性，提高动、静刚度，可采用轴承钢淬硬制成导轨来进行升级改造，这主要是因为普通机床在铸铁床身上直接加工出导轨，在长时间使用的情况下，容易出现磨损，对加工的精度造成严重的影响，改造后，可将导轨粘贴紧固到铸铁床身上，再磨削粘贴好的导轨。为使传动链缩短，对普通机床繁琐的传动链进行改造，增加自动换刀装置，采用步进、DC或者aC伺服电动机相结合滚珠丝杠副的传动形式，增加辅助功能部件，如分度工作台、回转工作台等。改造升级机械部件性能良好的旧机床，除了需要清洁保养机械部件，进行除锈处理外，并不需要做大的修复及更换。
3.3数控系统选型及设计
不管是对旧数控机床进行升级改造，还是对普通机床进行数控化改造，其重要的核心步骤都是数控系统的选型、设计及安装。当前，由于多数已经停止供货早期型号的数控系统的电气备件，在进行改造时，对于老系统基本不考虑保留，如图3所示，一般是根据实际情况，如企业资金状况、机床的现状以及产品生产的要求等，来选择相应的数控系统。
而且，在普通机床的数控系统的改造过程中，要对新老系统替换时的差别进行充分的考虑，还应注意为了便于维修及管理，便于备件的购买，要尽量向一个知名厂家的型号系列进行靠拢，并要对所选厂家在国内的维修服务状况清楚的了解，避免今后带来各方面的麻烦。
总之，随着现代制造技术快速的发展，数控机床的功能越来越复杂，对这些数控设备的性能特点进行仔细的研究，积极进行探索，对旧的机床进行加工升级改造，提高设备可靠性，进一步挖掘其价值，是目前我国机械发展现状下企业的必然选择。
国内外数控机床发展现状篇3
关键词：数控机床；自主技术；现况；技术发展策略
前言：近些年来，网络的应用范围越来越广，数字化的应用更是给人们的生活带来便利。而将网络及数字化与机械领域发展结合在一起，则从最大程度上能够提升生产的进步，促进生产的发展。就机械制造领域来说，传统的机械加工方法已经无法适应当前的社会生产需要，其同样需要计算机技术的应用，需要通过数字化的控制，达到改善机械制造生产效率和质量的现状。因此，立足于数控机床当前的发展现状，探究数控机床技术提升的措施，探究其未来发展的策略就显得非常重要，只有这样，才能够最大化促进机械生产工业的可持续发展，才能够让数控机床更好地促进国家基础建设。
一、数控机床现况
数控机床是我国工业、国防、科技等领域必不可少的加工工具，为我国国民经济发展，国防力量提升做出了巨大的贡献。数控机床具有柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能，它代表着先进制造技术的核心。近几年来我国数控机床产量逐年爬升，持续快速发展。但是由于市场越来越多的对加工精度和高性能大型数控机床的需求增加，使得国内市场消费份额比重下降。虽然我国的数控机床发展时间落后于西方发达国家，但是我国数控机床的发展已经取到了不错的成绩，已经掌握了数控系统、伺服驱动、数控主机等基础技术，其中一些技术已经实现了产业化发展。但是在一些加工技术上，我国机床技术仍存在很多问题。比如，在数控机床加工过程中一旦出现故障后，没有依据来修理机床，导致生产效率下降；数控机床整体的生产效率不高；机床在控制方面缺乏人性化的设计。所以我国数控机床技术仍有很长的路要走，未来数控机床应该具有的特点：高速化与高精度化、驱动并联化、智能化、网络化等等。综上，我们必须看到，我国当前的数控机床应用现状并没有达到十分令人满意的程度，市场的需求和社会的发展都对数控机床的应用提出了新的要求，都需要全新的数控技术提升来给予更大的支持。
二、数控机床技术发展策略
1.以高速化为先导，提高数控机床的综合性能
数控机床的高速化发展，首先高速化要与机床的结构和控制性能相匹配，因为主轴转速和进给速度的提高，使机床结构和测量系统的热变形和位置控制的跟踪误差随之增大。数控机床的高速化是提高效柔性和高精化重要方法，在过去的数控机床高速化发展历史中，数控机床的主轴运转速率正以没10年增长一倍的速率增加。因为主轴转速和进给速度的提高会引起一些负面影响，所以高速化要与机床的结构和控制性能相匹配，应用热误差补偿、进给速度前瞻控制、位置环前馈控制和加减速平稳控制、抑制颤振的多点自动跟踪滤波器等等一系列先进控制信息技术，促使在高速控制条件下改进加工精度，有效率的提高生产能力。所以高速化发展，提高数控机床的综合性能是数控机床发展历程中的必经之路。
2.发展复合加工数控机床、缩短制造过程链
单一功能的数控机床由于生产效率低，时常要进行换刀调动工件等麻烦，所以加快加快复合数控机床的发展速度，提高工序的集中度，使加工过程链集约化，可以提高多品种单件和中小批量加工的工效，也利于加工精度的稳定。复合数控机床可以减少生产工序，降低下料时间。因此，复合数控机床具有明显的技术效果。对于大重型数控机床应用复合加工技术更有其重要作用。所以通过创新技术扩大功能部件的适用面来简化结构，发展模块化和可重构化的数控机床，可以避免复合机床因功能的扩展而过多地引起结构的复杂化和成本的增加。因此，复合数控机床具有明显的技术效果。对于大重型数控机床应用复合加工技术更有其重要作用。
3.加快高性能数控功能部件的研发，提升数控机床品质
加快高性能数控功能部件的研发是提高数控机床品质的主要手段。目前国内常用的数控机床在其制造装备的功能上储备通常比较多，但是当数控机床需要加工的产品根据市场需求的变化，需要作出很大的更改时，这样就耗费大量资金还有精力。所以，国内主要是借鉴国际上的做法，获得了不小得成就。国际上于1995年开始研究的在可重构制造技术支持下，构建具有适应大批量高效柔性化生产的快速重组制造系统是一个值得注意的发展动向。其核心为制造系统能物理组态，即根据加工对象的变化方便地进行布局和设备配置的调整。高性能的功能部件将具有智能化接口，能与整机协调匹配，并与数控系统构成分布式控制，因此加强为主机厂的核心高性能数控部件研发，来提供满足主机的个性化需求，以便于提高其竞争力。发展能对多变的市场需求作出合理的配置规划和易于调整的布局方式、适应重构的控制软件、开放式控制系统和标准化接口以及能快速提升系统重组后制造质量的诊断系统等技术，使其具有专用生产线的高效性能和适用的柔性以取得更佳的经济性。目前看来，国内已在数控加工中取得了初步成功。功能部件向功能多样化、运行高可靠性化和结构紧凑化的发展也将促进数控机床复合化加工的扩展并推动新一代可重构机床的出现。
4.发展网络化制造单元，推进企业制造能力的高效柔性化
随着网络的普及，工业领域的网络应用已经不足为奇，发展网络化的制造单元，能够推进企业制造能力的高效柔性化，实现高效的柔性化生产。数控机床多发的故障率一直是影响我国数控机床品质的一个重要问题，因此发展网络化制造单元可以提高故障修复的时间，在最短的时间内更换网络制造单元，以降低生产成本，加快生产节奏。目前国际上普遍都采用先进的企业管理系统如eRp、pDm、CRm、SCm等与数控机床技术向集成管理，解决其中出现的矛盾和问题，提高机床的利用率，从而实现高效的柔性生产。
