時間：2023-08-08 17:10:19
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇高端的數控機床，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
摘要:本文對我國數控機床產業的發展現狀、產業的發展特點進行了歸納與總結,并對產業區域分布情況和代表性企業的發展情況進行了描述和分析。
關鍵詞:數控機床 產業發展 特點分析
1、我國數控機床產業發展優勢分析
1.1 中國已成為世界機床第一大產銷國
近年來我國每年推出高端數控機床新品種數百個,數控機年產量平均遞增高達30％左右。五軸聯動數控機床、復合機床等高檔機床已經逐步實現國產化。中小型數控機床用激光器產量居全球第一位,大型工業激光器產量居亞洲第一位。國產數控軟件已經占國內總銷量的70％左右。同時,我國還涌現出了一批數控機床產業基地。依托這些基地,一批本土數控機床加工企業初步實現了跨越式發展。沈陽機床、大連機床連續多年處于世界機床企業排名前列,并逐步提高。另外,在近幾年里,沈陽機床、北一機床等國內多家大型機床企業參與國際并購,對機床強國的多家機床生產企業實現收購或控股,這對提高國產數控機床技術水平,提升中國數控機床企業的國際影響力產生了積極的影響。
1.2 數控技術實現重大突破
中國數控技術近20多年來經歷了引進、消化吸收、自主開發和產業化等階段,產品技術水平有了較大提升,尤其是數控系統,近年來取得了重大突破,涌現出華中數控、大連光洋、廣州數控等企業,形成了一系列高端產品,填補了國內的空白,使國產數控機床的技術水平實現了飛躍式發展。例如華中數控以通用工業微機為硬件平臺、以DOS、Windows為開放式軟件平臺的技術路線,從而避開了制約中國數控系統發展硬件制造可靠性的瓶頸,技術上取得重大突破。現在該公司具有自主知識產權的中高端數控系統采用基于PC 的新一代開放式體系結構,具有6 軸聯動、全閉環控制、高速高精度加工和網絡通訊等功能,并已成功配置在桂林機床股份公司的5 軸聯動數控龍門銑床上,這一重大技術突破迫使國外放松了對中國5 軸聯動數控系統的限制。
2、我國數控機床產業發展面臨的嚴峻形勢
雖然我國數控機床產業發展勢頭強勁,優勢明顯,但未來產業發展所面臨的形勢依然嚴峻。
2.1 產品結構性矛盾加劇
從近幾年的行業運行數據來看,數控機床產品的結構性矛盾愈加明顯,高檔數控產品缺乏,中小型和普通機床卻已飽和。目前,市場對高檔和大型機床需求量很大,產品供不應求;與之相反的是,中小型和普通機床出現供過于求的現象,庫存有所增加。數控機床產品的結構性矛盾進一步凸現,處理好擴大產能與產業升級、產品升級的關系迫在眉睫。
2.2 核心部件和技術缺失
制約國產數控機床的快速發展的一個重要瓶頸是關鍵功能部件以及核心數控系統的自給不足。2007年,中國金屬加工機床進口總量雖然有所下降,但是龍門加工中心、數控齒輪加工機床、數控折彎機、數控板帶橫剪機和數控沖床等產品的進口確保持著高速增長,并且數控系統、零部件、工具進口依然保持了強勢增長,機床附件進口增長達到50.5%。中國目前快速發展的中高端數控機床對國外功能部件的依賴性很強,國產的功能部件和數控系統研發相對滯后。
2.3 技術壁壘制約我國數控機床產業發展
在出口方面,國內機床企業面臨著新的挑戰,歐盟正在著手研究機床生產和使用中的環保問題,并擬制定相應的能耗標準,這有可能形成新的技術壁壘,對機床企業的國際貿易產生負面影響。不符合能耗或者環保要求的數控機床產品,將難以進入歐盟市場或者被征收高額關稅,甚至在使用過程中也要支付額外費用,對可能面臨的新的技術壁壘,要求企業必須在機床設計、制造和使用階段考慮能耗和環保,實施綠色制造。
