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高档数控机床技术范文1
数控系统是数控机床装备的核心关键部件。特别是对于国防工业急需的高档数控机床，高档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，而国外对我国至今仍封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。
21世纪将是我国国民经济持续稳定发展的黄金时期，国民经济建设的高速发展将进一步拉动数控机床的市场需求。预计2010年国内市场数控机床需求将达10万台以上，40％以上为中高档型，消费将达到60-70亿美元，将为国产数控系统产业创造广阔的市场空间。
二、我国数控系统产业市场的现状
（一）数控系统产业的市场细分
我国数控系统分为三种型级，即经济型、普及型和高级型。这是根据我国当前市场需求的实际情况，按技术应用不同领域和复杂程度进行的阶段性标准来划分的。
在经济型数控系统中，国产经济型数控系统由于适应我国用户的实际使用水平和机床制造企业数控技术配套要求，得到了广大用户的认同，已形成了规模优势，目前约占到我国整个数控系统市场的60%左右。
国产普及型数控系统市场占有率不断提高，但外国品牌依然占领国内市场。进入20世纪90年代以来，我国逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等以生产普及型数控系统为主的国有企业，以及北京-法那科、西门子数控（南京）有限公司等合资企业的基本力量。从技术水平上比较，国产普及型数控系统的功能、性能并不差，价格和服务方面还有较大优势，可靠性与国外系统的差距也已显著缩小，但依然是国产数控系统最难开拓的市场领域。
在高档数控系统领域，国产数控系统与国外相比，确实还存在比较大的差距。虽然国产五轴联动数控系统技术上已经取得了一定突破，但功能还不够完善，在实际应用中验证还不全面。国产高档数控系统的差距，还表现在产品的系列化不全，如伺服电机、伺服驱动从小到大各种规格，国外都有，而我们的规格有限；在高速（快速进给速度40米/分以上）、高精（分辨率0.1微米以下）、多通道数控系统的功能、性能上，国产系统与国外系统有较大差距。我国进口的数控系统基本为德国西门子（SIMENS）和日本法那科（FANUC）两家公司所垄断，这两家公司在世界市场的占有率超过80%。在国内尚无自主知识产权高端数控系统替代的前提下，西门子和发那科拥有绝对的价格优势。加上高性能数控系统具有超越经济价值的战略意义，发达国家对出口我国的数控系统始终有所限制，甚至像五轴联动以上的高性能数控系统产品绝对禁止向我国出口。
（二）我国数控系统产业的发展目标
国家“十二五”期间的目标是：建立起比较完备的数控系统自主创新体系，具有自主设计、开发和成套生产能力，使我国高档数控系统总体技术达到国际先进水平。创建国产自主品牌产品，普及型数控系统市场占有率达70%以上，具有较强的国际竞争能力；国产高档系统市场占有率达到50%以上，主要品种基本实现自给，推动装备制造业现代化。
结合我国数控系统市场与数控系统产业的发展目标，不难看出，经济型数控系统市场已趋于饱和，且竞争相当激烈，由于技术水平相差不大，因此多为价格竞争。在普及型数控系统市场已逐步形成几家大企业的垄断现象，并且国外数控系统已在市场上占统治地位，很难进入。而在国内，高档数控系统目前只占整个数控系统的约2%，市场前景相当广阔，虽然目前大部分的高档数控系统是国外产品，但依然有大片市场等待开发。竞争机会是平等的，并且有国家政策的支持与鼓励，数控系统厂商只有抓住这一契机，才能不断发展自己的技术，扩大市场，为国家高档数控系统的发展做出贡献。
三、高档数控系统市场需求分析
（一）高档数控系统的市场应用
高档数控系统可以应用于数控机床的生产，也可以对原有的数控机床或非数控机床进行系统升级、改造。其具体的应用市场为机电行业，包括机械、电子、汽车、航空、航天、轻工、纺织、冶金、煤炭、邮电、船舶等。另外，航空航天、船舶制造、大型电站设备、石化和冶金设备、汽车制造等都是我国机床业的下游产业，都离不开高档机床，为机床业的发展提供了广阔的空间。
（二）数控机床市场的现状
数控机床是利用硬件和软件相结合，是以电子控制为主的机电一体化机床，充分利用了微电子、计算机技术等高端技术。我国数控机床生产厂共有100多家，其中能批量生产的企业有42家(国有企业30家，民营企业5家，合资、独资企业7家)，平均年产量40-50台，几家重点企业年产量可达400-700台。
