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五軸數(shù)控機(jī)床范文第1篇

關(guān)鍵詞：五軸；數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控機(jī)床

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）26-0112-02

機(jī)床作為當(dāng)前機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)的主要設(shè)備，在某種意義能夠代表了一個(gè)國(guó)家的機(jī)械制造業(yè)水平的高與低，機(jī)床設(shè)備不但同家的航空工業(yè)、船舶制造、軍工產(chǎn)業(yè)、科研技術(shù)、精密器械等設(shè)備制造行業(yè)有著非常大的關(guān)系，而且還與人們的日常生活等方方面面密不可分。從某種意義上來(lái)講，如果一個(gè)國(guó)家沒(méi)有制造業(yè)的支撐，這個(gè)國(guó)家就很難真正的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的建設(shè)。而五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是目前世界上最先進(jìn)的機(jī)床設(shè)備，如果國(guó)家擁有五軸數(shù)控機(jī)床則象征著國(guó)家目前的機(jī)床制造業(yè)的處在世界上最先進(jìn)的水準(zhǔn)，在數(shù)控機(jī)床的制造技術(shù)上處于領(lǐng)先的地位，所以對(duì)于五軸數(shù)控機(jī)床的研制一直以來(lái)都是世界各制造大國(guó)不遺余力的研發(fā)重點(diǎn)展對(duì)象。

1 重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 高速、精密加工技術(shù)

1.2 高智能化技術(shù)

五軸機(jī)床的智能化技術(shù)將使未來(lái)發(fā)展最主要的方向之一當(dāng)前的智能數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)已經(jīng)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過(guò)程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能和品質(zhì)。未來(lái)的發(fā)展將結(jié)合電子信息技術(shù)及先進(jìn)控制理論，更大程度的提升五軸機(jī)床的職能化程度。

1.3 控制及動(dòng)作部件的改進(jìn)

數(shù)控機(jī)床的性能指標(biāo)要依靠與其主要的功能部件性能，其主要功能部件的性能好壞直接影響數(shù)控及創(chuàng)的技術(shù)參數(shù)和性能水平，所以提升功能部件性能使其不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并結(jié)合五軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行應(yīng)用，是未來(lái)數(shù)控機(jī)床獲得質(zhì)的飛躍的關(guān)鍵技術(shù)。如全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線電機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。

2 國(guó)產(chǎn)五軸機(jī)床的發(fā)展

數(shù)控機(jī)床現(xiàn)在已越來(lái)越廣泛的成為其他制造行業(yè)的必要設(shè)備，而且技術(shù)發(fā)展也相當(dāng)快速，令人驚嘆。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應(yīng)用范圍最廣的技術(shù)。它集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動(dòng)和精密加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精密、自動(dòng)化加工。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是發(fā)電、船舶、航天航空、模具、高精密儀器等民用工業(yè)和軍工部門迫切需要的關(guān)鍵加工設(shè)備。國(guó)際上把五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)作為一個(gè)國(guó)家工業(yè)化水平的標(biāo)志。國(guó)外為解決多面體零件加工問(wèn)題，所以開(kāi)發(fā)出了五軸數(shù)控機(jī)床，隨著科技的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也逐漸的向高端化復(fù)雜化進(jìn)行發(fā)展，在原有數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上又增加了新型功能，新型的數(shù)控技術(shù)不但能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)車床功能還能夠進(jìn)行銑削加工。國(guó)外五軸數(shù)控機(jī)床的研發(fā)和使用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床工作效率大幅增加的效果，其工作效率相當(dāng)于某些大型的自動(dòng)化生產(chǎn)線的工作效率，在節(jié)約設(shè)備的占地空間的同時(shí)也節(jié)約了機(jī)械生產(chǎn)廠家的投資預(yù)算。我國(guó)的五軸數(shù)控機(jī)床行業(yè)與國(guó)外行業(yè)相比仍然存在的主要不足，如表1所示。

目前我國(guó)已經(jīng)有很多的機(jī)械制造集團(tuán)公司開(kāi)發(fā)出五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控高速機(jī)床，其技術(shù)已達(dá)到世界頂極加工設(shè)備水平，并且與傳統(tǒng)的五軸機(jī)床相比，具有聯(lián)動(dòng)、高速的特點(diǎn)。每臺(tái)售價(jià)超過(guò)1 000萬(wàn)元，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于航天業(yè)、機(jī)械元件設(shè)備業(yè)、中大型沖壓射出模具、游艇外形業(yè)、復(fù)合材料加工業(yè)等。自從全國(guó)首臺(tái)自制五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床的正式啟用，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)行業(yè)空白，為我國(guó)機(jī)床制造產(chǎn)業(yè)搶占國(guó)際市場(chǎng)制高點(diǎn)，同時(shí)機(jī)床制造企業(yè)也實(shí)現(xiàn)了由高端產(chǎn)品制造商向高端設(shè)備制造商的轉(zhuǎn)型，加快推進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展和新型工業(yè)化進(jìn)程產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展我們有理由相信，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床一定會(huì)加快實(shí)現(xiàn)由研發(fā)試制向定型量產(chǎn)的華麗轉(zhuǎn)型，我國(guó)的機(jī)床制造企業(yè)也將成為世界機(jī)床制造業(yè)中領(lǐng)先的半導(dǎo)體設(shè)備和五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)商。

3 中國(guó)五軸數(shù)控機(jī)床未來(lái)的發(fā)展方向

我國(guó)五軸數(shù)控機(jī)床在結(jié)合國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也要走出有自身的特色的發(fā)展道路，其關(guān)鍵是就在于要加大企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，注重以機(jī)床制造企業(yè)為主體、市場(chǎng)為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)研發(fā)體系建設(shè)。

①國(guó)家重點(diǎn)扶持機(jī)床制造企業(yè)，促進(jìn)企業(yè)形成技術(shù)創(chuàng)新體系。我國(guó)五軸數(shù)控機(jī)床的研發(fā)和制造目前仍處于起步階段，所以未來(lái)我國(guó)將根據(jù)五軸數(shù)控機(jī)床發(fā)展形勢(shì)，在機(jī)床行業(yè)有計(jì)劃地建立面向汽車行業(yè)的自動(dòng)化裝備，組建大型精密復(fù)合沖壓成形機(jī)床、超精密磨削、特種加工、高檔數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)性能試驗(yàn)中心等機(jī)床制造研究中心，鞏固和發(fā)展機(jī)床制造企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)體系的建設(shè)，鼓勵(lì)企業(yè)積極研發(fā)和制造高速精密的五軸數(shù)控機(jī)床的項(xiàng)目實(shí)施。

②迎合市場(chǎng)需求走出具有企業(yè)特色的技術(shù)道路。機(jī)床制造企業(yè)在五軸數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)立項(xiàng)要以市場(chǎng)用戶的實(shí)際需求為依據(jù)，共性和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和功能部件的開(kāi)發(fā)要以主機(jī)發(fā)展為牽引，以滿足市場(chǎng)需求為根本目的。加強(qiáng)五軸數(shù)控機(jī)床共性和關(guān)鍵技術(shù)如高速化技術(shù)、智能化技術(shù)、復(fù)合化技術(shù)和環(huán)保技術(shù)等的攻關(guān)，共性和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)必須要以高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展為主攻目標(biāo)，提高整機(jī)可靠性和產(chǎn)業(yè)化水平。

③積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。通過(guò)引進(jìn)技術(shù)消化創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和原始創(chuàng)新等方式，掌握當(dāng)代數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展品種，提高自主開(kāi)發(fā)能力，提高國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和關(guān)鍵功能部件的配套能力，特別是要提高在國(guó)產(chǎn)中、高檔數(shù)控機(jī)床中的配套能力。并以國(guó)家重點(diǎn)工程為依托，加速國(guó)產(chǎn)五軸數(shù)控機(jī)床的推廣。

4 結(jié) 語(yǔ)

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐巍.高檔數(shù)控系統(tǒng)的功能規(guī)劃和關(guān)鍵技術(shù)研究[D].上海:上海交通大學(xué),2009.