3、我國數控機床產業區域特點分析
我國數控機床產業區域分布廣泛,全國各地區都有發展,下面將注重分析東北、華北、華中、華南等區域數控機床產業發展的特點。
3.1 東北地區
沈陽和大連兩市已成為全國數控車床、加工中心的最重要的開發生產基地。沈陽機床和大連機床兩家企業的機床產值占全國機床產值的26%,數控金切機床產量占全國數控金切機床的25.4%,其中數控車床占全國總產量的35%,加工中心產量約產全國產量的21%。
齊齊哈爾是我國重型數控機床的生產基地。齊重數控裝備有限公司的主導產品為大、重型數控臥式車床和數控立式車床;大、重型數控車床產量約占全國大、重型數控車床產量48%,產值約占全國大、重型數控車床產值50%。齊齊哈爾二機床集團特色產品是數控落地鏜銑床、數控龍門鏜銑床和數控多連桿壓力機,大、重型數控鏜床,產量約占全國數控鏜床產量35%,產值約占全國數控鏜床產值30%。
3.2 華北地區
北京主要發展加工中心、數控精密專用磨床、重型數控龍門銑床和數控系統。代表企業有北京第一機床廠、北京機電院高技術有限公司、北京二機床廠有限公司、北京凱恩帝機電技術有限公司、北京航天數控有限公司等。
山東地區主要發展以機械壓力機為主的鍛壓機械和數控車床、高速龍門銑床、龍門加工中心。濟南二機床集團有限公司重點生產薄板沖壓生產線的機械壓力機和數控高速龍門銑床。濟南捷邁數控機械有限公司重點發展數控轉塔沖床、數控激光切割機、數控液壓折彎機等板材加工設備。濟南一機床集團有限公司和威海華東數控有限公司重點發展數控車床和各種數控機床。
3.3 華中地區
華中地區數控機床發展以武漢為中心,武漢重型機床集團有限公司以重型機床為發展重點,重型機床數量占全國重型機床數量11%、產值占全國重型機床產值17%。武重機床為船舶制造業自主研發了CK53100 數控船體坡口加工機床,解決了非正圓殼體隨動加工技術,又為核電設備制造業研發了 CKX53613 數控核電加工專用機床,最近又與二重集團簽訂了一臺世界最大的DL250 型5 米超重型數控臥式車床合同。另外,武漢還是全國最為重要的數控系統生產基地之一,代表企業是武漢華中數控股份有限公司。
3.4 華東地區
華東地區形成我國磨床的生產開發基地,數控磨床產量占全國四分之三。上海機床廠有限公司、杭州機床集團、無錫開源機床集團有限公司3 家企業的磨床產值占全國磨床產值65%,磨床產量占全國磨床產量約42%,其中數控磨床產量占全國數控磨床產量74%。
參考文獻
7月31日，一則消息在業界不脛而走，引發了廣泛關注：由大連科德（大連光洋全資子公司）制造的高精度五軸立式機床，正式啟運出口德國。值得注意的是，此次出口除了整機，其中的數控系統、伺服驅動等關鍵功能部件，均系大連光洋自主研制。這在我國機床行業尚屬首次。不僅如此，同樣令人振奮的是，大連光洋的五軸數控機床很快還將出口世界機床另一重鎮――日本。
從被禁運、限制進口到將自己的高端產品出口到老牌機床強國的家門口，曾經的“學生”正以自己獨特的方式向“老師”發起挑戰。而令人們驚訝的是，率先實現這一“逆襲”的，竟是一家此前在業界名不見經傳的公司。
光洋往事
大連光洋同數控機床的緣分還要從十三年前那次偶然的機會說起。彼時，大連光洋在工控系統領域已經小有名氣。2000年，英國600集團同大連機床合作，決定在大連投資設廠生產數控系統，其中的電控系統就找到了大連光洋來配套。
一直對技術無限癡迷的大連光洋董事長于德海欣然接受了這個機會和挑戰。大連光洋的研發團隊也不負眾望，很快將產品完成并通過600集團的驗收。然而，隨著接到的產品任務由低端產品升級向中高端，大連光洋研發團隊的技術攻關時間越來越長，遇到的困難也越來越難解決。于德海一邊技癢難耐，一邊眼看著數控系統技術都掌握在老外的手里，心急如焚，中國的企業這么多，我們為什么不能自己研發數控系統呢？至此，于德海率大連光洋走上了數控系統和數控機床制造的艱辛之路。
