高档数控机床的作用大全11篇

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制造能力显著提升

通过对进口量大、市场需求面广的数控车床进行研发，我国机床企业拥有了可以与进口设备比肩的自主研发产品，设计制造能力得到提升

“在一台机床上，X轴的运动可以加工线条，加上Y轴可以加工面，有了Z轴可以加工一个立体的东西，但是这还远远不够。”机械科学研究总院院长王德成告诉笔者，“工业上往往要加工更为复杂的曲面，舰艇、飞机、火箭、卫星、飞船中许多关键零件的材料、结构、加工工艺都有一定的特殊性和加工难度，用传统加工方法无法达到要求，必须采用多轴联动、高速、高精度的数控机床才能满足加工要求。”

王德成所说的多轴联动是数控机床中一项关键技术，它可以实现在一台机床的多个坐标轴上同时运动，刀具或工件可在数控系统控制下同时协调运动，从而完成复杂形状的加工。虽然我国是当今世界第一制造大国，但是这样的高档数控机床缺乏，导致我国在高端制造领域受制于人。

“以前我国做不了五轴联动机床，所使用的数控系统也是国外制造的。曾经为了制造大型船只上的一个设备，许多厂商争先恐后抢着使用仅有的一台进口机床。而对于航空航天企业而言，国外高档数控机床不仅对我们限制进口，即使进口了，其数控系统也留有信息后门，对于国防安全是一个很大的隐患。”专项技术总师、中国工程院院士卢秉恒说。

随着我国航空航天、船舶制造、能源电力、国防军工、汽车和工程机械等行业的迅猛发展，对大型、重型、复合、高精度高档数控机床的需求急剧增加。改变高档数控机床领域掣肘的现状迫在眉睫。

对此，“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项重点对进口量大、市场需求面广的加工中心和数控车床的研发进行了部署。机床企业开发出了一大批适应市场需求的新产品，龙门式加工中心、五轴联动加工中心等制造技术趋于成熟，重型锻压装备性能接近国际先进水平，精密卧式加工中心形成具有自主知识产权的柔性制造系统核心技术。至“十二五”时期末，我国机床企业的产品设计制造能力得到显著提升，高档数控机床和装备的国际竞争力不断增强。

在高档数控机床领域，我国终于拥有了可以与进口设备比肩的自主研发的产品，8万吨大型模锻压力机和万吨级铝板张力拉伸机等重型锻压及数控冲压设备的成功研制，填a了国内航空领域大型整体成形技术空白；大型贮箱成套焊接装备成功应用于五号等新一代火箭研制，在航天领域建立了首条采用国产加工中心和数控车削中心的生产示范线，已应用于新一代运载火箭、对接机构、探月工程差动机构等100余种、10000余件关键复杂零部件的加工，取得了显著的经济效益和社会效益；数控锻压成形设备的产业化成效显著，其中汽车覆盖件冲压线国内市场占有率超过70%，全球市场占有率已超过30%，有力推动国产汽车装备自主化，并向美国成功出口9条汽车生产线。

技术标准逐步完善

我国机床行业形成一大批技术标准和规范，部分技术标准被列入国际标准，行业国际竞争优势显著增强，对产品研发提供有力支撑

“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项实施以来，行业技术水平明显提升。卢秉恒介绍，我国研制的精密卧式加工中心等30多类重点产品达到国际先进水平。其中，25米数控立柱移动立式铣车床是国家重大工程项目建设的急需、替代进口的高端产品，其技术参数、技术等级均处于世界领先地位，机床规格、承载重量世界最大，代表了国家高档数控重型机床最高水平。

最值得一提的是，我国机床行业的自主创新和可靠性水平提升显著，标准和技术规范逐步完善。通过专项实施，推动国内机床骨干企业联合高校、用户进行开发，积极组织数控机床可靠性评定国家/行业标准的编制并在机床行业内推广应用。机床主机平均无故障时间从专项实施前的400～500小时已普遍提升至1200小时左右，部分产品已达到国际先进的2000小时。

卢秉恒介绍，专项成果形成一大批技术标准和规范，部分技术标准受到国际同行重视，并被列入国际标准，行业国际竞争优势显著增强，对产品研发提供有力支撑，也对国家装备制造业持续发展能力的提升起到保障作用。

2016年底，我国自主提出的用于检测五轴联动机床精度的S形试件标准已通过国际标委会审定，成为我国在高档数控机床设计、检测领域的首项标准，实现了“零”的突破。

此外，专项实施8年多来，累计申请发明专利3956项，立项国家及行业标准407项，研发新产品、新技术2951项。在行业研究机构、重点企业建设了18项创新能力平台、部署了70个示范工程，培养创新型人才5500余人。

国产“大脑”补齐短板

数控系统实现了从模拟式、脉冲式到全数字总线的跨越，初步具备与国外同类产品的竞争能力，突破了制约我国数控机床行业发展的瓶颈

数控系统是机床装备的“大脑”，是决定数控机床功能、性能、可靠性、成本价格的关键因素，也是制约我国数控机床行业发展的瓶颈。而基础薄弱、“缺心少脑”一直是中国制造的短板。

专家表示，数控系统、伺服电机、伺服驱动等是制造装备最重要的关键基础部件。要实现“中国制造2025”的目标，形成“中国智造”的核心竞争力，离不开数控系统包括伺服驱动、伺服电机等关键技术的创新。

为了补齐短板，“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项部署实行全产业链布局，国产数控系统实现部分技术的原创超越。企业掌握了数控系统的软硬件平台设计与批量生产技术，在多通道、多轴联动、高速插补等关键技术指标方面达到国际主流产品技术水平。

通过专项的支持，我国数控系统实现了从模拟式、脉冲式到全数字总线的跨越，已初步具备与国外同类产品的竞争能力。高档数控系统、功能部件与主机产品配套研发，初步实现与高档数控机床的批量配套。据工业和信息化部装备工业司副司长罗俊杰介绍，2016年，数控机床专项支持研发的高档数控系统已累计销售1000余套，国内市场占有率由专项启动前的不足1%提高到了5%左右。

篇（2）

0前言

数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素，而国外对我国仍进行封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。近年“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项通过重点扶持，为我国数控技术行业创造了良好的外部环境，特别是针对航空航天、汽车制造等领域实施了国产高档数控机床应用国产数控系统示范工程，提高了国产高档数控装置的市场占有率，但用户仍然对国产数控系统信心不足，我国高档数控机床配套的数控系统一大部分依旧依赖国外产品。