五軸數(shù)控機(jī)床范文第2篇

一、多軸多刀數(shù)控技術(shù)的基本技術(shù)原理

多軸多刀數(shù)控技術(shù)的最直接，同時(shí)也是最有效的載體是多軸數(shù)控加工中心，這個(gè)數(shù)控加工中心主要包括數(shù)控裝置、輸入裝置和伺服裝置等。多軸多刀數(shù)控技術(shù)的基本技術(shù)原理是：把數(shù)控機(jī)床中的數(shù)控裝置、伺服裝置和工藝參數(shù)等，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，然后以編成相應(yīng)的程序代碼輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)之中，由控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理這些程序代碼，最后安裝伺服系統(tǒng)的指令完成控制機(jī)床各個(gè)部件協(xié)調(diào)的動(dòng)作，完成各種零部件的加工生產(chǎn)。

二、多軸多刀數(shù)控技術(shù)的設(shè)備

在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)界來(lái)說(shuō)，在世界范圍內(nèi)，美國(guó)、德國(guó)和日本等國(guó)家在復(fù)合加工機(jī)床、數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)床和數(shù)控加工刀具的結(jié)合方面的研究成果比較大。其中，德國(guó)的DS公司、意大利的COMAU等公司研發(fā)的平動(dòng)機(jī)床，等都是當(dāng)前世界上比較先進(jìn)的并聯(lián)機(jī)床。

而對(duì)于中國(guó)的數(shù)控機(jī)床的發(fā)展來(lái)說(shuō)，隨著改革開(kāi)放經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也有了30多年的跌宕起伏的發(fā)展史，當(dāng)前已經(jīng)進(jìn)入到了成熟時(shí)期。在世紀(jì)之處的幾年例，中國(guó)金屬切削機(jī)床的產(chǎn)量的粘平均增長(zhǎng)率達(dá)到了19%左右，而同時(shí)期的數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量更是比同期提高了33個(gè)百分點(diǎn)，由此可以看出，數(shù)控機(jī)床的增長(zhǎng)速度要比金屬切削機(jī)床的增長(zhǎng)速度快。

當(dāng)前，中國(guó)還是新興的數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)國(guó)家，其它的國(guó)家比如韓國(guó)等，以及中國(guó)的臺(tái)灣地區(qū)也是新興的數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)，在這些國(guó)家和地區(qū)，多軸多刀數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)方面具備很強(qiáng)的實(shí)例，而且市場(chǎng)相當(dāng)廣闊。比如中國(guó)的廣州數(shù)控、北京機(jī)床廠、大連機(jī)床廠等，以及韓國(guó)的斗山數(shù)控，在數(shù)控系統(tǒng)、多軸多刀數(shù)控機(jī)床方面均有了技術(shù)比較先進(jìn)的產(chǎn)品，有效滿足了所在地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)的需要。但是這些新興市場(chǎng)國(guó)家在高端多軸多刀數(shù)控機(jī)床研究方面卻無(wú)法與傳統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床技術(shù)研究強(qiáng)國(guó)相比，比如沒(méi)有的辛辛那提公司、德國(guó)的西門子公司和日本的FANUC公司等。

在1990年，中國(guó)的燕山大學(xué)研制出了中國(guó)的第一臺(tái)并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，而七年之后，東北大學(xué)研制出中國(guó)的第一臺(tái)平移自由度并聯(lián)機(jī)床樣機(jī)。一年之后，也就是在1998年，清華大學(xué)和天津大學(xué)共同研發(fā)出并聯(lián)機(jī)床VAMTIY。這些數(shù)控機(jī)床設(shè)備主要以提高加工的精度為主要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)也能夠應(yīng)用于其他的葉片類、大型模具等復(fù)雜曲面零件的加工生產(chǎn)，其中，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的當(dāng)屬大型龍門式五軸聯(lián)動(dòng)混聯(lián)機(jī)床。

三、多軸多刀數(shù)控機(jī)床的程序編制

從形式上來(lái)分類，多軸多刀數(shù)控技術(shù)主要分為三種：第一種是手動(dòng)編程，第二種是自動(dòng)編程，第三種是仿真技術(shù)。

手動(dòng)編程。多軸多刀數(shù)據(jù)編程的缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，比如編程的速度比較慢、不能用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的編程、編程的耗時(shí)比較長(zhǎng)等。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)注意的是，手動(dòng)編程也具有程序短小、可修改性非常強(qiáng)和可用標(biāo)準(zhǔn)參考方程曲線等優(yōu)勢(shì)，比如拋物線、擺線等。該文原載于中國(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//總第539期2014年第07期-----轉(zhuǎn)載須注名來(lái)源現(xiàn)階段，很多多軸多刀的加工手法都是應(yīng)手動(dòng)編程來(lái)完成的，比如圓周上鉆等。下面筆者將通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)介紹手動(dòng)編程程序：

#1=60

#2=7

#3=2

#4=2.3398823/180

#5=21

#6=23

While#4LE#3

#7=360/#6*[#4-7]*#2

#8 = #2* COS（ #4）#11 = #2* SIN（ #4）

G88G89G90X[#18]Y[#8]Z[#6]R[#7]F300

#5= #5+ 1

ENDW

G120

G91G28Z1

M15

M30

自動(dòng)編程。通過(guò)上文中的分析，我們知道手動(dòng)編程具有容易出錯(cuò)、不適用于復(fù)雜零件編程的缺點(diǎn)，而且編程的工作量也比較大，但是應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)的自動(dòng)編程，由于具有編程速度快等優(yōu)勢(shì)，受到業(yè)界的廣泛歡迎。當(dāng)前，越來(lái)越多的企業(yè)認(rèn)識(shí)到，自動(dòng)編程技術(shù)具有高精度、該效率等特點(diǎn)，不僅可以應(yīng)用于復(fù)雜零件的編程，而且性能也比較高。但是，當(dāng)前由于技術(shù)條件的限制，這種編程技術(shù)要想真正發(fā)揮其性能，還需要性能優(yōu)良的CAD/CAM軟件。

現(xiàn)階段，中國(guó)國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的CAD/CAM軟件主要包括：Pro/ENGINeer、UG和CATIA軟件等。這些軟件普遍應(yīng)用于工作站或者微機(jī)平臺(tái)上。但是這些軟件的價(jià)格通常比較昂貴，因此在一定程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)的CAD/CAM技術(shù)取得了比較大的進(jìn)步，比如高華CAD等，相比國(guó)外的技術(shù)軟件，這些軟件的價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)比較便宜，因此符合我國(guó)的基本國(guó)情，從而占領(lǐng)了大年的大部分市場(chǎng)份額。由此我們也可以看出，我國(guó)在這方面的發(fā)展，無(wú)論從技術(shù)研究水平，還是從市場(chǎng)推廣方面來(lái)說(shuō)，都與西方發(fā)達(dá)國(guó)家有著不小的差距。

國(guó)外的CAD/CAM技術(shù)軟件出現(xiàn)的時(shí)間比較早，而且研發(fā)和利用的時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)比較長(zhǎng)，比如UG等公司都是CAM行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，生產(chǎn)的都是世界范圍內(nèi)的頂級(jí)差異，可高效仿真刀具和機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)前，這些公司的產(chǎn)品在我國(guó)已經(jīng)占領(lǐng)了一部分的市場(chǎng)份額。因此，無(wú)論從技術(shù)研發(fā)角度，還是從市場(chǎng)開(kāi)發(fā)層面看，我國(guó)的CAD/CAM軟件的前景都不是特別的樂(lè)觀，特別是在五軸數(shù)控機(jī)床研究方面，中國(guó)的企業(yè)做的還不是很好，存在不少的問(wèn)題和缺陷等。

自動(dòng)仿真技術(shù)。數(shù)控加工生產(chǎn)中的仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)模擬數(shù)控加工生產(chǎn)的過(guò)程，然后把加工過(guò)程和結(jié)構(gòu)通過(guò)數(shù)字、圖形和圖表等方式展示出來(lái)，通過(guò)計(jì)算機(jī)展示出來(lái)，從而為人們的判斷、驗(yàn)證和控制加工過(guò)程提供合理的方法。現(xiàn)階段，數(shù)控加工仿真技術(shù)主要包括兩個(gè)方面，一是幾何仿真技術(shù)，二是力學(xué)仿真技術(shù)。

當(dāng)前，雖然主流的三維軟件均有三維仿真功能，但是由于多軸加工生產(chǎn)具有復(fù)雜性的特征，所以無(wú)法徹底消除零件與刀具、刀具與工作臺(tái)等之間的碰撞，其控制方法和技術(shù)還有待完善。