如今，這條艱辛之路終于迎來了曙光。今年4月中國國際機床展上，大連光洋的五軸立式加工中心、五軸臥式加工中心一經展出，迅速吸引了一家嗅覺敏銳的德國機床經銷商的注意。大連光洋的這套五軸立式加工中心現場加工產品表現出的高精度毫不遜色于國際大牌的高端數控機床，而售價僅為這些大牌的一半，這樣的價錢通常只夠買一套西門子、發那科的數控系統。該公司的負責人當場跟于德海簽訂了一臺五軸立式加工中心的購買合同，要光洋在最短的時間內把產品送抵德國，他們要在9月帶著這臺產品參加在德國漢諾威舉辦的EMO2013機床展覽會，這家有百余年歷史的全球性機床經銷商要把這款機床推廣到國際市場上去。
一次的幸運可能會被理解為具有偶然性，但接二連三的好運則是自身實力使然了。接到德國訂單的激動心情還沒平復，一個老者的舉動又引起了大家的好奇。他駐足在光洋的五軸數控機床邊足足有幾個小時，探頭向窗內仔細觀察產品的加工過程，直到展館快要閉館了，他才用日語向銷售人員詢問起了產品的型號和價格。原來他是日本某著名株式會社的負責人，他也打算把光洋的五軸數控機床買回去在本國銷售。展會結束，該株式會社就到光洋簽約，一次訂購了三臺光洋的數控機床。
不過，一連串的好消息也引起了國際同行們的警惕。某德國機床公司的高管們聽說展會上有一家中國企業的五軸數控機床非常受歡迎，且價格才是德日產品的一半，三番五次來到光洋的展臺，他們看得異常仔細，似乎不相信中國企業能造出這樣的五軸數控機床――而老外們的懷疑并非沒有原因，據中國機床工具工業協會的數據顯示，2012年我國機床產值占世界的30%位居第一，但機床消費占全球市場的45%，進出口逆差109.6億美元。其中，在我國機床企業利潤不斷降低的情況下，機床進口額在2011年增長40%基礎上，2012年進口金切機床仍增長6.03%，且每臺平均單價增長8%。
基礎薄弱、配套落后、技術封鎖，在這樣的行業生態下，縱使研發高端數控機床多年，我國的機床制造企業仍處于被動狀態，難以沖擊峰頂。但是這一次，于德海不再驚慌，他知道這場由大連光洋撬動的世界機床領域的板塊運動馬上就要來臨。
以命相賭
為什么是大連光洋？很多人會有這樣的疑問，中國有那么多家有雄厚資金和技術實力的大型機床企業，第一個將中國五軸數控機床賣出去的為什么是這家名不見經傳的民營企業？對這個問題的解答，大概要從于德海的“賭命”開始談起。
大連光洋總工程師陳虎和董事長助理許鋼是于德海的得力干將，“賭命”一說也源自他倆對于德海不謀而合的評價。自從大連光洋開始研發數控系統，于德海就以天命之年把全部的精力用在技術攻關上，這個技術狂人什么事都事必躬親，他的辦公桌上堆滿了各種葉輪、葉片等大大小小的部件，在他的辦公桌邊每天不知道要進行多少輪技術討論會議。像陳虎說的那樣，十三年來，于德海每天都在用生命從事著高端數控機床制造。
就是這樣的事必躬親讓于德海發現了一條研發數控系統的不同道路。以往企業開發數控系統都是買來載有西門子、發那科數控系統的高端機床研究模仿，大連光洋也是從這里開始的。但是在經過千百次的分析嘗試后，于德海發現這條路行不通，仿制出的數控系統在機床上試驗，從精度和反應速度上總是跟人家差好幾個節拍。不明其中緣由的于德海心有不甘，他決定打破人家做什么我們學什么的慣有思維，重新思考研發的方法，看能不能有所突破。