结语：
综上所述，数控技术在机械领域中的应用依然存在很多问题，其提升的空间依然非常广泛。相关人员应当积极探索数控技术发展的方式，探究其提升的路径，并注重与先进国家或者技术的沟通和交流，才能够真正提升数控技术的应用范围，才能够让数控技术得到进一步的发展，才能够让数控技术日益完善，从而为国家机械制造业的发展增砖添瓦。
参考文献：
[1]孔庆涛.数控机床的现状及技术发展策略分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2014，12：306.
[2]万军，吕值敏，杨代强.无线通信在机器人及数控机床中的应用研究[J].科技风，2016，15：47.
[3]蔡雪松，石烁宇.浅谈数控机床的高效应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2016，03：231.
国内外数控机床发展现状篇4
关键词：数控机床；发展现状；趋势
1数控机床技术在我国的发展现状及存在的问题
社会经济的不断发展，使人们的生活水平得到了显著提高，而对于产品的质量也有了更高要求。为了满足消费者的需求，提高产品的质量，许多企业开始使用数控技术来辅助产品的生产与制造。与国外发达国家相比，我国关于数控机床技术的研究时间较短，技术也相对落后，对于数控机床技术在制造业中的应用还处在初级阶段，无法彻底的将数控机床技术的优势发挥出来，在实际的使用当中也存在一些问题，对我国制造业企业的发展造成了不利影响。
1.1数控机床技术在我国的发展现状
从我国目前的情况来看，制造业企业的竞争越来越激烈，企业除了在质量上要满足消费者的需求以外，在生产数量上也要满足市场的需要，否则就会出现供不应求的尴尬局面，影响企业实现经济收益的最大化。因此，数控机床技术便被应用于制造业企业的生产当中。由于产品加工数量的不断增多，对于产品加工工艺的要求也越来越多，对于数控加工设备的依赖也就越来越严重。具有关数据表明，当前我国的制造业企业生产过程中，有90%以上的零件都是采用数控技术来进行加工的，甚至有的零件数控机床加工技术的使用率达到了100%。尤其是在数控机床技术逐渐被人们所熟知的今天，该项技术的使用率越来越高，有效的提高了产品的生产质量与生产效率。
1.2数控机床技术在发展中存在的问题
1.2.1存在着“三缺”的问题
所谓的“三缺”是指：在数控机床技术在使用的过程中，缺乏相关的数据参数；在实践的过程中，缺乏足够的理论指导；在技术创新的过程中，缺乏研究发展的平台；相关数据参数的缺乏，使得我国在使用数控机床技术进行生产制造的过程中，无法对该项技术进行更加深入的了解，无法将其的优势完全发挥出来，产生的优势效果有限，无法最大限度的提高企业的生产效率与经济收益。数控机床技术作为一项高科技技术，需要拥有强大数据库做支持。以我国目前的情况来看，数控机床加工数据库的建立还有待于完善。因此，对于数据库的使用范围也是十分的有限，制约了我国数控机床技术的发展。
1.2.2存在着“一低”的现象
所谓的“一低”指的是数控加工技术的总体效率较低，产品加工生产的质量关系到消费者对产品的购买意向，产品加工生产的效率，则关系到企业能否最大限度的实现经济效益。数控机床技术中“一低”的现象，严重影响到企业的经济效益。目前，国家已经针对该现象展开了专项研究，并取得了一定的成果。在数控机床技术未来的发展中，必将起到良好的促进作用，进一步提升我国制造业企业的经济收益。
2我国数控机床技术问题对策
2.1重视数控机床理论探索
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。
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。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总结
综上所述，数控机床技术在我国具有较大的应用市场，在未来的发展过程中，必将成为制造业企业不可获取的技术之一。虽然，数控机床技术在实际的应用中，还存在着一系列的问题有待于完善。但是，数控机床技术对于制造业企业的重要性是不言而喻的。因此，我们要抓住世界经济一体化的机遇，学习国外先进的技术理论，并将其应用到我国的数控机床技术创新中来，促进我国数控机床技术的发展，使我国不仅能成在制造数量上达到世界先进水平，在制造技术和质量上也达到世界先进的水平。
参考文献
国内外数控机床发展现状篇5
关键词:移动苗床;自动控制系统;数据采集;物联网;智能
0引言
目前，温室是我国设施农业的主要形式，截至2009年，我国温室面积已达到300万hm2。其中，大量的温室移动设备主要还是以老式的传统机械为主，而苗床作为设施农业中一种重要的育苗设备在我国部分地区虽已有推广，但仍然还存在机械设备陈旧、自动化水平不高及区域分布不均匀等问题。“十三五”期间，随着我国制造业转型契机的到来，在“中国制造2025”的大环境下，现代自动化农业设备越来越受到关注和重视，而传统的纯粹依靠人工完成的农业设备成本过高、作业效率低下，不再适应现代农业设备的发展需要。现代自动化农业设备尤其是自动化移动苗床控制系统，作为解决当前人力成本过高及苗盘搬运设备自动化程度过低等问题的一种智能农业控制系统，将得到快速的发展;移动苗床控制系统作为致力于促使现代农业从粗放型向集约型方向发展的一整套智能化移动设备在未来几十年将逐渐被关注与研发。
随着互联网技术与智能制造技术的不断发展，移动苗床控制系统也将与现代it技术和工业自动化技术相结合，不断推进移动苗床控制系统向智能化方向发展。移动苗床控制系统作为温室移动设备中的重要组成部分，是产品和运输设备之间的沟通纽带，可有效降低劳动力成本、提高设备运输可靠性，具有智慧控制和智能感知的特点。在未来的温室移动设备中，移动苗床控制系统将利用物联网技术和信息传感技术，以一定的协议为基础，更加智能、有效地连接互联网与产品，实现移动苗床控制系统的智能化，促进温室农业设备的可持续发展。
1自动化移动苗床控制系统的现状
1．1国外的发展现状
近年来，随着现代信息技术的迅猛发展，尤其是高精度伺服系统及嵌入式系统的普遍应用，世界上一些发达国家不断加大农业机械自动化的研究与开发力度。这些研究以市场为导向，以生产成本的降低为主要目标，最终达到降低人力成本及资源合理配置的目标，且研发中相当多的自动化农业机械产品已达到产业化的要求。以荷兰为例，作为世界上设施农业发展较为迅速的一个国家，在20世纪中，荷兰在温室园艺生产管理上投入了大量的劳动力，其蔬菜生产34%，花卉和盆栽生产分别为27%与28%，并且劳动力成本还在呈日益增长的趋势。为减少劳动成本、降低生产成本、提高生产率，荷兰在20世纪90年代已开始大力发展温室自动化生产装备系统，也包括自动化移动苗床控制系统，目标便是着力将生产作业自动化、信息化、智能化。同时，自动化生产企业也积极投身到创新开发自动控制系统中。例如，世界上知名的温室自动化设备生产厂商“Logiqs”当对积极进行温室自动化产品的开发与研究，该企业研制的自动化苗床设备(见图2)采用先进的伺服控制系统、传感器反馈系统、自动浇灌、照明系统及先进的上位机管理系统，对不同种苗的苗盘进行了集中式管理，不仅提高了自动化生产效率，而且降低了生产成本，提高了经济效益。如今，荷兰通过大力发展自动化移动苗床控制系统，实现温室自动化移动苗床高效自动化生产，同时广泛采用现代自动化技术(如先进物流控制技术、电子信息技术、传感器技术、伺服控制技术及无线通信技术等)，使其大量的温室移动设备实现自动控制，从而形成大型的、完整的、可循环的自动化移动苗床控制系统。