多軸多刀數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 多軸多刀數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，高精度與高速度；其次，高柔性化與復(fù)合化；再次，多功能化；第四，智能化；第五，自動(dòng)仿真技術(shù)。通盤考慮干涉、避讓檢查等約束條件，結(jié)合幾何仿真與力學(xué)仿真技術(shù)的自動(dòng)仿真技術(shù)。

五軸數(shù)控機(jī)床范文第3篇

20世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。

采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工，最早是在40年代初，由美國(guó)北密支安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實(shí)現(xiàn)的。他們?cè)谥圃祜w機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)翼時(shí)，利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對(duì)加工路線的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0381mm（±0.0015in），達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高水平。

1952年，麻省理工學(xué)院在一臺(tái)立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。

這臺(tái)機(jī)床是一臺(tái)試驗(yàn)性機(jī)床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎(chǔ)上，第一臺(tái)工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國(guó)本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產(chǎn)出來(lái)。

在此以后，從1960年開(kāi)始，其他一些工業(yè)國(guó)家，如德國(guó)、日本都陸續(xù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。

然而，由于當(dāng)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒(méi)有得到推廣使用。

到了1960年以后，點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因?yàn)辄c(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標(biāo)鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，到1966年實(shí)際使用的約6000臺(tái)數(shù)控機(jī)床中，85%是點(diǎn)位控制的機(jī)床。

數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在1959年3月，由美國(guó)卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開(kāi)發(fā)出來(lái)的。這種機(jī)床在刀庫(kù)中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動(dòng)選擇刀具，并通過(guò)機(jī)械手將刀具裝在主軸上，對(duì)工件進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時(shí)間和更換刀具的時(shí)間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心、磨削中心等。

1967年，英國(guó)首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進(jìn)行開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。1974年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（簡(jiǎn)稱為CNC機(jī)床），進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。

80年代，國(guó)際上出現(xiàn)了1～4臺(tái)加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動(dòng)裝卸和監(jiān)控檢驗(yàn)裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見(jiàn)效快，既可單獨(dú)長(zhǎng)時(shí)間少人看管運(yùn)行，也可集成到FMS或更高級(jí)的集成制造系統(tǒng)中使用。

目前，F(xiàn)MS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領(lǐng)域擴(kuò)展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。

所以機(jī)床數(shù)控技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化的基礎(chǔ)技術(shù)。

那什么是車床呢？據(jù)資料所載，所謂車床，是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過(guò)繩索使工件旋轉(zhuǎn)，并手持刀具而進(jìn)行切削的。1797年，英國(guó)機(jī)械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動(dòng)刀架的現(xiàn)代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國(guó)人羅伯茨采用了四級(jí)帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來(lái)改變主軸轉(zhuǎn)速。

為了提高機(jī)械化自動(dòng)化程度，1845年，美國(guó)的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床；1848年，美國(guó)又出現(xiàn)回輪車床；1873年，美國(guó)的斯潘塞制成一臺(tái)單軸自動(dòng)車床，不久他又制成三軸自動(dòng)車床；20世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶有齒輪變速箱的車床。

第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要，各種高效自動(dòng)車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時(shí)，多刀車床也得到發(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開(kāi)始用于車床，70年代后得到迅速發(fā)展。

車床依用途和功能區(qū)分為多種類型。

普通車床的加工對(duì)象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。

轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產(chǎn)。

自動(dòng)車床能按一定程序自動(dòng)完成中小型工件的多工序加工，能自動(dòng)上下料，重復(fù)加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。

多刀半自動(dòng)車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環(huán)和軸類工件，其生產(chǎn)率比普通車床提高3～5倍。

仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動(dòng)完成工件的加工循環(huán)，適用于形狀較復(fù)雜的工件的小批和成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型

立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，刀架在橫粱或立柱上移動(dòng)。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。

鏟齒車床在車削的同時(shí)，刀架周期地作徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的小砂輪鏟磨齒面。

專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯(lián)合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進(jìn)行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機(jī)多能”的特點(diǎn)，適用于工程車、船舶或移動(dòng)修理站

看機(jī)床的水平主要看金屬切削機(jī)床，其他機(jī)床技術(shù)和復(fù)雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機(jī)床，也只是方法的改變，沒(méi)什么復(fù)雜性和科技含量。

我國(guó)的數(shù)控磨床水平不錯(cuò)，每年都有大量出口，因?yàn)樗?jiǎn)單，基本屬于勞動(dòng)密集型。

金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發(fā)展為數(shù)控車床，銑床發(fā)展為加工中心。高精度多軸機(jī)床，可以讓復(fù)雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機(jī)上的一個(gè)復(fù)雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個(gè)月干，其中還有報(bào)廢的，最新的復(fù)合數(shù)控機(jī)床幾天甚至幾個(gè)小時(shí)就全干好了，而且精度比你設(shè)計(jì)的還高。零件精度高就意味著壽命長(zhǎng)，可靠性好。

由普通發(fā)展到數(shù)控，一個(gè)人頂原來(lái)的十個(gè)，在精度上，更是沒(méi)法說(shuō)，適應(yīng)性上，零件變了，換個(gè)程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰(shuí)要時(shí)會(huì)車渦輪、蝸桿，沒(méi)個(gè)10年8年的不行，要是誰(shuí)掌握了，那牛得很。現(xiàn)在用數(shù)控設(shè)備，只要你會(huì)編程，把參數(shù)輸進(jìn)去就可以了，很簡(jiǎn)單，剛畢業(yè)的技校學(xué)生都會(huì)，而且批量的產(chǎn)品質(zhì)量也有保證。

自美國(guó)在50年代末搞出世界一臺(tái)數(shù)控車床后，機(jī)床制造業(yè)就進(jìn)入了數(shù)控時(shí)代，中國(guó)在六十年代也搞出了第一代數(shù)控機(jī)床，但后來(lái)中國(guó)進(jìn)入了什么年代，大家都知道。等80年代我們?cè)偃タ词澜绲臄?shù)控機(jī)床水平，差距就是20年了，其實(shí)奮起直追還有希望，但國(guó)營(yíng)工廠不思進(jìn)取，到了90年代，我們?cè)偃タ词澜缢剑延?0年的差距了。中國(guó)改革開(kāi)放前走的是蘇聯(lián)的路子，什么叫蘇聯(lián)的路子，舉個(gè)例子來(lái)講：比如，生產(chǎn)一根軸，蘇聯(lián)的方式是建一個(gè)專用生產(chǎn)線，用多臺(tái)專用機(jī)床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數(shù)發(fā)生了變化，這條線就報(bào)廢了，生產(chǎn)人員也就沒(méi)事做了。在1960－1980年代，國(guó)營(yíng)工廠一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)幾十年不變樣。到了1980年代后，當(dāng)時(shí)搞商品經(jīng)濟(jì)，這些廠不能迅速適應(yīng)市場(chǎng)，經(jīng)營(yíng)就困難了，到了90年代就大量破產(chǎn)，大量職工下崗。現(xiàn)代的生產(chǎn)也有大批量生產(chǎn)，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設(shè)備是數(shù)控的，適應(yīng)起來(lái)就快。專業(yè)機(jī)床的路子已經(jīng)到頭了，;西方走的路和前蘇聯(lián)不一樣，當(dāng)年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯(lián)了幾臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床，讓蘇聯(lián)在潛艇的推進(jìn)螺旋槳上的制造，上了一個(gè)檔次，讓美國(guó)的聲納聽(tīng)不到潛艇聲音了，所以美國(guó)要懲處東芝公司。由此也可見(jiàn)，前蘇聯(lián)的機(jī)床制造業(yè)也落后了，他們落后，我們就更不用說(shuō)了。雖然，美國(guó)搞出了世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，但數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，還是要數(shù)德國(guó)。德國(guó)本來(lái)在機(jī)械方面就是世界第一，數(shù)控機(jī)床無(wú)非就是搞機(jī)電一體化，機(jī)械方面德國(guó)已沒(méi)問(wèn)題，剩下的就是電子系統(tǒng)方面，德國(guó)的電子系統(tǒng)工業(yè)本來(lái)就強(qiáng)大，所以在上世紀(jì)六、七十年代，德國(guó)就執(zhí)機(jī)床界的牛耳了。

