数控机床发展趋势(6篇)
时间：2024-03-04
时间：2024-03-04
关键词切削技术；机床；高速切削；发展趋势
中图分类号TH16文献标识码A文章编号1674-6708（2013）89-0000-02
0引言
机床加工是加工制造业部件加工的主要方式，而切削加工是机床加工制造技术的一个基本工艺。在数控机床加工技术发展的今天，切削的高速度、高精度和高给进是切削工艺在机床加工领域发展的重要趋势。航天航空、汽车船舶、能源军事等社会各领域的机械和装备部件和模具的高精密度的需要对机床加工的切削技术提出了更高的要求，高速切削和高精密度的切削成为了切削技术在机床加工领域的发展趋势。
1高速切削概述
1.1高速切削的概念
高速切削的概念最早是由物理学家萨洛蒙提出的。他通过切削试验得出结论，即：切削速度加快，切削温度相应提高。但是当达到临界点的时候，切削速度加快，切削温度却开始下降。高速切削的含义可从两个方面理解，一是在进行切削时主轴运转的高速性；另一个是进行切削时加工进给的高速性。
1.2高速切削的优势性
高速切削与普通的切削加工方法比较而言，具有明显的优势性：首先，因为切削和进给的速度都有了大幅度的提高，使得在一定时间内的材料切除率也相应的提高4～5倍，极大的提高加工效率。其次，切削力大大低于普通切削，对于一些特殊要求的加工部件可实现高精密度的加工。高速切削产生的热量散发性好，工件处于冷态加工状态，减少了工件的变形情况，对于耐热度差的零部件加工尤为适合。同时减少了刀具的磨损，耐用度有所提高，延长了刀具的使用寿命，降低了加工成本，特别适用于加工薄板薄壁刚性低的零部件。另外，高速加工的高频率减少机床的振动，使工件加工表面的光洁度大幅提高，从而有效减少了后续的人工修正的工作量，使工作效率和工作效益都得到了有效的提升。
2高速切削实现的机床条件
2.1高速主轴单元
在机床加工系统中，高速切削的实现离不开机床系统中高速主轴的配置，这是部件实现高速加工的最重要的部件单元。高速主轴单元首先要求其刚性高，具有良好的动平衡性和回转精度；其次，要具有良好的热稳定性，配备有测温装置和冷却装置，实现良好的稳定控制；再次，具有较好的离心力承受能力，能够实现足够的功率和力矩的传递。目前，高速主轴单元主要分为气动主轴和电主轴两种类型。气动主轴的因为其输出功率小，最高转速较低，所以主要应用于精密加工，使用范围较小。电主轴的结构属于集成化结构，将消齿轮变速机构取缔而改成全部用伺服电机进行直接驱动，同时结构设计中还添加了和冷却的机构。这种高速集成化主轴通过两种方式构成，一种方式是将电机通过联轴器直接连接于主轴，另一种方式是将电机转子和主轴二合一成一个整体传动结构，取消了原有的传动链。这种机构转速非常高，每分钟转速可高达几十万转，且易于平衡，传动的效率很高。
2.2高速加工进给系统
机床加工进给系统的高速性也是实现高速切削的重要技术手段之一。机床中高速主轴的转速n与铣刀直径d和铣刀的线速度v有直接的关系。三者之间的关系表达式为：
（1）
机床进给的速度vt不仅和主轴转速n有关，还与铣刀齿数z以及刀齿切削厚底ap有关，三者之间的关系表达式为：
（2）
由式（1）和（2）可以看出，机床的进给速度要实现高速性，相对应的就要求主轴转速实现高速性。如果主轴转速不够，就会造成刀具的工作条件不良，不能实现高速切削的加工要求。先进数控机床的性能能否实现高速性，其衡量的指标是以数控机床对进给量为1mm的补程序段连续执行时的实际速度。如果分辨率相同，数控机床的高速性能与这个值的大小成正比。另外，进给系统的高速性能的实现还需要具有足够的加速度，以保证系统要达到一定高速度的要求时，其使用的时间和行程最短化。只有这样，才能在最短的时间范围内根据工件的曲率半径对进给的速度进行不断的调整，才能实现对于比较复杂的曲面轮廓的高精度高效率的加工。以目前数控机床的发展情况来看，在高速数控机床上，通常通过两种方法实现系统的高速进给。一种方法是运用滚珠丝杠进行传动。这种高速进给的方法首先将进给伺服电机的转速加以提高，再结合使用具有较大导程的滚珠丝杠副来提高进给速度。虽然这种传动系统能够满足一般高速机床的进给速度要求，但是其进给行程短、对于速度的增加有较大的限制性等缺陷也比较突出。另一种方法使运用直线电机传动。直线电机技术应用在数控机床的高速进给系统中，具有系统结构简单，定位精确度高的明显优势，对于高速的直线运动和平面运动都能够得以实现。
2.3高速刀具系统
高速切削使用的刀具直接决定高速切削能否良好的执行。刀具材料主要有：金刚石刀具，适用于铝合金材料的切削。立方氮化硼刀具，适用于切削灰口铸铁。还有涂层硬质合金刀具以及陶瓷刀具等。高速切削对于刀具的刀柄夹持系统也有很高的要求，刀柄夹持系统要有很高的装夹精度和刚度以及动平衡能力，在高速运转的时候要具有绝对的定心性，完全的安全可靠。
