數(shù)控技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

1、北華大學(xué)機械工程學(xué)院先進(jìn)制造技術(shù)課程報告專家講座課程報告題目名稱： 數(shù)控技術(shù) 學(xué) 院： 機械工程學(xué)院 專業(yè)年級： 機械設(shè)計制造及其自動化12級 姓 名： 任慶賀 班級學(xué)號： 機制12-2-11 授課教師： 范久臣 二一五 年 十一月 十三 日1 數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀111 國外數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀112 國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀32 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢621 高速、高精度化622 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化723 環(huán)?；?24 采用五軸聯(lián)動加工和復(fù)合快速力825 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立93 對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考104 自身發(fā)展101 數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11 國外數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì) 人 類

2、 社 會 最 偉 大 的 科 技 成果是計算機的發(fā)明與應(yīng)用，計算機及控制 技 術(shù) 在 機 械 制 造 設(shè) 備 中 的 應(yīng) 用 是 世 紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了50個年頭。數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有1020萬臺，產(chǎn)值上百億美元。 “十五“剛剛開始，國防科工委就明確提出 了 在 軍 工 企業(yè) 中 投 入68億 元，用 于 對12 18萬 臺 機 床 的 數(shù) 控 化 改造。 目前，國際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本FANUC公司，1年生產(chǎn)5萬套以上系統(tǒng)，占世界

3、市場約40左右，其次是德國的西門子公司約占15以上，再 次 是 德 海 德 漢 爾、西 班 牙 發(fā) 格、意 大利菲地亞、法國的NUM、日本的三菱、安川。國 產(chǎn) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 廠 家 主 要 有 華 中 數(shù)控、北 京 航 天 機 床 數(shù) 控 集 團、北 京 凱 恩帝、北 京 凱 奇、沈 陽 藝 天、廣 州 數(shù) 控、南京 新 方 達(dá)、成 都 廣 泰 等，國 產(chǎn) 數(shù) 控 生 產(chǎn)廠 家 規(guī) 模 都 較 小，年 產(chǎn) 都 還 沒 有 超 過300400套。 國外具有世界影響力的機床公司有很多，在此重點介紹以下幾家。 (1)日本山崎馬扎克公司開發(fā)出了2種可使用長鏜桿切削工件的復(fù)合加工機床，一種是以臥式車床

4、為原型，與臥式加工中心(MC)組合而成的臥式復(fù)合加工機床“INTEGREX e一650H II”；另一種是以立式車床為原型，與立式MC組合而成的立式復(fù)合加工機床“INTEGREX e一1060V8 II RAM”。 INTEGREX e II系列裝載了MAZATROL MATRIX以及各種新功能，以Mark II為名稱，是對2l世紀(jì)的制造工廠帶來革命性沖擊的劃時代的復(fù)合加工機。其主要特點是主軸最高轉(zhuǎn)速1 600 rmin，快移速度40 mmin，刀具庫容量40把，刀具更換時間(刀到刀)18 s(刀具質(zhì)量20 kg以下)。 新的臥式復(fù)合加工機床在MC端的主軸軸頭上安裝一個帶有長849 mm鏜桿的

5、“長鏜桿架”。該鏜桿架自頂端起依次由刀具、長柄和刀架組成。該鏜桿架的后端有4個固定位置，由操作人員將其裝在MC一側(cè)設(shè)計有相同固定位置的主軸軸頭上。MC一側(cè)的主軸除從機床正面觀察處于縱深方向的y軸外，還有一個B軸(位于l，軸四周的軸)。l，軸的可動范圍為650mm，B軸的轉(zhuǎn)動范圍在1800以上。長鏜桿架與MC一側(cè)的主軸軸頭的上述動作聯(lián)動。 在由車床主軸(工件主軸)固定的工件外周上能夠加工任意角度的軸孔。而且還能在最后形成的軸孔內(nèi)徑上切削溝槽等。 而立式復(fù)合加工機床并沒有在MC主軸軸頭上安裝用于鏜桿加工的刀架，而是沿著機床立柱在主體垂直方向安裝一個供鏜桿使用的柱塞。這種柱塞具有900 mm的行程，

