高档数控机床的作用范例(3篇)
高档数控机床的作用范文
论文摘要：文章通过多方数据分析了目前中国数控机床领域发展过程中普遍存在的三个根本性问题：缺乏核心知识产权、缺乏对引进技术的自主创新和消化吸收、缺乏专家人才和熟练技术工人。
一、引言
制造业是国家的基础性、支柱性的战略产业，是衡量参与国际竞争力的重要标志。国民经济发展计划明确提出“用高新技术和先进适用技术改造传统产业，大力振兴装备制造业”。数控机床作为装备制造业的工作母机，在全球市场从数量上看份额不足20%，从价值量上看份额超过70%，且利润通常高达50%以上，更是现代制造业重点发展的关键设备。装备制造业的振兴需要用先进数控机床来武装，它可提高装备水平，减少进口依赖。因此可以说数控机床产业既是国民经济的基础产业，又是国防安全的战略产业，它是衡量综合国力的重要标志之一。
二、现状分析
（一）缺乏数控系统的核心知识产权
数控机床是一个国家制造业水平高低的象征，数控机床是机床制造技术、微电子和计算机技术三者相结合的产物，其核心就是数控系统。据不完全统计，我们的数控系统80%以上是进口的。这些数控系统不仅价格高，进口周期也不能满足主机厂的要求。而且，使用进口的东西组装起来的机床，可靠性和质量也会受到极大的影响。
据海关统计，2009年全国金属加工机床进口金额为58.63亿美元；出口金额为13.49亿美元。其中：数控机床进口量为1.05万台，进口金额为27.33亿元；出口1.04万台，金额为2.93亿美元；加工中心进口量为8820台，金额为15.59亿美元；出口636台，出口额0.55亿美元；组合机床进口量为486台，价值2.27亿美元；出口1795台，价值919万美元。[1]
以上数据表明，我国生产的数控机床还是停留在中低档市场，极度缺乏高档产品，目前出口数控机床产品还是以中低档次廉价产品为主。这其中主要原因就是缺乏数控系统的核心知识产权，未形成数控机床的产业规模。
（二）对科研投入资金偏低，缺乏自主创新和消化吸收能力
发达国家通过在全世界吸引人才，控制知识产权来获得竞争优势，在全世界科技移民当中有40%被吸引到了美国，其中又有70%来自于发展中国家。据不完全统计，目前全世界有86%的研发收入、90%以上的发明专利都掌握在发达国家手里，这些发达国家的科技进步贡献率大约都在70%以上，对外技术的依存度都在30%以下。同时以美国为首的西方国家对科技研究、开发投入占国内生产总值的比重基本上都在2%以上，欧盟更是将2010年的科研经费提高到占GDP比重的3%，韩国则是增加到4%。这些国家凭着科技优势和建立在科技优势基础上的国际规则，形成了对世界市场的高度垄断，从而获取大量的超额利润。[2]（三）未形成产学研相结合的综合体系，极度缺乏专家人才和熟练技术工人
目前，在我国中低档数控机床产业结构中还有一个很突出的问题，就是主机厂多，关键功能部件专业生产厂商少且弱。这就导致了我们的数控机床产业化程度不高，产能不足，生产成本不能得到有效降低。换句话说，就是尚未形成适应市场经济需求的以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系。这就无法有效整合相关技术、产业和资源优势，形成合力开展联合攻关，共同打造技术创新平台。导致数控机床的机械结构设计、制造的配套环节、集成技术和制造工艺等比较落后的方面长期得不到有效解决。据统计，我国大型高性能超精机床每年生产产量不足千台，不到德国、日本的1/20。
这个数据已经说明了我国的数控机床领域还是处于各自为战，未能形成资源和优势互补的产业化互利平台。再加上严重缺乏专家人才和熟练技术工人；缺乏政府相关政策的引导；未形成吸引高层次、高素质人才创新创业的环境，造成数控机床领域共性关键技术的持续创新能力不足。
三、总结
目前，我国机床制造业存在的三大问题尚未从根本上解决，还需政府继续加大对科研投入专项资金，出台相关的政策法规，加快建立以企业为主，产、学、研结合的技术创新体系，加大培养人才的力度，尽快赶上世界技术发展的步伐。发电设备、航空、航天、船舶需要的高精、大型、专门化工作母机和工艺复合化机床，汽车制造业需要的成套、高效、高精度、高可靠性及柔性制造系统等对我国机床制造业提出了新的需求，我国数控机床制造业发展之道还任重而道远。