3高速切削技术在机床加工领域的发展趋势展望
高速切削的加工技术比较复杂，在实际的应用中，还存在很多有待深入研究的问题，具有广阔的发展前景。高速切削技术在速度的提高上还有很大的提升空间，随着机床技术的不断向前发展，高速主轴和驱动电机的技术不断的更新升级，高速切削实现的转速和进给速度也将相应的不断提高。在刀具材料的上，随着对刀具材料的不断开发和研究，在刀具的刚度，精度和耐磨度等方面必将实现突破性的发展，加上新的切削工艺的开发和使用，切削技术必能满足各领域加工部件的不同需求。随着加工制造业的发展，高速切削的推广和发展，对相关的一系列机床产业发展起到了灵活的带动作用，也是机床制造业技术进步的良好体现，具有良好的发展趋势。
参考文献
[1]张宁菊.高速切削机床的关键技术.机床与液压，2010（11）.
[2]艾兴.高速切削加工技术[J].北京：国防工业出版社，2011.
关键词：数控技术发展趋势
马克思曾经说过"各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产"。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。
1数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面[1～3]。
1.1高速、高精加工技术及装备的新趋势
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。
1.25轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。
当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。
1.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装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机床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，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak）公司展出的"CyberProductionCenter"（智能生产控制中心，简称CPC）；日本大隈（Okuma）机床公司展出"ITplaza"（信息技术广场，简称IT广场）；德国西门子（Siemens）公司展出的OpenManufacturingEnvironment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
2对我国数控技术及其产业发展的基本估计
纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。
a.奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。
b.初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。
c.建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。
虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。
2.1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。
2.2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，以提高我国制造装备业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世纪初期我国制造装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，实现制造装备业的跨跃式发展。
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。
参考文献：
[1]中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼[J].世界制造技术与装备市场，2001（3）：18-20.
[2]梁训王宣，周延佑.机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与装备市场，2001（3）：21-28.
[3]中国机床工具工业协会数控系统分会.CIMT2001巡礼[J].世界制造技术与装备市场，2001（5）：13-17.