但日本人的強(qiáng)項(xiàng)就是仿造，從上世紀(jì)70年代起，日本大量從德國(guó)引進(jìn)技術(shù)，消化后大量仿造，經(jīng)過(guò)努力，日本在90年代起，就超越了德國(guó)，成為世界第一大數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)，直到現(xiàn)在還是。他們?cè)跈C(jī)床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機(jī)床復(fù)合（一機(jī)多種功能）化方面，是世界第一。數(shù)控機(jī)床的核心就在數(shù)控系統(tǒng)方面，日本目前在系統(tǒng)方面也排世界第一，主要是它的發(fā)拿科公司。第一代的系統(tǒng)用步進(jìn)電機(jī)，我們現(xiàn)在也能造，第二代用交流伺服電機(jī)。現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)的核心就是交流伺服電機(jī)和系統(tǒng)內(nèi)的邏輯控制軟件，交流伺服電機(jī)我們國(guó)家目前還沒(méi)有誰(shuí)能制造，這是一個(gè)光學(xué)、機(jī)械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機(jī)床的各軸運(yùn)動(dòng)，而這些軸是用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，一般的系統(tǒng)能同時(shí)控制3軸，高級(jí)系統(tǒng)能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒(méi)問(wèn)題。我們國(guó)家也由有5軸系統(tǒng)，但“做秀”的成份多，還沒(méi)實(shí)用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機(jī)床，100％進(jìn)口。

機(jī)床是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的象征，其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。我們目前不要說(shuō)系統(tǒng)，就是國(guó)內(nèi)造的質(zhì)量稍微好一點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進(jìn)口的，主要是買日本的，我們自產(chǎn)的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)的各大機(jī)床廠，數(shù)控系統(tǒng)100％外購(gòu)，各廠家一般都買日本發(fā)那科、三菱的系統(tǒng)，占80％以上，也有德國(guó)西門子的系統(tǒng)，但比較少。德國(guó)西門子系統(tǒng)為什么用的少呢？早期，德國(guó)系統(tǒng)不太能適合我們的電網(wǎng)，我們的電網(wǎng)穩(wěn)定性不夠，西門子系統(tǒng)的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統(tǒng)就燒不壞。近來(lái)西門子系統(tǒng)改進(jìn)了不少，價(jià)格方面還是略高。德國(guó)人很不重視中國(guó)，所以他們的系統(tǒng)漢語(yǔ)化最近才有，不像日本，老早就有漢語(yǔ)化版的。

就國(guó)產(chǎn)高級(jí)數(shù)控機(jī)床而言，其利潤(rùn)的主體是被外國(guó)人拿走了，中國(guó)只是掙了一個(gè)辛苦錢。

美國(guó)為什么沒(méi)有能成為數(shù)控機(jī)床制造大國(guó)呢？這個(gè)和他們當(dāng)時(shí)制定產(chǎn)業(yè)政策的人有關(guān)，再加上當(dāng)時(shí)美國(guó)的勞動(dòng)力貴，買比制造劃算。機(jī)床屬于投資大，見(jiàn)效慢，回報(bào)率底的產(chǎn)業(yè)，而且需要技術(shù)積累。不太附和美國(guó)情況。但后來(lái)美國(guó)發(fā)現(xiàn)，機(jī)床屬于戰(zhàn)略物資，沒(méi)有它，飛機(jī)、大炮、坦克、軍艦的制造都有問(wèn)題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機(jī)床廠，規(guī)定了一些單位只能買國(guó)產(chǎn)設(shè)備，就是貴也得買，這就為美國(guó)保留了一些數(shù)控機(jī)床行業(yè)。美國(guó)機(jī)床在世界上沒(méi)有什么競(jìng)爭(zhēng)力。

歐洲的機(jī)床，除德國(guó)外，瑞士的也很好，要說(shuō)超高精密機(jī)床，瑞士的相當(dāng)好，但價(jià)格也是天價(jià)。一般用戶用不起。意大利、英國(guó)、法國(guó)屬于二流，中國(guó)很少買他們的機(jī)床。西班牙為了讓中國(guó)進(jìn)口他們的機(jī)床，不惜貸款給中國(guó)，但買的人也很少??借錢總是要還的。

韓國(guó)、臺(tái)灣的數(shù)控機(jī)床制造能力比大陸地區(qū)略強(qiáng)，不過(guò)水平差不多。他們也是在上世紀(jì)90年代引進(jìn)日本技術(shù)發(fā)展的。韓國(guó)應(yīng)該好一點(diǎn)，它有自己制造的、已經(jīng)商業(yè)化了的數(shù)控系統(tǒng)，但進(jìn)口到中國(guó)的機(jī)床，應(yīng)我們的要求，也換成了日本系統(tǒng)。我們對(duì)他們的系統(tǒng)信不過(guò)。韓國(guó)數(shù)控機(jī)床主要有兩家：大宇和現(xiàn)代。大宇目前在我國(guó)設(shè)有合資企業(yè)。臺(tái)灣機(jī)床和我們大體一樣，自己造機(jī)械部分，系統(tǒng)采購(gòu)日本的。但他們的機(jī)床質(zhì)量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實(shí)他們比我們國(guó)產(chǎn)的要好一點(diǎn)。但我們自己的差，我們還能容忍，臺(tái)灣的機(jī)床是用美金買來(lái)的，用的不好，那火就大了。臺(tái)灣最主要的幾家機(jī)床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國(guó)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)中，也打著“國(guó)產(chǎn)”的旗號(hào)。

近來(lái)隨著中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也引起了世界一些主要機(jī)床廠商的注意，2000年，日本最大的機(jī)床制造商“馬扎克”在中國(guó)銀川設(shè)立了一家數(shù)控機(jī)床合資廠，據(jù)說(shuō)制造水平相當(dāng)高，號(hào)稱“智能化、網(wǎng)絡(luò)化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機(jī)床廠大隈公司在北京設(shè)立了一家能年產(chǎn)1000臺(tái)數(shù)控機(jī)床的控股公司，德國(guó)的一家很有名的企業(yè)也在上海設(shè)立了工廠。

目前，國(guó)家制定了一些政策，鼓勵(lì)國(guó)民使用國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，各廠家也在努力追趕。國(guó)內(nèi)買機(jī)床最多的是軍工企業(yè)，一個(gè)購(gòu)買計(jì)劃里，80％是進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)機(jī)床滿足不了需要。今后五年內(nèi)，這個(gè)趨勢(shì)不會(huì)改變。不過(guò)就目前國(guó)內(nèi)的需要來(lái)講，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床目前能滿足中低檔產(chǎn)品的訂貨。

美、德、日三國(guó)是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國(guó)家。因其社會(huì)條件不同，各有特點(diǎn)。

1.美國(guó)的數(shù)控發(fā)展史

美國(guó)政府重視機(jī)床工業(yè)，美國(guó)國(guó)防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù),并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如1952年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國(guó)首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線，而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國(guó)生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，其存在的教訓(xùn)是，偏重於基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì)80代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于1982年被后進(jìn)的日本超過(guò)，并大量進(jìn)口。從90年代起，糾正過(guò)去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸上升。

2.德國(guó)的數(shù)控發(fā)展史

德國(guó)政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，德國(guó)特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對(duì)數(shù)控機(jī)床的共性和特性問(wèn)題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國(guó)特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，競(jìng)相采用。

3.日本的數(shù)控發(fā)展史

日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過(guò)規(guī)劃、法規(guī)(如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國(guó)，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國(guó)，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。自1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，1978年產(chǎn)量(7,342臺(tái))超過(guò)美國(guó)(5,688臺(tái))，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺(tái)，出口27,409臺(tái)，占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場(chǎng)。在上世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對(duì)性地發(fā)展市場(chǎng)所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工3,674人，科研人員超過(guò)600人，月產(chǎn)能力7,000套，銷售額在世界市場(chǎng)上占50%，在國(guó)內(nèi)約占70%，對(duì)加速日本和世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了重大促進(jìn)作用。

