国外数控机床现状及发展

　　当今世界,工业发达国家对机床工业高度器重,竞相发展机电一体化、高精、高效、高主动化先进机床,以加速工业和国民经济的发展。中国参加wto后,正式参与世界市场激烈竞争,今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展,实是紧急而又艰巨的任务。数控机床的技巧特点及其发展前提。

　　数控机床的技巧特点，数控机床具有以下三大突出的特点:

　　1.利用二进制数学方法输入,加工过程可任意编程,主轴及进给速度可按加工工艺需要变更,且能实现多座标联动,易加工杂曲面。对於加工对象具有“易变、多变、善变”的特点,换批调剂轻易,可实现杂件多品种中小批柔性生产,适应社会对产品多样化的需求。但价格较昂贵,需要正确分析其应用的经济合理性;

　　2.利用硬件和软件相组合,能实现信息反馈、补偿、主动加减速等功效,可进一步前进机床的加工精度、效率、主动化程度;

　　3.是以电子把持为主的机电一体化机床,充分施展了微电子、盘算机技巧特有的优点,易於实现信息化、智能化、网络化,可较易地组成各种先进制作系统,如fms、ftl、fa,甚至将来的cims,能最大限度地前进工业的生产率、劳动生产率。

　　数控机床发展的前提，任何事物都有其特点与发展前提,人们控制后才干加速其发展。数控机床的发展前提重要包含:它是机、电、液、气、光多学科各种高科技的综合性组合,特别是以电子、盘算机等现代先进技巧为基石,必须具有巩固的技巧基础,互相配套,缺一不可。如不齐全,则数控机床难以顺利发展;

　　数控机床是由主机、各种元部件(功效部件)和数控系统三大部分组成,还需先进的主动化刀具配合,才干实现加工,各个环节在技巧上、质量上必须切实过关,确保工作可靠、稳固,才干保数控机床工作的精度、效率和主动化,否则,难以在生产实际中应用;它是社会需求、科技程度和人员素质三者的联合,缺一不成。如果人员素质差、科技程度达不到,则难以满足社会需求。人是一切运动的主体,需要各种精通业务的专家、人才和熟练技巧工人,互相配合,共同完成。否则,数控机床难以顺利发展。

　　工业发达国家发展数控机床的重要经验

　　数控机床涌现至今的50年,随科技、特别是微电子、盘算机技巧的前进而不断发展。美、德、日三国事当今世上在数控机床科研、设计、制作和应用上,技巧最先进、经验最多的国家。因其社会前提不同,各有特点。美国的特点是,政府器重机床工业,美国国防部等部门不断提出机床的发展方向、科研任务和供给充分的经费,且网罗世界人才,特别讲究“效率”和“创新”,重视基础科研。因而在机床技巧上不断创新,如1952年研制降生界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成fms、1987年开创开放式数控系统等。由於美国起首联合汽车、轴承生产需求,充分发展了大批大批生产主动化所需的主动线,而且电子、盘算机技巧在世界上领先,因此其数控机床的主机设计、制作及数控系统基础扎实,且一贯器重科研和创新,故其高性能数控机床技巧在世界也一直领先。当今美国不仅生产宇航等应用的高性能数控机床,也为中小企业生产便宜实用的数控机床(如haas、fadal公司等)。其存在的教训是,着重於基础科研,疏忽利用技巧,且在上世纪80代政府一度放松了领导,致使数控机床产量增长缓慢,於1982年被落后的日本超过,并大批进口。从90年代起,纠正过去倾向,数控机床技巧上转向实用,产量又逐渐上升。

　　德国政府一贯器重机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。特别讲究“实际”与“实效”,保持“以人为本”,师徒相传,不断前进人员素质。在发展大批大批生产主动化的基础上,於1956年研制出第一台数控机床后,一直保持实事求是,讲究科学精力,不断稳步前进。德国特别重视科学实验,理论与实际相联合,基础科研与利用技巧科研并重。企业与大学科研部门紧密合作,对用户产品、加工工艺、机床布局结构、数控机床的共性和特征问题进行深入的研究,在质量上千锤百炼。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。德国特别器重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、各种功效部件,在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统和heidenhain公司之精密光栅,均为世界驰名,竞相采用。

