发布时间：2023-09-22 10:38:58
绪论：一篇引人入胜的国内数控机床发展趋势，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
21世纪机械制造全球化、市场竞争激烈化是机械制造企业所面临的挑战，而机械制造中广泛应用数控技术则能使企业在竞争中取得佳绩。但我国机械制造中数控技术的研究和发展方面存在较多问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。面对市场的竞争和新技术的挑战，该如何认识机械制造中数控技术，如何看待它的发展趋势，如何采取相应的对策？
下面结合近几年来自己在这方面的研究，谈谈我国机械制造中数控技术的发展及对策。
1.机械制造数控技术发展现状及趋势
机械制造中数控技术是通过计算机控制数字程序来实现一台或多台机械设备动作控制，以达到优质、高效、低耗、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
1.1数控装备与技术的基本概况
近年来，我国相继从德、美、法、日本等国引进先进的数控生产线，使我国制造业得到空前发展，主要应用特点有：刀具材料以超硬刀具材料为主，如陶瓷、超细硬质合金刀具等，大大提高了加工速度。改善刀具结构与加工工艺，零件孔加工刀具多采用多刃复合式结构：采用高速专用数控机床加工发动机；传动器关键零件，机床结构没计是以各种高速多刃专用成形刀具和加工工艺为主导。
然而，我国机械制造业还属于工艺离散型制造业，虽然已引进加工中心、数控镗铣床等，但企业内生产管理局网，网络经营管理系统及生产技艺数据技术的应用仍处于初级阶段。
1.2机械制造中数控技术发展趋势
目前，械制造业以现代高新技术的综合利用为特点，正朝着柔性化、敏捷化、智能化和信息化方向发展。从目前世界上数控技术及其装备发展来看，机械制造中数控技术发展趋势主要有以下2个方面。
1.2.1数控技术性能发展新趋势
（1）高速、高精、高效化。
由于采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取改善机床动态、静态特性等有效措施，数控技术必向高速、高精、高效化方向发展。
（2）多轴化和多系列。
以减少工序、辅助时间为主要目的的复合机械制造，要求其数控技术朝着多轴、多系列控制功能方向发展。
（3）实时智能化。
随着数控技术领域实时智能控制的研究和应用，机械制造的数控技术必然朝着实时智能化方向发展。
1.2.2数控技术体系结构的发展新趋势
机械制造中数控技术体系结构的发展趋势为：智能化、网络化、集成化，一种机械制造业远程服务系统的结构。
（1）数控装备智能化。
本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：为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化：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。
（2）信息集成网络化。
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。反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
（3）数控系统集成化。
采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路，提高数控系统的集成度和软硬件运行速度；应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体；通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来改进性能，提高系统的可靠性。
2.机械制造中数控技术发展应对策略
先进数控技术是机械制造业快速发展的保证，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。
我国机械制造中数控技术的研究和发展存在较多问题，特别是在技术创新能力方面情况尤为突出。为此，下文从总体应对策略和技术途径探讨机械制造业中数控技术的对策。
2.1数控技术发展总体应对策略
通过对数控技术和机械制造业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，笔者认为以科技创新为先导，以技术支持和服务为后盾将是一种符合我国国情的应对对策。
（1）以科技创新为先导。
我国必须大力加强数控领域的科技创新，逐步建立自己独立的、先进的数控技术体系。在此基础上大力发展符合国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。
（2）大力加强技术支持和服务。
数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务足相当重要的。目前，我们可以利用先进的网络和多媒体技术手段，为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。
2.2技术途径应对数控技术发展
（1）发展新一代PC数控系统。
数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展新型数控系统，将是推动我国数控技术发展的有效途径。这要求在开发新型数控系统时，选用高性能CPU作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件实现数控的所有功能。