“十三五”是全面完成国家科技重大专项战略任务的冲刺五年，是落实中央全面深化科技体制改革、实施创新驱动发展战略等系列决策部署的关键五年，因此总结过去，做到四个聚焦（聚焦关键、聚焦重大、聚焦长远、聚焦能力），意义重大，时不我待。

1目前国产数控系统存在的问题

通过“十二五”规划的实施，我国机床行业技术水平明显提升。数控系统、功能部件及数控刀具与主机产品配套研发，实现与中高档机床的批量配套。高档数控系统的多通道、多轴联动等关键技术指标已基本达到国际主流系统先进技术水平，但在性能、成套性、可靠性、批量生产稳定性和品牌等方面与国外先进水平还存在较大差距，主要存在以下问题：

1.1测试验证不足

国产数控系统虽有大批量应用，但大都集中在低端市场，中高端市场占有率仍然较低。数控系统软件的可靠性和精度保持性较低，故障率较高，“S”件试切还达不到指标要求，其中一些隐性问题还没有完全暴露出来，特别是软件的鲁棒性问题。为此“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“十二五”期间已经安排了部分产品的实验验证和示范工程，并取得了一定的成果，但还需经过大量和长时间的验证后逐步完善，以此保证数控系统的稳定运行。

1.2功能配置不全

经过前期的攻关，国产数控系统实现了很多功能，解决了有无的问题，但很多功能是“形似而神不似”。目前国产数控系统的功能满足80%的用户需求，但其余的功能开发难度和工作量较大，同时产品的宜用性不好，与主机融合度不高，针对性不强，一些辅助调试工具不全，特别是系统标准辅助面板上的按键标识大多是固定，不能更改，不利于机床厂进行系统的扩展开发，并且国产数控系统在多轴多通道或者多轴单通道控制功能方面不能实现任意几轴之间的插补加工，这些都在一定程度上影响了国产数控系统的推广。

1.3性能表现不佳

国产数控系统在性能上和主流的进口数控系统还有差距，特别是在高速高精控制方面。伺服驱动和电机的性能比较薄弱，且差距较大，比如伺服的参数自适应控制、电机的高速、高刚度、高精度、高加速度、功率体积比等方面与国外主流产品还存在差距，后续的性能提升难度大，伺服电机的工艺制作水平不高，数字化制造水平低，造成产品一致性差，规格系列不全，成套性不足，这些在一定程度上拖了数控系统的后腿。

1.4系统标准不统一

国产数控系统缺乏统一的标准，如总线标准不统一，系统内部通讯协议不统一，不利于工厂实现网络化智能制造，标准不统一致使各个厂家之间的伺服和系统无法混用，调试监控软件互相不兼容，不利于加工企业实现网络化智能制造，也不利于机床制造企业进行机床的网络化批量调试。

2国产数控系统发展趋势

自1952年美国研制出第一台试验性数控系统以来，数控系统的发展十分迅速，数控系统也由原先的硬连接数控发展成为今天的计算机数控(CNC)，目前国产数控系统正在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。

2.1信息化

随着制造业的发展，数控机床不再是一个独立的加工单元，数控机床和人、数控机床之间的交流都离不开网络。面向制造自动化集成的网络功能数控系统应具有与上层信息管理系统交换信息功能，这些必要的交换信息包括制造加工任务计划，数控系统及底层执行装置的工作状态及故障信息等。同时基于新一代云服务平台的大数据采集、大数据挖掘等变得越来越重要，这些都离不开高速、可靠地网络信息功能。

2.2智能化

智能化是制造技术发展的一个大方向，随着人工智能在计算机领域的渗透，研制智能数控系统必将成为未来的发展趋势。例如：研制开放式智能化数控系统，支持温度、振动、RFID等传感器介入的物联网平台；研制基于高级语言的智能化数控系统解释器；研究基于开放式智能化数控系统智能加工技术，如智能化加工路径控制、进给率自适应、故障诊断，监控与设备的自动维护等。

2.3开放化

利用丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统是当今数控系统的趋势之一。开放式体系结构使数控系统具有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、信息化。开放式体系结构可以采用通用的计算机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单，同时可以根据资源进行系统集成，促进数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，缩短开发生产周期。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。

3国产数控系统用户需求和技术要求

数控系统和主机及终的端用户的联系是密不可分的。因此以用户需求为牵引，加强示范应用格为重要。

3.1开展面向智能化控制的高档数控系统扩展模块开发

支持用户自主研发的共性技术或智能化技术通过程序模块（软件）或者通过总线功能模块（硬件）等多种方式与数控系统集成，缩小模块的体积，增强可维修性模块，并且处理好各模块之间的耦合等内部结构问题。开发数控系统的指令域采样数据的分析工具、机床加工过程功率控制、数控机床动态误差补偿与加工过程智能监控技术等功能模块，以满足国产高档数控系统对高性能零件加工工艺的适应性要求。

3.2数控系统与伺服驱动、电机等协同发展

伺服性能与电机性能已经是制约数控系统发展的关键因素，应针对机床需求，注重数控种类、产品规格及性能差距，改善伺服驱动、电机性能，开发伺服系统优化工具，开发广泛适应各种用途的伺服驱动产品和主轴电机。同时也对高精度绝对光栅尺、编码器等关键部件展开开发和应用，使之定位提升，协同发展。

3.3优化编程软件

目前市场上大部分是采用通用的CAD/CAM编程软件，对特定工件加工的工艺知识考虑不是很多，今后需集成有特定工件的切削工艺知识的专用CAM软件，如在生成刀具轨迹时再考虑到机床的切削力，使生成的加工程序质量得以高度提升，同时随着机器人的使用越来越普及，基于动力学的机器人离线编程软件的需求也会越来越广。

3.4支持先进技术集成性开发

加大辅助功能的研发，配置更友善的交互界面以及与主机融合的宏程序，做到可“私人订制”。深入研究二次开发平台（下转第134页）（上接第115页）技术，提高数控系统的开放性，为第三方开展不同层次的二次开发提供方便而完整的移植方案，形成加工处理数据链（CAD/CAM/CAPP/CNC）。

3.5形成统一的标准体系

在未来进行的数控系统、伺服单元、主轴电机、进给驱动电机、直驱主轴的定子转子、力矩电机、直线电机等在机械接口方面应该形成一种国家标准体系，统一规格，在同一规格下应统一接口尺寸，统一数据接口形式，便于用户进行维修与更换。并需具有与国际技术标准的主流数控系统和自动化控制装置接口的联接能力，注重与第三方应用的互连，完善总线的标准化以及通信协议的标准化。