　　日本政府对机床工业之发展异常器重,通过方案、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)领导发展。在器重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巧上学习美国,甚至青出於蓝而胜於蓝。日本也和美、德两国类似,充分发展大批大批生产主动化,继而全力发展中小批柔性生产主动化的数控机床。

　　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,大批出口,占逝世界宽大市场。在上世纪80年代开端进一步加强科研,向高性能数控机床发展。在策略上,起首通过学习美国全面质量管理(tqc),变为职工自觉群体运动,保产品德量。进而加速发展电子、盘算机技巧,进入世界前列,为发展机电一体化的数控机床开道。日本在发展数控机床的过程中,狠抓要害,突出发展数控系统。日本fanuc公司战略正确,仿创联合,针对性地发展市场合需各种低中高级数控系统,在技巧上领先,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增进作用。中国数控机床现状及发展中的重要问题，数控机床的现状目前,中国机床工业厂多人众。2000年,金切机床制作厂约358家(20.6万人),成形机床制作厂191家(约6.5万人),共计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床的约150家,生产数控成形机床的约30家,共计约180家,占厂家总数的1/3。2001年金切机床产量19.2万台,内数控金切机床17,521台,约占9%。

　　总的来说:数控机床产量不断增长,2001年为1991年的3.6倍;进口量增长较快,达29倍,出口量有所增长,但数目较小,为4.8倍;数控机床消费量增长较快,达7.9倍。产量满足不了社会发展的需求。从金额上看,2001年数控机床进口17,679台,计14.1亿美元,出口2,509台,计0.44亿美元,进口额为出口额之32倍。进口大、出口小。

　　中国发展数控机床存在的重要问题，中国於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、发展前提缺乏认识,在人员素质差、基础单薄、配套件不过关的情形下,一哄而上又一哄而下,曾三起三落、终因表现欠佳,无法用於生产而停顿。重要存在的问题是盲目性大,缺乏实事求是的科学精力。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技巧,从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(区域)引进数控机床先进技巧和合作、合资生产,解决了可靠性、稳固性问题,数控机床开端正式生产和应用,并逐步向前发展。

　　在20余年间,数控机床的设计和制作技巧有较大前进,重要表现在三慷慨面:培训一批设计、制作、应用和掩护的人才;通过合作生产先进数控机床,使设计、制作、应用程度大大前进,缩小了与世界先进技巧的差距;通过利用国外先进元部件、数控系统配套,开端能自行设计及制作高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床,供给国内市场的需求,但对要害技巧的实验、消化、控制及创新却较差。至今许多重要功效部件、主动化刀具、数控系统依附国外技巧支撑,不能独立发展,基础上处於从仿造走向自行开发阶段,与日本数控机床的程度差距很大。存在的重要问题包含: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巧工人;缺乏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,基础上孤军作战,虽然厂多人众,但形成不了合力。

　　中国加速数控机床产业发展之路，中国今后要加速发展数控机床产业,既要深入总结过往的经验教训,切实改良存在的问题,又要认真学习国外的先进经验,沿正确的道路前进。

　　建议切实做好以下几点:

　　1.中国厂多人众,极需正确的方针、政策对数控机床的发展进行有力的指引。应学习美、德、日经验,政府高度器重、正确决策、大力扶植。在方针政策上,应讲究科学精力、经济实效,以切实前进生产率、劳动生产率为原则。在方法上,深入用户,精通工艺,低中高级并举,学习日本,起首解决量大而广的中档数控机床,批量生产,占领市场,减少进口,扩大出口。在步骤措施上,必须使国产数控系统先进、可靠,狠抓产品德量与配套件过关,打好技巧基础。近期重在打基础,确立信用,扩大国产数控机床的国内市场份额,远期谋求赶超世界先进程度,大步走向世界市场;

　　2.必须狠抓根本,保持“以人为本”,加速前进人员素质、造就各种专家人才,从根本上转变目前低效、落后的状态。人是一切事业成败的根本,层层都要器重“培才、选才、用才”,确立学习型企业,确立企业文化,加速造就新人,培训在职人员,确立师徒相传制度,举办各种技巧讲座、训练班和专题讨论会,甚至聘请外国专家、顾问等,起劲前进数控。300家机械厂技巧改良 数控机床需求高。国家计委投资研究所预测:“十五”期间,我国固定资产总投资额达到22万亿元,年平均增长幅度为37%。按以往固定资产投资与机械市场消费之间的互动关系推断,“十五”期间,我国机械市场合孕育的商机高达320～400亿元。

