目  数控设备的现状及发展趋势    系  别  机械制造系    学生姓名  xxxxxx      学  号    0901079    专业名称    数控技术    指导教师    xxxxxx      年    月    日 目    录 摘要、关键词    3 引  言        4 一、数控技术发展现状    4 1.核心技术严重缺乏    4 2.民族品牌与国际品牌差距显著    5 3.技术鼎新和成果转变与市场脱节    5 4.缺乏优秀的管束机制    6 二、我国数控技术发展趋势    6 1. 开放性    6 2. 运动并联化    7 3. 极端化    7 4. 信息交互网络化    7 5. 新型功能部件    8 6. 高可靠性    8 7. 加工过程绿色化    9 三、国内数控设备发展的战略思考    9 1. 战略考虑    9 2. 发展策略    9 四、结语    10 参考文献    10 致  谢        11 数控设备的现状及发展趋势 xxxxx  09数控2班 摘要：从20世纪中叶数控技术出现以来，数控设备给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控设备是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。数控设备的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。 进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。设备制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造设备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控设备的发展是解决设备制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控设备的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控设备的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文从数控设备的市场化需求和本身两方面入手简要介绍了数控设备及加工技术的现状与未来。 关键词：数控设备，加工技术，现状、发展趋势 引言 20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术 在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。数控技术出现以来，数控技术给机械制造业带来了革命性的变化。从上世纪80 年代起，我国设备制造业的发展虽有起伏，但对数控技术一直给予较大的关注，已具有较强的市场竞争力。但在中、高档数控设备方面，与国外一些先进技术与产品仍存在较大差距，效率、精度和可靠性等方面均有明显差距，相当欧洲在上世纪90 年代中期水平，大部分处于技术跟踪阶段。 由于中国技术程度和工业基础还比较落后，数控技术的性能、程度和可靠性与工业发达国家相比，差距还是很大，尤其是数控系统的克制可靠性还较差，数控产业尚未真正形成。因此提速举行数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完美数控技术和数控产业成为当前的主要任务。 一、数控技术发展现状 1.核心技术严重缺乏 普查数据表明，数控设备的核心技术—数控系统，由显现器、克制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国90%必要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路设备集团，在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控设备，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国产数控设备的关键零部件和关键技术主要依赖进口，国内真正大而强的企业并不多。现在世界最大的3 家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其他还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开端产业化、程度品质一般。高级次的系统全都是进口。华中数控近几年发展迅速，软件程度相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。现在国内一些大厂还没有采用华中数控的。 数控功能部件是另外一个薄弱环节。某种意义上说，功能部件将构筑21世纪现代数控设备。功能部件的性能和价钱决定了数控设备的性能和价钱。功能部件不是设备附件，它是数控设备的核心代表。国产数控设备的主要故障大多出在功能部件上，它是波及国产数控设备应用的主要根源。从国产数控设备的开辟和应用来看，功能部件急需技术攻关。特别在数控刀具滞后现象反映相当强烈。国产数控刀具在寿命、可靠性等方面差距显著，无论在品类、性能和品质上都远远不能满意用户要求。由于国产刀具品类少、寿命低，严重波及数控设备效率的施展。调研企业进口的数控设备，配用大度进口数控刀具，由于价钱昂贵，用户不堪负担。数控立、卧回转工作台，数控分度盘和数控电动刀架等数控功能部件市场中海外商家也略胜一筹。 2.民族品牌与国际品牌差距显著 2004年 6月一份广东设备用户的抽查情况透露，在数控设备的各个品牌之中，用户对欧洲、日本、美国、韩国和中国台湾等数控设备品牌的关注度已占全部市场的60%以上。品牌知名度上的差距，导致用户在挑选加工设备时把更多的机会给了海外数控设备行当的一些“实力派”。如哈尔滨某发动机(集团)有限公司的缸体生产线是一条全主动加工线，其粗加工选用韩国大宇重工的专机主动线，精加工则选用了英国CROSS HULLE公司的专机主动线，缸盖加工线是由德国Cross. Huller公司制造的高速加工中心和专机主动线、德国产的全主动在线测量机、日本产的全主动封闭检测机和清洗机形成的。曲轴生产线为全主动柔性流水生产线，精加工线由日本的数控高速CBN 磨床、动平衡机、抛光机等形成。 3.技术鼎新和成果转变与市场脱节 适销对路的产品是企业在市场竞争中战胜的基本。技术鼎新是产品满意市场必要的关键。多数企业在确定数控技术鼎新项目上没有突出重点，市场定位不明确，不能集中力量，突破重点，带领集体，项目处理带有盲目性。率先，盲目跟随国际技术潮流增加生产实力。数控设备产业本身的程度关键要看鼎新实力、人员素质和企业素质的提高。近年来的改制、改组已有一些初步成效，来之不易。在面对市场需求增加的同时，还是要清醒看市场，妥当求发展，还是要抓前、抓后(即抓开辟、抓销售、抓品质、抓服务)，郑重抓实力。中国要成为制造市场，而不是加工市场，设备行当也应正确看待这个问题。否则就造成科技攻关的新产品差距仍然很大，挥霍了有限的人力物力；其次技术鼎新取得成果后，缺乏市场化的全面处理，品质保障系统的不健全，尚未制定相应的规范和

