1、毕业论文数控机床的历史、现状和未来班级：机械 0906姓名：曾建指导老师：王立新，苏阳学校：昆明冶金高等专科学校日期：2012 年 5 月 18 号摘 要 数控机床是数字控制的机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作。过去的数控机床经历了一个由单一向多元化转换的过程，数控机床的快速发展是整个世界经济、科技发展的重要体现。数控机床在现代工业中占据这不可代替的位置，与我们生活的个个方面有着之间或者间接的关系。未来数控机床
2、将会有一个前所未有的发展，世界上主要的工业发达的国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。关键词：数控机床、发展加工、发展趋势目 录第一章、数控机床第二章、数控机床的历史、第一台数控机床的诞生、数控机床早期的发展史第三章、数控机床的现状、世界先进国家数控机床现状、我国数控机床的现状、我国数控机床行业近年取得的成就第四章、数控机床的展望和未来、高速化、高精度化、高可靠性化、复合化、向智能化方向发展、开放式体系结构、高度、高效、高精度、高可靠性、柔性化第五章、数控机床的未来主要参考文献第一章数控机床、数控机床是定义？数控机床（Computer numerical control machine to
3、ols）是指采用数字控制技术队机床加工过程进行自动控制的一类机床。国际信息处理联盟第五次技术委员会对数控机床作的定义是：“数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码或其他编码指令规定的程序。 ”他是集现代机械制造技术、自动控制技术及计算机信息技术为一体，采用数控装置或计算机部分或全部地取代一般通用机床在加工零件时的各种动作（如启动、加工顺序、改变切削量、主轴变速、选择刀具、冷却液开停以及停车等）的人工控制，是高效率、高精度、高柔性和高自动化的光、机、电一体化的数控设备。、数控机床的优点数控机床具有广泛的适用性，加工对象改变时只需要改变程序的输入指令；加工性能比一般的
4、自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经历效果。、数控机床广泛应用于机加工的各个领域随着数控技术的发展，采用数控系统的机床日益增多，有车床、刨床、镗床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。第二章、数控机床的历史和发展、第一台数控车床的诞生年，美国帕森斯接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下，
5、开始数控机床研究，并于年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始生产。、早期的发展历史年，出现了第三代集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，而且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接控制系统（简称） ，又称群控系统。采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称） ，是数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置（简称） ，这是第五代数控系统。第五代和第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原理的二十分之一，价格降低了三分之四
6、，可靠性也得到了极大的提高。年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置越趋小型化，可以直接安装在机床上。数控机床的自动化进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件的功能。第三章、数控机床的现状、世界先进国家数控机床现状在当代科技的大力发展下，数控机床的综合性能也达到了一个很高的水平。美、德、日三国时当今世界数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进，经验最多的国家，因其社会条件不同，各有特点：（）美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务，并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“
7、创新” ，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如年研制出的第一台数控机床，年研制出加工中心，七十年代初研制出,年首创开放式数控系统等。由于美国首先结合汽车轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且电子、计算机技术在世界领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术也是世界领先。当今美国生产宇航等实用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应用技术，且在上世纪八十年代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于年被后进的日本超过，并大量进口，从九十年代起，纠正过去偏向，数控机床技术转向实用性，产量又逐渐
8、增建。（）德国政府一贯机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶持。特别讲究“实际”和“实效” ，坚持“以人为本” ，师徒相传，不断提高人员素质，在发展大量大批生产自动化的基础上，于年研制出第一台数控机床后，一直坚持实事求是，讲求科学精神，不断稳步前进。（）日本政府对机床工业的发展及其重视，通过规划，法规（如“机震法” 、 “机电法” 、 “机信法”等）引导发展。在重视人才和机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出蓝更胜于蓝。日本在发展数控机床的过程中，狠抓关键，突出发展数控系统。日本公司战略正确，仿创结合，针对性的发展市场所需的各种高低中档数控系统，在技术上领先，在
9、产量上世界第一。、我国数控机床的现状和特征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，年国产数控机床产量和消费量的年平均增长量在.和.。尽管如此，进口机床发展的势头依然强劲。从年开始，中国连续三年成为世界数控机床消费第一大国，机床进口第一大国，年中国机床主机消费高达.亿美元，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差距更加明显，以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。因此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床任然缺乏
10、市场竞争力，究其原因主要是国产数控机床的研究开发深度不够吗，制造水平依然很落后，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。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之间的差距。我国的数控机床无论是从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有多种，几乎覆盖了整个金属切削的机床品种类别和主要的锻压机械。领域之广可与日本、德国、美国并驾齐驱，这标志着国内数控机床已经进入了快速发展的时期。、国内数控机床近年取得的成就近年来我国机床行业不