　　据预测,至2010年:汽车市场将达4400～8000万辆规模,其中轿车产量每增长1%,机械市场可增长0.54%;交通方面,“十五”期间仅西部铁路开发就将投入1000亿元,未来10年西部交通则将投资7000～8000亿元,车轮车床、勾舌铣床、2m大型锯床、螺旋焊管扩径机械等专用设备大有用武之地;水利工程未来5年将投资5300亿元,环保一期投资1888亿元,二期投资2600亿元,相应机械设备需求宏大;300家机械厂商将进行技改,求购数控机床数量十分可观;目前,国内有模具厂1.7万家,年产值约220亿元,预计到2005年产值将达到460亿元,所需的机械倾向于高精度、高效率、高速化铣削设备、虚拟轴机床、复合加工机及慢走丝切割机等。 国产数控机床市场占领率下滑即将有起色。

　　随着世界科技前进和机床工业的发展,数控机床作为机床工业的主流产品,已成为实现设备制作业现代化的要害设备,是国防军工设备发展的战略物质。数控机床的拥有量及其性能程度的高低,是权衡一个国家综合实力的重要标记。加快发展数控机床产业也是我国设备制作业发展的现实请求。根据中国机床工具工业协会组织用户调查表明,航天航空、国防军工制作业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床;汽车、摩托车、家电制作业需求高效、高可靠性、高主动化的数控机床和成套柔性生产线;电站设备、造船、冶金石化设备、轨道交通设备制作业需求高精度、重型为特点的数控机床;it业、生物工程等高技巧产业需求纳米级亚微米级超精密加工数控机床;工程机械、农业机械等传统制作行业的产业升级,特别是民营企业的蓬勃发展,需要大批数控机床进行设备。

　　目前我国数控机床的数量和品种,尚不能完整满足国内市场需求。据中国机床工具工业协会总干事长吴柏林近日流露,《国家数控机床产业发展专项方案》草案已经制定完成,目前正由国家发改委修正,修正完成后,将报国务院领导审阅批准,然后正式施行。据懂得,《方案》施行以后,困扰我国机床工具业发展的数控机床产业化和自主开发能力偏低的问题将得到必定程度的解决,国产数控机床国内市场占领率连年下滑的局面将被扭转。

　　国家政策扶持数控机床产业化基地建设>>按照《方案》,未来5年机床工具行业将营造20个数控机床产业化基地和为之配套的10个基础功效零部件产业基地,基地企业将享受国家政策和资金上的支撑。《方案》中明确指出,数控机床产业化基地企业所开产生产的新产品和高级数控机床产品履行增值税返还政策。当问及在东北老工业基地改革中已经履行了消费型增值税的大连和沈阳的企业是否会因此享受双重税收优惠时,吴柏林给予了确定的答复。东北区域增值税改革以后,全国其他区域,尤其是中西部区域增值税转型的呼声很高。《方案》实行后,东北以外区域的数控机床产业化基地企业很可能率先履行消费型增值税,从而也得到双重税收优惠。事实上,国家已经对机床工具行业的部分企业给予了增值税返还政策,只是力度太小,新政策有望加大力度。然吴柏林认为,应当按照企业生产新产品和高级数控机床产品销售额的比例进行返还,并且返还比例在3%~5%。

　　吴柏林还谈到了进口关税问题。“做功效部件,需要进口一些零件和散件,目前零件和散件的进口关税还是很高,这就增长了企业的生产成本。然另一方面,整机进口关税却可以大幅度地往降落,甚至可以免税。”他说,“在若干关税政策方面还有待调剂。” 另据懂得,《方案》还将对进入产业化基地的企业给予国债项目资金的支撑。对企业技巧开发中心和技巧工程研究中心的初期建设,以及首台、首套新产品,也将给予必定的风险补贴。调剂产业结构 加强功效部件开发制作能力，中档数控机床产业化程度低是《方案》要解决的问题之一。“中档数控机床我们能做,然我们做出来的器材,从质量、交货期,到售后服务,都缺乏市场竞争力。”吴柏林说,“不要说跟欧美比,就连中国台湾我们现在都比不过。他以中档数控机床中范例的普通立式加工中心作例子:2004年内地约耗费了1万台,然大陆所有企业加起来共生产2000台左右,而只有八九个生产加工中心工厂的台湾竟向大陆销售了3300台。这阐明我们的竞争能力差,产业化程度低。”