3.6健全综合配套能力

数控系统的研发生产厂家要成为数控机床的工艺和控制应用专家，研制阶段应充分了解主机的各种性能，提高产品的性能和水平，不断增强系统的可靠性、稳定性，并建立一支优秀的研发队伍、跟踪队伍、维护队伍，为用户提供良好的综合配套服务。另外系统厂家还应逐渐提供综合成套技术，使数控系统与驱动系统、主轴电机、进给电机、力矩电机等进行检测试验好后一起成套供应。

3.7建立应用反馈机制，以数据支撑产品持续改进

现代生产管控对数控设备提出了更多的要求，需要实时监控掌握数控设备的工作状态，记录零件加工过程中的大量数据，加强应用过程中的数据统计分析，有计划地安排预防性维修和保养，能够快速诊断解决设备故障，这些方面均需要数控系统厂家进行强力的技术支持。

3.8推广和应用数控机床刀具寿命跟踪管理技术

随着设备增加，刀具数量相应增多，若日常管理不当，刀具寿命跟踪不准确，将造成极大的浪费。通过对刀具信息层的管理，比如刀具全生命数据管理、刀具修磨管理刀具寿命监控等技术手段，可实现机床刀具的数据化使用和维护，将有效缩短出现问题时的排查时间，提高了生产效率。

4数控系统发展在专项管理中的启示

4.1充分发挥创新平台的作用，提升企业创新能力

“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项前期安排了不少创新平台的课题，应充分借鉴“十二五”成果，继续加强开放式数控系统创新平台建设，通过平台确实提升企业的自主创新能力，健全产学研用结合的技术创新和成果转移转化的机制和体系，摸索出一套适合企业自身发展的创新之路。

4.2紧跟市场需求，提升企业自身竞争能力

市场是配置资源的重要因素，企业应紧盯市场发展需求，根据自身特点，利用有限的资源，走差异化发展道路。不能只停留在共同完成扶持项目的层面，研发满足客户需要的产品，从而引导消费，实现“双赢”提升国产数控系统产业化水平，占得市场先机，从机床制造、人才培养、用户使用等多个角度做工作，以实现机床、系统、用户企业三方共赢，形成系统与机床企业稳定、长效的批量配套产业链，建立市场化互动机制，实现国产数控系统配套应用示范工程，提升企业在市场中的竞争力。

4.3加强数控系统可靠性，建立数控系统评价体系

可靠性是企业的生命，严格开展数控系统可靠性测试验证（数据采集）工作，要在产品出厂时保证产品出产质量，切不可将机床厂和最终用户作为系统功能的试验验证地，为企业提供一个放心可用的产品，并在应用中对于数控系统做出评价，建立新的数控系统评价体系，保证专项目标的完成。

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 数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。 

 数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。 

一、国外数控系统现状 

 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（siemens）、发那克（fanuc）、三菱电机（mitsubishi electric）、海德汉（heidenhain）、博世力士乐（bosch rexroth）、日本大隈（okuma）等。 

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段 

 纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（imts 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-model b数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828d所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的m700v系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1] 

2.机器人使用广泛 

 未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到ic封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的kuka，fanuc公司的m-1ia、m-2000ia、m-710ic。[2] 

3.智能化加工不断扩展 

 随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。 

4.cad/cam技术的应用 

 当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的cad/cam技术为多轴多任务数控机床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。esprit、cimatron等一些著名cam软件公司的产品除了具备传统的cam软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。 

二、国内数控系统现状 

 随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。 

 国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了ckx5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3] 

 国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。 

 然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。 

参考文献： 

[1]彭芳喻等.从imts 2010展看我国数控系统未来发展之路[j]，金属加工，2011第4期：8-11 

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中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0227-01

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，它是传统机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术等于一体的现代制造业基础技术，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。数控技术水平高低和装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。现对国内外数控机床产业现状进行介绍，并对产业竞争力和战略发展进行研究。

1 国外数控机床产业现状及发展趋势

从世界范围来看，数控机床发展的强国首推德国和日本。德国的数控机床精度高，稳定性好，自动化程度高，出口遍及世界。而日本十分重视发展批量生产自动化，并大力发展中小批柔性生产自动化的数控机床。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，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。目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，主要体现几个方面。

1.1 智能、高速、高精度化

随科学技术的发展，计算机系统及其应用软件的复杂化，使得机床系统及其硬件结构简化，数控机床的智能化程度日趋提高。如果重复定位精度能达到0.005 mm，为高精度机床，在0.005 mm以下，是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造（CAM）系统的发展，精密度已达到微米级。

1.2 设计、制造绿色化

绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床作为装备制造业的核心，能否顺应环保趋势，加大绿色设计与制造的研制，将是影响经济发展的重要要素之一。

1.3 复合化与系统化

根据数控机床具有数字化控制机床运动的这一特点，可实现工件一次装夹，完成多种工序复合加工，从而大大提高生产效率和加工精度。产品开发周期的缩短，制造速度也得到相应提高。而且随着产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。

2 国内数控机床产业现状及发展趋势

1958年我国研制出第一台数控机床，随后经历五个发展阶段，直至21世纪，数控机床发展速度远高于机床工具工业平均发展速度，我国数控机床实现了超高速、飞速发展。

当今世界机床制造业的水平集中表现在数控机床的开发、生产能力上，数控机床已成为制造业的主流设备，一个国家所拥有的数控机床多少、水平高低已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。要实现我国从一个机床大国转变为机床生产强国的目标，必须加快调整步伐，加大新产品开发力度，必须关注机床产业相关的新技术及发展趋势。

随着信息技术的日新月异，高新技术日趋成熟并广泛应用到机床上，高速、高效、高精度、复合加工、环保是今后机床产品发展的主流。数控机床替代普通机床，机床技术的复合化、智能化生产的日趋成熟，极大提高生产效率和机床生产的自动化水平，缩短交货周期，降低生产成本，并且能够快速反应市场。例如：在产品复合技术方面，具有代表性的德国WFL公司研制的MILLTURNS系列车铣复合加工中心，该机床可完成车、铣、钻、镗、攻丝、滚齿、磨削等多道工序加工。德国TBT公司的MULTI.CRANK，最多有十个控制轴，可完成复杂曲轴类零件的复合加工。

3 我国数控机床产业的战略选择与实施

虽然目前市场对高档和大型机床需求量很大，但是中小型和普通机床已出现库存迹象。因此对于这两种供需矛盾的突出问题，必须通过加快调整产品结构来解决。企业要针对市场需求和本企业特色、产品特色进行产品结构调整。逐步增加大型重型以及多轴控制，高柔性、高自动化程度机床制造能力和市场占有比重，同时不断完善内部管理机制，培养人才，提高劳动生产率，重视产品质量和服务，在提高产品的稳定性和可靠性上下功夫；同时，完善管理机制，提高管理水平也是企业增强竞争力的必备条件。