很快，于德海發現中國企業研發數控系統一直是直接模仿西門子、發那科數控系統帶有的功能，卻從來沒有真正研究這些功能源自于哪里，這些功能要操縱哪些執行部件完成怎樣的制造過程和工藝。歸根究底，數控系統的目標是滿足客戶的制造需求，而需求從哪里來，從工藝中來。發現了這樣一條技術思路，于德海開始帶領研發團隊對不同的加工工藝進行仔細研究。通過從用戶工藝中反推出數控系統的功能和性能需求，并對設計反復實驗、分析、優化，大連光洋的五軸數控系統終于在2006年問世了。
然而，數控系統研發出來了，推廣出去卻成了難題。以往高端數控機床的數控系統大部分出自西門子、發那科，客戶的長期信任難以攻破，于德海索性也組裝起數控機床整機來。他想，既然系統推廣不出去，配套自己數控系統的整機，加工效率顯而易見總能令客戶信服了吧？沒想到的是，這條路卻又牽扯出了一系列難題。
為了讓整機驗證數控系統的五軸聯動功能和性能，于德海需要高精度的雙軸轉臺，但國內的產品無法滿足這樣的精度要求，只能向國外公司購買，可這一次于德海又受到了國外“老師”的刁難。這雙軸轉臺是高技術產品，國外的企業對中國企業十分提防，一開始一家美國企業拒絕了大連光洋的購買意向，后來同意但又提出了延長交貨期、買方要說明購買用途、限制設計圖紙等一系列的條件。這可激怒了于德海，自打十幾歲就開始醉心發明的他最受不了的就是技術上受制于人，于是他又給研發團隊設立了一個新目標：光洋要自己造雙軸轉臺！
就是在這樣立足自我的發展過程中，于德海帶領著光洋團隊從研發數控系統，再制造雙軸轉臺，后來又為了與數控系統的高性能匹配而自主研發伺服驅動、伺服電機等關鍵功能部件。最后為了整臺機床的穩定性，大連光洋放棄了制造工期較長、溫度形變大的金屬床身，改而制造德國率先使用的穩定性更高、震動更小、制造周期較短的人造大理石床身。
在不斷的研發摸索中，于德海形成了自己的大系統觀理論：一臺高端五軸數控機床由三部分構成，控制系統、執行部件、機械部件，把機床做好首先要把機床的“大腦”控制系統做好，而控制系統的好壞取決于是不是把機械部件的功能、性能要求研究明白，這就要求把最終工藝的需求搞清楚。而像伺服驅動、電主軸這些功能部件是決定著機床性能表現的關鍵部分，國外的老牌機床企業不是自己做就是有充足的供應商，而中國的整機廠沒有這個能力，國內配套商的產品又達不到要求，于德海只能自己把這條產業鏈補齊，才能讓光洋的機床更好地滿足用戶的需求。
千萬次的失敗使于德海抓住了數控機床制造的規律，而且由于光洋掌握了五軸數控機床的全套技術，能夠有效控制成本，價格即使是國外品牌的二分之一到三分之一，仍能有相當高的毛利率，足以為中國機床打一場漂亮的翻身仗。
但是這其中的代價也是巨大的，他坦言，要是早知道后面會這樣艱難，起初就不會選擇做數控系統。自從搞起了數控系統，于德海把每年公司從工控產品和鈑金制造業務賺的錢全部投入到數控系統研發中。十三年間，于德海投入了4.8億元到數控系統業務中。（同時，國家重大專項也給予了及時的支持，尤其在2012年，大連光洋得到了04專項民口最大的支持。）2012年，為了給精密數控機床制造提供常年恒溫恒濕的穩定制造環境，大連光洋投資近億元建設了1.5萬平方米的地下工廠。雖然工廠一次性的投資巨大，但相較地上工廠保持高標準的制造環境每年需要近千萬的維護費用，大連光洋地下工廠每年的維護費才是人家的5%，不多年就可以把成本收回來。
打破日德壟斷
于德海至今仍能清晰地記得當年他去某知名日本機床企業購買機床的時候，對方苛刻的條件，該企業的購買協議最后一頁標注著這樣一段話：本產品可檢測出設備的移動，移機后，未經本公司或其商的確認，將無法運行本設備，對于設備不能運行造成的任何損失，本公司及其商概不負責。