6、固定在鏜桿桿頭上的刀具在工件內(nèi)面可達(dá)到900 mm的深度。同時還配備供鉆孔加工工具專用的自動工具更換裝置(ATC)，從進(jìn)料斗中準(zhǔn)備的6種工具中選擇并固定所使用的工具的工作由ATC自動完成。該ATC是在MC一側(cè)的ATC之外另外設(shè)計的。 立式復(fù)合加工機床采用由MC主軸和鉆孔柱塞組成的“雙頭”結(jié)構(gòu)。因此，在其中一方進(jìn)行切削的過程中，通過讓另一方移至可動范圍之外處于待機狀態(tài)，防止二者相互干擾。 (2)美國法道VMC4020C機床是由上海法道機床有限公司嚴(yán)格按照美國法道公司的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)組裝生產(chǎn)。其具有168 kW(225 hp)強大的主軸電動機在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的扭矩輸出。主軸采用無齒輪雙速電子

7、調(diào)速系統(tǒng)，更寬的調(diào)速范圍提供更好的運行特性。主軸轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到7 500 rrain。采用獲得專利的刀柄拉桿機構(gòu)，確保刀具在強力切削中的鎖緊。無論是切削鋼件還是鋁件，都保證其有充分的動力，既可重切削又可高速切削。剮性攻絲在1501 500 rmin高速下可保證螺矩和深度精度，且不須額外配備攻絲夾頭。床身采用整體鑄造，內(nèi)部遍布網(wǎng)狀加強筋結(jié)構(gòu)。重型鑄鐵的矩型導(dǎo)軌提供更大的接觸面，實現(xiàn)最佳的減振性能和剛性。伺服電動機采用世界名品BALDO電動機，高達(dá)16 900 N的軸推力，有著高的安全可靠性。機床全部采用直徑達(dá)到40 mm的日本精工滾珠絲杠，在低速下提供工作臺的高速移動，延長絲杠壽命，允許長時間重

8、載運行。工作臺的承載能力可達(dá)到1 700 kg。加高的z軸立柱，有著長達(dá)711mm的垂直行程。主軸端面到工作臺面距離可達(dá)102813 nun?？扇菁{21把刀具的全封閉刀庫，最大刀具直徑(鄰位無刀具)可達(dá)到152 mill，刀具最大重量可達(dá)68 kg。 (3)CNC613240數(shù)控車床配備西門子(SINUMERIK 801)系統(tǒng)和交流伺服單元，采用自動刀架及手壓式潤滑系統(tǒng)。該機床床身導(dǎo)軌采用超音頻淬火工藝，最大工件回轉(zhuǎn)直徑為400 mill，耐磨性強，精度保持性好；主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，回轉(zhuǎn)精度高，抗振性好，主軸轉(zhuǎn)速范圍1001 600 rmin，具有運行平穩(wěn)、工作可靠、精度高、功能豐富、操作方便、

9、應(yīng)用范圍廣等特點，能自動完成開深槽、坯料去除、螺紋車削、深孔、彈性攻絲等，都可以通過固定的車削循環(huán)以及豐富的編程指令集來實現(xiàn)。適合于多品種、中小批量產(chǎn)品的加工。 (4)德馬吉(DMG)公司生產(chǎn)的CTX 310 ECO通用車床其主軸驅(qū)動在無級可調(diào)情況下，轉(zhuǎn)速可達(dá)5 000rmin，輸出功率為ll kW，扭矩為112 N·Ill，可為書51200 mm直徑范圍的高要求車削操作提供最佳的前提條件。在此，主軸上的直接測量系統(tǒng)與可供選擇的法那科或西門子提供的高端CNC控制器相結(jié)合，提供最高的定位精度。 此外，在標(biāo)準(zhǔn)配置中就已擁有德馬吉的創(chuàng)新產(chǎn)品1個帶有12個刀位的VDI 30刀塔，其中的6個刀