1、国内市场需求。我国数控机床20世纪80年代以来有了迅速发展，平均年产量增长20%以上；数控机床市场消费量从1990年的2588台增长至1996年的18000台；目前已是世界数控机床第三进口大国。进入90年代以来，我国数控机床生产企业都经历了结构调整、转变机制的艰苦磨砺过程。由于市场结构的变化，使得1997年数控机床市场消费量下降到14329台。同时由于进口减少，国产数控机床市场占有率上升到45.9%；正是由于结构的变化，才有可能形成产量下降、市场占有率提高的局面。近期，国家为扩大内需，通过加大技改投资和基础设施建设投资的措施来拉动国内市场消费。在各个主要市场看，轿车、重型汽车等重要车型的销售量从东向西逐步扩展，轿车个人购买已成为主流。这些行业的发展带动了机床工具的需求。其次是军工等需求稳步上升，在航空、兵器等领域，改造将继续增加，设备需求将进一步深化和扩大。民营企业将进一步渗透到制造业和轻工业，其技术水平和加工能力的提高依赖于装备的改善。处于“十一五”执行期的高峰，国家重点项目、重点工程、重点任务全面铺开，市场需求呈现出较高的增长，进一步拉动企业的技术改造和设备更新。近年启动和续建的重大工程有：三峡右岸的发电机组的制造，西气东输中段的全面开工及沿线各省、市的引进工程，南水北调工程，北京、上海、武汉、天津、重庆、长沙等大、中城市的地铁、轻轨工程、大化肥、大空分、西电东送等工程都会对相关产业带来市场的需求，而这些产业直接或间接都会使机床工具行业的市场增加份额和力度，为我国数控产业发展带来新的市场机遇。
2、国际市场需求。从近几年我国机床出口统计数据来看，数控机床的出口量和出口平均单价逐年上升，国际机床市场的消费主流是数控机床，目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主，这正是我国机床行业的弱项。“八五”期间，我国机床工具产品出口开始向全方位、多元化发展。近几年机床出口多元化发展趋势更加明显，由于受东南亚金融危机的影响，1998年我国东南亚出口额大幅降低，但同时开始向南美、中东、荷兰扩展，对英国、加拿大出口额也较1996年大幅度提高。美、欧、亚是目前我国机床产品出口的主要市场，占我国出口份额依次为1/4、1/5、1/6。在2005年的世界十大机床消费国（地区）中，只有我国台湾和意大利的机床消费额是负增长和零增长，其余都是正增长。2005年我国的机床消费额高达109亿美元，高出第2位的日本33.7亿美元，连续四年名列世界首位。世界机床市场整体消费的增加同时预示了数控机床市场的市场容量不断增加，为高档数控系统提供了广阔的市场投放空间。
四、市场规模预算
由于机床下游行业固定资产投资连续几年快速增长，国内机电产品市场需求年均增长30％，根据数控机床市场的预计，未来5年我国数控机床需求的年均增速在30％以上。
虽然国内市场对数控机床的需求很大，但对高档数控机床的生产和消费需求依然处于低水平，从2004年的数据看，高档数控系统占整个数控系统的产量比例为1.5%，比2002年上升了1个百分点。
另外，由于技术等方面的原因，国产高档数控系统的市场占有率非常小，2006年，国外公司在我国销售高档数控系统约占市场份额的99.5％。这就要求国产高档数控系统厂商必须生产质量可靠，价格适中的高档数控系统，才能与强劲的外国企业竞争.根据市场分析，可以做出未来五年我国高档数控系统市场规模预测如表1所示。
五、结论与建议
随着市场需求的不断扩大，科学技术的迅猛发展，21世纪将成为我国发展数控系统产业的绝佳时期，提高我国数控系统的技术性和竞争力将大力推动我国制造业的发展，这将是政府与企业共同努力的结果。
在政府政策方面，应充分利用国防军工行业与机床制造行业的合作平台，率先在军工行业推广使用自主化的高档数控系统。优先立项支持选用国产数控系统的首台首套高端数控机床装备的研制，并在项目中分配专门经费支持所配套的高档数控系统的研发，推动自主研发的高档数控系统的应用验证和市场推广。在使用财政性资金采购数控机床的项目中，标书中不要指定国外系统，给国产数控系统产品建立公平的市场竞争机制。在满足同等的条件下，应优先选用国产数控系统产品。同时，支持数控系统厂、数控机床厂和职业院校建立“数控技术培训与服务中心”，为数控机床生产者培训操作使用、工艺编程、维护维修人员。另外，政府也可以在技术改革、税收和金融政策等方面给予扶持，增强高档数控系统企业综合实力。
在企业自身方面，应加大在高档数控系统、全数字交流伺服驱动等核心关键技术领域的研发，走产学研相结合的道路，集我国家的财力支持建立由研究机构、大学、系统厂组成的技术联盟和研发平台，共同开展数控系统共性与关键技术的研发，加速制订下一代高档数控系统标准体系结构的规范和协议及相关的技术标准，并在国产数控系统行业内推广和共享，实现我国数控厂商的共同发展。
总之，国产高档数控系统的发展关系到我国的产业安全和国防安全，加速产业化步伐，增强自主创新能力，加快高档数控机床及其功能部件的研发和市场开拓，提高产品质量和服务质量，提高竞争力是我国高档数控系统产品的努力方向，我们相信在国家的政策和措施的支持下，在全行业自身的不断努力下，高档数控系统一定会有更好的发展。
参考文献：
1、孙斌,杨汝清.基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势[J].机床与液压,2001(4).