关键词：机电一体化技术；发展趋势；产品功能；协调和综合
现代技术革命总是伴随着学科间的交叉和大综合，通过这种交叉和综合总是能够推动工业技术的飞速发展，当前微电子技术和计算机技术的结合就推动了机械工业的技术变革，这就使得机械的加工、结构、功能等方面都会产生较大的变化，机械加工有电气化已经进入了机电一体化时代，工业生产到了极大的提高。
从当前科学技术的反战大趋势来看，机电一体化是个必然趋势，也是科技革命的必然产物，机电一体化的发展必将影响传统机械、电气工业化工生产，逐步引领工业产业结构向智能化、自动化、高效能的方向发展。
1机电一体化技术特点
机电一体化的结构功能主要包括：整体功能、动力功能、信息处理、控制功能等方面，尤其是控制功能结合现代电子技术的设计，通过相应软件实现自动化的控制，构成了一个完整的机电一体化系统。机电一体化从交叉学科而来，目前已经是自成一体，具备了具有自身专业特色的新的学科，其总的特征是：综合运用自控技术、机械技术、计算机技术、传感、技术、接口技术和电力电子技术的合理配置，实现最优化的系统工程，在功能上能够实现高效能、多功能、高可靠性的目标，其核心技术包括软件和硬件，硬件的要求是比较高的，涵盖高性能的机械本体，传感器和驱动信息单元。软件部分主要是起到保证准确性和可靠性的控制程序。
机电一体化技术和相应的产品已经渗透到各个领域涵盖范围广泛，目前我们所能接触到的所有工业生产领域都已经覆盖了机电一体化的技术，其生产产品根据专业类别分为“数控机械类、电子设备类、机电结合类、电液伺服类、信息控制类”。
2机电一体化技术的应用发展
在制造业技术高速发展的今天，应用机电一体化的产品也是层出不穷，在2013年我国新增机器人3.7万台，成为全世界2013年机器人数量增加最多的国家，据统计在2014年新增机器人数量已达到5.6万台，从这个方面也可以看出智能化、自动化结合微电子技术的行业发展是机电一体化的发展大方向，通过机电一体化技术的发展将带动各个行业共同的发展。
2.1发展历程
“机电一体化”很多人简单的理解为机械与电子的结合。在早期我们国内刚刚接触到机电一体化时仅是将机械和电子学的简单融合，称作机械电子学，近些年由于其不可抵挡的发展势头，机电一体化的的称谓更加适合。机电一体化技术的发展离不开微处理技术的进步发展，微型芯片技术的进步必将带动相应的数控、机器人、电子控制等机电一体化前沿技术的革新，当然在不同的行业由于行业特殊性，也势必存在相对低级的机电一体化，在当前应该是高级和低级并存，以效率优先为标准。随着整个国家产业结构的升级和改变，我们越来越提倡绿色经济，绿色工业，机电一体化也应向环保、节约的方向发展。另外在硬件方面，以电脑控制为主的机电结构集成化技术日趋成熟，而与之紧密结合的控制技术、驱动部分、机械结构部分都将提高集成化程度，高度集成化降低了使用和操作的难度，另外整体的机械效率也得到了较大提高。
2.2技术应用
在现代机械制造业中充分利用电子计算机技术和现代制造技术，制造工程领域的新技术相继诞生，如数控技术、柔性制造技术、现代集成制造系统、虚拟制造、敏捷制造等。在饮料加工行业，利用机电一体化实现饮料自动灌装，使单机的自动化程度有了较大的改善和提高，整个饮料生产及其包装生产线的自控技术和生产能力得到了极大的改善，使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。在金属加工企业中利用CIMS技术将人与生产经营，生产管理和过程控制有机组合，连成一体，实现从原料采集到进厂技工，再到生产、加工、销售发货等等整个生产过程都有机电一体化的技术体现。
3机电一体化产品的发展趋势
今后随着网络技术和计算机技术的发展，机电一体化产品的发展趋势将向智能化、微型化、网络化、自源化、人性化、绿色化的方向发展。智能化即要求机电产品有一定的逻辑思考、判断推理、自主决策等智能，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。目前我国拥有机床接近320万台，是当今世界上机床数量最多的国家，但是处于技术领先的数控机床不到一成，而在这些机床中大部分也都是一些普通数控机床。机床中的电气传动部件，近些年也在逐渐向交流传动转变，电气传动技术被交流传动所取代是必然趋势，数字技术的发展将复杂的矢量控制技术变为现实，而且交流调速系统的性能已经大大超过了直流调速水平。
机电一体化产品种类和生产厂家繁多，因此模块化是一项复杂的工程。在产品开发设计时，利用标准化模块开发出新的产品。模块化是需要生产厂家统一认识，应该从行业发展角度出发，加速实现模块化和标准化的进程。另外网络技术的发展也会对机电一体化技术产生深远影响，家庭网络化可以将家用电器连接成集成家用电器系统，机电一体化产品无疑应朝网络化、接近生活化方向发展。
4结束语
随着科学技术的发展，机电一体化和各种专业技术相互融合的趋势将越来越明显，以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
参考文献：
[1]姚全.21世纪机电一体化技术的发展趋势[J].科技创新与应用，2012（29）.