10、位可以選配動力刀具并配置C軸。除此之外，用于軸加工的可編程移動的尾座也包含在標(biāo)準(zhǔn)配置中；標(biāo)準(zhǔn)配置中還包括在所有軸上用于保證工藝穩(wěn)定性及工件加工精度的直線滾動導(dǎo)軌。每根軸均配有數(shù)字驅(qū)動裝置，它使x軸的快移速度可達(dá)到24 mmin，Z軸的快移速度可達(dá)到30 mmin。 在操控方面，無論是CTX 310 ECO還是CTX 510ECO，都采用西門子和發(fā)那科的高科技三維CNC數(shù)控系統(tǒng)，同時還提供最大可達(dá)15英寸的彩色LCD操作顯示器，標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和電子控制手輪。除了在任何情況下都極具說服力的硬件配置，CTX 310 ECO和CTX510 ECO外，還有若干在現(xiàn)場信息領(lǐng)域內(nèi)支持操作人員對車床進(jìn)行舒適操控的軟

11、件，其中包括整合在西門子控制系統(tǒng)中的ShopTum圖形化編程軟件以及法那科控制系統(tǒng)中的Manual Guide i圖形化編程軟件。ECO系列產(chǎn)品在操控方面的其他過人之處在于強大的刀具管理以及直觀的圖形界面設(shè)置，還具有強大的圖形界面故障診斷功能。12 國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 我國數(shù)控技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代末期，經(jīng)歷了初期的封閉式開發(fā)階段，“六五”、“七五”期間的消化吸收、引進(jìn)技術(shù)階段，“八五”期間建立國產(chǎn)化體系階段，“九五”期間產(chǎn)業(yè)化階段，現(xiàn)已基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控專業(yè)人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。目前，較具規(guī)模的企業(yè)有廣州數(shù)控、航天數(shù)控、華中數(shù)控等

12、，生產(chǎn)了具有中國特色的經(jīng)濟型、普及型數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)半個世紀(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認(rèn)可，在市場上站穩(wěn)了腳跟。但是由于系統(tǒng)技術(shù)含量低，產(chǎn)生的附加值少，不具備與進(jìn)口系統(tǒng)進(jìn)行全面抗衡的能力，只在低端市場占有一席之地，還不能為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)起到支撐的作用，與國外相比，還有不小的差距。主要問題有以下幾方面： (1)技術(shù)創(chuàng)新成分低、消化吸收能力不足目前我國數(shù)控技術(shù)的研究主要還是依照國外開發(fā)的一些模式按部就班地進(jìn)行。真正創(chuàng)新的成分不多，對國外技術(shù)的依賴度較高，對所引進(jìn)技術(shù)的消化依舊停留在掌握已有技術(shù)和提高國產(chǎn)化率上，沒有完全形成產(chǎn)品自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力。技術(shù)引進(jìn)是加快我國控技術(shù)

13、發(fā)展的一條重要途徑，但引進(jìn)的技術(shù)要實現(xiàn)從根本上提高我國數(shù)控技術(shù)水平，必須進(jìn)行充分的消化吸收。消化吸收的力度不強，不但無法擺脫對國外技術(shù)的依賴，而且還會造成對國外技術(shù)依賴性增強的反作用。 (2)技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境不完善我國尚未形成有利于企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的競爭環(huán)境。企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的動力來源于對經(jīng)濟利益的追求和外部市場的競爭壓力，其技術(shù)創(chuàng)新意識不強。企業(yè)還沒有建立良好的技術(shù)創(chuàng)新機制，絕大部分企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新組織仍處于一種分散狀態(tài)，很難取得高水平的科研成果。 (3)產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性不高可靠性的指標(biāo)一般采用平均無故障時間(MTBF，單位為h)，國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間在10 000 h以上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)平均無故障