　　，制造工艺研究严重滞后。造成数控设备市场占有率逐年下降；再次，不看重品质和服务。设备行当是第一个提出品质承诺声明的行当，在市场起色的时候，企业对品质和服务更要看重，对用户更加周到和热情，一个企业的品牌往往是在市场好的时候创立的，也往往是在市场好的时期丢弃的。 4.缺乏优秀的管束机制 多数企业都受到生产经营缺乏动力、自我制约机制不健全、劳动生产率低下等问题的严重困扰。适应市场经济需求的以企业为主体、产学研相联合的技术鼎新系统尚未形成，缺乏吸引高层次、高素质人才鼎新创业的环境，无法顶事整合相关技术、产业和资源优势，形成合力展开联合攻关，共同打造技术鼎新平台。所以必须按照经济发展的客观要求，建立以公司法人为主要内容的现代企业法度。真正确立以用户为中心的市场经济观念，认真调整产品构造和组织构造。真正让市场在资源配置中起基础作用。 二、我国数控技术的发展趋势 数控设备以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，成为先进制造技术中的一项核心技术。数控系统技术的突飞猛进为数控设备的技术进步提供了条件，当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的设备越来越得到用户的青睐。 1. 开放性  （1）向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准

　　，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期； （2）向用户特殊要求开放：更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求； （3）数控标准的建立：国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标ISO14649（STEP-NC），以提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程乃至各个工业领域产品信息的标准化。标准化的编程语言，既方便用户使用，又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。 新一代数控系统的开发核心是开放性。开放性有软件平台和硬件平台的开放式系统，采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究， 数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。 目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控设备是近两年的一个新的焦点。数控设备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控设备和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机。 2. 运动并联化 并联运动设备克服了传统设备串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，在设备主轴（一般为动平台）与机座（一般为静平台）之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。 并联设备作为一种新型的加工设备，已成为当前设备技术的一个重要研究方向，受到了国际设备行业的高度重视，被认为是“自发明数控技术以来在设备行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。 3. 极端化(大型化和微型化) 国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控设备的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型设备包括微切削加工（车、铣、磨）设备、微电加工设备、微激光加工设备和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。 4. 信息交互网络化 对于面临激烈竞争的企业来说，使数控设备具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。既可以实现网络资源共享，又能实现数控设备的远程监视、控制、培训、教学、管理，还可实现数控设备的数字化服务（数控设备故障的远程诊断、维护等）。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配备了一个称为信息塔（e-Tower）的外部设备，包括计算机、手机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障报警显示、在线帮助排除故障等功能，是独立的、自主管理的制造单。 5. 新型功能部件 为了提高数控设备各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有代表性的新型功能部件包括： （1）高频电主轴：高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点，在各种新型数控设备中已经获得广泛的应用； （2）直线电动机：近年来，直线电动机的应用日益广泛，虽然其价格高于传统的伺服系统，但由于负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用，机械传动结构得到简化，设备的动态性能有了提高。如：西门子公司生产的1FN1系列三相交流永磁式同步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联设备以及动态性能和运动精度要求高的设备等；德国EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驱动均采用两个直线）电滚珠丝杆：电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，可以大大简化数控设备的结构，具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。 6. 高可靠性 数控设备与传统设备相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大；工业电网电压的波动和干扰对数控设备的可靠性极为不利，而数控设备加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控设备有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修

　　故障模式并找出薄弱环节。国外数控系统平均无故障时间在7～10万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为10000小时左右，国外整机平均无故障工作时间达800小时以上，而国内最高只有300小时。 7. 加工过程绿色化 随着日趋严格的环境与资源约束，制造加工的绿色化越来越重要，而中国的资源、环境问题尤为突出。因此，近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的设备不断出现，并在不断发展当中。在21世纪，绿色制造的大趋势将使各种节能环保设备加速发展，占领更多的世界市场。 三、国内数控设备发展的战略思考 1. 战略考虑 我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。 2. 发展策略 从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国数控设备综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国数控设备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现数控设备的跨跃式发展。 强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。 在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。另外，我国应根据需要有目标的加大人才培养力度，为我国的数控机床产业提供强大的技术人才支撑。 在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

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