這樣的限制影響了我國航天、航空、軍事、科研等需要精密制造的重要領域幾十年，所以當國內某航天企業31所聽說了一家大連的機床企業可以自主掌控五軸數控機床技術的時候，該所副所長楊繼平馬上趕到了大連。他們帶著需要加工的葉輪坯料要看看大連光洋機床的加工效果，以往使用進口機床需要經過一個月的調試，而這次雙方技術人員密切合作，僅用了四天就完成了機器的調試，而且加工成的樣件出人意料的好。河南某專業膨脹機生產企業的案例更是令人震驚：使用進口高檔機床，生產出一個葉輪需要4.5個小時；而采用光洋的機器經過優化后，只需要2小時就能完成同樣精度要求的葉輪加工。
于德海解釋這其中的原因：相較于外國機器的調試人員只了解數控系統的功能，而大連光洋的技術人員清楚整個機床和控制系統的原理，所以能迅速抓住要害，在最短的時間內調試好機器并針對加工工件進行優化。看到國內機床可以完全替代國外機床，上述31所當即決定擴大和大連光洋科技、大連科德數控的合作范圍與深度。
但是，并不是每一家企業都敢于吃螃蟹，畢竟大連光洋在高端機床制造領域還是個生面孔。
如今，橫在大連光洋面前的最大障礙就是需要找到更多客戶來體驗產品，從而驗證自己五軸數控機床和數控系統的穩定性，而且唯有經過不同客戶的應用，大連光洋才能不斷完善自己的產品。為了幫助大連光洋達到此目的，國內多部門和專家領導都在積極協調。今年上海電氣無錫透平葉片廠向濟南第二機床廠采購了一臺龍門加工中心，原本要求配套西門子的數控系統，但在原機械部副部長陸燕蓀的勸說下，在現場換成了大連光洋的數控系統，現在加工中心已經運行幾個月了，加工的產品精度與之前使用西門子系統時并無二致。
對自己的產品有了信心，于德海根據高精度制造的發展趨勢為大連光洋制定了明確的戰略計劃。大連光洋的機床產品將集中在五軸立式加工中心、五軸臥式加工中心、五軸工具磨床、三維激光復合加工中心這四類機床。五年內，大連光洋計劃投資16.6億元建成上述四類機床、人造大理石床身、伺服電機等9個專業化生產企業，年產值將達到146億元。
【關鍵詞】 機床工業；現狀；發展規律；驅動因素
中國作為全球的制造業大國，裝備制造業在國民經濟中占有很大的比重。伴隨中國的工業化、城鎮化進程，裝備工業有了迅猛發展，作為裝備制造業的核心和基礎，機床行業備受重視，機床工業無論地位、產值、技術、市場等各個方面均有了飛速發展，但和國際機床行業強國德國、日本比較還有一定差距，伴隨我國科學、技術進步和工業化、城鎮化的發展，機床行業具有光輝的發展前景。本文主要從中國機床工業的發展規律及驅動因素上分析機床工業的發展前景。
一、國際機床行業的發展規律和現狀
1、機床工業的生產狀況
全球28個主要機床生產國家和地區2012年產值為932億美元，中國約占30%，位居第一位。機床生產前8位國家和地區依次是中國、日本、德國、意大利、瑞士、美國、韓國和中國臺灣。進入世界機床產值最大20家企業中，日本和德國最多，分別達6家，中國、美國和韓國排在其后，分別有2家，瑞士1家排在第6位。美、德 、日仍然是美、歐、亞三洲機床生產強國。
2、全球機床行業的消費情況
中、德、日、美、意是世界機床重點消費大國，占全球消費總量的73%。2013年中國機床消費381億美元，漲幅近12%，占全球消費量的30%，仍然居世界第一，其中中國金屬加工機床消費則占據全球市場的45%。美國、德國、日本機床消費增長已成定勢，而且以中高檔數控機床為消費主流。以歐元計算，各地區占比基本未變，亞洲占全球機床產值的57.7%，歐洲占比為34.7%，美洲占比為7.6%。其中2012年前十位機床消費國占全球市場80%。
3、全球機床行業的特點和分布格局
歐美機床企業集團化趨勢加強，控制著機床行業高端技術。美國企業重點發展高精尖機床技術，生產飛機、宇航、汽車工業所需高精度、高效、高自動化、高性能機床。德國企業對加工工藝研究投資不遺余力，尤以重型機床、大型精密機床著稱，精度及使用壽命最好。瑞士機床企業以中小精密機床技術著稱于世，擅長將現代電子技術應用于機床系統。意大利機床企業擅長生產單臺定制，個性化顯著的機床，機床的柔性化程度高。韓國、日本、臺灣擅長生產經濟實用性較強的中高檔機床，其中日本企業對機床壽命設計有特別的獨到技術。