目前国内排名在前列的主要机床制造企业均为国有企业，如沈阳机床集团，大连机床集团，北京第一机床等等。这些国有大型企业机床产量占据国内机床总产值的70%以上，处于绝对主导地位。并且这些企业占有国家更多的资源，容易得到国家扶植。在这些企业的国有企业股权结构中，国有股比重过高。股权过于集中，不利于股权分散和公司产权独立化，不利于投资主体多元化和形成多元产权主体制衡机制。因此，合理配置股权，优化股权结构是完善国有企业治理结构的关键环节。

从2009年至今，中国机床产值已稳居世界第一，但其中经济型数控机床占比相当大，高档数控机床与国外仍有很大差距。因此，必须提高开发能力，发展高档数控机床。而且我国重型机床行业虽然取得了可喜的成就，但是与工业发达国家相比，还存在不小差距。目前，国产重型机床与世界一流水平的差距主要是可靠性和制造工艺等方面，要加速缩小与国外的差距，不断提高国产重型机床的水平，就要不断提高自主创新能力，开发自己的核心技术。

目前，我国龙头机床制造商已经形成了并正在扩大自己产业集群。如大连机床在大连高新区构建其产业集群等等，并积极引入国际高端机床零部件制造企业及机床配套供应企业，提高产品供应效率，与供应商共同合作增强企业研发能力，最终达到增强产业链条，提高综合竞争实力的目的。

4 结论

数控机床作为实现机械制造自动化的关键，直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。机床行业要进一步深化改革，适应市场需求，积极调整产业和产品结构，转变经济增长方式，加速数控机床产业化步伐，增强自主创新能力，加快高档数控机床和大型重型机床及其功能部件的研发和市场开拓，从而提高市场竞争力，在国家的政策和措施的支持下，机床产业竞争力将会得到迅速的提升。

参考文献

[1] 中国社会经济调查研究中心.2008年数控机床行业分析报告[R].5-22.

[2] 曹伟.我国数控机床的发展现状与对策[J].现代经济信息，2008（4）.

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前言

数控市场对人才的需求已不仅仅局限于数控操作、数控编程，对技术含量更高的数控维修人才越来越重视，数控技术涉及到机械、液压、电气、计算机、编程等多个领域，不仅要求具有扎实的理论基础，并且要有熟练的操作技能，而维修水平的高低在一定程度上也决定了机床的利用率和使用寿命，应用到数控技术的模具、汽车、装备制造、航空航天等行业对数控人才更是求贤若渴。在这一发展背景下，传统的数控维修教学方法也要适当做以调整，不仅要及时对新技术加以研究，更要加大对学生实训实操教学的力度，增加实践机会，巩固理论知识，提高动手能力。此时，虚拟数控机床的发展为数控维修教学带来了新的生机，使用虚拟技术解决了因机床不足而致使的教学实践难的问题，无论对于增强学生实训还是提高教学效果，都是不可忽视的有效助力。

1.当前数控维修教学中存在的问题

1.1数控系统落后我国高校的数控机床平台配置的多为国内经济型、普及型的数控系统，缺乏高端系统，数控系统的类型相对单一，随着数控行业的发展，数控机床越来越复杂化，中、高档数控机床逐渐应用推广，由此教学现用的数控系统显出其劣势，已不能满足当前数控行业发展的教学需要，数控系统的多样化以及机床功能的复合化是未来数控教学应当注意的重点。1.2设备配置短缺数控维修教学中一个重要的环节就是让学生实际操作，这需要学校建立相应的数控机床实验室，提供机床、功能部件等实验设备器材，配备实验室需要场地较大，功能部件的种类又相对繁多，价格也不低，对于资金的需求很大，如果学校没有雄厚的资金支持，那么建立实验室就成为空谈，硬性设备配置不足，在很大程度上会影响实训教学，制约了学生实践能力的提升。1.3实训教学不足①拆装实训不足。目前许多高校实训课程都有教授机床部件的拆装，但是拆装实训课程中所用的部件多是淘汰下来的或者是有故障的产品，并且部件较为滞后，品种也不多，这样一来学生所接触到的机床部件与实际市场发展中应用的部件相差甚远，即使学生学会了课程上的部件拆装，走出学校后也无法实际应用于工作岗位，那么这种实训对于学生来说其实是没有任何实际意义的；②电气连接实训不足。数控机床技术需要学生熟悉掌握电气技术，在实训操作中，数控系统与伺服系统的连接需要反复插拔电缆，多次的反复插拔极易对电缆连接处造成影响，甚至会影响到数控系统的操作稳定性，并且反复插拔还会造成导线等相关材料的过度消耗，造成资源浪费，并且维修起来也需要大量的时间和工具，一一进行排查，这些都在一定程度上影响了学生的动手操作率；③传感检测器实验不足。目前高校的数控机床实验室多用作数控系统和机床的调试方面，而对于数控机床的传感检测涉猎甚少，偶尔有学校涉及到这方面，也尚处在论证和建设阶段，机床的传感检测元器件是机床精度的重要保证，也是故障频发的一个源头，因此加强学生对于机床传感检测器的培训势在必行。

2.虚拟数控机床概述

虚拟数控机床技术就是借助于计算机虚拟制造的执行单元。这种技术可以在计算机上以仿真加工的形式模拟真实生产环境，通过计算机的屏幕将机床全面、逼真的显现出来，让学生更直观的理解和掌握机床系统模式、生产流程、加工环境，并且虚拟数控能够及时捕捉故障信息和生产疏漏，以便于对加工工艺的合理性、稳定性、加工精度进行相应的评估和预测，降低生产风险，提高生产效率。数控机床相较于真实机床对于数控维修教学来说具有很大优势，能够有效降低传统数控机床操作的危险性，并且成本耗费小，微元处理可行性高，其仿真功能所呈现出的效果并不亚于真实化模拟，并且教学方式灵活贴切，学生也乐于主动深入研究。