（2）推进数控机床功能专业化。
解决数控系统问题后，需要实现数控机床的模块化，解决数控机床功能部件的专业化问题。目前我国机械制造在这方面离实际需求还有相当大的差距，因此必须人力促进数控机床功能专业化。
3.结束语
本文阐述了机械制造中数控技术的发展及对策，并对我国机械制造中数控技术的发展途径进行了探讨。另外，我国正逐步融入全球化机械制造的序列中，随着国外先进制造技术设备大量引进、国家重大科技产业工程项目等重大科技计划，先进的数控技术在国内机械制造业将日趋实用与普及。 [科]
数控技术的发展前后一共经历了硬件数控时代和软件数控时代两个阶段，硬件数控时代起自1952年的电子管时代，最终发展到1965年小规模的集成电路时代。软件数控时代从1970年的小型计算机开始，经历微处理时展到基于个人计算机的数控时代。
当前数控机床的构成主要包括三个基本构件——机床主体，数控装置和伺服机构。其中伺服机构通过依靠先进传感器，调速装置等技术，经历了开环、半闭环、闭环三个发展阶段，从而使机床运行稳定性得到质的提高。而数控装置包括程序读入装置，从而实现点位控制、直线控制和连续轨迹控制。
2 数控技术的国内外现状
当前我国数控机床产业快速发展，但同国外先进国家比较仍存在不小的差距。主要体现在技术含量不高、低端产品过剩、高端产品不足、自有独创技术缺乏，高质量的功能部件仍然依靠进口或者靠合资生产。比如我国机床数量已达300万台高居世界第一，但数控化率才仅仅不到2%，大大低于西方发达国家。这已成为我国走向高端制造业的现实瓶颈。
在国外，目前绝大多数国外生产的数控机床，已广泛采用了32的系统，而国内生产的数控机床由于受到进口技术的限制，大多采用的是16的系统。这就使得国产数控机床在功能上就先天不足，与国外数控机床相比，有明显的差距。不论是加工中心或是数控车削中心，这类新型的数控设备均显示出能满足许多复杂零件在批量生产中的强大的生产力，一般均具有4～5轴连动，一次装夹可进行多面加工的功能。特别是随着计算机在机器制造的各个领域的广泛应用，机床设备越来越趋向柔性化、智能化、多功能化。
3 数控技术的发展趋势
从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，主要体现为以下发展趋势：
3.1 性能发展趋势
第一智能控制。在数控技术领域智能控制已经成为主要的发展方向，智能控制更体现为实时智能控制，模糊控制，学习控制，网络控制能领域。比如在数控系统中往往包含有故障自动诊断系统，刀具自动管理系统，编程专家系统等多个模块，实现数控机床的提前预测，动态反馈，事后修正等多项功能。
第二工艺合成化。现在的数控技术共建往往通过各种自动化技术，完成多工序、多表面的复杂加工过程。特别是伴随人工智能技术的不断进步，实时系统和人工智能相结合，实现了实时系统智能化复杂化的发展趋势。西门子著名的880系统控制轴数已经可以达到惊人的24轴，让人叹为观止。
第三高效化。效率是机械技术核心的指标，伴随伺服系统高速芯片，多 CPU技术应用，数控机床的高速度、高精度已显著提高，效率也有了质的飞跃。为了便于满足不同用户的需求；群控制系统的柔性，同一群控系统，能依据不同生產流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控制系统的效能，以减少工序。
3.2 功能发展趋势
用户界面人性化设计。众所周知作为数控系统和使用者之间的对话纽带，由于用户不同，用户界面也千差万别，开发用户界面是一项繁琐的工作。当前图形界面广泛使用，大大提高了界面的人性化设计，通过蓝图和快速编程，3D彩色动态界面，各类虚拟仿真技术，能实现各类视图的不同方向和角度的真实模拟和大小的多层缩放。这些可视化的发展使人机交流进入了图像动画时代，而不是过去呆板的文字语言表达。
当前虚拟现实技术广泛应用使数控技术进入了新的时代。特别是可视化技术和虚拟环境技术的结合，如无图纸技术和虚拟样机技术等对提高产品质量，降低产品额成品，减少设计的周期有重要的价值。
此外多媒体技术应用化，多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着客观的意义。
3.3 体系结构的发展趋势
数控技术在体系结构方面也有了显著的发展。通过互连技术和封装技术的结合，降低了数控车床的互连的数量和长度，改进了数控车床的组件尺寸，降低了产品的价格，提高了系统的安全和可靠性。
此外通过硬件模块化，实现了数控车床系统的标准化和集成化。根据不同的功能，将各种功能模块做成标准的系列化产品，通过各类模块的组合，如通信模块、储存器模块、伺服模块等，实现各类档次的数控车床产品类型。而加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD、伺服控制等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现数控技术的集成化、网络化、无人化。
4 结语
总之，数控技术日新月异，当前我国正在推进2030年制造强国战略，数控技术占据着基础的作用，结合“十三五”规划，对当前的数控发展技术和方向进行分析，确定我国的数控技术发展战略，引领我国今后若干年的数控技术发展。我们应坚持质量为本，创新为基，坚持可持续发展的总方针，有所为有所不为，研究发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等数控基础技术，提升我国制造业的技术水平，使我国制造业真正走向高端。
[参考文献]
[1] 黄晓灵.浅谈数控技术发展趋势[J].湘潮（下半月），2010（10）.
[2] 吴旭.浅论数控技术发展趋势[J].南方农机，2012（01）.