　　在发展专业化生产方面,吴柏林认为,前进产业化程度,从政府导向来说,还是要大力提倡专业化生产。“搞机床,尤其是普及型或经济型机床,大而全、小而全的生产方法是不行的。” 他还特别提到我国机床产业结构中的一个问题,就是主机厂多,要害功效部件专业生产厂少且弱。以数控系统来说,我们的数控系统80%以上是进口的。不仅价格高,进口周期也不能满足主机厂的请求。而且,应用进口的器材组装起来的机床,可靠性和质量也会受到影响。

　　吴柏林因此认为,前进产业化程度,起首要调剂产业结构,加强功效部件的开发和制作能力。其次,企业的技巧改革也要加强,而这方面过去企业欠账太多。“制作高精度的机床,用低精度的普通机床去做,难度是很大的。”，提升高级数控机床开发能力。如果说中档数控机床我们还能做,只是产业化程度低的话,那么在高级数控机床方面,开发能力不足的问题就显得尤为突出。《方案》明确了以企业为主体前进开发能力的方针。吴柏林提到有祈望进入国家数控机床产业化基地的企业,像大连、沈阳、北京、上海、济南、秦川、齐齐哈尔的几家企业,都具备必定的程度,而且这几年发展势头很好。“如果国家再扶持一下,它们可能很快就能上来。”，前进开发能力并不是一件容易的事情。就拿数控系统来说,现在西方大的公司对我们采用封锁加倾销的市场战略。起首是封锁,封锁不成绩倾销。其数控系统在中国市场以十分昂贵的价格出售,获取了高额利润。一但中国企业开发出同样产品,他们就立即大幅降价,甚至降到中国企业的成本价以下。在这种情形下,国家就更要给国内企业以扶持,就像当初美、德、日等扶持本国企业那样。

　　另一方面,吴柏林提示企业也要从主观上器重开发的投入。“前几年国内机床企业多数处于亏损状态,无力进行科研和技巧开发,现在过上了红红火火的好日子。然你不能只顾生产那些万元一台的小机床。那样的话,几百万美元、几百万欧元一台的机床你永远都开发不出来。”，专家指出,机床企业如欲进入产业化基地,其技巧开发投入不得低于产品销售收入的5%。如果达到了这个指标,将可每年享受国家给予的必定程度的补贴。按照《方案》的目标,到“十一五”末期,国产数控机床以销售额计的国内市场占领率将前进到50%以上,同时,国产全数机床产品的国内市场占领率也将前进到60%以上。

　　随着科学技巧的发展,机电产品日趋精密复杂。产品的精度请求越来越高、更新换代的周期也越来越短,从而增进了现代制作业的发展。尤其是宇航、军工、造船、汽车和模具加工等行业,用普通机床进行加工(精度低、效率低、劳动度大)已无法满足生产请求。1946年出身了世界上第一台电子盘算机,这表明人类创造了可加强和部分取代脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是加强体力劳动的工具相比,起了质的飞跃,为人类进入信息社会奠定了基础。6年后,即在1952年,盘算机技巧利用到了机床上,从而一种新型的用数字程序把持的机床应运而生。这种机床是一种综合运用了盘算机技巧、主动把持、精密测量和机械设计等新技巧的机电一体化范例产品。数控机床是一种装有程序把持系统(数控系统)的主动化机床。盘算机数控阶段也经历了三个时代。即1970年的第四代--小型盘算机;1974年的第五代--微处理器和1990年的第六代--基于pc(国外称为pc-based)。