2、杨学桐.我国数控产业的现状与发展举措[J].机电产品开发与创新,2002(3).
3、陈虎.高端数控系统的功能特征和性能特征[EB/OL].中国工控网,2007-10-19.
高档数控机床技术范文2
这几年来，机床行业向国民经济各部门提供了一大批先进适用的数控机床。向航天等国防尖端、造船、大型发电设备制造、冶金设备制造、机车车辆制造等重要用户提供了一批高质量的数控机床和柔性制造单元。如武汉重型机床厂和北京第二机床厂分别与大连理工大学合作，先后为航天部门提供了大型数字化仿形三轴联动和四轴联动控制的数控立车和数控镗铣床、为打破国外限制，发展国家航天事业作出了贡献。
研华ARK系列嵌入式工控机在数控机床系统中的应用
项目简介：采用嵌入工业计算机技术的数控机床具有广泛的适应性，利用其满足客户需求的计算能力以及具有的网络控制能力，使内嵌嵌入式工控机的机床在加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；提升加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。
趋势意义：实现数控机床联网后，将在数控程序管理和程序传输方面有了明显改善。满足客户需要的嵌入式工控机系统ARK系列将为我国制造业作出更大的贡献!
新型四轴数控车床
项目简介：根据国内外市场需求而开发的新产品MJ―860DT四轴数控车床。该机是一种采用双液压卧式回轮刀架面对面同轴线对置安装的四轴数控车床，液压尾座套筒纵向编程移动，有效解决了在车削长套筒类零件并采用内涨式夹具时的快速装夹效率问题。该机床具有强大的金属去除能力和高效加工效率，特别适宜长轴类零件和军工行业大型弹体零件的高效、精密车削。
趋势意义：以重切削、高刚性、高效率为其显著特点。该机床的开发成功填补了国内此类数控车床产品的空白。
线路板数控铣床的铣技术
项目简介：线路板数控铣床的铣技术包括选择走刀方向、补偿方法、定位方法、框架的结构、下刀点。都是保证铣加工精度的重要方面。系统介绍走刀方向、补偿方法，定位方法和下刀点，框架及下刀点等。当铣刀切入板材时，有一个被切削面总是迎着铣刀的切削刃，而另一面总是逆着铣刀的切削刃。定位方法可分为两种；一是内定位，二是外定位。定位对于工艺制定人员也十分重要，一般在线路板前期制作时就应确定定位的方案。内定位是通用的方法。所谓内定位是选择印制板内的安装孔，插拨孔或其它非金属化孔作为定位孔。下刀点和加工顺序选择的好，能使框架保持最大的强度最快的速度。选择的不好，框架容易变形而使印制板报废。
趋势意义：国内先进
机床主轴制动控制方式的改进设计
项目简介：对机床主轴制动控制方式进行了改进设计，判断主轴旋转状态，不采用延时2．5s，即认定主轴电动机停止旋转的控制方式，而是实时监控主轴旋转状态，当主轴旋转低于一定转速时，立即发出主轴停止完了信号。PLC实现主轴能耗制动的控制方法。
趋势意义：采用改进的控制方式用PLC控制机床主轴的制动，能够可靠地判别机床主轴的旋转状态，避免了机床的误动作，节约了主轴加工的辅助时间，使机床的保护性能更趋于完善。
数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿方法
项目简介：研究了结构简单、操作方便的自动对刀和刀具磨损自动补偿装置。数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿装置结构非常简单，由对刀块、绝缘体和底座三部分组成。整个装置由底座通过螺钉固定在工作台上。对刀装置与工作台一起通过x向的伺服电机做水平方向的移动，刀具由z向伺服电机控制做上下移动。对刀块和底座各有一个接线端。该对刀方法具有对刀装置结构简单、成本低、操作方便的特点，可以同时解决刀具的自动对刀和刀具磨损的自动补偿问题，且对刀和刀具磨损补偿的精度高。．
趋势意义：该对刀方法具有很强的使用性，在刨床数控系统中有较高的推广应用价值。该对刀方法已在作者研制的刨床数控系统中应用，并取得了很好的使用效果。
全数字总线开放式高档数控系统
项目简介：全数字总线开放式高档数控系统的主要技术指标包括：控制轴数32个；联动8轴以上，实现5坐标联动；6个通道；具有16位模拟量伺服接口等15项先进功能。全数字总线开放式高档数控系统在中国机床产业与数控系统制造技术方面创造了多个第一：数控系统的全集成配套；实际加工工件的总线式数控加工中心；完全自主知识产权和国产化；加工层管理层的网络化操作；采用最少硬件的开放式高档数控系统。