0 引言
数控技术是每个国家先进制造业发展水平的重要标志，国家综合国力的提高和国防工业的现代化所必不可少的重要基础。美国、日本和德国等发达国家的数控机床和技术都处于世界先进行列， 如日本山崎马扎克公司开发出了2种可使用长镗杆切削工件的复合加工机床。德国德马吉（DMG）公司生产的CTX 310 ECO通用车床其主轴驱动在无级可调情况下，转速可达5000r/min，输出功率为ll千瓦 。
而我国数控技术发展比较晚，起步比较慢。在20世纪50年代末，经历了封闭式开发阶段。在“六五”、“七五”间，通过吸收和引进相结合，于“八五”期间建立国产体系。“九五”期间实现了产业化阶段，组建了数控研发，数控生产基地，初步掌握了数控发展的技术，同时培养一批数控专业技术人才，初步形成了国产数控产业规模，开拓了国产数控产业市场。如图1所示为我国数控机床产业销售情况分布图。其规模较大生产公司有华中数控、广州数控和航天数控等具有经济性和普及型的数控系统及机床产品。经过50多年的大力发展，其产品和性能大幅度提高，并逐渐在市场上站稳脚跟。但高端技术产品含量比较低，与国外数控系统差距比较大，对我国数控产业的发展还达不到主导和支撑作用。绝大部分高端数控产品主要依赖进口，如表1所示是近年来我国数控机床进出口变化对比表。因此大力发展国产数控产业对我国经济的发展、国防的进步和综合国力水平的提高具有极为重要的作用。
1 数控机床与技术简介
1.1 数控机床的结构组成
数字控制（Numerical Control ）是一种借助数字、字符或其它符号对某一加工过程进行可编程控制的自动化方法。而数控技术（Numerical Control Technology）就是采用数字控制的方法对加工过程实现自动控制的技术。再将数控技术应用到机床上就演化为现在的数控机床。标准型的数控机床通常由数控机床控制系统和机床本体这两大部分组成，如图2所示。
1.2 数控机床及技术分类
1）按控制系统特点分，主要包括点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。其中，点位控制数控机床只要控制移动部件的终点位置，对运动轨迹不作要求；直线控制数控机床不仅控制两点间准确位置，还要控制其移动速度和轨迹；轮廓控制数控机床能够同时控制两轴以上的轴，并具有插补功能，同时对运动的起、终点，速度和轨迹进行精确控制来加工任意形状的曲线和曲面。
2）按执行机构的控制方式分，主要包括开环、半闭环和闭环数控机床。其中，开环数控机床无位置反馈系统，加工精度低；半闭环数控机床带有位置反馈系统，并安装在滚珠丝杠或电机轴上，加工精度较高；闭环数控机床不仅带有位置反馈系统，而且将其安装在运动部件上，加工精度最高。
3）按工艺用途分，主要包括金属切削类、金属成形类和特种加工数控机床及其他类型数控机床。其中，金属切削类数控机床应用最为广泛，种类最多；金属成形类数控机床最近几年发展较快。
4）按数控机床的性能分，主要有高、中、低档三种数控机床。
1.3 数控机床及技术特点
数控机床作为一种先进的自动化机床，不仅具有较高的自动化程度，而且还具有广泛的通用性，综合运用了计算机技术、微电子技术、自动控制技术、机械结构和精密测量等最新成就和技术，广泛应用于机械加工制造、国防军工产品生产、航空航天、交通运输等领域，其主要特点如下：
1）加工精度高，加工质量稳定、可靠性高；
2）加工过程无需人工干预，降低了工人的劳动强度；
3）当零件发生改变时，只需改变数控程序，即可继续加工，节省生产准备时间，提高生产率；
4）能实现多坐标的联动加工，能加工各种形状复杂的零件，加工范围广；
5）适应性强，适合加工单件和小批量复杂工件；
6）有利于实现机械加工的现代化管理。
2 数控机床及技术的发展概况
数控机床产业是国民经济发展的支柱产业，中国是世界制造大国，但不是制造强国。创新能力不强，基础薄弱，主要以低端产品为主，而制造业的发展主要依赖于机床业的发展。为此，国家于2005年制定了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，同时将“高档数控机床与基础制造装备”确立为16个科技重大专项之一。通过国家计划支持，在数控关键技术方面取得较大突破，主要表现在如下几个方面：
1）关键部件的技术水平和质量逐步提高，功能日趋完善，部分零部件的性能指标逐步达到国际先进水平。开发出了高速主轴控制单元、重载导轨、数控回转工作台、A/C轴数控铣头、机械手和刀库装置和数字化量仪等部件和样机，并实现小批量生产规模。
2）中高档数控系统的研发取得了一定的成果。通过自主研发与国外合作，在中档数控系统研发上取得很大进展。解决了远程数据传输和坐标联动的关键难题，相继又开发了伺服驱动系统，形成了系列化和标准化生产。
3）中高档数控机床研发有了较大的突破，在复合加工、五轴联动、高速加工和数字设计等方面取得了重大进展。