　　从1952年美国麻省理工学院研制出第一台实验性数控系统,到现在已走过了46年过程。数控系统由当初的电子管式起步,经历了以下几个发展阶段:分立式晶体管式--小规模集成电路式--大规模集成电路式--小型盘算机式--超大规模集成电路--微机式的数控系统。到80年代,总体发展趋向是:数控装置由nc向cnc发展;广泛采用32位cpu组成多微处理器系统;前进系统的集成度,缩小体积,采用模块化结构,便于裁剪、扩大和功效升级,满足不同类型数控机床的需要;驱动装置向交换、数字化方向发展;cnc装置向人工智能化方向发展;采用新型的主动编程系统;加强通信功效;数控系统可靠性不断前进。总之,数控机床技巧不断发展,功效越来越完善,应用越来越轻易,可靠性越来越高,性能价格比也越来越高。到1990年,全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约13万台套。

　　在20世纪后期形成的以数控技巧为中心的柔性制作技巧,预期在未来仍将延续进展并成为加工技巧发展的主流。它的特点可以归结为3f,3i和3s,即:3f表现柔性化(flexibility)、联盟化(federalization)和新鲜化(fashion);3i表现集成化(integration)、信息化(information)和智能化(intelligence);3s表现系统化(syst)软件化(softwar)和个性化(speciality)。这些特点表清晰明了将进一步深化发展适应多品种变批量生产的柔性主动化技巧;基于先进工艺和结构原理发展新鲜设备来优化制作过程;推动机床创新设计,经济地满足用户对产品个性化的加工请求;构建灵捷的制作系统,快速响应市场需求,以高质量产品迅速地批量上市;有效地施展信息技巧和软件技巧在制作过程中前进技巧程度和管理程度的作用;探求在网络化散布制作的协作联盟情形下的数控技巧等。数控机床的发展前提重要包含，它是机、电、液、气、光多学科各种高科技的综合性组合,特别是以电子、盘算机等现代先进技巧为基石,必须具有巩固的技巧基础,互相配套,缺一不可。

　　数控机床是由主机、各种元部件(功效部件)和数控系统三大部分组成,还需先进的主动化刀具配合,才干实现加工,各个环节在技巧上、质量上必须切实过关,确保工作可靠、稳固,才干保数控机床工作的精度、效率和主动化,否则,难以在生产实际中应用。它是社会需求、科技程度和人员素质三者的联合,缺一不成。如果人员素质差、科技程度达不到,则难以满足社会需求。人是一切运动的主体,需要各种精通业务的专家、人才和熟练技巧工人,互相配合,共同完成。为了满足市场和科学技巧发展的需要,为了达到现代制作技巧对数控技巧提出的更高的请求,数控未来仍然持续向开放式、基于pc的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。

　　1、开放式：为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的请求,最重要的发展趋向是系统结构的开放性,设计生产开放式的数控系统,例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的打算等。

　　2、基于pc的第六代方向：基于pc所具有的开放性、低成本、软硬件资源丰富等特点,更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用pc机作为它的前端机,来处理人机界面、编程、联网通信等问题,由原有的系统承担数控的任务。pc机所具有的友爱的人机界面,将普及到所有的数控系统。远程通信,远程诊断和维修将更加广泛。

　　3、高速化、高效化：机床向高速化方向发展,可充分施展现代刀具材料的性能,不但可大幅度前进加工效率、降低加工成本,而且还可前进零件的表面加工质量和精度。超高速加工技巧对制作业实现高效、优质、低成本生产有广泛的实用性。90年代以来,随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具,大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能把持系统(含监控系统)和防护装置等一系列技巧领域中要害技巧的解决,欧、美、日各国争相开发利用新一代高速数控机床,加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电主轴,转速15000-100000r/min)、高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60~120m/min,切削进给速度高达60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都涌现了新的突破,达到了新的技巧程度。根据高效率、大批量生产需乞降电子驱动技巧的飞速发展,高速直线电机的推广利用,开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快,模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。

　　4、高精度化：精密化是为了适应高新技巧发展的需要,也是为了前进普通机电产品的性能、质量和可靠性,减少其装配时的工作量从而前进装配效率的需要。从精密加工发展到超精密加工(特高精度加工),是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级,乃至纳米级设备工业的技巧程度和现代化程度决定着全数国民经济的程度和现代化程度,数控技巧及设备是发展新兴高新技巧产业和尖端工业(如信息技巧及其产业、生物技巧及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技巧和最基础的设备。马克思曾经说过“各种经济时代的差别,不在于生产什么,而在于怎样生产,用什么劳动材料生产”。制作技巧和设备就是人类生产运动的最基础的生产材料,而数控技巧又是当今先进制作技巧和设备最核心的技巧。当今世界各国制作业广泛采用数控技巧,以前进制作能力和程度,前进对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技巧及数控设备列为国家的战略物质,不仅采用重大措施来发展自己的数控技巧及其产业,而且在“高精尖”数控要害技巧和设备方面对我国履行封锁和限制政策。总之,大力发展以数控技巧为核心的先进制作技巧已成为世界各发达国家加速经济发展、前进综合国力和国家地位的重要道路。