14、時間僅為3 0006 000 h。這使得可靠性、穩(wěn)定性上就與國外技術(shù)相差很大，必然影響產(chǎn)品的市場占有率。 (4)網(wǎng)絡(luò)化程度不夠我國數(shù)控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化程度不夠，目前主要用于NC程序傳送，采用紙帶閱讀器、串口通訊技術(shù)，其集成化、遠(yuǎn)程故障排除、網(wǎng)絡(luò)化水平有限。 (5)體系結(jié)構(gòu)不夠“開放” 大部分?jǐn)?shù)控產(chǎn)品體系結(jié)構(gòu)不夠開放，用戶接口不完善，少數(shù)具有開放功能的產(chǎn)品又不能形成真正的產(chǎn)品，只是停留在試驗、試制階段。用戶不能根據(jù)自己的需要將積累的技術(shù)經(jīng)驗融入到系統(tǒng)中，無形中流失了很多對數(shù)控技術(shù)改進(jìn)、創(chuàng)新和完善的資源。 針對以上存在的不足，國內(nèi)機床公司廠家作出了很大的努力。目前，較具規(guī)模的企業(yè)有廣州數(shù)控、航天數(shù)控、

15、華中數(shù)控等，生產(chǎn)了具有中國特色的經(jīng)濟型、普及型數(shù)控系統(tǒng)。下面作簡單的介紹。 (1)華中“世紀(jì)星”數(shù)控系統(tǒng)在功能和配置方面遠(yuǎn)優(yōu)于國外普及型數(shù)控系統(tǒng)。特別是在多軸(9軸)聯(lián)動、三維圖形顯示、動態(tài)仿真、大容量程序內(nèi)存、雙向螺距補償、漢字界面、網(wǎng)絡(luò)功能、開放體系結(jié)構(gòu)、哪彩色腳糕LWO豁f貉-。 ，一平昂-朋洲Repons綜述薄形顯示器等配置方面，已達(dá)到國外高檔系統(tǒng)(如FANUC18、SIMENSE一840)的水平。 眾所周知，國外的高檔數(shù)控系統(tǒng)價格非常昂貴，如意大利Fidia仿形數(shù)控系統(tǒng)價格為60一70萬元人民幣，英國的雷尼紹仿形測頭價格高達(dá)28萬元人民幣；德國Walter的數(shù)控工具磨床，僅一種刀具的

16、編程軟件即需l萬美元。而華中數(shù)控與菲地亞相同檔次的仿形數(shù)控系統(tǒng)價格約僅為其13。此外，若進(jìn)口五軸聯(lián)動以上的數(shù)控系統(tǒng)，還受到西方政府的管制，要對最終用戶和最終用途進(jìn)行調(diào)查，限制其使用，若認(rèn)為與軍事工業(yè)有關(guān)，則不予批準(zhǔn)。即使我國民用工業(yè)能購進(jìn)口這類設(shè)備，其價格也非常昂貴，僅一套CNC單元價格高達(dá)20多萬元人民幣，而華中數(shù)控五軸CNC，價格約為其14。 另外開放式、網(wǎng)絡(luò)化已成為當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。華中“世紀(jì)星”系列數(shù)控系統(tǒng)包括世紀(jì)星HNC一18i、HNC一19i、HNC一2I和HNC一22四個系列產(chǎn)品，均采用工業(yè)微機(IPC)作為硬件平臺的開放式體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新技術(shù)路線，充分利用PC軟、硬件的

17、豐富資源，通過軟件技術(shù)的創(chuàng)新，實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的突破。通過工業(yè)PC的先進(jìn)技術(shù)和低成本保證數(shù)控系統(tǒng)的高性價比和可靠性。并充分利用通用微機已有軟硬件資源和分享計算機領(lǐng)域的最新成果，如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等技術(shù)，使數(shù)控系統(tǒng)可以伴隨PC技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢。 (2)廣州數(shù)控生產(chǎn)的GSK983M系統(tǒng)是中高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，該系統(tǒng)最多可實現(xiàn)5軸4聯(lián)動，可實現(xiàn)高速高精閉環(huán)加工，最高移動速度達(dá)24 mmim，精度達(dá)?？蓪崿F(xiàn)12種固定循環(huán)，空間螺旋線插補，刀補C，螺補，用戶宏AB，比例縮放，坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)等等功能；內(nèi)嵌式PMC，192128個I0點，5 000步