但与国外先进发达国家相比，差距还很大，还有很长的路要走，其不足主要有以下几点：
1）自主创新能力还不足，创新成分少，吸收和消化能力差。就目前情况来看，我国只是停留在掌握已有国外的先进技术上和提高国产化率上，没有形成自主研发和自主创新能力。要改变这种局面，不仅借助国外的先进技术作引导，还必须增强消化吸收能力，否则会更加依赖于国外技术。
2）功能部件发展滞后。由于数控机床是由若干功能部件在立柱和床身上进行组装而成。其整体和功能部件之间是相互依赖，相互发展的，这些功能部件的发展也在一定程度上限制了数控机床的发展。
3）产品的稳定性、可靠性不高。进口机床的平均无故障时间约为10，000小时以上，国产为3000-6000小时左右。这种差距在一定程度上影响了国产机床在市场上的占有率。
4）网络化水平和技术较低。目前应用较多的还是NC传输、串口通讯技术和纸带阅读器，而远程故障排除、集成化和网络化水平有限。
5）产品可靠性、服务水平和产品质量等方面不强。国产机床的交货期、服务和质量等方面与国外的著名品牌差距较大，其数控系统的平均无故障时间差距也很大。另外，服务体系不完善，快速反应能力和成套技术服务满足不了现在的多元化市场要求。
6）高档数控机床的需求量较大。尤其对高端数控机床的需求量较大，每年大约有60%的固定资产用于购买机床。在“十二五”期间，随着汽车、高铁、航天工业、工程机械等行业投资增速、产业结构调整，对中高端数控机床需求量将继续增大。据分析，到2020年低中高档数控机床之比将达到20：60：20，中高档数控机床年需求量在12万台左右。
7）体系结构不够完善和开放。用户接口不够完善，少数开放功能的产品，只停留在试验和试制阶段。
8）创新环境不完善。我国还未形成有利于企业创新的竞争环境，创新动力和创新意识不强。
3 数控机床及技术的发展趋势
数控技术不仅对传统的制造业带来了巨大的变革，而且成为工业化的象征。随着数控技术的发展和应用领域的逐渐扩大，对国际民生的重要行业产生了极为重要的作用。从目前世界上数控技术及装备的发展趋势来看，主要体现在以下几个方面：
3.1 高精度化、高速化、高效性、高可靠性
世界各工业国家从精密到超精密加工，从微米级到亚微米级，再到纳米级发展，以适应现代科技的发展。通过高速化缩短切削时间，来提高生产率，实现高效发展。高的可靠性可以大大降低机床故障率，提高机床寿命。
3.2 开放式、智能化、网络化
开放式数控系统能在一个统一平台上，面向厂家和用户，通过增加、剪切和改变结构对象，实现产品的系列化。智能化主要是对产品质量、驱动性能、编程、人机对话、智能控制、智能诊断等方面实现智能化。网络化是近年来的一大亮点，这一目标的实现可极大满足制造系统和制造企业对信息集成的需求，实现虚拟制造和敏捷制造等。
3.3 五轴联动加工和复合快速加工
采用五轴联动可实现对三维曲面零件的加工，效率高、加工质量好。但价格较高，编程难度较大，从而限制了五轴联动机床的发展。由于当前电主轴的快速发展，使五轴联动的复合主轴头结构大为简化，制造难度和成本降低，促进了五轴联动机床和复合加工机床的迅速发展。我国复合加工机床刚刚起步、国内首台复合加工机床是由沈阳机床集团与德国MAX-MULLER公司合作生产的车铣复合中心。
3.4 环保化
随着环境保护意识的增强，环保的要求也越来越高。不仅在制造过程中不污染环境，在使用中也不产生二次污染。在这种环境下，装备制造领域对机床提出了无液、无冷却液、无气味的环保要求。欧洲已有10%-15%的加工实行了干切削或准干切削，如德国HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技术；美国HARDING的QUEST系列车床；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷却技术；日本富士公司的数控车床采用了冷风冷却技术。
3.5 新技术规范和标准的建立
开放式数控系统有更好的适应性、扩展性、通用性和柔性。美国、欧共体和日本等国纷纷开始对开放式体系结构的数控系统新技术规范的研究和制定，这预示着数控技术的又一个新的变革时期的到来。我国在2000年也开始对中国的ONC数控系统的规范进行研究和制定。
4 结束语
我国是制造和生产大国，在世界产业转移中尽量接受前端而不是后端的转移。一方面，要努力掌握世界先进制造核心技术，缩短与先进国家之间的差距。重视数控人才的培养，加大对数控高端科技领域的拓展，加大经济的投入，实现由制造大国到制造强国的转变。另一方面，制造业还是我国就业人口最多的行业，可缓解当前就业的压力，提高人民的生活水平，保障社会的稳定。
参考文献：
[1] 林宝，单国栋.我国数控机床市场发展现状和趋势[J].东方企业文化，2010（9）：121.
[2] 张玲. 数控加工编程[M]. 南京：南京大学出版社，2012.1.