趋势意义：辽宁省科学技术厅和中国机床工具工业协会组织行业专家对上述成果作出鉴定，结论是全数字总线开放式高档数控系统具有国际先进水平，填补了国内高档机床数控系统的技术空白。
高速高精度的全功能数控车床QTNl00―Ⅱ
项目简介：采用先进电主轴技术的QTN 100―Ⅱ，主轴转速达6000rpm，可适应从低速重载切削到高速高功率的切削；它采用了平滑高增益的伺服控制和高效能的AC伺服电机以实现快速而无震动的加减速，其x轴和z轴的快速移动速度分别达30m／rain和33m／min。该机床配置高速高精度的12位刀塔，高速的刀具交换大幅提高了生产效率，其刀塔单步分度仅需0．18秒。而且，由伺服电机驱动的智能尾架，不但可以方便准确地对位置进行自动控制，还能对尾座的推力进行自动调整。?QTN 100―Ⅱ配备有刀具测量装置，可通过使用棒料送料器实现成套零件的加工、自动工件收集器等自动化功能选项。此外，机床还配置了MAZAK公司最新的MAZATROL MATRIX数控系统，采用人机对话式的编程方式，具有干涉检查、智能安全保护、震动抑制和声音提醒等功能。
趋势意义：国际先进
大型零件国产数控机床加工生产线开发研究
高档数控机床技术范文3
摘要:本文对我国数控机床产业的发展现状、产业的发展特点进行了归纳与总结,并对产业区域分布情况和代表性企业的发展情况进行了描述和分析。
关键词:数控机床 产业发展 特点分析
1、我国数控机床产业发展优势分析
1.1 中国已成为世界机床第一大产销国
近年来我国每年推出高端数控机床新品种数百个,数控机年产量平均递增高达30％左右。五轴联动数控机床、复合机床等高档机床已经逐步实现国产化。中小型数控机床用激光器产量居全球第一位,大型工业激光器产量居亚洲第一位。国产数控软件已经占国内总销量的70％左右。同时,我国还涌现出了一批数控机床产业基地。依托这些基地,一批本土数控机床加工企业初步实现了跨越式发展。沈阳机床、大连机床连续多年处于世界机床企业排名前列,并逐步提高。另外,在近几年里,沈阳机床、北一机床等国内多家大型机床企业参与国际并购,对机床强国的多家机床生产企业实现收购或控股,这对提高国产数控机床技术水平,提升中国数控机床企业的国际影响力产生了积极的影响。
1.2 数控技术实现重大突破
中国数控技术近20多年来经历了引进、消化吸收、自主开发和产业化等阶段,产品技术水平有了较大提升,尤其是数控系统,近年来取得了重大突破,涌现出华中数控、大连光洋、广州数控等企业,形成了一系列高端产品,填补了国内的空白,使国产数控机床的技术水平实现了飞跃式发展。例如华中数控以通用工业微机为硬件平台、以DOS、Windows为开放式软件平台的技术路线,从而避开了制约中国数控系统发展硬件制造可靠性的瓶颈,技术上取得重大突破。现在该公司具有自主知识产权的中高端数控系统采用基于PC 的新一代开放式体系结构,具有6 轴联动、全闭环控制、高速高精度加工和网络通讯等功能,并已成功配置在桂林机床股份公司的5 轴联动数控龙门铣床上,这一重大技术突破迫使国外放松了对中国5 轴联动数控系统的限制。
2、我国数控机床产业发展面临的严峻形势
虽然我国数控机床产业发展势头强劲,优势明显,但未来产业发展所面临的形势依然严峻。
2.1 产品结构性矛盾加剧
从近几年的行业运行数据来看,数控机床产品的结构性矛盾愈加明显,高档数控产品缺乏,中小型和普通机床却已饱和。目前,市场对高档和大型机床需求量很大,产品供不应求;与之相反的是,中小型和普通机床出现供过于求的现象,库存有所增加。数控机床产品的结构性矛盾进一步凸现,处理好扩大产能与产业升级、产品升级的关系迫在眉睫。
2.2 核心部件和技术缺失
制约国产数控机床的快速发展的一个重要瓶颈是关键功能部件以及核心数控系统的自给不足。2007年,中国金属加工机床进口总量虽然有所下降,但是龙门加工中心、数控齿轮加工机床、数控折弯机、数控板带横剪机和数控冲床等产品的进口确保持着高速增长,并且数控系统、零部件、工具进口依然保持了强势增长,机床附件进口增长达到50.5%。中国目前快速发展的中高端数控机床对国外功能部件的依赖性很强,国产的功能部件和数控系统研发相对滞后。
2.3 技术壁垒制约我国数控机床产业发展
在出口方面,国内机床企业面临着新的挑战,欧盟正在着手研究机床生产和使用中的环保问题,并拟制定相应的能耗标准,这有可能形成新的技术壁垒,对机床企业的国际贸易产生负面影响。不符合能耗或者环保要求的数控机床产品,将难以进入欧盟市场或者被征收高额关税,甚至在使用过程中也要支付额外费用,对可能面临的新的技术壁垒,要求企业必须在机床设计、制造和使用阶段考虑能耗和环保,实施绿色制造。