3.虚拟数控机床在数控维修教学中的应用

3.1辅助理论教学数控机床的功能日益复合化，这类中高档的机床构件、工作原理、装配也日益复杂，传统的教学课件以及flas已经不能满足清晰展现机床的需要，这对于学生理解掌握理论基础带来了一定的困难，而虚拟数控机床以及功能部件可以通过计算机来以任何角度旋转、展示，进行逼真的三维动画解析，能够让学生充分观察机床内部结构和原理，加深学生对知识的理解与掌握。3.2辅助拆装实训机床部件的实际拆装实训需要大量、多种类的零部件，实际的拆装操作对于部件的损毁风险较高，对学校来说也是不小的资金压力，而虚拟拆装可以通过计算机来进行机床整体、零部件的拆装模拟，并且可以反复强化，不仅锻炼了学生的动手能力，同时也降低了拆装实训的成本投入。3.3辅助电气连接实训机床电气连接的实训主要是完成电器柜的连接，通过虚拟数控机床，学生可以自行完成电气布局规划，选择元器件，连接导线完成电气连接，并且虚拟系统还设置了虚拟的万用表和示波器，学生在完成电气连接后可以检测线路是否正常以及进行电气故障排查。虚拟电气连接能够有效缓解实训中电气耗材量大，资源浪费的现象。3.4辅助机床故障诊断故障诊断是数控维修教学中的重要环节，一般情况下在故障诊断中需要利用计算机对数控机床进行检查，由计算机显示诊断信息，学生可以通过分析相关的数据信息及时找到机床的故障之处并加以诊断和维修，并且通过虚拟机床可以对机床的参数进行设置和调试，提高学生对机床的维护、维修能力。总之，随着虚拟技术的不断发展，虚拟数控机床在数控维修教学中应用也越来越普遍，基于其便捷性以及可操作性，对于学生来说通过虚拟机床能够强化理论知识，加深对机床构造、原理、功能的掌握，提高实践动手能力，这对于数控维修教学是十分必要的。

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数控技术的突飞猛进和高端市场的强力增长，为数控机床的技术进步提供了加速引擎。当前世界数控机床的发展主要有高精度与精度保持性，高速与高效，高可靠性，复合化与柔性化、绿色化以及智能化等几个趋势。其中，智能化是21世纪制造技术发展的大方向。机床的智能化使其有适应控制的能力，可实现优化加工程序，以最短时间达到最佳的加工质量，从而提高加工效率，降低劳动强度。智能化技术主要有：信息监视及维护监控技术、电气系统自适应控制技术、软件和诊断自动控制技术、加工过程自适应控制技术等。

差距仍存

当前我国高端数控机床正处于快速提升阶段。近几年，为航空、航天、汽车、船舶和发电设备等制造领域研发的高端数控机床品种已达100余种，但与国外先进机床制造企业相比还有较大差距。

一是制造装备和管理技术落后，产品质量及可靠性不高。精密制造设备品种少、精度保持性较低、自动化水平不高及环保性差。企业的质量争优意识还不够深化，质量安全保障体系不够完善，质量管理能力薄弱等，成为企业制造出的产品质量差、可靠性及精度保持性不好的一个主要原因。

二是技术水平和创新能力不高，产品整体竞争力不强。现阶段我国数控机床先进技术的来源多数是通过对国外先进技术的引进、消化和吸收，总体还处于技术跟踪状态，对消化、吸收和改进的投入远远不够。高效、柔性、精密机床主机及关键功能部件的设计技术、制造技术、试验技术、集成技术和用户工艺研究等方面的自主研发能力还有待加强，高性能数控系统及智能化技术还不够成熟；技术标准水平低、行业贯彻不够全面；产品性能与可靠性不高，品牌附加值低，影响了市场竞争力。

三是数控系统和功能部件的专业化配套体系不完善，仍依赖进口。对数控机床功能和性能起决定作用的中高档数控系统、精密大功率电主轴等关键功能部件，拥有自主知识产权的先进核心技术仍有待发展，因而未能形成完整的技术链和产业链，专业化分工不明确，尚难满足高端数控机床的应用需求，至今大部分依然靠国外进口。

四是制造过程和应用过程中的资源消耗大，机床综合利用率较低。数控机床的制造过程，是一个将原材料通过能源和资源的消耗转化为产品的过程。由于机床行业制造设备相对落后、工艺不够先进以及管理水平不高，使零件加工精度低、工时长、不合格品和废品率增高；制造过程中功耗较大，整个生产过程资源利用率低，导致制造成本居高不下。

同时，轻量化设计技术应用较少，产品节能和无害化方面考虑不足，导致产品在使用过程中综合能耗、物耗、污染物排放等仍然较高；加之对切削加工工艺优化及用户工艺研究方面做得还不够，使机床的综合利用率较低。

五是服务水平和服务质量较低，提供整体解决方案能力有待增强。数控机床是价值较高、使用寿命较长的产品，用户购置频率很低，致使许多机床企业重营销而轻服务，忽略了产品质量和生产效率的重要性。加之企业自身的管理能力和执行力较差，又缺少良好的品牌支撑，产品附加值和产品服务水平较低，无法带动企业的利润增长。

用户最关心的事是以最低成本购买机床，并能生产高质量的产品。国内数控机床企业在为用户加工提供全面解决方案以及合理的机床配置及优化的加工工艺方面，尚难满足以最低的单件制造成本加工出优质产品的需求。

破局之策

创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力，更是一个企业发展壮大的必由之路。我国数控机床企业迫切需要在基础共性技术和关键技术方面取得自主发展的突破，应注重发展节能、环保、可靠、高效和智能化的高性能产品，增加产品的技术含量，提升绿色设计和制造水平，创新服务模式，降低资源消耗，减少环境污染，注重经济效益和社会效益共同提高。

近些年，国家在重大技术装备、重大专项、共性技术研究、基础工艺及装备、装备进出口等方面，出台了一系列政策，惠及数控机床产业，起到了积极的推进作用。

数控机床企业应充分利用好国家的有利政策，以产品质量作为发展的根本，以技术创新推动产品的升级，以自主增长和对外合作相结合实现跨越式发展，以用户需求为准绳提升服务能力，努力打造具有自身独特内涵的企业文化和民族品牌，逐步实现由“生产型制造”向“服务型制造”的转变，不断提升现代制造服务的能力和水平，打造提供全寿命周期服务的数控机床产业。

制造业对数控机床的基本要求是精度高、效率高、能耗少、设备利用率高、环境友好等。因此数控机床应拥有宽泛的加工范围、很好的柔性并具有模块化、绿色化、信息化、智能化和低成本等特点，以满足制造业可持续发展的需要。

数控机床企业应积极投入产学研用结合的创新平台的建设，在试验基础上发展以集成创新为主导的创新设计。以新产品技术推动制造业工艺进步，以新材料新工艺技术拉动新产品研制，以基础共性技术研究奠定产品创新基础，以高精密工作母机的关键核心技术研发带动技术发展；以信息化、集成化、智能化和绿色化的技术进步提高生产效率，努力提高自主创新能力；以需求为导向，着力突破核心技术和关键共性技术，推进产品技术快速上升到新的高度。