4、機床行業在全球進行技術轉移
產業轉移的重要理論依據是比較優勢，由于各個國家的勞動力成本、產業配套、法律法規、教育體系等各個方面的不同，同樣的產品在各個國家中成本有明顯差異，而發展中國家在制造業和一些低端產品具有明顯優勢，成為產業轉移的理想目的地。發達國家將傳統成熟產業有計劃、有步驟地向發展中國家轉移。造船行業、港口機械、工程機械等勞動密集型產業由于技術含量較低、運輸成本高、環保壓力大等因素成為發達國家的主要轉移領域。中國機床行業由于中國的第一消費大國地位和生產成本、人員工資、工業配套等因素成為機床產業轉移的第一大國。高端制造主要集中在發達國家，高端裝備制造不但體現在技術檔次高、系統復雜成套、大型重型化、高速精密等科技水平和技術參數，更體現在售后服務復雜和更新換代快。總體表現為：投入巨大、成套復雜，規模龐大、研發周期長等方面。所以國內在重型設備等方面進步明顯，比如港口機械、船舶、發電設備等，而精密機械等方面突破較慢。
二、我國機床行業的現狀和發展趨勢
在國家經濟增長的拉動和國內市場國際化促動下，中國機床行業從2002年（入關后）起，機床消費總量呈加速增長趨勢，“十五”以來，我國市場機床消費總額、進口額已連續居世界第一，數控機床更是以兩位數以上的增長速度快速發展，成為排名第一的機床消費大國。2012年機床全行業總產值為8000億元。預計2015年年消費額將近8500億元左右。國內機床消費市場競爭國際化，世界機床制造基地移地中國化成為大趨勢，國家建立裝備制造業基地如上海、沈陽、大連、浙江等。目前我國機床行業產品覆蓋國民經濟的各個領域，滿足各個行業的基本需求，在我國經濟發展中需要的裝備制造業機床，我國均能自行生產，基本沒有空白。
1、我國機床工業的歷史發展規律
中國機床消費總量呈加速增長趨勢，消費的增長導致了進口的快速增長，消費增長主要是受到固定資產投資增長、產業升級和跨國公司加大對中國投資建廠和合資生產的影響。這也是我國裝備制造業的產業升級的路線圖和升級進化過程，作為制造業核心的機床也經歷了同樣的發展歷程，隨著經濟和科技的發展，機床行業形成了低端到高端的歷史發展進程。
2、我國機床產業的技術現狀及存在問題
國內機床行業面臨的產品結構不合理問題突出。首先是粗加工機床占總產量的40%以上，機床產值數控化率低（32.7%），其次，數控機床低檔產品所占比例高（75%），數控化水平與國際差距較大。國產數控機床高、中、低檔比例為3：22：75。國產經濟型數控機床基本滿足了國內需求，中檔數控機床具備了一定的生產能力，小批量的國產高端數控機床已投入使用。
國內機床行業存在的問題是：機床精度普遍較低，缺少剛度實驗，很少采用軟件補償、溫度變形補償、高速主軸系統動平衡技術等保證定位精度，僅有少數幾種產品可達歐洲標準定位精度；基礎材料性能弱，很少普及高強度密烘鑄鐵（樹脂砂技術），無重大新材料開發；機床結構開發性能差，高速機床需要強化結構剛性，減輕移動件重量，機床整體結構突破傳統結構的能力差；技術差距大，國外普及的遠程服務技術、交鑰匙工程、高速機床硬切削、干切削及其機理研究空白，基本無切削軟件包供應；關鍵配套件性能不足，電主軸、高速滾珠絲杠副、直線電機、高速高精度數控系統，高精度位置檢測系統等普遍處于低水平狀態。
3、機床行業的市場分析
（1） 普通制造業。普通機械加工業中五金、電力設備、模具加工、礦山機械、冶金設備、建材設備、石油化工設備是帶動機床消費增長的主要因素。