4.我國(guó)的現(xiàn)狀

我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，中國(guó)于1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過(guò)程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對(duì)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識(shí)，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過(guò)關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無(wú)法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問(wèn)題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國(guó)、臺(tái)灣省共11國(guó)(地區(qū))引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問(wèn)題，數(shù)控機(jī)床開(kāi)始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。通過(guò)“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國(guó)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。特別是最近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從2002年開(kāi)始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)，2004年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之問(wèn)的差距。 

 在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過(guò)合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過(guò)利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開(kāi)始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開(kāi)發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問(wèn)題包括：缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過(guò)“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國(guó)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。特別是最近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從2002年開(kāi)始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)，2004年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開(kāi)發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之問(wèn)的差距。

2003年開(kāi)始，中國(guó)就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國(guó)，也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國(guó)。目前正在提高機(jī)械加工設(shè)備的數(shù)控化率，1999年，我們國(guó)家機(jī)械加工設(shè)備數(shù)控華率是5－8％，目前預(yù)計(jì)是15－20％之間。一、什么是數(shù)控機(jī)床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個(gè)方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過(guò)來(lái)的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝系統(tǒng)這么簡(jiǎn)單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫(kù)，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說(shuō)的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國(guó)目前各種門類的數(shù)控機(jī)床都能生產(chǎn)，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國(guó)外落后10－15年，但如果國(guó)家支持，追趕起來(lái)也不是什么問(wèn)題，例如：去年，沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)收購(gòu)了德國(guó)西思機(jī)床公司，意義很大，如果大力消化技術(shù)，可以縮短不少差距。大連機(jī)床公司也從德國(guó)引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)。上海一家企業(yè)購(gòu)買日本著名的機(jī)床制造商池貝。，近幾年隨著中國(guó)制造的崛起，歐洲不少企業(yè)倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經(jīng)濟(jì)不景氣，有不少在80年代很出名的機(jī)床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數(shù)控設(shè)備的發(fā)展方向六個(gè)方面：智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速、高精度、符合、環(huán)保。目前德國(guó)和瑞士的機(jī)床精度最高，綜合起來(lái)，德國(guó)的水平最高，日本的產(chǎn)值最大。美國(guó)的機(jī)床業(yè)一般。中國(guó)大陸、韓國(guó)。臺(tái)灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應(yīng)該能進(jìn)世界前4名。三、數(shù)控系統(tǒng) 由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開(kāi)關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界最大的三家廠商是：日本發(fā)那客、德國(guó)西門子、日本三菱；其余還有法國(guó)扭姆、西班牙凡高等。國(guó)內(nèi)由華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國(guó)內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進(jìn)口。華中數(shù)控這幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當(dāng)不錯(cuò)，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數(shù)控也有意向數(shù)控機(jī)床業(yè)進(jìn)軍，但機(jī)床的硬件方面不行，質(zhì)量精度一般。目前國(guó)內(nèi)一些大廠還沒(méi)有采用華中數(shù)控的。廣州機(jī)床廠的簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)也不錯(cuò)。我們國(guó)家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)在數(shù)控系統(tǒng)。

四、機(jī)床精度1、機(jī)械加工機(jī)床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復(fù)定位精度等5種。2、機(jī)床精度體系：目前我們國(guó)家內(nèi)承認(rèn)的大致是四種體系：德國(guó)VDI標(biāo)準(zhǔn)、日本JIS標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)標(biāo)GB，國(guó)標(biāo)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)差不多。3、看一臺(tái)機(jī)床水平的高低，要看它的重復(fù)定位精度，一臺(tái)機(jī)床的重復(fù)定位精度如果能達(dá)到0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計(jì)法),就是一臺(tái)高精度機(jī)床，在0.005mm(ISO標(biāo)準(zhǔn).、統(tǒng)計(jì)法)以下，就是超高精度機(jī)床，高精度的機(jī)床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機(jī)床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機(jī)床廠商在我國(guó)的投資情況1、2000年，世界最大的專業(yè)機(jī)床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機(jī)床公司”的機(jī)床公司，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心和車銑復(fù)合中心。機(jī)床質(zhì)量不錯(cuò)，目前效益良好，年產(chǎn)600臺(tái)，目前正在建2期工程，建成后可以年產(chǎn)1200臺(tái)。2、2003年，德國(guó)著名的機(jī)床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車床和立式加工中心120臺(tái)左右。3、2002年，日本著名的機(jī)床生產(chǎn)商大隈公司和北京第一機(jī)床廠合資建廠，年生產(chǎn)能力為1000臺(tái)，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國(guó)大宇在山東青島投資建廠，目前生產(chǎn)能力不知。5、臺(tái)灣省的著名機(jī)床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產(chǎn)能力800臺(tái)。5、民營(yíng)企業(yè)進(jìn)入機(jī)床行業(yè)情況1、浙江日發(fā)公司，2000年投產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心。年生產(chǎn)能力300臺(tái)。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機(jī)廠商海天公司投資生產(chǎn)機(jī)床，主要是從日本引進(jìn)技術(shù)，目前剛開(kāi)始，起點(diǎn)比較高。3．2002年，西安北村投產(chǎn)，名字象日本的，其實(shí)老板是中國(guó)人，采用日本技術(shù)。生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車床，水平相當(dāng)不錯(cuò)。六、軍工企業(yè)技改情況軍工企業(yè)得到國(guó)家撥款開(kāi)始于當(dāng)年“大使館被炸”，后來(lái)臺(tái)灣上臺(tái)后，大規(guī)模技改開(kāi)始了，軍工企業(yè)進(jìn)入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業(yè)開(kāi)始停止購(gòu)買普通設(shè)備。尤其是近3年來(lái)，我們的軍工企業(yè)從歐洲和日本買了大批量的先進(jìn)數(shù)控機(jī)床。也從國(guó)內(nèi)機(jī)床廠哪里采購(gòu)了大批普通數(shù)控機(jī)床，國(guó)內(nèi)機(jī)床廠商為了迎接這次大技改，也引進(jìn)了不少先進(jìn)技術(shù)，爭(zhēng)取軍工企業(yè)的高端訂單。聽(tīng)在軍工企業(yè)的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會(huì)上一個(gè)臺(tái)階。 其實(shí)，總書記掌權(quán)以來(lái)，已經(jīng)把國(guó)防事業(yè)提到了和經(jīng)濟(jì)發(fā)展一樣的高度上，他說(shuō)，我們要建立和經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)的國(guó)防能力，相信再過(guò)10年，隨著我國(guó)國(guó)防工業(yè)和汽車行業(yè)的發(fā)展，我們國(guó)家會(huì)誕生世界水平的機(jī)床制造商，也將會(huì)超越日本，成為世界第一機(jī)床生產(chǎn)大國(guó)。

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五軸數(shù)控機(jī)床范文第4篇

關(guān)鍵詞：UG軟件 數(shù)控加工 仿真分析 三維數(shù)控

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（c）-0072-02

數(shù)控技術(shù)是一種基于電腦程序控制機(jī)器對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工的過(guò)程，與傳統(tǒng)機(jī)床相比，數(shù)控加工具有加工精度高、可加工復(fù)雜、不規(guī)則零件、效率高、可實(shí)現(xiàn)多軸同時(shí)加工等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，目前在零件加工領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床有高效率、高精度的特點(diǎn)，其出現(xiàn)適應(yīng)了現(xiàn)代加工的要求。但加工過(guò)程中可出現(xiàn)碰撞、過(guò)切等，影響到零件加工質(zhì)量。UG是綜合CAD/CAE/CAM為一體的參數(shù)化軟件，運(yùn)用UG對(duì)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程進(jìn)行模擬仿真分析，能夠更好地檢驗(yàn)數(shù)控機(jī)床操作的正確性，保證數(shù)控程序的可行性，滿足零件加工的要求。

1 虛擬數(shù)控機(jī)床仿真

數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，為保證數(shù)控編程的正確性，需對(duì)程序進(jìn)行檢驗(yàn)。傳統(tǒng)的零件程序檢驗(yàn)主要是采用“空運(yùn)行”或“試切”的方法，但前者只能粗略地估計(jì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的正確性，后者雖較為精確，但需要耗費(fèi)材料和時(shí)間，成本較高，效率低，還存在一定的安全隱患。

