数控机床的应用与发展

【摘要】 数控机床是机电一体化重要组成部分，是集精密机械技术、计算机技术、自动控制技术、微电子技术和伺服驱动技术于一体的高度机电一体化典型产品，它体现了当前世界机床技术进步主流，是现代机床技术水平的重要标志。本文就数控机床的应用与发展进行简要论述。

【关键词】数控机床；应用；发展

随着社会生产和电子、计算机、自动化及精密测试等科学技术的迅速发展，小批量、多品种的机械加工不断增多，机械产品的性能和质量不断提高，更新换代的速度也在不断加快，具有高复杂性、高精度的产品日益被市场经济的发展所需要，这就给机床设备提出了高效率、高精度、稳定性、适应性、通用性、灵活性的要求，数控机床就是针对这些要求而产生的一种新型高度自动化机床。

数控机床是机电一体化重要组成部分，是集精密机械技术、计算机技术、自动控制技术、微电子技术和伺服驱动技术于一体的高度机电一体化典型产品，它体现了当前世界机床技术进步主流，是现代机床技术水平的重要标志。

1.数控机床的工作原理及基本特点

1.1工作原理

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。其工作原理就是将加工过程中所需要的各种操作(如主轴变速、进刀与退刀、开车与停车、工件松开与夹紧、自动关停冷却液等)和步骤，以及工件形状尺寸用数字化代码予以表示，通过控制介质(如磁盘或穿孔纸带等)将数字信息送入数控装置，数控装置则将对所输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，以控制机床伺服系统和其他驱动原件，从而使机床自动加工出生产中所需要的工件。简单地说，数控机床就是能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，将其译码，从而使机床动作并加工零件。

1.2加工内容

数控机床由主机、数控装置、驱动装置、辅助装置、编程及其他附属设备几个部分组成。数控机床的数控系统由显示器、伺服控制器、伺服电机、开关和传感器构成。数控机床的加工一般包括对图纸进行分析，确定需要数控加工部分；利用图形软件对需要数控加工部分造型；加工条件，选择合适加工参数，生成包括粗加工、半精加工、精加工的加工轨迹；轨迹仿真检验；生成代码；传给机床加工几项内容。使用数控机床进行生产加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。

1.3基本特点

数控机床自动化程度高，机床操作者的劳动趋于智力型工作，极大地降低了劳动强度；加工过程属于封闭式加工，既清洁又安全，有利于改善劳动条件；机床本身的精度高、刚性大，具有稳定的加工质量，可进行多坐标的联动，不但能加工形状复杂的零件，在加工用量上可选择有利的，大大提高了生产效率；适合单件、小批生产及新产品开发，具有高度柔性，当加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，这不仅缩短了生产准备周期，而且节省了大量工艺设备费用；加工中所使用的数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，在有效减少零件的加工时间和辅助时间的同时，更有利于生产管理的规范化、现代化。另外，数控机床是一种价格昂贵的精密设备，对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

2.数控机床的分类与应用

2.1分类

按性能，可分为高档数控机床，中档数控机床，经济型数控机床：按工艺用途，可分为金属切削类数控机床，金属成型类数控机床，数控特种加工机床和其他类型的数控设备；按所用数控装置的构成方式，可分为软线数控系统，硬线数控系统；按控制方式，可分为开环控制，半闭环控制和闭环控制；按运动方式，可分为点位控制、直线控制、以及轮廓控制。

2.2应用

数控机床发展至今已经有四十多年的历史了，它与电子技术，特别是计算机技术的发展密切相关。自世界上第一台数控机床于1952年在美国麻省理工学院研制出以来，数控机床在制造工业，特别是汽车、航空航天，以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件还是在软件方面，都有飞速的发展。随着现代经济和科学技术的飞跃发展，尤其是计算机数控系统的出现及微型计算机的迅速发展，再加上数控技术的普及和电子器件成本的降低，这些有利的条件都使得数控机床的适用、应用范围越来越广泛，其加工成本不断降低，加工精度不断提高。

数控系统除了用来控制金属切削机床外，还普遍用于控制诸如：中床、线切割机、气割机之类的简单机器直至机器人之类的复杂设备，在要求可靠性高、柔性强和实现机电一体化等方面的生产加工中对数控机床都有广泛的需要。由于数控机床属于精密设备，致使成本较高，因此，目前多用于形状复杂、精度要求高的中小批量零件加工。

3.数控机床的发展

在数控机床的早期产品中，数控装置是专用的。近年来，数控系统技术的突飞猛进，柔性制造系统的迅速发展和超高速切削、超精密加工等技术的广泛应用，以及电子、计算机信息技术的不断成熟，为数控机床的技术进步提供有利条件的同时，也提出了更高的要求。数控装置中的逻辑电路已被计算机所取代，从而实现了控制多样化和多功能化。为更好地满足市场的需要，达到现代制造技术对数控机床所提出的更高要求，使数控机床控制功能实现最佳控制和自适应控制，在数控机床中增加其系统诊断功能并通过传感器反馈，实现加工智能化，更好地保证系统的可靠性是十分必要的。总之，数控机床应不断吸收最新、最先进技术成就，朝着高可靠性、高速度化、高效率化、高精度化、高柔性化、高智能化、数控编程自动化、制造控制系统小型化、多功能复合化、设计宜人化等方向发展。

然而，由于我国工业基础相对薄弱，以企业为主体的创新体系尚未建立，数控机床产业化时间短；企业自身装备的数控化效率低，信息化管理水平不高，对国外尖端技术的依存度很高；数控机床行业发展技术能力低下，研发能力有限，基础技术和关键技术研究还很薄弱，基础开发理论研究、基础工艺研究和应用软件开发还不能适应数控技术快速发展的要求；科技人才不足，缺乏高级技术人员科技投入和科研设施尚不适应等，这些问题的存在，使得我国数控机床行业发展缓慢。2006年国务院8号文件<国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见)中，首次将数控机床列入重大技术装备，并提出明确要求：发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、航空航天等工业发展的需要。可见，以国家意志启动的振兴装备制造业的举措，为我国机床工具行业的发展创造了极好的外部环境，提供了前所未有的发展机遇。因此，在国家加大支持力度的前提下，企业要加强数控技术研发领域的投入，不断提高数控机床的技术水平，增强自身实力，以突破国际巨头的技术封锁。■

【参考文献】

［１］李善术主编．数控机床及其应用，机械工业出版社．2005，01．

［２］刘战术编著．数控机床及其维护—21世纪高等职业教育数控技术规划教材，人民邮电出版社．2005．1．

［３］成详红．浅谈数控机床的应用培训，农村牧区机械化．2007，（4）．

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