3、我国数控机床产业区域特点分析
我国数控机床产业区域分布广泛,全国各地区都有发展,下面将注重分析东北、华北、华中、华南等区域数控机床产业发展的特点。
3.1 东北地区
沈阳和大连两市已成为全国数控车床、加工中心的最重要的开发生产基地。沈阳机床和大连机床两家企业的机床产值占全国机床产值的26%,数控金切机床产量占全国数控金切机床的25.4%,其中数控车床占全国总产量的35%,加工中心产量约产全国产量的21%。
齐齐哈尔是我国重型数控机床的生产基地。齐重数控装备有限公司的主导产品为大、重型数控卧式车床和数控立式车床;大、重型数控车床产量约占全国大、重型数控车床产量48%,产值约占全国大、重型数控车床产值50%。齐齐哈尔二机床集团特色产品是数控落地镗铣床、数控龙门镗铣床和数控多连杆压力机,大、重型数控镗床,产量约占全国数控镗床产量35%,产值约占全国数控镗床产值30%。
3.2 华北地区
北京主要发展加工中心、数控精密专用磨床、重型数控龙门铣床和数控系统。代表企业有北京第一机床厂、北京机电院高技术有限公司、北京二机床厂有限公司、北京凯恩帝机电技术有限公司、北京航天数控有限公司等。
山东地区主要发展以机械压力机为主的锻压机械和数控车床、高速龙门铣床、龙门加工中心。济南二机床集团有限公司重点生产薄板冲压生产线的机械压力机和数控高速龙门铣床。济南捷迈数控机械有限公司重点发展数控转塔冲床、数控激光切割机、数控液压折弯机等板材加工设备。济南一机床集团有限公司和威海华东数控有限公司重点发展数控车床和各种数控机床。
3.3 华中地区
华中地区数控机床发展以武汉为中心,武汉重型机床集团有限公司以重型机床为发展重点,重型机床数量占全国重型机床数量11%、产值占全国重型机床产值17%。武重机床为船舶制造业自主研发了CK53100 数控船体坡口加工机床,解决了非正圆壳体随动加工技术,又为核电设备制造业研发了 CKX53613 数控核电加工专用机床,最近又与二重集团签订了一台世界最大的DL250 型5 米超重型数控卧式车床合同。另外,武汉还是全国最为重要的数控系统生产基地之一,代表企业是武汉华中数控股份有限公司。
3.4 华东地区
华东地区形成我国磨床的生产开发基地,数控磨床产量占全国四分之三。上海机床厂有限公司、杭州机床集团、无锡开源机床集团有限公司3 家企业的磨床产值占全国磨床产值65%,磨床产量占全国磨床产量约42%,其中数控磨床产量占全国数控磨床产量74%。
参考文献
高档数控机床技术范文4
关键词：数控机床；改进；措施
如今，我国是世界上最大的数控机床设备消费市场，据相关数据显示，2012年1～11月，我国数控机床进口额为42.09亿美元。但是我国的机械制造业还不先进，数控机床设备在性能，可靠性，生产率和核心技术等方面与发达国家还有一段距离，特别一些数控机床的技术和零件还需要依赖于进口。国内数控机床存在功能部件性能差，核心技术缺乏，产品水平低等问题，因而我国数控机床设备亟需采取改进措施。
1.提高功能部件自主开发能力
在与发达国家多年的技术交流、引进和吸收，我国数控机床设备的发展有了明显的改进。然而，我国关键零部件的生产依然依赖于进口，这就产生了数控机床设备盈利低、缺乏竞争力的问题。针对这一现状，提高数控机床关键零部件的自主开发能力是最基本的措施。为提高我国数控机床产品的自主开发能力，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》设立了“高档数控机床与基础制造装备”科技专项。此专项以提高数控机床可靠性和产业化水平，提高国产功能部件性能为目标，为数控机床产业发展打下坚实基础。
2.加强核心技术的开发和研究
在数控机床设备改进中，数控系统是关键部分。一直以来，我国数控机床核心技术严重缺乏，90%需要从国外引进。国内中、高端数控机床制造业，多数以组装和制做为主，如在上海设厂的“机床巨头”德国吉特迈机床集团，其核心技术都依赖于发达国家。数控机床核心技术的缺乏直接影响到我国的机床设备产业的发展，因而加强核心技术研发是发展数控机床的必要条件。首先，我国要不断进行核心技术的研发，鼓励科研机构和企业机构的自主开发。其次，学会在交流中吸收，在吸收中创造。例如，在机床零件配套和制作方面可以学习德国的先进技术，在数控系统的开发方面可以参考美国的最新理念，并在学习交流中创新并研发出属于我国自身的核心技术。
3.注重创新能力平台建设