虛擬數(shù)控機(jī)床是以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)隨著虛擬制造業(yè)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)，利用虛擬數(shù)控機(jī)床可實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)全過(guò)程的模擬仿真分析，通過(guò)虛擬環(huán)境下的數(shù)控機(jī)床加工全過(guò)程仿真分析，能夠較為精確地對(duì)零件程序進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其中的錯(cuò)誤，有效地避免現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中存在的刀具干涉、碰撞及過(guò)切、欠切等問(wèn)題，提高數(shù)控加工的質(zhì)量，且仿真分析過(guò)程中不需要使用真實(shí)的材料，速度更快、效率更高、成本更低，有利于實(shí)現(xiàn)制造系統(tǒng)的集成[1]。UG是當(dāng)前較為流行的三維模具設(shè)計(jì)軟件，在虛擬數(shù)控仿真分析中，CAD/CAM軟件只能對(duì)道具路徑進(jìn)行仿真，而運(yùn)用UG，可將三維設(shè)計(jì)與數(shù)控仿真加工結(jié)合在一起，彌補(bǔ)CAD/CAM的不足，更好地對(duì)零件程度進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 UG在數(shù)控仿真中的應(yīng)用

利用UG進(jìn)行數(shù)控仿真分析的過(guò)程主要包括基于UG的數(shù)控編程和基于UG的數(shù)控加工過(guò)程。在UG系統(tǒng)中，CAM BASE是所有加工制造模塊的基本框架，其有著強(qiáng)大的刀具軌跡生成方法，基于UG的數(shù)控編程過(guò)程主要包括設(shè)置CAM環(huán)境、選擇道具、建立父節(jié)點(diǎn)、創(chuàng)建操作、生成和檢驗(yàn)刀軌等過(guò)程。

設(shè)置加工環(huán)境是UG數(shù)控仿真中創(chuàng)建操作的基礎(chǔ)，啟動(dòng)UG/CAM模塊后，在“Machining Enviroment”對(duì)話框中制定加工環(huán)境，通過(guò)選擇相應(yīng)的配置（cam general）確定設(shè)置的類型和操作的類型，再選擇相應(yīng)的設(shè)置（mill multi-axis），完成CAM環(huán)境的設(shè)置。

在設(shè)置好的CAM環(huán)境中，選擇“operation Navigator”，切換到Machine Tool視圖，根據(jù)數(shù)控加工工藝的實(shí)際需求，從UG刀庫(kù)中調(diào)出相應(yīng)的刀具；

父節(jié)點(diǎn)組的創(chuàng)建包括創(chuàng)建幾何體、設(shè)置加工坐標(biāo)體系和安全平面、選擇加工及參數(shù)配置等，數(shù)控加工中幾何模型一般包括零件、毛坯、夾具，構(gòu)成兩個(gè)包含了引用零件信息的裝配主模型。主模型只可讀，不能進(jìn)行修改，其作用主要是對(duì)零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行保護(hù)，編程人員可通過(guò)對(duì)裝配文件的修改對(duì)幾何模型進(jìn)行裝配；完成幾何體的建立后，進(jìn)入Geometry視圖，選擇“MCS”打開(kāi)“MILLORIENT”，對(duì)加工坐標(biāo)系原點(diǎn)和安全平面的位置進(jìn)行設(shè)置；在切換到Method視圖，選擇數(shù)控加工的所需的加工方法，如精加工、粗加工等，在激活的設(shè)置窗口中，對(duì)加工余量、內(nèi)外公差等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

操作的創(chuàng)建主要包括設(shè)置操作類型和設(shè)置切削參數(shù)兩個(gè)內(nèi)容，主要是根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)置父幾何體、刀具及加工過(guò)程中的相關(guān)參數(shù)。根據(jù)創(chuàng)建的操作，UG可生成刀軌，并采用圖形化的方式顯示刀軌。數(shù)控編程人員可采用靜態(tài)材料去除、動(dòng)態(tài)材料去除或高級(jí)重放等方法對(duì)刀軌進(jìn)行檢查；通過(guò)調(diào)用UG/Post模塊，可生產(chǎn)相應(yīng)的NC代碼，完成機(jī)床系統(tǒng)的后處理。

由于數(shù)控機(jī)床中加工的零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，生產(chǎn)過(guò)程中影響因素多，編程所設(shè)計(jì)的程序與實(shí)際加工情況可能存在一定的偏差，為保證的編程的正確性，還需進(jìn)行加工過(guò)程仿真。首先根據(jù)機(jī)床的機(jī)構(gòu)尺寸，建立機(jī)床幾何模型；再利用Machine Tool Builder，通過(guò)設(shè)置機(jī)床零點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)軸位置、范圍、方向等，建立機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型。利用后處理模塊生成機(jī)床驅(qū)動(dòng)文件后，啟動(dòng)UG集成仿真功能，對(duì)程序進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果修改NC代碼中的錯(cuò)誤之處，經(jīng)過(guò)反復(fù)仿真分析和修正，最終生成正確的NC代碼。

3 基于UG的三維數(shù)控仿真系統(tǒng)

3.1 創(chuàng)建三維仿真系統(tǒng)的步驟

3.1.1 仿真系統(tǒng)工作流程

三維仿真環(huán)境是基于計(jì)算機(jī)虛擬系統(tǒng)中，以不消耗能源和資源真實(shí)加工系統(tǒng)的映射，虛擬環(huán)境的操作應(yīng)于實(shí)際加工系統(tǒng)所具備的功能相互一致。五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床建立的仿真系統(tǒng)具體流程如圖1。五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工的零件極為廣泛，可以綜合考慮工件、道具等物品的外形、參數(shù)的變化，通過(guò)裝配的形式把制作的CAD模型加入仿真系統(tǒng)內(nèi)，從而提升仿真系統(tǒng)的靈活性。用戶依照實(shí)際加工操作基于UG環(huán)境下創(chuàng)建刀具、工件等模型，進(jìn)一步方便對(duì)這些模型的尺寸進(jìn)行修改，在仿真系統(tǒng)的操作直視下，用戶只要挑選最佳的部件和位置，就能把工件、夾具等模型裝配至仿真系統(tǒng)的模板文件內(nèi)。

3.1.2 初始化仿真環(huán)境

建立合理的仿真模型之后，應(yīng)對(duì)UG環(huán)境展開(kāi)初始化操作，隨之進(jìn)入運(yùn)動(dòng)分析模塊。為了方便在仿真系統(tǒng)內(nèi)合理控制機(jī)床的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，在開(kāi)展仿真操作前要對(duì)機(jī)床模型中的幾何體實(shí)施遍歷，隨后獲得相關(guān)幾何體的指針。

3.1.3 解釋NC代碼語(yǔ)義

基于NC代碼對(duì)整個(gè)機(jī)床加工環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真操作，必須準(zhǔn)確解釋機(jī)床NC代表代表的抑郁，把代碼指令進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而得到機(jī)場(chǎng)不同軸的運(yùn)動(dòng)。機(jī)床NC代碼是由大量繁亂的機(jī)床運(yùn)動(dòng)指令組成，每次讀取的代碼都必須進(jìn)行語(yǔ)義解釋，從而把NC代碼內(nèi)有用的控制命令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)床各個(gè)軸的位移。

3.1.4 基于三維造型仿真加工過(guò)程

使用三維實(shí)體造型的辦法，能在仿真環(huán)境內(nèi)更改不同的視角并無(wú)需重新進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確表示刀具與工件之間的幾何關(guān)系和位置。把NC代碼予以轉(zhuǎn)化成各個(gè)軸的位移，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)情況實(shí)施仿真操作。在三維造型中把動(dòng)畫一幀幀的展示出來(lái)，并保存到UG后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)的仿真動(dòng)畫能夠反復(fù)回放，可以根據(jù)各行的NC代碼依次顯示，實(shí)際顯示時(shí)可以進(jìn)行放大、縮小及變換視角等操作。基于三維造型對(duì)整個(gè)加工環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真操作，能夠準(zhǔn)確展現(xiàn)出空間內(nèi)實(shí)體之間的位置關(guān)系，三維效果非常好。