1．2国内的发展现状
我国温室自动化设备的研制起步比较晚，到20世纪80年代中后期才初步形成了我国温室工程技术体系。当时，对于苗床的研制还仅仅停留在机械结构方面，在研究移动苗床自动控制领域要晚于西方发达国家近10～20年。过去几十年，我国移动苗床主要以手动式移动苗床为主。此类苗床耗时、耗力，且对于劳动力要求特别高，在苗盘移动过程中要保证上面的种苗不受损伤。由于苗床一般安放在温室中，处于密闭状态，并且温室里对温度、湿度要求都较高，因此工人不能长时间呆在里面，这一局限性也促进了我国温室自动化控制系统的快速发展。近年来，国家对温室自动化设备研发资金不断投入，自动化移动苗床控制系统作为其中一种现代自动化农业控制设备，近几年已从单层人工运输发展成多层自动运输，并且整个苗床自动化相关配套设备已具有一定规模。通过从荷兰、以色列、日本等一些设施农业发展迅速的国家引进现代自动化移动苗床设备，再进行消化、吸收与技术创新，我国许多设施农业生产企业已取得较大的科技成果，有力地推动了我国自动化移动苗床的发展。以杭州恒农科技股份有限公司为例，该公司研发的自动化立体移动苗床系统除去机械框架，整个控制系统包括苗床搬运车伺服电机控制系统、天车行走控制系统及计算机生产管理系统。该设备已在上海都市菜园里正式投入使用，说明我国移动苗床设备的自动化水平有了一定的提高。
1．2．1采用定位精准的伺服控制系统
进入21世纪以来，随着劳动力成本的不断上升，传统的苗床移动设备已满足不了市场的需求。伺服控制系统作为目前国际上比较流行的一种驱动定位系统已被许多发达国家应用在温室自动化设备上。我国在苗床自动搬运设备上也进行了大量的研究，并且结合自身市场的需求，形成了一套完整的伺服定位控制系统。以上面介绍过的杭州恒农科技股份研发的自动化移动苗床控制系统为例，整个苗床搬运车采用伺服电机作为驱动器，结合苗床架上的传感器形成一个闭环控制系统，通过上位机控制器可将苗床搬运车沿着导轨准确定位在温室工厂里所需要的位置。这一套伺服控制系统也是目前国内比较先进的温室自动化控制系统。
1．2．2基于计算机物流管理模式已具备一定基础
过去几十年，我国在温室工程技术初具规模时期，大量的温室移动设备包括苗床都采用人工或者半自动的方式来进行搬运作业，可以说在移动苗床自动化运营管理水平方面一直处于落后的状态。近几年，随着计算机控制技术的快速发展，我国已经逐步摆脱传统纯粹依靠人工进行苗床搬运、浇水灌溉、灯光照明的一些固定式苗床设备，取而代之的是通过计算机进行集中管理作业的自动化移动苗床控制系统。例如，目前已研发出全自动控制的无土栽培营养液灌溉系统、LeD自动辅助补光照明系统及基于计算机图像处理技术的育苗选种系统等，并形成了一套相对完整的计算机物流管理模式，从而有效地保证了种苗培育的优良性与科学性。这一自动化管理模式降低了生产企业的劳动力成本，增进了企业的生产效益，也提高了我国温室设备的自动化水平。
1．2．3数据采集与传输更加科学、准确
随着现代传感器、现场总线的广泛应用，过去温室移动苗床上种苗生长数据难以采集与传输的问题将得以解决，目前国内应用比较多的农用传感器有温湿度传感器、位移传感器及照度传感器等。这些传感器构成了整个温室大棚的数据采集系统，为后期计算机分析种苗生长状况环节提供了大量的数据基础，是现代自动化移动苗床控制系统必不可少的一部分。在现场总线方面，目前应用比较多的主要是以Can总线为主。它是德国BoSCH公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议的现场总线，可以实现多主方式工作，通信速度可以达1mbps/40m，最大通信距离可达10km，并且开发成本仅为同类现场总线的1/3。由于苗床上种苗的生长情况需要实时监控，数据上传与下达需同步进行，因此Can总线目前被广泛应用在自动化移动苗床控制系统中。
2目前自动化移动苗床控制系统存在的问题
我国对自动化移动苗床控制系统的研究开始于20世纪80年代，在近几十年的发展中，通过不断吸收国外农业发达国家的先进技术及自身的研究创新，已取得了良好的成绩;但与荷兰、美国、以色列等一些设施农业比较发达的国家相比，我国在设施农业自动化设备区域分布、自动控制系统可靠性、后期系统维护上存在一定的问题。
2．1部分地区移动苗床的自动化水平不高
当前，虽然我国在温室自动化移动苗床上取得了举世瞩目的成就，但我国幅员辽阔，目前只有在东部沿海等一些发达城市应用了自动化移动苗床控制系统，而这些地方恰恰土地供应极度紧缺，温室自动化设备难以大面积推广。在设施农业较为集中的内陆中原地区(如河南、新疆等地区)，土地供应面积充足，是发展自动化设施农业的良好区域。由于当地经济发展缓慢的原因，当地许多地区都还是以固定式苗床或者是纯手工移动苗床为主，费时费力，且劳动力成本高，整体跟不上发达地区的苗床自动化水平。因此，与美国、荷兰和日本等发达国家整体的移动苗床自动化水平相比，我国的移动苗床自动化水平还存在一定的差距。
2．2自动化移动苗床控制系统的可靠性不够
经过几十年的研究与创新，目前我国温室自动化设备在以自动化移动苗床控制系统为核心的基础上，已经形成了一套完整的温室自动化控制系统，但在控制系统的成熟程度(即自动化技术本身的可靠性)方面还有大量的工作要做。例如，在伺服控制电机上位机软件层面，由于程序过于冗杂、CpU运行过慢导致闭环反馈系统出现延时，进而导致苗床搬运车定位可靠性受到一定的影响，出现搬运车定位不准确及定位错误等问题。相比美国、荷兰和日本等发达国家，在对移动苗床上种苗生长数据的检测与调控技术上，我国研制生产的控制系统虽然能完成数据采集、传输与处理的基本功能，但在长时间、大容量、高负载的温、光、水、气、肥等因子的监测和调控上，国内控制设备的可靠性还远远不够，相比国外差距还是比较大。
2．3自动化移动苗床控制系统的后期维护困难
过去20余年，由于我国设施农业一直处于低位运行的状态，造成自动化移动苗床控制系统方面的专业售后维修人才严重流失。随着近些年设施农业自动化设备的快速发展，我国部分发达地区率先研制出移动苗床自动化设备，虽然这些地区应用已经非常广泛，但绝大多数的技术还是采用国外引进、国内消化的模式，从而造成目前这方面的人才极度匮乏。一旦控制系统出现故障，便可能需要国外的技术支持，企业成本过高、维修周期过长等问题可能会造成自动化设备长时间的闲置，甚至处于报废无人维修的境地。