[2]黄鸿辉.对机电一体化技术发展趋势的探究[J].电子制作，2013（07）.
[3]张葆青，闫石，陈爽.机电一体化技术的现状与发展趋势[J].机床与液压，2011（24）.
【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。
1.引言
数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。
2.国内外数控系统的发展概况
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。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。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，cnc只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过cad/cam及自动编程系统进行编制。cad/cam和cnc之间没有反馈控制环节，整个制造过程中cnc只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正cad/cam中的设定量，因而影响cnc的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统cnc系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了cnc向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
3.数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：
3.1高精度、高速度的发展趋势
尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
3.25轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。
3.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。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。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。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。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装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机床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，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
4.结束语
随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。
参考文献
[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[j].赤峰学院学报.2007.
[2]董淳.数控系统技术发展的新趋势[j].可编程控制器与工厂自动化.2006.
关键词：数控机床电气维修技术发展趋势
中图分类号：G718文献标识码：C文章编号：1672-1578（2017）02-0283-01
数控机床作为先进科学技术的一个重要产物，其本身就具有较高的造价成本。在运行过程中数控机床一旦发生故障，不仅会影响工作进度造成损失，其机床本身也是一种极大的损失。因此，对于故障的诊断维修是当前的一个重要研究内容，尤其是针对电气故障而发展的维修技术更是具有非常重要的价值意义。本文旨在通过对数控机床电气维修技术相关的问题进行探讨，进而为促进数控机床在未来得到更好的发展提出一些可行的建议。
1数控机床发生电气故障的原因及对电气故障进行诊断的方法技术
1.1数控机床发生电气故障的原因