3.1.5 干涉檢查仿真過(guò)程

對(duì)仿真過(guò)程進(jìn)行干涉和檢查操作，主要是對(duì)加工操作中刀具、夾具、刀柄與工件之間進(jìn)行干涉。因整個(gè)仿真過(guò)程采用三維實(shí)體造型的模式，因此干涉檢查就是對(duì)機(jī)床模型運(yùn)動(dòng)時(shí)是否相交進(jìn)行判斷。采用模型的幾何體指針，對(duì)加工環(huán)節(jié)內(nèi)可能出現(xiàn)的干涉部件其位置關(guān)系展開(kāi)檢查計(jì)算。如果運(yùn)動(dòng)部件遭到干涉，創(chuàng)建干涉產(chǎn)生的實(shí)體，并通過(guò)UG系統(tǒng)獲取干涉部位的深度、體積等相關(guān)信息，并輸出形成干涉效果的NC代碼，為合理修改刀具軌跡提供可靠依據(jù)。

3.2 五坐標(biāo)機(jī)床仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

文中以五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床為研究對(duì)象，為該機(jī)床建立仿真模型，同時(shí)為三元葉輪的銑削加工環(huán)節(jié)實(shí)施仿真操作。整體式三元葉輪形狀非常復(fù)雜，具有大量的約束條件，因此加工難度較大，這是五軸數(shù)控加工操作中獨(dú)具代表性的零件。根據(jù)數(shù)控機(jī)床具體的傳動(dòng)尺寸，基于UG環(huán)境創(chuàng)建仿真模型，對(duì)機(jī)床各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)方向及副作性質(zhì)進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)把建立的模型存儲(chǔ)為模板文件。五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸是由2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，和三個(gè)移動(dòng)軸組合而成。根據(jù)實(shí)際機(jī)床部件的具體尺寸，使用UG/Modeling模塊為機(jī)床部件創(chuàng)建各自的實(shí)體模型，隨后使用UG/Assemblies模塊把不同部件進(jìn)行裝配操作，從而形成完整的實(shí)體模型。在UG/Motion運(yùn)動(dòng)分析模塊挑選工作臺(tái)等機(jī)床部件定義成連桿，移動(dòng)副由機(jī)床的X、Y、Z軸定義，B、C軸表示轉(zhuǎn)動(dòng)副，根據(jù)設(shè)定的機(jī)床傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行操作，同時(shí)設(shè)定運(yùn)動(dòng)副其驅(qū)動(dòng)方式是Articulation。

對(duì)仿真完成的機(jī)床模型進(jìn)行保存，就能加載各類工件、刀具及夾具，如此采用同個(gè)機(jī)床對(duì)各類工件進(jìn)行加工時(shí)，不需要反復(fù)創(chuàng)建仿真模型。通過(guò)UF_UI_FILENAME函數(shù)彈出的對(duì)話框，挑選應(yīng)該裝配的部件，同時(shí)輸入待裝部件的位置，采用UF_ASSEM_assembly函數(shù)對(duì)部件進(jìn)行裝配，并把部件實(shí)體指針設(shè)置為運(yùn)動(dòng)副。若裝配部件有必須隱藏的地方，可通過(guò)UG中Blank命令對(duì)其進(jìn)行隱藏操作。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，零件的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)加工精度的要求也更高。基于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的數(shù)控加工機(jī)床較好地滿足了現(xiàn)代加工業(yè)的需求。但由于零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變，且實(shí)際加工環(huán)境較為復(fù)雜，為保證零件程序的正確性，需對(duì)零件程序進(jìn)行檢驗(yàn)。基于UG建立的數(shù)控加工仿真模型，可以對(duì)整個(gè)加工過(guò)程機(jī)床干涉、碰撞等情況進(jìn)行檢查，為合理修改刀位提供有效依據(jù)，提升整個(gè)數(shù)據(jù)加工的工作效率，具有優(yōu)良的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳常標(biāo)，王保民，孫柯，等.基于UG和VERICUT數(shù)控加工與仿真研究[J].機(jī)械工程師，2014（11）：174-176.

五軸數(shù)控機(jī)床范文第5篇

引言

數(shù)控機(jī)床作為加工型企業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵性設(shè)備，假設(shè)該設(shè)備一旦出現(xiàn)故障停機(jī)，就會(huì)對(duì)企業(yè)造成影響，損失嚴(yán)重。數(shù)控機(jī)床是一種集機(jī)、電、液、氣、光高度一體化的現(xiàn)代高精度自動(dòng)化的技術(shù)設(shè)備。是各種技術(shù)的結(jié)合休，問(wèn)題出現(xiàn)不易檢測(cè)。為了保證數(shù)控機(jī)床能夠長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行，并且能夠及時(shí)降低維修費(fèi)用，消除隱患，達(dá)到提高工廠企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，需要加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床維修改造的研究，使數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)中產(chǎn)生更大的效能。文章主要對(duì)數(shù)控機(jī)床中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析，并相應(yīng)地提出了維修解決方案，以便提高教學(xué)的針對(duì)性，培養(yǎng)企業(yè)所需的人才。

1.數(shù)控機(jī)床維修的基本原則

對(duì)數(shù)控機(jī)床的維修需要堅(jiān)持以下“八先八后”的基本原則，以確保維修條理清晰，達(dá)到事半功倍的效果。

其一，“先外部后內(nèi)部”：應(yīng)先檢查設(shè)備有無(wú)明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對(duì)機(jī)內(nèi)進(jìn)行檢查。拆前應(yīng)排除周邊的故障因素，確定為機(jī)內(nèi)故障后才能拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度，降低性能。

其二，“先排患后更換”：先不要急于更換損壞的電氣部件。在確認(rèn)設(shè)備電路正常時(shí)，再考慮更換損壞的電氣部件。

其三，“先動(dòng)腦后動(dòng)手”：對(duì)于有故障的數(shù)控機(jī)床，不應(yīng)急于動(dòng)手。應(yīng)先查清產(chǎn)生故障的前后經(jīng)過(guò)及故障現(xiàn)象。對(duì)于生疏的設(shè)備還應(yīng)先熟悉電路原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，遵守相應(yīng)規(guī)則。拆卸前要充分熟悉每個(gè)部件的功能、位置、連接方式以及與周圍其他器件的關(guān)系，在沒(méi)有組裝圖的情況下，應(yīng)一邊拆卸，一邊畫草圖，并做好標(biāo)記。

其四，“先機(jī)械后電氣”：在確定機(jī)械零件無(wú)故障后.再進(jìn)行電氣方面的檢查。檢查電路故障時(shí).應(yīng)利用檢測(cè)儀器尋找故障部位，確認(rèn)無(wú)接觸不良故障后，再有針對(duì)性地查看線路與機(jī)械的運(yùn)作關(guān)系，以免誤判。

其五，“先電源后設(shè)備”：電源部分的故障率在整個(gè)故障設(shè)備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。

其六，“先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)”：先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)處于調(diào)試階段或剛維修后的數(shù)控機(jī)床檢查是否按照接口說(shuō)明書的設(shè)計(jì)來(lái)安裝電纜插件及電纜與模塊接插件是否牢固：線路板連接是否正確；是否所有集成電路上器件正常而無(wú)變形等。長(zhǎng)期閑置或缺少維護(hù)的老設(shè)備會(huì)因?yàn)殡娎|的疲勞破損、接線點(diǎn)的氧化與腐蝕而造成信號(hào)傳遞中斷等不明顯故障。

其七：“先簡(jiǎn)單后復(fù)雜”：當(dāng)出現(xiàn)多種故障相互交織掩蓋，一時(shí)無(wú)從下手時(shí)，應(yīng)先解決容易的問(wèn)題，后解決難度較大的問(wèn)題。往往簡(jiǎn)單的問(wèn)題解決后，難度大的問(wèn)題也可能變得容易了。

其八，“先清潔后維修”：對(duì)污染較重的數(shù)控設(shè)備，先對(duì)其按鈕、接線點(diǎn)、接觸點(diǎn)進(jìn)行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導(dǎo)電塵塊引起的，一經(jīng)清潔故障往往會(huì)排除。

2.數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的故障問(wèn)題

數(shù)控機(jī)床會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，并且多集中在主軸部分與進(jìn)給伺服系統(tǒng)。原因有制造單位的設(shè)計(jì)問(wèn)題，以及數(shù)控系統(tǒng)與主機(jī)連接不當(dāng)和運(yùn)用方面的問(wèn)題，和有PLC程序設(shè)計(jì)的問(wèn)題，如輔助控制器件的故障和控制回路斷路等，以下三種是數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的故障問(wèn)題。