3发展趋势
3．1苗床控制系统更加可靠、地区发展更加均衡
随着我国国民经济的快速发展和人民生活质量的不断提高，苗床控制系统作为设施农业设备中的核心控制系统，其可靠性的设计直接影响到企业的信誉及国家整体设施农业的自动化水平。因此，设施农业控制系统整体的可靠性问题已经引起了国家农业机械管理部门的高度重视，相关部门将陆续采取一系列的措施来保证整个控制系统的可靠性。未来自动化移动苗床控制系统将告别传统小批量生产的模式，取而代之的是大批量流水线生产，因此在控制系统电子元器件质量上面需得到保障，从而使整个苗床控制系统的硬件可靠性得到逐步的提升。同时，随着国家对设施农业资金扶持力度的不断加大，无论从设备利润还是人才引进方面，将迎来一个良好的窗口期。因此，在资金、人才的双重保障下，未来整体设施农业控制系统的可靠性将得到一定的保证。在区域苗床自动化控制水平分布方面，随着国家整体经济水平、技术水平的不断提升，未来将逐渐告别东、西部设施农业自动化水平分布不均的现象，取而代之的将是西部土地资源充分地区广泛使用自动化移动苗床控制设备，从而促进我国设施农业的快速发展。
3．2苗床控制系统与物联网技术相结合，向智能化方向发展
3．2．1机械视觉识别技术
机械视觉识别技术是目前相当流行且发展十分迅速的一门技术，是集数字图象处理、机械工程技术、控制技术、传感器技术及计算机软硬件技术于一体的工业机器视觉应用系统。它为机器设备增加了一双眼睛，将计算机的快速识别与人类视觉的高度智能化结合在一起，通过对目标物体图像的采集和处理得出分析结果，并上传到控制系统，实现了机器自主判断的能力。许多发达国家(如美国、日本)已在农业机械视觉识别技术方面进行了深入的研究，如苗床上种苗质量鉴定、获取种苗生长状态信息及种苗种类自动筛选等。机械视觉识别技术的应用将有效减少人工对自动化系统决策的参与，使得自动化移动苗床控制系统得到进一步的提升。目前，我国该技术在设施农业自动化设备上的应用与研究还处于起步阶段，未来随着国家科技不断的进步，机械视觉识别技术在自动化移动苗床控制系统上将得到广泛的应用。
3．2．2条码识别技术
条码识别技术作为一种自动识别技术，始于20世纪中叶的美国，是集光、电、机和计算机于一体，自动采集数据并发送给控制系统，最终实现实时信息的准确传输与获取的自动识别技术，也是迄今为止最为经济、实用的信息管理技术。该技术能够将各个领域的信息数据联系在一起，精确定位高速移动的物体，为实现物流与信息流的同步、提高供应链管理效率提供良好的技术手段。目前，在诸多物流控制系统中已经广泛采用该技术。对于自动化移动苗床控制系统，在分练种苗时往往存在工作量太大、分练错误等问题，如果将各种条形码贴在相应的种苗盆上，然后通过条码阅读器将条形码信息输入到计算机中，再通过计算机对种苗进行分类管理，可有效降低成本及减少搬运取苗错误。因此，条码识别技术与计算机技术相结合未来将广泛应用在苗床控制系统中。
3．2．3网络通讯技术
目前，自动化移动苗床控制系统数据通讯模块广泛采用以现场总线为主，而未来随着苗床系统对网络实时性、传输速率要求的不断提升，以工业以太网技术为核心的网络通讯技术将逐渐应用在苗床控制系统中，目前众多的工控厂家已经逐渐将自己的工业现场总线向基于以太网技术的通讯技术靠拢。工业以太网顾名思义就是应用在工业上的以太网，相比于现场总线，其有以下几大优点:①可以满足控制系统各个层次的要求，使企业信息网络与控制网络得以统一;②设备成本降低，以太网卡的价格是总线网络价格的1/10;③工业以太网更容易与internet集成，传输速率更加快。
4结论
自动化移动苗床控制系统作为育苗输送的一种农业自动化设备，在温室现代化生产中担当着重要的角色。随着我国温室面积的不断扩张及社会生产要求的不断上升，移动苗床自动控制系统的发展是必然的趋势。这种趋势主要体现在智能化自动控制模块的广泛应用及相关技术可靠性的不断完善。同时，随着“互联网+农业”概念的提出，从国家政策倾向出发已把农业现代化控制技术提升到国家战略层面，而自动化移动苗床控制系统相关技术不仅减少了劳动力成本、提高了产业效率，而且在摆脱农业机械一直作为低端制造业这一困境方面做出了一定的贡献。因此，在政策、技术、资金的三重推动下，我国设施农业自动化设备将引来良好的发展时期，自动化移动苗床控制系统也将得到快速的发展。
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国内外数控机床发展现状篇6
一、职业教育下的数控技术教学概述
（一）数控专业的定位。数控专业未来的就业方向有：普通机床及数控机床操作人员、数控设备维修人员、数控编程工艺人员、数控设备营销人员。职业技术学院数控技术专业的培养目标是培养具有现代机械设备制造、维修及理论知识的应用型、高技能人才，能够熟练操纵、维护、保养数控机床，具备基本的数控编程能力。数控专业的理论课程主要有《电子技术》、《电工技术》、《机械设计基础》、《机械制图及计算机绘图》，专业课程包含《数控编程及操作》、《单片机原理及应用》、《数控加工设备》、《数控应用软件》、《数控机床故障诊断及维护》等。
（二）数控加工实训的作用。数控技术是理论与实践要求较高的专业，通过实践教学环节，学生可以掌握数控机床基本操作、维修技能，了解数控机床的结构原理，熟悉计算机辅助设计和制造等的应用方法和流程。实践教学有利于培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，激发学生的创新思维，是培养应用型人才的主要途径。
二、现阶段职业教育中数控技术的教学现状
（一）数控实训设备数量不足。目前职业院校中的数控车床、数控铣床、数控线切割机及数控仿真等设备数量不足，不能满足数控实践教学的基本需要。由于设备数量较少，通常会数人或十几人共用一台机床，致使教学质量和效率下降，还增加了车间管理难度。在该现状下，学生对数控操作以及数控编程的掌握也不够扎实，进而影响了学生考试的通过率，不利于学生毕业后就业。
（二）缺乏有效的实践技能训练。职业院校的数控教学内容比较陈旧，加上课程的设置不够合理，致使学生的基础理论知识不够扎实，对数控编程知识以及数控机床缺乏全面的了解。受学生理论基础知识的限制，其在实际操作的过程中，只能掌握一些数控机床方面的简单的操作，而对于数控自动编程、刀具的选择与刃磨、工装的选择和调试以及切削用量的具体选用等各个方面的专业技能训练则极其缺乏，这就使学生的操作水平只是处于一个较低的水平，很难满足未来工作岗位的需要。
三、提高职业教育中数控技术教学质量的措施
（一）加大对数控实践教学设备的投入力度。职业院校要重视对数控教学设备的投入，合理增加数控实践教学场地。引进先进的数控教学设备，保证数控设备的数量能够满足学生的基本需求，另外学校要对数控教学的设备配置进行及时更新，淘汰技术比较落后的数控设备，使学生能够接触到社会新型数控技术，避免学生所学知识与社会对人才的需求不符。