当数控机床出现电气故障问题时，首先通过调查分析找出故障原因是一个非常关键的环节，找出故障原因就有利于对相应的故障进行有效地诊断排除。根据相关调查数据显示，除去一些偶然发生的停机故障之外，数控机床发生电气故障的原因主要有以下几个方面：第一，电源出现问题。数控机床的电源十分关键，承担着维持正常工作的任务，向机床及系统进行运作提供了能量。当电源出现问题时就有可能造成数据丢失的情况，也会导致机床随之停机，如果故障问题比较严重的话还有可能使系统遭到局部乃至全部的损坏。第二，随着工件加工的质量逐渐变差，其动态特性逐渐变得不理想，而且数控机床会在一定速度的情况下发生振动。第三，数控机床的坐标无法找到零点的方向也是一种常见的故障。而这种情况有可能是因为零方向远离零点，也有可能是由于光栅的零点标记发生了移位或者接线处于开路状态等原因造成的。第四，当数控系统中的位置环发生了故障问题时，位置环就会报警。
1.2对数控机床的电气故障进行诊断的方法技术
应对数控机床发生的电气故障，通常情况下不仅要具备丰富的维修物质条件和高素质的人员条件，也要注重掌握正确的诊断方法，这有利于更加快速有效地对电气故障进行诊断维修。一般说来，电气故障的诊断方法主要有以下几种：
直接检查法是指利用维修人员的感官进行调查分析，这种方法主要适用于对数控机床的电气故障进行初步分析。
仪器检查法在具体应用过程中就需要用到一些具有常规性的电工仪表，然后通过对电源电压展开必要的测量工作后进一步对故障问题进行分析。
通过接口状态进行检查的方法也比较常用，这一方法的运用就对维修人员具有相对较高的要求，不仅要熟练掌握发生故障的机床的接口信号，也应具备运用PLC编程器的能力。
参数调整法也是一种重要方法。实际上不论是PLC系统还是数控系统，其为了满足各种机床及工作的需要往往都设置便于进行修改的参数。由于这些参数在将各种机床和电气系统进行有效匹配基础上，能进一步使机床的各项功能都得到理想的发挥，因而其中任意参数发生改变或者出现丢失的情况都是需要避免的。
交换位这一方法主要应用于发现故障板却没有备件的情况。使用这一方法时务必要进行周全的考虑，然后再互换检查，尤其要注意保证硬件接线的交换及相应参数的互换操作准确，否则不仅不能真正解决问题，还有可能引发新的故障。
信号与报警的指示分析法也比较实用。就硬件的报警指示而言，一般是指将伺服系统以及数控系统囊括其中的电子电器装置所呈现出的不同状态以及相应的故障指示灯，只要将指示灯呈现的状态与具体功能说明结合起来看就能对其所指示的内容及相应的诊断排除方法进行判断。
备件置换法的应用则具有一定的难度，而且在某些情况下为了避免延长停机时间，调换工作就需要在备件条件相同的情况下展开，之后再进行相应的维修检查工作[1]。
2数控机床未来的发展趋势
随着社会的不断发展和科学技术的持续进步，数控机床在未来的发展中会紧跟智能化的发展趋势，逐步实现无人加工的状态。当今世界整个社会的发展都比较趋向于节省劳动力，实现人工的智能化。而数控机床集当下相关的先进科技为一体，在科学技术不断发展进步的时代大背景下，智能化的趋势是无法避免的。而数控机床在未来的智能化发展趋势中，将会使当前加工过程中那些需要人工干预的一些棘手问题得到合理解决。总的说来，数控机床的智能化表现将具体体现在加工效率和质量、操作及编程、故障的诊断及监控等多个方面。
在数控机床未来的发展中，还需要不断改进现阶段的加工工艺，紧扣节能与环保的时代主题。追求速度已经不再是当前世界发展的重要主题，在新时代的发展里，如何在节能环保的基础上进行高效发展已经被提上了议程，而这也是未来发展的一个主要方向。切削液是在以往的加工过程中经常被用到的，但是容易对环境造成污染并影响操作人员的身体健康。因此，促进加工工艺绿色化发展就要摒弃切削液的使用，而采用切削的方法进行操作，或者针对一些特殊的情况又可以采取使用微量的准干切削法。通过对加工工艺的改进以及相关技术设备的应用，就能在一定程度上提高数控机床的加工效率。
数控机床在未来的发展过程中还可以通过转变和调整来节省具体的零件加工时间，从而提高加工效率。通常情况下，在对零件进行加工时，总有一些步骤会消耗时间，降低了加工的效率，比如搬运和调整工件等。在数控机床未来的发展中就可以从这个方面着手，通过技术手段对不同的步骤进行整合，达到利用一台机床就可以完成多项工作效果，这不仅体现了未来加工工序朝集约化方向发展的趋势，同时也减少了无用时间的消耗，进而使加工效率得到提升[2]。
3结语
综上所述，在科学技术的发展推动下，数控机床还具有很大的发展潜力。相关行业在注重提升加工技术的同时，也要注意对机床可能发生的故障进行有效诊断排除，以确保机床的正常使用及操作人员安全。此外，在数控机床未来发展中，也要保持积极探索的精神，紧跟时代步伐，推动数控机床朝着更好更高效的方向发展。
参考文献：