参考文献：
高档数控机床的作用范文篇2
[关键字]变频器数控机床伺服系统
[中图分类号]TG502
[文献码]B
[文章编号]1000-405X（2012）-10-76-1
1前言
机床行业是国际公认的基础装备制造业，是战略性产业，是国民经济的脊柱产业。但随着制造业市场需求的变化、产品升级需求的释放、"振兴规划"和"重大专项"政策的出台，产品结构在不断优化，机床行业将出现结构性复苏机会。目前中国机床产业仅仅在规模方面具有相对比较优势，与机床制造强国相比，在结构、水平、研发和服务能力等方面都还存在明显的差距。机床市场的独特结构加快了变化速度，普通、低档数控机床需求大幅度萎缩，大重型和高档数控机床仍保持稳定。同时也带动了机床行业上的自动化产品的需求增大。变频器、伺服、编码器等自动化产品在机床行业中应用了很多年。由于变频器的高性价比，所以变频器在经济型数控机床和普通机床的数控化改造中使用非常普遍。随着新技术的不断引进，传统的普通机床业在面临的淘汰和技术革新的境地，采用新技术，降低成本，提高产品稳定性是机床生产的关键。下面就以机床拖动方面采用变频调速得改造来阐述变频器在机床行业改造方面的研究和应用。
2机床改造的现状
传统机床变频器的技术改造，经过近几年的实践运行，整个机床的电气控制系统得到了最大程度的优化：系统操作更简单、方便；通过转矩补偿、防止失速和再启动等功能，实现不跳闸运行，使生产的产品质量稳定、效率提高；具有较高的稳速精度和快速动态响应，能满足高性能场合的传动控制要求；最重要就是帮助客户大幅度降低了维护成本。变频器技术越来越深入的应用，让我们看到其巨大的节能潜能和良好的效益。国内在近几年也涌现出了一大批领先的工业自动化解决方案供应商，为纺织、机床、印刷包装、食品医疗、煤矿等行业中提供先进、适用的解决方案应用已经相当广泛，得到了国内用户的认可。通过对机床进行变频器技术的改造为广大生产厂商带来到技术上的突破的同时也创造出了相应的价值。
3改造机床的传动特点
通常的情况下老旧机床的拖动系统是由电机来带动齿轮箱进行传动和调速的，这种系统具有以下特点：
1）负载具有恒功率的性质，在机床的齿轮箱变速时，其转矩的变化与转速的变化始终成反比。若忽略了齿轮箱的损耗，这样在全功率的范围内机床负载都始终处在恒功率的特点。
2）转速按照档次来进行调速，通常机床的调速箱有8档转速：75、120、200、300、800、1200、1500，2000r/min。速度固定需要哪个速度就调整到相应的档位。
3）调速的控制方式主要由手柄组合的8个位置来进行控制，主要控制四个离合器的分与合，得到齿轮的8种组合，从而得到8档转速。低速时的过载能力强低速时，拖动系统经齿轮箱降速后的额定转矩将远大于负载的最大工作转矩，有很强的过载能力。
4）变频器具有集成高精度转子磁场定向矢量控制算法，具有250％瞬时转矩控制能力，并且通用型变频器能够兼容多品牌模式PLC运行功能，特别适合机床制造设备应用。其内部具有丰富的扩展选件：编码器接口板、I/O扩展板、可参数复制的操作面板等，适合未来机床的进一步更新和改进。
4变频器在机床改造中的具体应方案
以笔者曾经工作过的（某某机械加工厂）为例，该厂主要应用的是经济型简易数控机床，由于这种机床的调速电磁离合器的损坏率十分的频繁，经工作人员对变频调速系统具有的优点进行论证，最终决定改用变频器实现机床的变频调速。具体情况如下：
在利用变频器技术改造该系统中，变频器采用外部端子控制，数控系统所发出的是支流0V到10V的电压信号通过变频器的相关固定功能的端子送入到变频器，从而实现数字量来设定电机转速再通过模拟量变频输出的对电机进行控制。电机转速的快慢主要由变频控制系统输出的电压值信号的大小来控制。数控机床电机的正转和反转运行主要由操作通过变频器的FWD，REV7与DCM端子来实现控制。机床的各种保护信号通过变频器的常开、常闭触点来进行控制，能够实现系统的过流过压，设备的过载，以及过热、负压、缺相等故障的保护。在实际的机床改造中，在正常工况下经过工作人员的反复试验，利用变频器改造的机床完全符合设计的要求，并且取得了令人满意的运行效果。