所谓创新是竞争中取胜的根本，是行业发展的基本推动力。在数控机床设备的发展中，技术的创新性是设备满足市场需要的关键。在国内，许多企业忽略了数控机床技术创新的重要性，盲目跟随国际技术潮流，没有个性化的技术，这导致无法满足市场的需求。因而，在面临数控机床市场需求逐渐增加的情况下，企业应该重视市场动向，提高创新能力。“高档数控机床与基础制造装备”科技专项提出注重“创新能力平台建设”，期中包括注重核心技术与装备的创新。遵循“在创新中求发展”的理念，数控机床技术才会有显著的提高，才能在国际机床市场提供良好的竞争条件。
4.创造良好的工作环境
对于数控机床设备来说，稳定性、可靠性是两个重要的运行指标。现实中，数控机床多数在较恶劣的电磁环境中使用。为了保证机床的正常运行，抗干扰度是非常必要的。解决电磁干扰的改进措施有：
4.1.利用电源滤波器抑制电磁干扰。电源滤波器可以过滤进入设备中的噪音，以防止机床被噪声污染，从而抑制电磁干扰。
4.2.利用隔离变压器来供电。隔离变压器实现电路与电路间的电气隔离，从而隔绝电流带来的设备与设备之间的干扰，其效果良好。
4.3.利用感性负载吸收噪声。感性负载在断电时会产生强烈的脉冲噪声，影响设备的正常运行，感性负载可以采用并联电阻、压敏电阻、稳压管等吸收噪声。
5.建立完善的管理机制
如今，许多数控机床都存在“坏的快”的问题，如何"管好、使用好、维护好"数控机床设备，是许多企业非常重视的问题之一。数控机床不能像普通机床设备工作时，可以自由的根据工作中存在的问题进行人为的调整，数控机床技术复杂，在机床维护和编程技术方面要求较高，因而建立安全的管理机制非常重要。
建立完善的管理机制，首先，要提高对操作者、维修人员、管理人员、检验人员等的管理和培训。例如，对于维修人员需要培养其专业的知识能力和分析判断能力；检验人员要求能够通过数控机床的组装，参数调整等信息预测数控机床的生产质量；操作者要求对机床的调整和在线操作熟练掌握；管理人员要具备专业的知识积累，了解数控机床设备的特点和过程控制。其次，要防止设备的超负荷运转，合理分散设备的工作量，达到设备的合理工作。 另外，科学组织生产，解决生产力不平衡问题。这主要从生产组织管理的角度入手，提高数控机床设备的工作率，合理安排设备的生产节拍，合理分配设备的生产任务。最后，及时维修设备的故障和处理问题。在数控机床工作时，设备出现故障是正常现象，那么及时处理才能避免问题越来越严重。
6.结语
数控机床是一门技术性强的应用性工程，在工业制造方面有着举足轻重的地位。随着社会生产力和科学的不断进步，数控机床在逐步改进的同时还存在许多的问题。为解决这一现象，在数控机床的改进中，要注重功能部件、核心技术、创新能力、工作环境和管理机制建设，才能真正实现数控机床进一步的改进。
参考文献：
[1]陈虎；于德海；；数控技术全面支持高速复合机床精度的提升[J]；世界制造技术与装备市场；2010
高档数控机床技术范文5
关键词：数控机床；主传动；功率缺口；LINGO
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）35-0267-03
Study on Optimal Design of Multi-gearTransmission Ratio in the Main Drive of CNC Machine
WANG Dong
（Chongqing Industry & Trade Polytechnic， Chongqing 408000， China）
Abstract： This paper has analyzed the reasons that are the main drive multi-gear variable speed graph of CNC machine and generate power gap， established a kind of mathematical model， that is the main drive system of CNC machine can`t produce power gap， can solve the transmission ratio of multi-gear transmission system. As the sample of XH718 vertical machining center main transmission system multi-gear transmission ratio distribution， verify the correctness of the model by using LINGO software application.