机床是先进制造技术的载体和装备工业的基本生产手段，机械制造的工作母机，是装备制造业的基础设备，主要应用领域是船舶、工程机械、军工、农机、电力设备、铁路机车、汽车等行业。在船舶、工程机械等行业的产能扩张压力的推动之下，机床工业正迎来快速发展阶段。
就最近几年的发展情况看，在机床工业的下游产业中，船舶、工程机械、重型机械、军工是发展最快的行业，这些行业的企业在从产能闲置发展到满产超产的过程中，对机床设备的更新换代和小规模添置需求带动了机床工业稳定中速增长；当前各大造船公司、工程机械公司的产能利用率基本都在100％以上，尤其是造船行业，手持订单远超当前产能。生产任务已经排到了2011年，扩大产能已成为必然，扩产必须的生产设备尤其是机床设备的需求量将迎来加速增长，其他如汽车、电力设备的需求也将维持稳定增长。
二、各机械子行业交替推动机床工业发展。大型重型机床速度远快于中小型机床
机床是制造机器的机器，为汽车、船舶、军工、工程机械等各个装备制造产业提供装备，因此与宏观经济、特别是制造领域的固定资产投资密切相关。同时机床行业的直接下游是机械制造，因此机床行业与机械制造业的关系更为密切。机床工业给其下游多个机械制造子行业提供产品，因此不同时期，各装备制造子行业有繁荣，有衰退，而机床工业发展比其下游行业要相对稳健。在各个不同的经济发展阶段，各个子行业交替成为推动机床行业发展的主动力，机床行业将跟随发展最快的子行业增长。
在当前的经济发展阶段，船舶、工程机械，重型机械、石化生产设备等重型设备是发展最快和增长前景最为明确的下游行业，汽车工业虽然整体盈利水平增长跟不上产量增长，但产销量的增长还是比较明朗的，因此汽车工业对机床的需求仍将稳定增长。
重型工业发展是此轮中国经济繁荣的主要增长点，成为拉动我国经济的重要力量，中国目前正处于重型机械、重化工业发展阶段的中段，这一阶段还将持续很长时间，重型机械行业发展应该快于轻型、中型机械产品的发展，相对应地其所推动的大型、重型机床行业的发展速度将远快于中小型机床，因此我们更看好大型、重型机床行业的发展前景。
三、高精密机床壁垒很高
机床行业作为精密机械制造业，发展特点是循序渐进，逐步累积，产品性能很难在短时间内取得爆发式进展。如同其它制造业一样，基于亚洲国家的成本优势，近年来机床工业有向亚洲新兴国家转移的趋势，但这种趋势发展的速度比较缓慢，远远落后于其它类机械设备制造业，这主要也是因为机床工业技术和工艺提高的难度很高。当然我们认为这种转移的趋势不可逆转。
高精机床是先发优势明显的行业，技术与工艺非常严苛，每提高一步都需要很丰富的技术、工艺上的沉淀和艰苦的努力。对于后发的国家和企业来说很难弥补，这也是我国机床工业长期落后，贸易逆差居高不下的重要原因。这与我国其他行业特别是其他机械子行业发展突飞猛进，产品开始大规模出口的形势形成了鲜明对比。相对于其他机械行业来说，我国管理部门对机床行业的重视和扶持力度是相当大的，但是机床行业的逆差水平是所有机械类子行业中最高的，这充分说明了高精机床提高的难度。
正因为高精机床行业提高难度大，所以机床行业先进国家对本国机床企业保护的力度也比其他行业要大，西方国家对我国机床业不仅在技术上严格限制转让，而且基于政治原因在高精机床产品上也对我国实施限制和禁运。高精机床是当前为数不多的西方国家对我国采取限制和禁运措施的产品。
当然机床行业这种高壁垒特点确实给国内机床企业发展制造了障碍，但这也成为国内高精机床行业龙头企业的保护墙和后发企业的进入壁垒，龙头机床企业相对国内后发企业的技术优势会维持很长一段时期。
四、中国机床工业取得很大进步
机床是装备工业的基础，生产装备的装备，机床工业是关系国民经济、国防建设的基础工业和战略性产业，在发达国家无一不重视机床工业。我国机床工业经过多年艰苦努力，建立起较大的规模和较完整的体系，奠定了有利的技术基础，具备相当的竞争实力。整体上说，我国机床工业已跨入世界行列的第一方阵。2000年以来，世界机床工业由欧洲向亚洲新兴国家转移趋势，虽然缓慢但难以逆转。
“十五”以来，我国机床消费连创纪录，大陆市场机床消费总额(国内产品销售产值十进口额一出口额)和进口额已连续5年居世界第一，成为令全球瞩目的机床消费大国。2006年中国大陆市场机床消费额达131.1亿美元，同比增长约20％；机床进口72.4亿美元，同比增长11.55％，增幅比上年同期提高1.7个百分点。中国机床消费额占全球机床销售总额的比重已达到20％以上，为机床产业发展提供了难得的市场机遇。世界机床消费位列二、三、四名的日本约占15％，美国约占11.6％，德国约占10.6％。