（2）汽車行業。汽車工業對機床裝備的需求具有多層次、寬領域、快節奏、高質量、數量大的特點，柔性加工生產線、各種數控專用機床將是日后國內機床工業向汽車工業領域滲透的重點。中國汽車零部件配套行業的實力與主機廠的需求差距還相當大，汽車配套企業必須擴充、提高裝備能力，才能謀求其未來的生存發展。
（3）航空、航天、船舶、軍工行業。航空、航天、船舶、軍工產業是高端機床市場需求的大戶。隨著國家綜合國力的增強和國防現代化的升級，國家將會加大對國防裝備的投入（預計由目前占國內生產總值的2.5%提高到2025年的5%）。
（4）電子信息產業。電子信息產業是精密機床的主要市場。電子信息技術水平是國家現代化程度的重要標志。我國電子信息行業近幾年固定資產投資規模以年均16%速度增長。
4、數控機床是機床發展的主流
國內數控機床可供品種超過1500余種，特別是五軸（及以上）聯動數控機床已經成功開發，包括最關鍵的萬能自動鏜銑頭在內，只是精度、性能與國際水平還有差距。技術差距主要體現在整體加工精度、高速運行穩定性、持續無故障運行時間、后勤遠程維護等與國外產品有較大差距。核心部件數控化率不高，自動化程度低。數控機床的性能主要由關鍵功能件所決定，數控機床價值的60%由關鍵功能件所決定，國內數控機床功能件產業規模小，集中度小，產品性能水平與國外差距較大。國內數控機床產品剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口，中高檔機床用的數控系統、滾珠絲杠、高速電主軸、刀庫機械手、全功能數控刀架、數控回轉工作臺和高速防護裝置等，很多是以進口為主。
三、機床行業發展的驅動因素
1、國家的產業政策支持
機床工業是裝備制造業的基礎和核心，2010年10月，國務院出臺的《加快培育和發展戰略性新興產業的決定》也明確指出，要積極發展以數字化、柔性化及系統集成技術為核心的智能制造裝備，其中高檔數控機床成為了發展的重中之重。在“十二五”規劃中，明確提出要重點發展四大主機（金屬切削機床、金屬成型機床、鑄造機械、木工機床）。高端裝備制造業升級換代，和工業化、重工化的歷史發展機遇將在很大程度上推動機床行業快速增長。到2020年，航空航天、船舶、汽車、發電設備制造等相關行業所需要的高檔數控機床的大部分供應將立足國內，未來我國機床行業發展空間十分廣闊。
2、隨著裝備制造業和工業化、信息化的興起，機床行業發展后勁十足，前景廣闊
經過多年的積累和技術進步，我國工業特備是裝備制造業獲得快速發展，中國目前已經成為世界主要的機械裝備生產國和消費國家，技術含量和工藝水平大大提高，產品質量僅次于美國、日本和德國，領先于意大利和英國。我國裝備制造業的快速發展和國家崛起，必然導致基礎工業機床行業的快速發展。
3、機床行業高速發展具有一定穩定性
隨著高速、高效、高精度機床的技術成熟和大批量生產，歐美、日本、韓國等發達國家和地區機床更新換代加速，中國經濟的持續高速發展和世界制造業向中國的轉移，未來國內產品方向重點是高度數控化、高效、精密、大型化、功能復合化。預計十二五期間，國內數控機床增長率保持在30%以上，國內市場占有率達到70%以上。中高檔數控機床將成為市場消費的主流。機床行業的重點用戶分布在電力工業、航空、航天工業、造船工業、鐵路機車工業、國防工業、機械工業和汽車工業七大行業領域，隨著中高檔數控產量提高，該行業收益水平將進一步提高。同時隨著機床行業體制改革和國家政策支持力度加大，行業贏利水平必將大幅度提高。同相關行業比較，機床行業的毛利率較高，尤其高于普通機械加工行業水平。隨著機床產品數控化率的提高，該行業收益水平將進一步提高，機床用戶分布廣泛，各個國家工業發展的差異化、各個行業發展的差異性、機床產品的差異性和技術更新的快速性，使得機床行業的發展保持較高的穩定性。中國機床不會出現明顯的行業跟隨周期。目前約有30%機床提供給汽車、工程機械等相關行業，20%供給軍工、輪船、IT等行業，50%供給通用機械加工行業。機床用戶分布廣泛，各個行業發展的差異性和不均衡性將使得中國機床行業發展保持較高的穩定性。