（1）主軸部分問(wèn)題

主軸部分的故障主要表現(xiàn)在主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障與主軸液壓、主軸流量檢測(cè)存在的故障。如廣泰數(shù)控系統(tǒng)的AK6150TJ數(shù)控車床，出現(xiàn)的問(wèn)題是四工位刀架不能完成換刀動(dòng)作，如果在電氣與機(jī)械角度看，是刀架進(jìn)水、定位銷脫開(kāi)或者是電機(jī)過(guò)載。亦如西門子802C數(shù)控系統(tǒng)中025000X軸有源編碼器硬件故障，以及在025000Z軸上存在源編碼器硬件故障，使得兩軸報(bào)警通常是同時(shí)出現(xiàn)，并且以025000Z軸報(bào)警較常見(jiàn)。

（2）伺服系統(tǒng)的故障問(wèn)題

伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中非常重要，只有高性能的伺服系統(tǒng)，才可能提供靈活、方便、準(zhǔn)確、快速的驅(qū)動(dòng)效果，而伺服系統(tǒng)故障通常是由伺服控制單元、伺服電機(jī)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置、測(cè)速電機(jī)、編碼器等方面的問(wèn)題導(dǎo)致。如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等，使得測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致竄動(dòng)；以及速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾產(chǎn)生竄動(dòng)；以及螺釘松動(dòng)，接線端子接觸不良導(dǎo)致竄動(dòng)等問(wèn)題。

（3）外部故障問(wèn)題

數(shù)控機(jī)床外部故障問(wèn)題存在兩種情況，有軟故障與外部硬件損壞導(dǎo)致的硬故障，軟故障表現(xiàn)就是由于操作、調(diào)整處理不當(dāng)所導(dǎo)致，這類故障在設(shè)備使用前期或設(shè)備使用人員調(diào)整時(shí)期發(fā)生。尤其是對(duì)那些帶計(jì)算機(jī)硬盤保存數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。如一數(shù)控車床在投入使用的時(shí)候，就要求要返回到參考點(diǎn)。如果在系統(tǒng)斷電后重新啟動(dòng)時(shí)沒(méi)有使各軸返回參考點(diǎn)，這樣就會(huì)造成撞車事故。

3.數(shù)控機(jī)床維修中需要注意的技術(shù)要點(diǎn)和方法

（1）大型專用數(shù)控設(shè)備的技術(shù)要點(diǎn)

對(duì)于大中型的數(shù)控機(jī)床的主軸一般都是采用齒輪變速的傳動(dòng)方式， 以擴(kuò)大恒功率區(qū)域的變速范圍， 保證低速時(shí)可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。由于齒輪的變速存有“掛檔”的問(wèn)題，為了預(yù)防掛檔時(shí)出現(xiàn)頂齒的現(xiàn)象需要采用電動(dòng)瞬動(dòng)來(lái)完成。因此，在進(jìn)行大慣量部件的延時(shí)時(shí)需要采用時(shí)間繼電器來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，由于掛檔的限位開(kāi)關(guān)應(yīng)該要對(duì)計(jì)算機(jī)掛檔成功是否進(jìn)行回答，在進(jìn)行掛檔的瞬間點(diǎn)需要向接口輸出短時(shí)運(yùn)動(dòng)的命令，這一操作的過(guò)程很難在PAL的系統(tǒng)中完成，導(dǎo)致PAL難以對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題進(jìn)行處理。因此，在數(shù)控機(jī)床的設(shè)備中需要特別注意在面板上保留手動(dòng)掛檔的按鈕開(kāi)關(guān)。同時(shí)，在專用機(jī)床的數(shù)控改造中，需要進(jìn)行參數(shù)宏調(diào)用的方式以實(shí)現(xiàn)PLC程序和零件加工程序之間信息的傳遞，最終實(shí)現(xiàn)特殊的功能要求。最后，大型專用的數(shù)控設(shè)備需要特別注意放松和夾緊問(wèn)題，具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)坐標(biāo)軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)需要放松，到達(dá)目的位置時(shí)需要立即夾緊，另外，還需要將坐標(biāo)軸分成高夾、低夾兩個(gè)程度， 以避免夾緊時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)的現(xiàn)象。

（2）數(shù)控機(jī)床設(shè)備的導(dǎo)軌

對(duì)于數(shù)控設(shè)備來(lái)說(shuō)，其導(dǎo)軌不但需要具有普通車床導(dǎo)向的工藝性和精度以外，還需要具有耐磨損以及耐摩擦的特性，因此，需要保證數(shù)控車床足夠的精度，以此來(lái)避免數(shù)控機(jī)床的加工精度受到導(dǎo)軌變形的影響，具體的操作時(shí)需要使用合理的導(dǎo)軌和防護(hù)。另外，由于一般的機(jī)床的齒輪大多集中于變速箱與主軸箱當(dāng)中，因此，數(shù)控機(jī)床所使用的齒輪精度應(yīng)該要高于普通的機(jī)床，以此來(lái)保證數(shù)控傳動(dòng)的精度，同時(shí)，數(shù)控機(jī)床改造的結(jié)構(gòu)也應(yīng)該要滿足無(wú)間隙傳動(dòng)的要求。

（3）振蕩軸軟件維修的要點(diǎn)

機(jī)械的部分磨損會(huì)導(dǎo)致坐標(biāo)軸的振蕩，一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床舊設(shè)備的改造與維修時(shí)，需要找出原Nc系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)，再適當(dāng)擴(kuò)大到位帶與夾緊帶，以對(duì)坐標(biāo)軸的振蕩問(wèn)題進(jìn)行臨時(shí)性的解決。但是需要對(duì)機(jī)械部門的磨損進(jìn)行徹底的修復(fù)才能徹底解決坐標(biāo)軸的振蕩問(wèn)題。

（4）數(shù)控機(jī)床維修改造的調(diào)試與驗(yàn)收

對(duì)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試以及對(duì)維修的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合理的驗(yàn)收也是數(shù)控機(jī)床維修改造必不可少的一個(gè)步驟。在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的調(diào)試過(guò)程中，需要有專門的負(fù)責(zé)人來(lái)對(duì)機(jī)械、液壓以及光學(xué)、傳感等操作進(jìn)行合理的調(diào)試，并按照從小到大、從簡(jiǎn)到繁、從外到里的程序來(lái)進(jìn)行。而在制定維修工作的維修標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也應(yīng)該要遵循實(shí)事求是的原則，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的具體特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的考核。

4.發(fā)展前景和趨勢(shì)展望

隨著我國(guó)制造業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床將越來(lái)越多，并且每個(gè)數(shù)控生產(chǎn)廠商的設(shè)備都是不一樣的，這對(duì)于維修人員是一個(gè)極大的考驗(yàn)，所以要在傳統(tǒng)的維修診斷方法中要總結(jié)精華并另有創(chuàng)新。隨著計(jì)算機(jī)的更新速度很快，并根據(jù)最新的西門子840DSL數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的很多，伺服的配置完全是計(jì)算機(jī)識(shí)別硬件的方式。故維修人員也要與時(shí)俱進(jìn)，在不斷完善自己的維修方法的同時(shí)，還要繼續(xù)學(xué)習(xí)當(dāng)今最新的計(jì)算機(jī)等方面的知識(shí)，這樣在遇到同樣的維修困境時(shí)，可以重新屢清思路，多角度分析故障點(diǎn)，從而找到故障的切入點(diǎn)，成功的排故。

5.結(jié)束語(yǔ)

總而言之，數(shù)控機(jī)床的維修改造并不是一項(xiàng)容易的工作，要想從根本上消除故障，我們不僅需要理論知識(shí)扎實(shí)的數(shù)控人才，還需要數(shù)控設(shè)備維修管理研究深入的專業(yè)人才，只有那些擁有扎實(shí)理論知識(shí)的數(shù)控專業(yè)人才和具有豐富維修經(jīng)驗(yàn)的數(shù)控維修人員結(jié)合起來(lái)，才能給我國(guó)的數(shù)控機(jī)床發(fā)展帶來(lái)新的活力，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效益。在職業(yè)院校的教學(xué)中要有針對(duì)性地聯(lián)系企業(yè)實(shí)際，培養(yǎng)的學(xué)生要能解決企業(yè)的生產(chǎn)所需，才能符合企業(yè)和社會(huì)的要求。

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