Key words： CNC machine； main drive； power gap； LINGO
数控机床主传动系统一般采用齿形同步带联接、电机直联主轴联接和齿轮变速箱联接等方式。在大中型机床中，为了获得较大的恒功率范围和低速大扭矩一般采用齿轮变速箱联接实现分段无级变速，若参数选择不当，通常会产生一定转速范围内的功率损失现象，即功率缺口，在功率缺口转速范围内，主轴电动机功率无法达到其额定功率，输出扭矩也会急剧减小，因而功率缺口的大小直接影响主轴的机械特性。
1主传动系统出现功率缺口的原因及常规判定有无功率缺口的方法
主传动系统出现功率缺口的根本原因是高速档额定转速大于了低速档的最高转速，导致实现无级变速时转速处于低速档最高转速到高速档额定转速之间的转速范围，需要让电机转速下降至电机的额定转速以下来满足无级变速的要求，而主轴电机的特性是额定转速以下为恒扭矩区，功率线性上升（见图1），从而出现在这一转速范围内，电机功率无法达到最大而出现了功率缺口。如图2所示：
为保证设计的系统无功率缺口，通常需要保证高速级与低速级速比设定为：
[低速级时的最高转速高速级时的最高转速=电机额定转速电机最高转速=13～14]
如若系统的速比无法满足，则系统会出现功率缺口，此时需要增加中速级，而往往中速级使用测试法进行选择，导致转速范围有部分重叠。
2主传动多档变速不产生功率缺口数学模型的建立
根据主传动系统出现功率缺口的原因可知，要确保主传动系统无功率缺口，需要保证在转速图中（图3），高档位额定转速低于低档位最高转速，故可选择低速档最高转速与高速档额定转速之差最小为目标函数，传动系统机械和几何尺寸要求为约束进行建模以求得各传动参数。由于在数控机床转速范围较宽情况下，一般采用高中低三档变速，故在此以三档变速为研究对像进行数学模型的建立。
[n2
高档额定转速小于中档最高转速，即：
[n3
故目标函数可以确定为：[min=n4-n2+n5-n3]
同时式（1）和式（2）作为目标函数的约束以保证转速范围重叠最小和无功率缺口。
由系统的机械结构、几何尺寸和设计要求，需要增加以下约束：
根据结构和尺寸可以确定各传动齿轮副的齿数，即：
[z1+z2=p1]
[z3+z4=p2]
[z5+z6=p2]
[z7+z8=p2]
其中：[zi i=1，2 ， zi∈z 电机轴初次减速齿轮副齿数；]
[zi i=3，4，…，8， zi∈z低中高档减速齿轮对的齿轮副齿数；]
[p1为将机轴初次减速齿轮副的齿数和可根据中心距换算。]
[p2低中高档减速齿轮副的齿数和可根据中心距换算。]
根据渐开线齿轮的要求和实际的需要，需要保证各齿轮齿数的最小值，即：
[zi>ki i=1，2，…，8 ki表示各齿轮应达到的最小齿数]
保证系统的主轴额定转速满足设计需求和达到设计要求的最高转速：
[|n1-ndrated|
[0
其中：[ndrated为设计的主轴额定转速]；
[ndmax为设计的主轴最高转速]；
[c1 为设计的主轴额定转速与计算出的额定转速之允差]，常数，可根据实际情况适当调整；
[c2为设计的主轴最高转速与计算出的最高转速之允差]，常数，可根据实际情况适当调整；
最终得到如下数学模型：
[min ：n4-n2+n5-n3]
[s.t. n4=nmaxz1z2?z3z4]
[n2=nez1z2?z5z6]
[n5=nmaxz1z2?z5z6]
[n3=nez1z2?z7z8]
[n2
[n3
[z1+z2=p1]
[z3+z4=p2]
[z5+z6=p2]
[z7+z8=p2]
[zi>20 i=1，3，5，7]
[|n1-ndrated|
[0
[zi∈z，i=1，2…8 ]
3案例应用
3.1设计原始数据
某公司XH718立式加工中心，主轴电机为FANUC [α15]电机，要求采用齿轮变速箱实现多档变速，提高扭矩，无功率缺口，主轴额定转述180rpm，最高转速3600rpm，其电机轴通过一对齿轮减速后传递到滑移齿轮轴进行换档调速，其齿轮模数为4，中心距分别为：152mm（电机轴与滑移齿轮轴）和190mm（滑移齿轮轴与主轴）。求各档位传动参数。
3.2模型参数确定
根据设计原始数据可知：FANUC [α15]电机，额定转速1500rpm，最高转速7000rpm，[故nmax]取5000[rpm]（电机最高转速为7000[ rpm]，考虑齿轮最高线速度限制，最高使用5000[ rpm]），[ne]=1500[ rpm]，[p1=76mm]，[p1=95mm]，主轴设计的额定转速和最高转速分别为[ndrated]=180[ rpm]和[ndmax]=3600[ rpm]，一般应首先满足额定转速，所以在此取c1=5，c2=100，即，计算出来的参数保证额定转速和设计要求额定转速相差最多为5[ rpm]，而最高转速的误差为0～100[ rpm]。
3.3求解及结果分析
LINGO软件是美国Lindo公司推出的求解最优化问题的专业软件包，在求解各种大型线性非线性和整数规划方面有明显的优势，LINGO软件内置建模语言，提供几十个内部函数，从而以较少语句较直观的方式描述较大规模的优化模型而且软件运行速度快，计算结果准确，可以方便地从其他软件获取数据，是解决优化问题的最佳选择。在本例中，根据所建立的数学模型，代入相关参数，按照LINGO软件特定的语法进行编程计算求解，其结果如下：