（二）制定科学的培养目标及实践教学计划。始终把技术的应用性作为培养目标，把职业的针对性作为培养的方向，重视及培养学生的实践能力和岗位适应能力，依据数控专业所规定的目标来培养学生，尤其需要把握基础理论知识、机电职业的技能等，以便在以后工作中能较快顺应本岗位的工作现状。
针对数控专业的学生，在制定实践教学计划时，以能力为培养目标，均需要多方仔细分析论证之后决定，了解国内外的最新现状与发展趋势，通过理论联系实际，不断深入，并积极开展数控实践教学，比如金工实习、工厂生产实习、课程设计、数控机床编程操作、毕业实践环节等。
（三）加强校内外实训基地的建设。职业院校在加大对设备引进力度的基础上，需要扩大校内实训基地的建设规模，提高校内实训基地的建设等级，为学生创造良好、逼真的实训环境，帮助学生更好的掌握数控操作技能。另外，学校要加强校外实训基地的建设，增强与校外企业的沟通、交流与合作，学校可以与校外企业签订学生岗位实习合同，让学生到企业的实际生产中去学习，真正体验数控机床加工的全过程，提高学生的实际操作能力。
（四）合理设计实践教学内容。在分析数控专业的培养目标，预测学生的就业形势、就业市场的基础上，设置实践教学内容，在设计时考虑技能训练、机械操作，同时考虑学生综合运用能力的培养，比如发现、分析、解决问题的能力，最终养成学生具有技术应用、技术创新的能力。设置类似或真实的职业环境，让学生在其中进行训练，培养学生具有一定的管理和效益意识，从多个方面提高学生的职业素质。
国内外数控机床发展现状篇7
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。
采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司（parsonscorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到±0.0381mm（±0.0015in），达到了当时的最高水平。
1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。
这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（bendix-cooperation）正式生产出来。
在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。
数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。
然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。
到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。
数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐·;特雷克公司（keaney&treckercorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。
1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（flexiblemanufacturingsystem——fms）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为cnc机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。
80年代，国际上出现了1～4台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（flexiblemanufacturingcell——fmc）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到fms或更高级的集成制造系统中使用。
目前，fms也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。
所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。
那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。
为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。
第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。
车床依用途和功能区分为多种类型。
普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。
转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。
自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。
多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高3～5倍。
仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高10～15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型
立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。
铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。
专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站
看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。
我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。
金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。
由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。