要以企业为主体逐步建立工艺研究试验室，探索新加工方法和积累优化切削参数并建设相应数据库，进行控制系统的软件开发和应用试验研究，突破核心技术瓶颈，打破国外技术封锁和贸易壁垒，提高产品应用技术能力，为用户提供整体解决方案，提升用户使用信心。

数控机床企业应把用户服务过程规范化和流程化，把保证加工精度稳定性和减少故障率作为基本要求，把用户服务行为作为产品价值体现的延伸，把降低单件制造成本作为为用户服务的终极目标。

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关键词： 数控机床；维修；教学实践；应用展望

Key words： CNC machine tools；maintenance；teaching practice；application prospects

中图分类号：G642；TG547 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）17-0243-02

0 引言

随着数控技术的发展，社会对数控技术人才的需求也发生了进一步的变化，从传统的数控操作、数控编程逐渐转向技术含量较高的数控机床调试、数控机床维护、以及数控机床维修。目前，影响数控机床利用率的主要因素是技术维修人才的缺乏，维修力量不足，极大地影响了我国数控技术行业的全面发展。在进行数控专业维修技术人才培养时，高校不仅要教授学生数控维修的基础理论知识，还要加强对学生基本技能训练。针对数控设备维修人才培养问题，数控虚拟机床的发展为这一系统工程提供了良好的教学和示范。

1 现有数控维修教学手段的不足

数控维修专业的教学中，对应的课程教学实验室基本上以下三类：数控机床电气实验室、数控机床综合实验室、数控机床装拆实验室，我们从数控配备的规模调查结果来看，目前大部分院校只配备了以上三类实验室中的一种或两种。根据多年数控维修教学反馈和资料显示，目前高校在数控维修实践教学过程中主要存在以下问题：

1.1 数控系统类型单一，档次较低 目前数控机床综合实验平台的配备主要以Faunc、西门子以及国产的经济型和普及型数控系统为主，很少涉及高端系统，数控系统类型较为单一，档次不高。随着我国科研水平的不断提升，以及高等教育质量的不断提高，数控制造业的整体水平持续提升，国产数控机床制造业逐渐由普及型和经济性逐渐向中、高档类型发展，具体表现为多样化的数控系统，复合化的机床功能，那些建立在经济型数控系统基础上的简单数控试验台已经无法满足数控机床行业的发展需要，严重制约着数控机床行业的进一步发展。

1.2 数控机床训练欠缺 在数控机床实验室里我们可以进行如刀架、刀库和液压站等机床功能部件的拆装训练。机床本身材料主要来源于数据机床生产时，废弃的一些功能落后，残缺不全，甚至是有故障的部件，不仅种类不全，而且数量较少，难以适应数据机床专业实践操作的需求。近年来，数控技术逐渐朝着高速化、高精化、五轴联动、功能复合化的方向发展，一些新型的功能部件陆续出现在人们的视野，不仅结构复杂，而且价格昂贵。高校由于实验室建设发展滞后，实验装备损坏率高，现有的组建数控装拆实验室已经无法满足数控机床行业的发展需要。因此，高校必须积极加快创新步伐，创建出新型装拆实验室训练模式。

1.3 缺少关于传感检测器的相关实验 数控机床传感检测元器件是提高机床精度的重要保证。但与此同时，它也是故障的频发部位，由于现在能够为数控维修课程设置配套的数控机床传感检测实验室的高校少之又少，并且基本都处在理论和建设阶段，学生在日常课程中，只有在综合实验平台上才能接触到数控机床传感检测器件，而综合实验平台的主要功能都集中在系统调试上，因此很多学生都无法对传感检测器进行实验和检测。

1.4 机床电气连接培训不足 数控机床的电气连接环节在很多学校都设置了专门的实验培训课，不过由于进行数控机床电气接线所需要的机床低压元器件种类较多，并且在实际操作中还要不停地插拔数控系统和系统的连接电缆，容易导致损坏。并且由于数控机床电器接线所需工具繁多，对导线等耗材的消耗巨大，教师对学生接线正确与否的考核工作任务重，这就造成了对电气连接训练的严重不足。

1.5 实验室规模受到严重的制约 在数控机床的教学实践过程中，学生不仅要学习种类众多的机床部件，还要利用数控机床综合实验平台进行实践操作演练。另外，实验室还要配备足够数量的传感监测器件，以适应数控机床教学课程的需要，但由于其价格昂贵，同时还需要加大的场地以作为检测场所。这些硬件设施条件要求，严重影响了高校实验室的建设发展，制约了高校实验室的规模和功能。

2 数控机床在数控维修教学中的应用

我们仅以虚拟数控机床在数控维修中的应用为例，分析和研究数控机床在数控维修课程教学中的积极作用。虚拟数控机床的开发是在专门的三维图形加速引擎以及开发接口平台上进行的，虚拟数控机床是采用虚拟现实技术，在计算机上建立起来的逼真的三维互动机床模型，它在数控维修教学和培训中具有以下几方面的作用：

2.1 机床辅助理论教学 随着数控机床的发展，其功能也逐渐朝着综合化和智能化方向发展，这就逐渐加大了联动加工中心在其中的使用。而这类中高档的数控机床功能部件的结构、工作原理以及装配工艺相比以往也更为复杂。要想保证数控机床课程教学的质量，教师可以在利用PPT课件的基础上，结合虚拟数控机床和功能部件的模型进行解释和展现，增进学生的理解力。虚拟数控机床和功能部件的模型可以根据实际需要进行任意扭转，它通过三维动画的形式，直观清晰地展示了功能部件的内部结构和原理，并且配有文字解释，更能强化学生理解力，大大提高了教学的质量和效率。

2.2 虚拟装拆 虚拟机床以及每一个功能部件都能进行虚拟的3D交互式装拆。而系统的右半部分则为数控机床装拆零部件库和工具库。在实际的机床装拆过程中，首先要正确选择装拆工具，为虚拟装拆提供一个良好的实训环境。为解决装拆实验室部件种类不全、数量不足以及新型功能部件短缺的问题，高校应积极推进数控机床专业虚拟装拆的实施。在进行新型数控机床装拆实验室建设时，要逐步实现虚拟装拆和实际装拆的有机结合，使学生多接触新型功能部件，并逐渐熟悉和了解，通过对虚拟装拆练习的不断强化，提高学生对结构及装配关系的理解力。

2.3 虚拟电气连接和电气故障 虚拟机床系统实现了整个数控机床电气柜的电气连接，完成了从电气布局规划到电气连线的整个过程。虚拟设备还根据实际需要设置了“虚拟万用表”，其功能与真实万用表和示波器类似。在电气连接完成后，操作人员还可以通过及时线路检测，最终完成虚拟上电的调试。同时，教师还可以在实践教学中，利用虚拟仪器仪表检测线路。除此以外，教师还可以通过学生对虚拟电气的使用和操作情况，考核和训练学生排查故障的能力。