5应用变频器进行改造的优势
1）变频器的速度调节范围十分的广泛，一般的通用型变频器都能够实现0到400HZ范围内的变频调速，所以在对机床进行变频改造的时候应该选择符合机床情况的品牌型号。
2）由于机床要求具有较硬的机械特性。这一点非常符合变频器+普通电机（或变频电机）传动具有机械特性硬的特点。通常情况下，变频器一般在低频工作下都具有提供150%负载转矩的能力。
3）在机床工作的过程中，当机床需要在低速运行时，其需要具有强大过载能力。应用变频器进行改造能够提供150%的过载保护（60S），这一点可以充分的满足机床设备的要求。
4）在对机床进行变频调速的改造以后，能够简化机床齿轮变速箱等原来比较复杂的机械拖动组织，使系统的自动化程度大幅提高，操作也变得简单和人性化，并且由于变频器的集成度较高也使得系统的维修更加的方便。
5）目前市面上的变频器大多具有电压直流零到十伏，以及电流模拟输入接口，这一点能够与机床的数控系统的控制信号有较好的兼容性，系统控制信号也十分的匹配。
6总结
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大。作为数控机床的执行机构，电机伺服系统经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。而数控机床中的伺服系统中变频器的应用也获得了越来越广泛的推广，变频器的种类和型号繁多，适用面非常的广泛，可以预见随着超高速切削、超精密加工、网络制造等高精加工机床的发展，具有网络接口的全数字变频系统等将成为数控机床行业的关注的热点。
参考文献
[1]宗鸣摘；刘旭东；李湘媛产品模块化设计中模块划分的多角度、分级特性讨论2003（01）
[2]齐尔麦；徐燕申；谢艳模块化数控机床概念设计的研究2003（01）
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关键词：数控机床;技术路线;路线图
机床行业建国后一直是重点发展行业之一。2008年，我国机床产值列世界第三位，数控化率达20％。然而放眼世界，我们与国际先进技术差距仍然很大。我国机床行业产量世界第一，而产值才达到第三，实是大而不强，技术上仅居世界二流水平。2008年，我国机床进口75.8亿美元，居世界各国首位，而出口仅为21亿美元，国产机床在国内市场的占有率仅为61％。
1我国数控机床技术水平的现状分析
我国机床质量大致上列于瑞士、德、日、意、法、美、英、西班牙之后。上世纪60年代末，在精密机床专案的推动下，我国生产的坐标镗床、齿轮磨床还是具有一定的技术含量。80年代，有的机床厂为德、日企业来图制造质量较为严格的机床，并且做得很好，还出口了相当数量。在那时的基础之上，如今我国的齿轮磨床产品在国际上属上流水平。品种数似居德、日之后，近年来有长足的进步，如发展了多坐标联动、数控复合加工机床等高档数控产品。但仍难满足军工、汽车等行业的需要。机床行业要发展，就得增强竞争力，努力提高质量，大力发展品种，提升技术水平，以替代进口,扩大出口。多年前机床行经济情况不大好时，有的企业曾提出"以质量求生存，以品种来发展"我们以此作为行业的长期发展方针。
2数控机床技术发展的瓶颈