18、容量，梯圖編程，大大方便和簡化機床強電設(shè)計并可由用戶自行二次開發(fā)?？蓪崿F(xiàn)DNC加工，程序及參數(shù)傳輸功能，極大方便于加工程序備份保存和機床調(diào)整。圖形顯示，中英文菜單，后臺編輯；配備104英寸TFT液晶顯示器。具有低價格、高性能、高可靠性，等等優(yōu)點，較適合用于銑床和小型加工中心。其加工穩(wěn)定性在國產(chǎn)系統(tǒng)中占有一定的優(yōu)勢，該系統(tǒng)已被國內(nèi)絕大多數(shù)機床廠家認(rèn)可。 (3)北京航天數(shù)控系統(tǒng)有限公司最新推出的CASNUC2100E數(shù)控系統(tǒng)是一個將PCI04板嵌入到控制系統(tǒng)中的一體化的車、銑床閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將控制系統(tǒng)、顯示面板、操作面板集于一體，結(jié)構(gòu)緊湊，易于安裝；彩色LCD顯示，具有功能全面、性能可靠、

19、連接簡單、性價比高等優(yōu)點。CASNUC 2100E數(shù)控系統(tǒng)適用于車床、銑床、鉆床、磨床等4軸以下的機械設(shè)備控制。 (4)凱奇數(shù)控開發(fā)的NC一110系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)，模塊化設(shè)計，嵌入式PC機可跟蹤PC機的技術(shù)發(fā)展，不斷豐富系統(tǒng)的功能，保持系統(tǒng)的高處理速度。該系統(tǒng)經(jīng)過廣泛的國際、國內(nèi)合作，能為用戶提供最佳的軟硬件配置方案和合理的性能價格比。系統(tǒng)可進(jìn)行多過程控制，大容量程序存儲，內(nèi)藏PLC控制器，提供充足的IO點。系統(tǒng)采用一體化設(shè)計，使用維修方便，并經(jīng)過嚴(yán)格的國內(nèi)外電磁兼容性和環(huán)境試驗、檢測，具有高可靠性。 軟件功能強大，可控制多種機床，如車床、銑床、各種類型加工中心、磨床等。該系列產(chǎn)品已在國內(nèi)外

20、得到廣泛應(yīng)用。 (5)由齊齊哈爾二機床集團、清華大學(xué)和哈爾濱電機廠有限公司“產(chǎn)學(xué)研用”密切合作開發(fā)的XNZD2415大型龍門式五軸聯(lián)動混聯(lián)機床，是我國在并聯(lián)機床研究方面的一個突破。該機床結(jié)合串聯(lián)結(jié)構(gòu)與并聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，采用雙柱龍門工作臺移動式，用直線驅(qū)動實現(xiàn)虛擬空間坐標(biāo)位置變換。結(jié)構(gòu)簡單，多自由度運動能力強，具有較高的柔性和工藝集成度。并聯(lián)運動采用兩組平行四邊形機構(gòu)，AC擺角銑頭采用雙蝸桿消隙機構(gòu)驅(qū)動，交叉滾柱軸承支撐，剛度高，保證了主軸進(jìn)給剛度及精度，實現(xiàn)A軸轉(zhuǎn)角±1050、C軸連續(xù)轉(zhuǎn)角O4000，可實現(xiàn)葉片、導(dǎo)葉等復(fù)雜空間曲面的加工。由清華大學(xué)開發(fā)的基于RTLinux的數(shù)控系統(tǒng)采用

21、高精度控制算法，應(yīng)用數(shù)控后置處理系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)刀位文件轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)加工代碼。 (6)山東大學(xué)研制的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的內(nèi)裝式電動機驅(qū)動的磁懸浮軸承高速主軸單元樣機。通過采用遺傳算法對電磁軸承進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計，開展了磁懸浮軸承的仿真研究、軸承剛度測試以及工業(yè)磨削試驗、磁懸浮軸承起浮實驗等。該主軸單元樣機的最高轉(zhuǎn)速達(dá)到34 000 rrain，剛度達(dá)6459 Np,m，回轉(zhuǎn)精度達(dá)0001 5 mm。數(shù)字控制器采用DSPTMS320VC33為系統(tǒng)硬件平臺，PC機監(jiān)視狀態(tài)實時顯示。通過在濟南四機數(shù)控機床有限公司研制的J4K一095數(shù)控內(nèi)外圓復(fù)合磨床上進(jìn)行磨削試驗，目前磨出的鋼件內(nèi)孔表面粗糙度為089 p,