11、断承担为国家重点工程和国防军事建设提供高水平数控设备的任务。如国产型数控龙门混联机床充分吸收并联机床的配置灵活和多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度串联结构的、粥摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。该构型为国际首创，基于-开发的数控系统具有实时性和可靠性，能在同一网络中与多台相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。该机床的作业空间.，轴转角，轴转角，主轴转速最高，重复定位精度.，可实现三维立体曲面如水轮机叶片，导叶的五轴联动的高速切削加工。超精密球面车床为陀螺仪的加工提供了基础设备，这类车床也可用于透镜磨具、照相机塑料镜片、条形码阅读设备,激光加工机光路系统用聚
12、焦反射镜等产品的加工。高速五轴龙门铣床采用铣头内油雾润滑冷却、横梁预应力反形控制等技术。这类铣床克用于航空、航天、造船、水泵叶片、高档模具等的加工。型五轴车铣复合加工中心可满足航天、航空、船舶及铁路运输业对高精度、高刚度、形状复杂的大型回转体零件的加工的要求，如飞机发动机主轴，起落架的加工，船舶发动机活塞，增压器蜗杆差速换向器及螺旋叶片的加工等。型高速、高效车削中心采取双主轴对置结构，两个刀架分别位于主轴轴线上下方，控制轴数八个，可实现四轴联动。装有位伺服驱动双向动力刀台的上下刀架可对任一主轴进行轴或轴的加工。该机床采用模块化设计技术，可根据用户的不同要求派生为双刀架双主轴、单刀架双主轴、双刀
13、架单主轴等车削中心或数控车床。型桥式定梁龙门加工中心可满足航空、航天、军工、机车车辆、模具、印刷机械等行业的需求。纵观我国数控技术近多年的发展历程，特别是经过四个五年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩：奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。初步形成了数控产业基地，在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产商。建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比对（与国外先进国家）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大的趋势。从国际上来看，对我国
14、数控技术水平和产业化水平的估计大致如下：即技术水平上，与国外先进水平差距大概在年，在高精尖技术方面差距更大。产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产。功能部件专业化生产水平及成套能力差，外观质量相对较差，可靠性不高，商品化程度不足。国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。可持续发展能力上，对数控技术的研究开发、工程化能力较弱，数控技术应用领域拓展力度不够，相关标准的研究、制定滞后。第四章、数控机床的展望和未来. 高速化、高精度化、高可靠性化高速化、高精度化、高可靠性化：提高进给速度和提高主轴转速。精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级。一般数控系统的可靠性要高于数控设
15、备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受价格性价比的约束。、复合化复合化：数控机床功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、铰孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工精度，提高生产的柔性。当今的机械加工更趋于向高精度、多品种、小批量、低成本、短周期和复杂化加工，复合加工时数控机床的一个重要技术发展方向。复合功能是数控机床显著提高了工件成品的生产速度，能够大大消除散列工序加工过程的运输、装夹及等待时间，使加工周期大大缩短并降低加工车间的在制品数量。工件在机床上只有一次装夹定位，即减少了加工辅助时间，又提高了工件的加工精度。显然，复合加工机床对自
16、动化产品的要求更高。复合功能的实现依赖于针对工件和刀具的实时监测和智能判断、数据运算、刀具管理及系统控制。高灵敏度的探针，高速处理芯片，体积更小，影响速度更快的传感器和执行器等自动化产品和技术在机床上将会得到更广泛的应用。、向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统飞智能化程度将会不断提高。数控机床的智能化体现在系统的各个方面，如提高加工效率和提高加工质量的智能化，提高驱动性能和方便使用连接的智能化，追求简化编程和操作的智能化，为方便系统诊断和维修的只能诊断， ，智能监控等。目前数控机床的智能化技术已经在数控系统中得到了较多的体现。（）应用自适应控制技术数控系统能检测过
17、程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。（）引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。（）引入故障诊断专家系统（）智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，是驱动系统获得最佳的运行。、开放式体系结构新一代的数控系统体系结构向开放式系统方向发展。很多数控系统开发厂家瞄准通用个人计算机所具有的开发性，低成本，高可靠性，软硬件资源丰富等特点，开发出基于的。随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊
18、断功能。可靠性也大大提高，数控系统本身将普片实现自动编程。未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多，激光加工技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围，数控机床的自动化程度将会更加提高，并且有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入自动化的柔性制造系统中。、高速、高效、高精度、高可靠性机床想高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能。不但可大幅度提高加工效率，降低加工成本，还可提高零件加工的表面的质量和精度，要提高加工效率，首先必须提高切削和进给速度，同时还要缩短加工时间，要确保加工质量，必须提高机床加工运动轨迹的精度，对数控系统的可靠性而言，一般要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，他是高速，高效，高精度的基本保证。但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。高速、高精度并不仅仅是指数控机床对工件的加工速度要高要快，生产的产品精度更高，还要求数控机床在工件加工的整个过程中都要高速运转，精确定位，以减少工件在准备、加工、运转、收储等各个环节占用的时间，综合提高工厂的生产效率，降低生产成本。更高精度的机械产品在实际使用中会带来更多的益处，如减少运转过程中的摩擦和发热，降低能源损耗，使整机运转更