[转速重叠：295转；主轴额定转速：ndrated=181rpm；]
[主轴最高转速：ndmax=3686rpm；]
[电机轴减速齿轮齿数比：z1z2=2056；]
[低档齿轮齿数比：z3z4=2471；]
[中档齿轮齿数比：z5z6=3758；]
[高档齿轮齿数比：z7z8=6431；]
从图五可以看出，计算结果满足设计要求，主轴额定转速181rpm，最高转速3685rpm，在主传动变速范围内无功率缺口，转速重叠范围295转，是满足设计要求且重叠最少的方案。计算出的最高转速比设计要求高85rpm，可通过电气参数设置，将最高转速限制在3600rpm。
4 结语
本文以数控机床主传动转速范围重叠最小为目标函数，机械结构和几何要求为约束建立了数控机床主传动不产生功率缺口的数学模型，能够有效方便快速求得各齿轮的齿数和各档位速度，并可推广应用到不同档位数的传动系统设计。
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高档数控机床技术范文6
关键词：数控机床；发展；趋势
引言
从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床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。数控机床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。数控机床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。
1.我国数控机床的现状
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% 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，但进出口逆差严重，国产机床市场占有率连年下降，1999年是33.6%，2003年仅占27.7%。1999年机床进口额为8.78亿美元（7624台），2003年达27.1亿美元（23320台），相当于同年国内数控机床产值的2.7倍。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。
2.数控机床发展趋势
2.1智能、高速、高精度化
新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部件（如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等）主轴转速达15，000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化度日趋提高。一台机床的重复定位精度如果能达到0.005 mm（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。随着电脑辅助制造（CAM）系统的发展，精密度已达到微米级。
2.2 功能复合化
复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如镗铣钻复合――加工中心、车铣复合――车削中心、铣镗钻车复合――复合加工中心等；工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，提高了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。德国Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构，该加工中心能够完成车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序，可完成复杂零件的全部加工。随着现代机械加工要求的不断提高，大量的多轴联动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。
2.3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。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计；可拆卸性设计；节能性设计；可回收性设计；模块化设计；绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。数控机床在制造时要考虑：节约资源的工艺设计；节约能源的工艺设计；环保型工艺设计等。随着世界经济的迅速发展，尤其是国内改革开放以来工业化程度的加快，所带来的环境污染问题越来越严重，环境保护的呼声越来越高，环保问题已经成为各国经济可持续发展的制约因素之一。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。