　　数控技巧是用数字信息对机械运动和工作过程进行把持的技巧,数控设备是以数控技巧为代表的新技巧对传统制作产业和新兴制作业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化设备,其技巧领域笼罩很多领域:

　　(1)机械制作技巧;

　　(2)信息处理、加工、传输技巧;

　　(3)主动把持技巧;

　　(4)伺服驱动技巧;

　　(5)传感器技巧;

　　(6)软件技巧等。

　　数控技巧的发展趋向：数控技巧的利用不但给传统制作业带来了革命性的变更,使制作业成为工业化的象征,而且随着数控技巧的不断发展和利用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(it、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需设备的数字化已是现代发展的大趋向。从目前世界上数控技巧及其设备发展的趋向来看,其重要研究热门有以下几个方面：

　　1.高速、高精加工技巧及设备的新趋向效率、质量是先进制作技巧的主体。高速、高精加工技巧可极大地前进效率,前进产品的质量和档次,缩短生产周期和前进市场竞争能力。为此日本先端技巧研究会将其列为5大现代制作技巧之一,国际生产工程学会(cirp)将其断定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车设备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情形下,才干对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制作机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方法拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到前进。这些都对加工设备提出了高速、高精和高柔性的请求。从2001展会情形来看,高速加工中心进给速度可达80m/min,甚至更高,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包含我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国cincinnati公司的hypermach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3h,在普通铣床加工需8h;德国dmg公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分辨达12*!000r/mm和1g。 数控,机床,模具设计,数控车床,数控技巧>>在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10μm前进到5μm,精密级加工中心则从3～5μm,前进到1～1.5μm,并且超精密加工精度已开端进入纳米级(0.01μm)。在可靠性方面,国外数控装置的mtbf值已达6 000h以上,伺服系统的mtbf值达到30000h以上,表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工,与之配套的功效部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展,利用领域进一步扩大。

　　2.5轴联动加工和复合加工机床快速发展>>采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度前进。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是应用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工施展更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技巧难度较大,制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的涌现,使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化,其制作难度和成本大幅度降低,数控系统的价格差距缩小。因此增进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床(含5面加工机床)的发展。在2001展会上,新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工,可由cnc系统把持或cad/cam直接或间接把持。

　　3 .智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的重要趋向：21世纪的数控设备将是具有必定智能化的系统,智能化的内容包含在数控系统中的各个方面:为寻求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应把持,工艺参数主动生成;为前进驱动性能及应用连接轻易的智能化,如前馈把持、电机参数的自适应运算、主动辨认负载主动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的主动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、轻易系统的诊断及维修等。

　　为解决传统的数控系统封闭性和数控利用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究,如美国的ngc(the next generation work-station/machine control)、欧共体的osaca(open syst architecture for control within automation systs)、日本的osec(open syst environment for controller),中国的onc(open numerical control syst)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上,面向机床厂家和最终用户,通过转变、增长或剪裁结构对象(数控功效),形成系列化,并可轻易地将用户的特别利用和技巧诀窍集成到把持系统中,快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统,形成具有鲜明个性的名牌产品。

　　目前开放式数控系统的系统结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功效库以及数控系统功效软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控设备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控设备的网络化将极大地满足生产线、制作系统、制作企业对信息集成的需求,也是实现新的制作模式如迅速制作、虚拟企业、全球制作的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制作公司都在近两年推出了相干的新概念和样机,如在o2001展中,日本山崎马扎克(mazak)公司展出的“cyberproduction center”(智能生产把持中心,简称cpc);日本大隈(okuma)机床公司展出“it plaza”(信息技巧广场,简称it广场);德国西门子(siens)公司展出的open manufacturing environment(开放制作情形,简称ome)等,反响了数控机床加工向网络化方向发展的趋向。

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