3 结语

数控虚拟机床作为数控维修理论和实践教学中的新设备，目前得出的最有效教育方式就是与现有实验室结合进行理论和实践的共同联系。本文通过研究数控虚拟机床在数控机床维修教学和实践的应用，并结合具体的实践教学效果，得出了新型数控机床在数控机床装拆和电气试验课程中的积极作用。通过实际教学效果，我们可以明显看到虚拟数控机床在实践教学中的作用。而随着虚拟数控机床的进一步推广以及其功能的日臻完善，实际数控机床和实验台的设备压力也将明显减轻。但总体来看，虚拟数控机床在数控检测传感检测元器件的虚拟上还不够完善，有待进一步加强。

参考文献：

[1]童晓敏，贾利国.浅析电大数控机床实践教学活动[J].甘肃广播电视大学学报，2003（03）.

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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

篇（9）

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

2.参考资料：/f?kz=211006537

3.参考网址：/question/79231131.html?fr=qrl&fr2=query

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

篇（10）

关键词：刀库 技术 国内 国外 发展

1.国外及台湾地区刀库产品现状

国外发达国家的企业，刀库普遍自制，如DMG、MAZAK、HASS等。专业刀库制造主要集中在台湾，知名品牌有吉辅和德大等，它们均有20年以上的经验和技术。

目前，国内主要的刀库主机用户北京一机床、沈阳机床、大连机床、海天数控、汉川机床、桂林机床、昆明机床等企业加工中心的刀库主要由台湾厂家生产，全国60工位以上大型链式刀库的使用量在500台左右，目前在大陆销售的链条式刀库几乎全部是台湾品牌，尤其以吉辅和德大为代表，这两个厂家的链式刀库在中国市场占80%左右。

1.1.台湾吉辅：自1979年开始进入刀库领域，是最早的刀库专业制造厂家，已经成为亚洲地区的行业领先者，2009年该公司在大陆的营业额已接近1.3亿元人民币。吉辅的链式刀库品种齐全，容刀数量从32把到120把，刀数不等，刀柄形式有BT、CAT、HSK等规格，如其典型刀库CAT50-120CH，刀库数量120把，最大抓刀重20Kg，换刀时间13sec。

台湾德大：是台湾目前最大的刀库专业生产厂，其生产品种繁多，如盘式、链式、斗笠式等，产品种类齐全，在台湾市场占有率约50%。除了盘式、斗笠等常规刀库外，在链式刀库方面拥有32、40、60、90、120等多种规格，且适用于BT、CAT、HSK等刀柄。

1.2. 德国KTC公司：生产ATC90/HSK-A100K-GF-H刀库。基本参数：链速：30m/min，容量：90，刀柄型号：HSK-A100，刀具重量 30Kg 。

（3）自动换刀装置发展现状：

自动换刀装置在刀库系统中是最重要的组成部分，刀库系统的速度主要取决于换刀装置的速度，因此换刀装置性能在刀库系统中占重要地位。国内使用的换刀装置除国内自己生产的外，主要是日本和台湾，如日本的三共（Sankyo）、台湾的德士（Teshin），但受价格影响尤以台湾居多。

台湾德士，目前德士换刀装置月产量约1800台，占台湾生产量的90%，德士除了在台湾是各大工具机的供应厂外，也外销到韩、日等，例如大宇、现代等韩国厂。

2. 国内刀库产品现状

国内作为专业生产刀库的企业很少，主要有哈量集团、常州亚星等。一些大型主机厂，也在参与制作大链式刀库，但仅作为自产自用，满足本企业单机的使用，没有形成批量和产业化。

国内生产凸轮式自动换刀装置的有南方动力（湖南株洲）、北京第一机床厂、温岭华驰等，其中，北京第一机床厂生产的凸轮式换刀装置属于高档的，完全达到日本的水平，其换刀速度达到1.3s左右，现已经在日本大隈机床厂和国内生产的高档机床上得到应用。

呼和浩特众环集团自2005年开始生产刀库，种类较多，是目前国内最大的刀库专业生产厂，在国内外市场占有重要地位。

2010年6月众环集团的“大型刀库及自动换刀装置的开发”项目参与刀库课题的竞标并获得通过。几年来，我公司完成大型刀库及自动换刀装置基型产品的关键技术研发，形成了系列化定型产品，掌握了相关核心技术与批量制造技术，并得到批量生产应用验证。可靠性和精度稳定性达到国际同类产品的先进水平。

众环刀库产品简介：

圆盘机械手刀库系列产品：

主要规格有BT40-16＼20＼24＼32P；BT50-20＼24P；BT50（W）-20＼24P此类刀库分度机构采用弧面分度凸轮机构。用户有：沈阳机床、宝鸡机床、云南CY集团、颖元科技、北京机电院、北京北一等30多家主机厂。

盘式斗笠刀库系列产品：

主要规格有BT30-10＼12；BT40-12＼16＼20＼24；BT50-16＼20等。此类刀库采用分度凸轮机构，刀库自身无自动换刀装置，由加工中心主轴主动抓刀。用户有：沈阳机床、宝鸡机床、云南CY集团、广州机床、银川大河等30多个主机厂。

链式刀库系列：

主要规格有：BT40-20L；LB63020；BT50-32/40L等。此类刀库使用链条作为刀具的传送机构，具有刀具容量大，适用刀柄有BT、CAT、HSK等，已有北京机电院、机床、沈阳机床等主机厂安装使用。

立车刀库系列：

主要规格有CL-12G、ZCL-12、TCL-12等。此类刀库主要适用于大型立式车床。用户有：齐重数控、沈阳机床、宝鸡机床、新乡日升、华东数控等厂家安装使用。

新开发产品：

目前，大型刀库及自动换刀装置已成为综合切削加工机床关键的功能部件，为提高主机性能起到越来越大的作用，而国内大型刀库的研发却几乎是个空白。随着重型机床如落地铣镗床、龙门机床等需求量的增大及复合加工机床的快速兴起，大型及高档刀库的需求量也大幅度增加。

2012年，众环集团成功开发3种大型刀库，分别是BT50-80LSY带液压式自动换刀装置大型链式刀库、BT50-80LSD带凸轮式自动换刀装置大型链式刀库、BT50-48P高速盘式刀库。技术指标大型链式刀库及换刀机械手：换刀时间5～10s；单刀最大重量30kg；刀库输送速度20～30m/min；刀库数量>80把； 高速盘式刀库：换刀时间5～6s；单刀最大重量30kg；刀库数量>48把。