自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，中国在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在1960－1980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品经济，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了，;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。
但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100％进口。
机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100％外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80％以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。
就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。
美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。
欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少??借钱总是要还的。
韩国、台湾的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资企业。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着“国产”的旗号。
近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、网络化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。
目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80％是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。
美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。
1.美国的数控发展史
美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成fms、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。
2.德国的数控发展史
德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。
3.日本的数控发展史
日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本fanuc公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。
4.我国的现状
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，中国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在1958~1979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，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，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。
在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，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，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。
2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是5－8％，目前预计是15－20％之间。一、什么是数控机床车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后10－15年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。，近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本经济不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。二、数控设备的发展方向六个方面：智能化、网络化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。三、数控系统 由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。
四、机床精度1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。2、机床精度体系：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。3、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。;4、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。五、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况1、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。2、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。3、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。4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。5、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。5、民营企业进入机床行业情况1、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。2．2004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。3．2002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。六、军工企业技改情况军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。听在军工企业的朋友讲，如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。 其实，总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。
参考文献：
1.《机床与液压》20041no171995-2005tsinghuatongfang opticaldiscco¸,ltd¸allrightsreserved
4.《机床数控系统的发展趋势》黄勇陈子辰浙江大学
5.《中国机械工程》
6.《数控机床及应用》作者：李佳
7.《机械设计与制造工程》2001年第30卷第1期
8《机电新产品导报》2005年第12期
9.《?望》2007年第37期
国内外数控机床发展现状篇8
【关键词】数控加工技术：现状；趋势
1.数控加工技术概述及特点
数控加工技术是指用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术。现在，数控技术也叫计算机数控技术。目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术，这种技术用计算机按事先存储的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。数控技术是典型的机械、电子、自动控制、计算机和检测技术密切结合的机电一体化高新技术。数控技术是实现制造过程自动化的基础，是自动化柔性系统的核心，是现代集成制造系统的重要组成部分【1】。数控技术把机械装备的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新水平，使传统的制造业发生了极其深刻的变化。
数控加工技术不同于传统的加工技术，其主要特点为：
（1）能高质量地完成一般机床难以完成的复杂零件和曲面形状的加工；
（2）能方便地改变加工工艺参数（如切削用量），因而利于换批加工和新产品的研制；
（3）可实现一次装夹工件完成多道工序加工，从而确保高质量的加工精度同时又减少了辅助时间；
（4）采用模块化标准工具，既减少了换刀和安装时间，又提高了工具标准化程度和工具的管理水平；
（5）便于实现计算机辅助制造。
2.国内数控加工技术现状
我国数控加工技术经过50多年发展，取得较显著成效，已基本掌握数控系统、伺服驱动等基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础。高档数控系统在我国“八五”期间攻关项目中均已陆续通过国家鉴定，中档数控系统技术及功能也已日渐成熟和丰富。但我国数控技术仍存在许多不足，尤其是产业化方面，数控技术水平远不能满足我国现实需【2】。历经半个世纪的探索与发展，我国数控设备性能、可靠性都有了明显的提高，并逐渐被社会所认可，稳步于市场竞争之中。现今，我国的数控机床企业已逐步拥有自己的知识产权，数控技术整体竞争力和综合实力显著增强，新产品新技术研发势头强劲，不仅可满足国内需求，有的还已出口国外。但就数控机床拥有量而言，我国虽已近300万台的拥有量稳居世界前列，但是我国的机床控化率仅为2%左右，而与西方工业国家20%的控化率相比仍存在较大差距。
3.数控加工技术发展趋势
伴随着数控技术的发展进步，数控加工技术的应用领域已不再局限在传统的制造业中，在一些重要行业中，如汽车、轻工、医疗等也都纷纷融入现代化的数控技术，并且对这些行业的发展起到了显著的推动作用。目前，数控技术的主流发展方向主要为以下几方面：
（一）开放式发展方向
数控加工技术的开放式发展可有效促使数控系统更加灵活、柔性、具备适应性、通用性和扩展性，推动网络化和智能化的发展，使数控设备和数控机床可根据时展灵活的进行更新换代。开放式的数控系统可在不同的平台上有效运行，与其他系统进行相互操作，同时可与用户交互风格，因此，开放式系统具备互操作性、可互换性、可伸缩性等特征。开放式结构可利用通用微机技术进行声控自动编程，实现图形扫描自动编程。极大的提高了系统的可靠性，使数控系统变得更加微型化、小型化；同时，利用其对外开放的软、硬件资源可推动数控系统实现多品种、多档次，并大大缩短生产周期。
（二）智能化发展方向
随着计算机技术的快速发展，人工智能技术渗透其中，数控加工技术朝向智能化方向发展成为必然。数控技术的智能化就是借助人工智能技术对制造过程进行全面监控，并对工作过程及决策进行控制。实现数控程度编制、加工过程及故障诊断的智能化。智能化数控技术主要表现为以下几方面：第一，将自适应控制融入数控系统中，自动测量多种参数，从而实现在保障产品质量的基础上，最大程度的提高生产率，降低生产成本；第二，加入自动编程和人机对话功能；第三，设置故障自动诊断功能；第四，利用模式识别技术，使机器可以自动识别图样，借助声控技术对其行驶语言命令加工。在计算机技术的迅猛发展下，智能化数控技术将更加系统完善，数控技术智能化也将具备更为广阔的应用前景。
（三）网络化发展方向
网络化数控技术是近些年国际数控机床博览会的新亮点，是数控加工技术迈向网络化发展格局的有力手段，网络化数控技术可将各机床联网，继而对联网机床实现无人化操控和远程控制，有效的满足了制造企业及产品生产线对信息集成的要求，同时是更新制造模式，例如，虚拟企业、全球制造、敏捷制造的基础型单元。数控技术网络化方向发展便于Cn内部与数字伺服之间及上级主计算机进行通信，便于维修数据的传递，方便与其他工厂的数据交换，实现信息的广泛共享。另外，制造业可利用互联网络，连接起不同位置、不同制造资源的各制造企业，摆脱产品设计、加工中时间与空间的限制，节约时间，提高生产效率。
4.结束语
数控加工技术是制造产业进步发展的技术保障，影响着社会乃至国家的发展与兴旺。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进数控制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。总之，在我国研究和发展数控制造技术势在必行。在新一轮数控技术革新的浪潮中，我们应看清形势，准确把握数控技术的发展现状及未来发展趋势，采取正确的技术革新手段，不断创新、与时俱进，争取在关键技术上不断取得突破性发展。
参考文献
【1】代元沛.数控技术的现状及发展趋势[J].数字技术与应用，2014（05）.
【2】宋春华.数控技术的现状及发展趋势[J].装备制造技术，2011（03）.
【3】陈明润.智能化数控技术的未来发展方向探究[J].煤炭技术，2013（06）.