22、m。 (7)南京數(shù)控機床公司開發(fā)的高效、大型車削單兀是國內(nèi)重機、軍工和航天等行業(yè)急需的設(shè)備。通過大型車削加工單元的研制，主軸最大輸出扭矩達(dá)2 500N·m，主軸最高轉(zhuǎn)速2 500 rmin，可適合大扭矩切削。高加工效率。同時對主軸的加工工藝，軸單元的動平衡，主軸箱體孔的研磨工藝，軸承與主軸和箱體孔的眄己合，主軸軸承的預(yù)加負(fù)荷及溫升控制進(jìn)行了大量的試驗，保證主軸單元規(guī)定的技術(shù)要求。采用模塊化設(shè)計。針對加工不同零件實現(xiàn)不同的模塊組合，使機床具有較寬適用范圍。此外還針對兵器和航天行業(yè)典型的彈體類零件的特點和要求設(shè)計了龍門式上下料機械手。 (8)武漢重型機床廠研制的CKX53160型數(shù)控單柱

23、移動立式銑車床，加工直徑16 m，加工高度63 in，工作臺承重550 t并可精確分度，要求工件一次裝卡完成車、銑、鏜、鉆、攻絲、磨削全部加工工序，制造難度大。該機床的試制成功，保證了三峽電站550 t巨型水輪機轉(zhuǎn)輪的加工。武漢重型機床廠研制開發(fā)的重型七軸五聯(lián)動車銑復(fù)合加工機床，最大加工高度2 000lllm，最大加工直徑8 000 mm，承重100 t，具有五聯(lián)動車、銑復(fù)合加工，在線測量等功能，可實現(xiàn)工作臺自動精確分度，能一次裝卡完成螺旋槳的全部工序的加工，是我國首臺自行研制的大型螺旋槳數(shù)控五軸聯(lián)動加工機床，并達(dá)到當(dāng)代國際先進(jìn)水平。2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢 在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，

24、它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。因此大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟發(fā)展，提高綜合國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)

25、域：機械制造技術(shù)；信息處理、加工、傳輸技術(shù)；自動控制技術(shù)；伺服驅(qū)動技術(shù)；傳感器技術(shù)；軟件技術(shù)等。從目前世界上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。21 高速、高精度化 高速切削加工不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且可以改善加工質(zhì)量，所以自20世紀(jì)90年代初以來，便成為機床技術(shù)重要的發(fā)展方向。各國相繼推出了許多主軸轉(zhuǎn)速10 000 rrain至60 000 rmin以上的加工中心和數(shù)控銑床。高速切削加工正與硬切削加工、于切削和準(zhǔn)干切削加工以及超精密切削加工相結(jié)合；正從銑削向車、鉆、鏜等其他工藝擴展；正向較大切削負(fù)荷方向發(fā)展。 高速加工對機床和功能部件的要求是：主軸功能部件的速度應(yīng)能達(dá)到1

26、2 00040 000 rmin；工作臺最高進(jìn)給速度應(yīng)達(dá)到4060 mmin；加速度達(dá)到lg；高剛性的機械部件結(jié)構(gòu)；高穩(wěn)定、高剛度、冷卻良好的高速主軸；精確的熱補償系統(tǒng)；高速處理能力的控制系統(tǒng)(具有NURBS插補功能和預(yù)處理能力的控制系統(tǒng))。 瑞士的米克朗(MIKRON)公司生產(chǎn)的HSM立式加工中心，它在主軸轉(zhuǎn)速為30 000 rmin(125 kW)、進(jìn)給速度40 mmin、加速度17 ms2的情況下，實現(xiàn)平穩(wěn)運行；日本安田公司生產(chǎn)的YBM950V型立式加工中心，其主軸在20 00030 000 rmin高速運轉(zhuǎn)時，仍十分平穩(wěn)，銑削平面的粗糙度可達(dá)04斗m。 國產(chǎn)數(shù)控機床及其功能部件無論在技