这些大型刀库的研发成功为加速我国高档数控机床功能部件的国产化率、推进高档数控机床进入国际市场创造条件，为大型刀库的国产化及产业化，同时也为众环集团又好又快发展奠定了坚实的基础。

篇（11）

中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）84-0062-02

0引言

伴随我国经济的不断发展，我国的制造业水平发展迅速。在数控机床的制造方面，我国的机床制造水平无论在机床的性能还是质量上都在世界机床制造业显示出较高的技术水平。但是同其它机床生产大国相比我国的机床价格并没有较好的优势，究其主要原因是我国数控机床的外观造型还有待提高。机床的外防护结构设计不够科学，美观，是我国数控机床的内在品质和外观质量不够一致，制约了数控机床的整体质量。如何实现国产机床的内外质量的一致，达到使外观能够很好的体现机床本身的质量，成为了当前机床制造业急需解决的问题。

1数控机床外防护结构设计标准的制定

1.1 从美学角度制定数控机床外防护结构设计的标准

对于数控机床的外观设计标准首先建立在机械美学的基础之上，形成美好的动态视觉感受。无论从色彩方面还是从整体舒适度方面都给人一种美好的审美形态。现代数控机床制造不仅在性能上要求高科技行，更要在外防护的品质上有优美的造型设计。性能和外形的实现审美的统一，对产品在同行业中的脱颖而出具有很大作用。机床的外防护的造型要注重细节，给人一种高档，先进的感觉，各个模块部件在衔接上做到贯通，衔接缝隙做到高密度的精确处理，产生一种精密、贯通的审美特点。达到现在数控机床在性能、技术和美观上的和谐统一，增加外观上的艺术效果。这样有利于提高数控机床产品本身的附加值，提升客户的认可度，从而增加经济效益。

1.2 从人机工程学角度提高机床外防护结构设计的人性化

使数控机床的外防护结构设计更加人性化，也是进行外观设计的一个重要标准。在进行设计的过程中，要注意从人机工程学的角度考虑，不仅要起到外观的防护性作用，也要实现设计的人性化。在注意安全的同时还要注意舒适性的人性化特点。在防护措施上要注意质量和全方面的防护，保证设备正常顺利的运转的同时保证工作人员的人身安全。要求在安全性方面采用指示灯等明显的警示标识提醒工作人员在工作中避免碰撞的发生。在造型上设计坚固稳定的形态，使用优质耐用的材料进行制造。色彩和照明的运用要求柔和舒适。在操作的重要部位要充分利用警示色和提示符合来进行标示。维修窗口进行合理的分布以方便日常工作中的维修和保养。对操作台的设计要实现灵活性，可以根据具体的情况来进行高度和角度的调整。总之，在整个外防护结构的设计上全面考虑，注意各个细节的人性化设计，以建立一个安全舒适的操作环境，从而促进生产的高效性进行。

1.3 符合流行趋势，提高外观的创新性标准

对国内外的数控机床机型及产品外观信息进行及时的掌握，在造型上打破传统思维，提高造型的整体感觉，呈现稳固坚实新颖的视觉效果。注意外观的每个细节的设计，使整体造型显示柔和、高档的艺术效果。符合国家上机床造型的流行趋势，加以创新，无论在整体造型，还是色彩运用上都要注意提高产品的视觉效果（如图所示）。

新颖造型数控机床示例

2结合制造工艺进行数控机床外防护结构设计

2.1 外防护结构设计功能性要求

对数控机床的整体设计，除了机床内部的功能技术性设计之外，外防护结构设计也是重要的设计部分。在追求数控机床制造的高质量的现代制造行业中，数控机床设计要达到安全高效的性能要求，外防护设计是绝对不可或缺的。一个优秀的数控机床设计不仅要满足此机床产品的各个功能的要求，还要达到造型美观，防护有效的全面和谐统一。只有这样才能从根本上提高产品本身的价值。所以在数控机床的外防护设计上一定要以主机的设计为基础，对其的设计意图和思想进行充分的正确的理解。对产品的功能更要仔细研究掌握，了然于胸，这样以确保外防护的设计能够与主机进行更好的配合，以更好的对主机设计进行服务。而且外防护的设计不仅对整体上进行考虑，还要对部件间的关系的设计进行考虑，以达到个各部件之间的流畅顺利的配合。在外防护的各个配件的基准选择和装配的先后顺序也要进行科学合理的分配和确定，这样能够使各个部件在装配过程中实现准确和高效的进行。

2.2 外防护结构设计制造工艺的要求

外防护结构的设计，其制造工艺是产品具体制造过程中重要的部分。好的产品离不开好的制造工艺。工艺的好坏，直接影响产品的质量。不同的加工工艺能够使同样的构件产生不同的质量和效果，无论从产品的性能和准确度，包括外观造型的美感方面，都会有所差异。

对于数控机床的外防护设计除了对部件的定型定位加以考虑，对部件之间的装配方面也有所要求。在部件的制造工艺性方面工作的质量直接影响产品的合格率。在数控机床的外防护结构设计方面要以结构设计的要求为基础，对部件的制造工艺进行准确具体的分析，不仅有利于成本的控制，对生产加工的具体实施的工作都起着非常重要的作用。因此，在进行外防护结构的设计时，要对自身的现有的加工设备，加工能力有所了解，对部件的可加工性进行全面综合的分析，使产品结构的设计能够满足所具有制造工艺。

2.3数控机床外防护结构设计绿色性要求

现在数控机床的外防护结构设计要符合简洁、绿色的设计流行趋势。不仅要满足机床产品本身功能性的刚性需求，还要在此基础上尽量在结构设计上实现简洁。外防护结构设计的是否科学合理直接影响加工过程以及后续装配的速度和质量，因此，要注意提高加工和装配方面的方便性。因为外防护结构使用的材料多为2mm的钢板进行一系列过程的加工，构建太过复杂，对分子件的焊接密度就会相应的增加，这样焊接变形的几率就会加大。在产品材料和加工制造上尽量实现绿色设计，注意其可拆卸，可回收性设计，这样可以很好的做到控制生产成本，节约能源。

3结论

在当今竞争激烈的制造业，注重提高数控机床的外防护结构设计的科学性和美观性，可以大大提高我国机床制造的整体形象，提升机床产品的竞争价值。在实际的工作中，我们要不断深入的研究机床外防护结构的设计及加工制造工艺，探讨解决生产中存在的问题，努力提高机床制造业的专业水平，增强产品和企业的竞争力。

参考文献