作为一个世界上发挥重要作用的大国，我国必须从各个方面确保国家的独立自主地位。我国机床行业产品种类齐全，可生产品种已经超过3600种，基本已经无空白领域，大部分满足了我国装备制造业对机床的需求。
近年来，我国机床市场需求非常旺盛，2003年至2006年之间，销售收入增长率分别为21％、21％、17％，27％，而数控机床更是以50％以上的速度增长。机床工具行业整体销售收入连年以20％以上的复合增长率增长，从目前的情况来看，国内机床行业需求旺盛趋势还将延续。在技术含量较高的金属切削机床方面，机床产量连年上升，年复合增长率22％以上，数控金属切削机床产量上升幅度更快，数控金切机床比例稳步增长，2001年中国数控金切机床比例只有9％，到2007年上半年已经达到了20％。由于我国目前正处于工业化初期，很多金属加工产品要求的精度并不要求很高，加上我国劳动力成本低廉，因此低端普通机床仍然有一定的市场销路。
五、国产机床数控化率逐年提高
数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作(如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液)和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。
数控机床与普通机床相比有很多无可比拟优点：1、适合于复杂异形零件的加工；2、加工精度高；3、加工稳定可靠；4、高柔性，加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，5、高生产率；6、劳动条件好，机床自动化程度高，操作人员劳动强度大大降低，工作环境较好。
缺点是：1、投资大，使用费用高；2、生产准备工作复杂；3、维修困难，数控机床是典型的机电一体化产品，技术含量高，对维修人员的技术要求很高。欧洲、美国、日本的机床业都很重视数控化，目前欧美日的金属切削机床的产值数控化率均在80％以上，数量数控化率也在60％以上。
我国数控机床开发晚，起点低，前期发展缓慢。数控系统装置是数控机床的神经中枢，是长期阻碍中国数控领域发展的关键环节。“九五”以后国家有关部门明确发展以pc为平台的数控系统，通过“九五”的攻关，现在框架上已初步完成。解决了多坐标联动的技术难题。从过去的三坐标联动达到了最多可达入坐标联动，打破了国外对我国的技术“限制”。同时，我国国产数控系统已具备批量生产能力，市场品牌也在逐步树立，正在改变国际强手在中国市场上奇货可居的垄断局面。
经过多年的发展的我国数控机床已经取得了很大进步，远高于普通机床的发展速度，2002年国产数控金属切削机床24803台，06年达到了82024台，数量数控化率从9％提高到了20％，产值数控化率为44％。
但是总体来说我国数控金切机床还是相对比较落后，国内市场占有率低，基本依赖进口，这是导致我国金属加工、金属切削机床的贸易逆差连年上升的重要原因。我国数控金切机床消费对进口产品的依存度长期维持在70％以上，如何发展我国数控金切机床，是我国机床业界的重要任务，同时也是我国机床扩张和增长的重大机会。
六、对进口机床依存度仍然很高
长期以来我国机床工业取得了很大发展，但是相对于发达国家的机床工业我们仍然落后，主要在加工精度、稳定性、无故障时间上与国外产品有较大差距，而且数控化率偏低，虽然我国大陆机床主机的销售收入增长很快，但进口增长也很快，进出口逆差有逐年扩大趋势，只是在07年上半年，进出口逆差有稍稍缩小的迹象，总体而言，我国对进口机床的依存度较高，一直维持在50％以上。这其中，数控金切机床对国外产品的依存度很高是重要原因。我国数控金切机床对进口存度达到了70％，可以说基本依赖进口。
造成这种局面的主要原因是我国机床产品，尤其是高精机床和数控机床的性能、质量、稳定性落后，而且提高速度缓慢；另一个原因是国内对机床行业的保护力度还不到位。前些年为了吸引外资，对外商直接投资企业购买外国设备免税。近年来，政府已经对这些政策进行了修改，外商投资企业进口机床的免税条款已经废除，而且国内企业的固定资产投资购买国产设备可以抵税。这些措施有力地支持了国产机床业的发展。
当然我国机床行业对进口度高，也从侧面说明了机床行业提高的速度较慢，很难取得爆发性的飞跃，行业壁垒非常高，因此国内机床行业内的领先企业，在技术和产品性能上优势将保持很长一段时间，其他后来者很难在短时间内超越。同时对外依存度高也给予了我国机床行业较大的发展空间。
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