国内外数控机床发展现状篇9
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、pC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。
第二章总体方案的设计
2.1设计任务本设计任务是对Ca6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。（1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求Ca6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。（3）数控系统的硬件电路设计任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CpU的选择是关键，选择CpU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关；2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关；3.i/o口扩展的能力与对外设控制的能力相关。除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CpU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CpU和mCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以mCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无Rom的8051，8751是用epRom代替Rom的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。2.3总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的Ca6140车床经济型数控改造示意图如图所示。Ca6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由i/o接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及i/o接口送给微机。如图2－1所示：
第三章微机数控系统硬件电路设计
3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用8031CpU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764epRom，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264Ram用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示：图3－28031芯片内部结构图各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚VSS：电源接地端。VCC：＋5V电源端。⒉输入/输出（i/o）口线8031单片机有p0、p1、p2、p34个端口，每个端口8根i/o线。当系统扩展外部存储器时，p0口用来输出低8位并行数据，p2口用来输出高8位地址，p3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下：p3.0RXD：串行数据输入端。p3.1tXD：串行数据输出端p3.2int0：外部中断0请求信号输入端。p3.3int1：外部中断1请求信号输入端。p3.4t0：定时器/计数器0外部输入端p3.5t1：定时器/计数器1外部输入端p3.6wR：外部数据存储器写选通。p3.7RD：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。⒊信号控制线RSt/VpD：RSt为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。aLe/pRoG：aLe是地址锁存允许信号。它的作用是把CpU从p0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。
Vpp：当ea为高电平且pC值小于0FFFH时CpU执行内部程序存储器中的程序。当ea为低电平时，CpU仅执行外部程序存储器中的程序。XtaL1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XtaL2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、i/o口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户i/o口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线aB地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由p0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（a7～a0），p2口直接提供高8位地址（a15～a8）。⒉数据总线DB数据总线宽度为8位，由p0口提供。⒊控制总线CB控制总线由第二功能状态下的p3口和4根独立的控制线RSt、ea、aLe和pSen组成。其引脚图如图3－3所示：3.1.28255a可编程并行i/o口扩展芯片8255a可编程并行i/o口扩展芯片可以直接与mCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行i/o口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CpU与设备之间的信息交换。8255a的结构及引脚功能：1、8255a的结构8255a的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据i/o端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行i/o端口a、B、Ca口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为a口和B口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路a、B两组控制电路把三个端口分成a、B两组，a组控制a口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CpU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路它接收来自CpU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CpU和8255a之间信息的传送。
参考文献：
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国内外数控机床发展现状篇10
关键词：冷光线故障排查记忆理解电路
中图分类号：H05B33/00文献标识码：a文章编号：1674-098X（2015）10（b）-0050-02
1引言
1.1研究的目的和意义
随着社会的发展数控机床在机械加工部门的应用越来越广泛。进入21世纪，随着数控技术的飞速发展，数控设备已遍布全世界，不仅工业发达国家已广泛采用，就是发展中国家也大量使用。我国自改革开放以来也引进了不少先进的设备，这些设备的特点是以大规模集成电路为主的数控设备，这些设备功能强，生产效率高，但是复杂，它涉及机械、电器、液压、气动、光学与计算机技术等许多领域，尤其在故障诊断、状态监测方面涉及数字测试技术与计算机网络技术。因此，它的维修在理论上、方法上、手段上与普通的设备相比都有很大的区别，给维修工作带来很大的困难。目前，由于企业缺乏数控设备维修这方面的专业人才，数控机床的维修工作很大程度只能依赖外部的力量。一旦数控设备出现故障，哪怕是很小的问题都得停机等待维修，给企业正常的生产带来很大的影响，越来越多的企业用户希望能够依靠自身的力量来解决数控设备的故障问题，因此，提高设备维修技术人员的素质和能力，就显得尤为重要。
数控机床，最容易出现短路、虚接等电路问题。目前针对这类问题的判断方式是根据报警现象确定出现问题的大致位置，然后通过测量局部电压通过逐步排除法确定故障位置，这样的故障诊断方式费时耗力，对数控机床中经常出现的急停按钮故障、液压电动机互锁引起的急停故障、立卧转换互锁引起的急停故障、起动条件不满足引起的急停故障、机床超极限保护引起的急停故障、垂直进给轴超极限保护引起的急停故障、pLC故障引起的急停故障、电缆连接不良引起的急停故障、自动换刀过程中停电引起的急停故障。对于上述诸多故障问题，通过排查法确定故障位置需要耗费大量的时间，维修效率低下；且在出现电路连接故障时，难于准确断定故障所在线路位置。
在数控机床维修教学中讲解数控机床维修时，目前只能通过电路图讲解其控制流程，不便学生理解内部电气控制方式，给教学也带来较大的困扰，如何快速排查故障并便于理解已成为数控维修方面的首要解决的难题。
1.2研究的主要内容
经过数控机床维修中深入研究，惊喜的发现将传统上应用于背光显示、广告灯、仪器面板、照明标志等领域的eL冷光技术应用于数控机床的维修和故障位置诊断具有理想的效果，无需对数控机床的电路结构进行复杂改进即可实现故障位置的快速、可视化诊断。
具体地说，通过如下技术方案实现的。
eL冷光技术在数控维修中的应用，将eL冷光线接入到数控机床的控制线路或作为数控机床的主线路。
由于eL冷光线具有电致发光特性，当交流电压加在发光粉所处的两个平板电极时，电场使得（ZnS）粒子产生激发式跃迁，从而在每一个充放循环中发光，当它含有不同的激活剂时，可发出不同颜色的光。在将eL冷光线接入到数控机床后，电路存在连接故障的位置或者电气元件所连接的eL冷光线不会发光，即可确定相应位置或电气元件为故障位置。
2传统数控机床电路分析及故障排查难点分析
对于传统回路判断故障时，无论是电压法判断还是电阻法判断最基本的均是要逐条线路排查，并逐一检查相关电路之间的关系，以确定故障点位置，这种排查方式费时费力还不能准确确定故障点位置。
例如机床出现SV0433故障报警时，机床出现报警必定会因为报警急停，在排查这类故障时，报警信息显示变频器DCLinK电压低，直接现象为伺服无法上电，而维修手册中仅仅显示DCLinK电压下降而且没有解决方法，这类报警分析其故障原因有多处线路音响，想要准确判断必须测量伺服电源电压，mCC自检回路电压及相关前置电气线路中是否出现短路或断路情况，基础测量电压点位在23处，并要逐一排查。
如果机床仅仅出现emG报警而不出现任何报警信息提示则排查所要测量的点位更多。为了解决这样的难题方便故障排查及教学中学生理解，这里提出引用冷光线技术进入接线以便更为方便的排查故障。
3eL冷光线技术工艺与研究现状
3.1eL冷光线技术发展现状
目前eL冷光线技术主要应用于以下几方面。