长久以来，我国制造业企业大多都存在着“重设计、重管理、轻工艺”的状况，企业在设计部门投入的资金往往是工艺领域的很多倍。企业的各种资源都在向设计研发、生产管理部门倾斜。但是无法回避的一个事实是：我们可以花大价钱购买国外的产品设计图纸而买不来他们的制造工艺方案。因为如何生产和制造是企业最核心的价值点所在。所以，目前我国制造企业工艺部门的水平和效率的低下已经成为企业发展的现实瓶颈。很多的制造企业在具备大量的3D设计分析工具与现场自动化生产设备(PLC、现场总线、工业机器人等)的同时依然在用很传统的手段(AutoCAD、Project等)处理诸如：工艺计划排定、资源设备的整合、工厂生产线布局设计和各种各样的工艺文档。各种来自上有产品设计的3D信息和制造车间先进的自动化生产设备(如5轴机床)所需要的数字指令都由于中间工艺设计阶段的低效率和低集成性而失去它们的本来的价值;另外一方面，传统的工艺设计阶段的低下率使得工艺准备阶段变得十分漫长而充满不确定因素，很多的工艺问题需要到车间进行物理试生产来验证工艺的质量。让昂贵的制造工厂成为企业低效率工艺设计环境下的实验室;更为头痛的是：所有的试生产必须是物理样机和制造设备(主、辅设备)就绪后才能开始进行，如果发现设备在配合或者加工上存在问题(如干涉、超差等)则需要进行设备制造的返工，无论是在时间还是资金成本上都是巨大的毫无意义的浪费。
为了解决工艺数字化的问题，上世纪九十年代开始很多的制造企业尝试着引入CAPP系统(计算机辅助工艺规划)来解决工艺环节的低效率和落后手段的挑战。但是，由于国内CAPP系统天生的制约和限制，所有国内商业CAPP系统都不能称之为严格意义上的“辅助工艺设计”，而是更多的起到将传统手写编辑工艺文档在电脑中格式化处理和录入和归档管理。CAPP系统的确帮助企业提高了工艺编制的效率，减少了重复劳动。但是，CAPP解决的主要是工艺文件的编制和工艺汇总等问题，而没有解决如何提高企业的工艺设计水平，如何验证编制的工艺是否合理，如何对加工和装配工艺进行优化、如何提炼典型工艺、如何更有效地利用工艺资源、如何有效传承工艺经验等问题。随着信息化时代带来工业化的高速发展，信息化产品的结构、性能和复杂程度越来越高，工艺知识的积累和重用变得越来越重要。而这一切的期望都使得我们应该把目光投向更为专业的数字化制造系统，学术上称为MPM(制造过程管理)的工艺设计、分析优化和数据管理IT平台。
3数控机床领域技术路线图范式
高档数控机床与基础制造装备领域主机产品根据其加工特点可以分为冷加工和热加工。其中冷加工包括高速精密复合数控金切机床、重型数控金切机床、数控特种加工机床、大型数控成形冲压设备等，热加工包括重型锻压设备、清洁高效铸造设备、新型焊接设备与自动化生产设备、大型清洁热处理与表面处理设备、数控系统等，此外还包括功能部件、刀具、测量仪器等，设备的加工技术差别较大，关联性不强。如果把所有种类的机床和基础制造装备技术路线图画在一张图表里重点不突出。也没有实际意义。因此本课题分别针对冷加工和热加工涉及的九个领域编制技术路线图。“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项明确指出针对重点研究航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造四大用户需要的高档数控机床。国内外技术路线图的研究中还没有类似满足定向的用户需求的高档数控机床与基础制造装备领域的技术路线图研究。
研究需要对数控机床与基础制造装备产业的发展现状和趋势进行分析。明确产业发展的机遇和挑战，提出不同时期的发展目标；并根据发展目标，确定不同时期本产业需要开发的重大产品和关键要素指标：对关键技术进行评价。包括研发基础、技术路径、实现时间等。主要针对高档数控机床与基础制造装备的四个主要用户。即航空航天、船舶、汽车和发电设备需求出发。重点考虑未来5-10年主要用户对工艺与装备的重大需求。结合国内外高档数控机床与基础制造装备发展趋势。以及重点领域的需求，提出未来的重点发展方向，例如精密化、复合化、智能化、绿色化等。主要指围绕四大领域重点工艺与装备的需要。提出能支持本产业发展的重点关键技术，对选择的重点从研发基础、研发方式、产业应用时间等方向进行分析。
4结束语
应用技术的开发推广，反映数控机床制造水平的重要技术指标，如主轴最高转速、快速移动速度、换刀速度、切削能力等参数正在向国际水平接近，一批关键技术获得重大突破，缩小了与世界先进水平的差距。
参考文献