27、術(shù)參數(shù)上，還是在各種動態(tài)指標(biāo)上，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的同類產(chǎn)品均存在一定差距。目前，國內(nèi)沈陽機床集團在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上成功開發(fā)出BW60HSI型系列高速臥式加工中心，并已批量進(jìn)入市場。該機采用電主軸，主軸最高轉(zhuǎn)速16 000 rmin，由零至最高轉(zhuǎn)速的時間為l s，快速移動速度60 mmin。寧江集團開發(fā)的高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)40 000 rmin。 當(dāng)前，在數(shù)控機床精密化方面，美國的水平最高，不僅生產(chǎn)中小型精密機床，而且由于國防和尖端技術(shù)的需要，研究開發(fā)了大型精密機床。其代表產(chǎn)品有LLL實驗室研制成功的DTM一3型精密車床和LODTM大型光學(xué)金剛石車床，它們是世界公認(rèn)水平最高的、達(dá)到當(dāng)前技術(shù)最

28、前沿的大型精密機床。其它國家也相應(yīng)研制成功各種類似的裝備，如英國的Cran·field、日本的東芝機械等。近年來我國對超精密機床的研制也一直在進(jìn)行。北京機床研究所研制成功了JCS一027型超精密車床、JCS一03型超精密銑床、JCS一035型數(shù)控超精密車床等。22 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化 2l世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電動機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載、自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的

29、智能化，如智能化的自動編程、specid Repons綜述能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。日本MAZAK株式會社的日本工廠是世界上為數(shù)不多的智能管理的代表。整個工廠實行計算機網(wǎng)絡(luò)智能化管理。智能生產(chǎn)中心通過機床的數(shù)控系統(tǒng)、生產(chǎn)線上的網(wǎng)絡(luò)管理Pc機、立體倉庫的計算機進(jìn)行管理。智能生產(chǎn)中心由CAMWARE輔助制造編程系統(tǒng)、智能化日程管理系統(tǒng)、智能化工具管理系統(tǒng)、智能化監(jiān)控系統(tǒng)組成。馬扎克公司在中國的企業(yè)，生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)控機床用以太網(wǎng)并與智能生產(chǎn)中心相連。在此基礎(chǔ)上再借助以太網(wǎng)與企業(yè)上層的CADMRP(EPR)等系統(tǒng)聯(lián)接，實現(xiàn)整個企業(yè)的信息集成，建立了智能網(wǎng)

30、絡(luò)化工廠。 為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題，目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC、歐共體的OSACA、日本的OSEC，中國的ONC等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象(數(shù)控功能)，形成系列化。并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)

31、前研究的核心。 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，如在EM0200l展中，日本山崎馬扎克公司展出的“Cyber-Production Center”(智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈機床公司展出的“IT plaza”(信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子公司展出的“Open Manufactufing Environment”(開放式制造環(huán)境，簡稱OME)

32、等，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。23 環(huán)?；?隨著人們環(huán)境保護意識的加強，對環(huán)保的要求越來越高。不僅要求在機床制造過程中不產(chǎn)生對環(huán)境的污染，也要求在機床的使用過程中不產(chǎn)生二次污染。在這種形勢下，裝備制造領(lǐng)域?qū)C床提出了無冷卻液、無潤滑液、無氣味的環(huán)保要求，機床的排屑、除塵等裝置也發(fā)生了深刻的變化。上述綠色加工工藝愈來愈受到機械制造業(yè)的重視。目前在歐洲的大批量機械加工中，已有10一15的加工實行了干切削或準(zhǔn)干切削。美國HARDING的QUEST系列車床、德國HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技術(shù)；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷卻技術(shù)；日本富士公司的數(shù)控車床采用了冷風(fēng)冷卻技

33、術(shù)。24 采用五軸聯(lián)動加工和復(fù)合快速力 采用五軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅粗糙度好，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺五軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺三軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼工件時，五軸聯(lián)動加工可比三軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比三軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了五軸聯(lián)動機床的發(fā)展。 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小，因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型五軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床(含五面加工機床)的發(fā)展。 在EM02001展會上，新日本工機的五面加工機床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得五面加工和五軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下五面加工和五軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CADCAM直接或間接控制。 我國復(fù)合