4、大規模的基本建設是機床工業高速發展的保證
中國大規模的港口建設，特別是集裝箱港口建設推動中國的集裝箱、集裝箱起重機行業快速崛起，并一舉奠定了全球行業的主導地位。目前國內集裝箱港口吞吐量躍居全球首位。在十二五期間，中國國內投資仍然非常旺盛，主要包括：高速公路、高速鐵路、城市軌道交通、機場、港口、場館、住宅建設仍將是全球最活躍的區域，工程項目難度大，相應的消耗施工機械強度將保持穩定。超高壓輸變電項目、鐵路提速、國油國運、航空航天領域國家采購等使得國內需求仍構成了全球需求中舉足輕重的部分。固定資產投資和汽車、航空航天、模具等工業的發展是刺激機床行業起飛的主要因素。我國固定資產每投入100億元，將會帶動0.8―1.1億元的機床市場消費額，轎車產量每增減1%，數控機床消費量就變動0.54%。發電設備、船舶、冶金等大型和重型工業也是機床的主要消費者。
【參考文獻】
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[2] 中國統計年鑒網[OB/OL].2010-2013.
[3] 工業統計年報.2010-2013.
信息技術與數控技術融合
當前，隨著先進制造業成為各國競爭的焦點，作為先進制造業的基礎的高端數控機床更成為焦點中的焦點。機械制造業是我國的支柱產業，數控機床則是整個工業的生產母機，高端數控機床之所以“高端”，除了由先進的機械工藝決定之外，先進的“大腦”也起到決定性作用，這個“大腦”就是數控系統。日前，國內機床的數控化率只有10%，相比發達國家還有相當大的差距，國外品牌高檔數控系統在我國的市場占有率仍然保持在98%以上，幾乎壟斷國內數控機床市場，實現國產數控系統高端突破迫在眉睫。
廣州數控以振興民族數控為己任，進過20余年的技術創新，發展成為國內極少數具備為用戶提供“三位一體”（即機床控制系統、交流伺服驅動裝置和伺服電機、主軸伺服驅動裝置和主軸電機）數控產品配套能力的企業。數控系統是兩化融合的典型產品，廣州數控將其多年積累沉淀的數控技術不斷向前延伸，融入到工業機器人、全電動注塑機等終端產品研發生產，成為公司推進兩化融合的重要舉措。
多年來，廣州數控自主研制工業以太網、總線控制、PLC邏輯控制等技術，將數控機床、工業機器人、自動輸送線等設備通過信息與網絡技術運用到機械加工車間，實現智能化車間的生產管理解決方案，完成了數控技術、計算機技術、網絡技術、數據庫技術的綜合運用。在廣州數控的智能化車間里，以中央控制塔為總控平臺，操控人員通過一臺管理計算機輸入控制命令，經過電腦處理、伺服驅動帶動機械操作，在設備之間按序傳輸作業，實現了從投料到產出品，完成產品在流水線上的全自動生產。智能化的一個生產車間只需要兩三個人就可以勝任，達到準無人化生產的車間管理目的。
廣州數控董事長兼總經理何敏佳表示，生產裝備智能化水平的提高，能夠提升裝備制造業的產能，促進老舊企業的技術升級改造，增強了傳統企業的競爭力。與此同時，企業加大對生產技術研發的投入，增強創新力度，這反過來又促進了信息化技術的進步。這樣的作用與反作用的過程，即是兩化融合的過程，也是傳統工業進行戰略轉型的全新改造模式。
目前數控技術與信息技術的融合已是大勢所趨。數控技術集機械制造技術、計算機技術、現代控制技術、電力電子技術、信號處理技術等多種技術于一體，特別是以高速高精度軌跡運動控制為核心的中高檔數控系統更是實現了誤差補償智能控制、過程適應控制、遠程監控、故障自診斷和智能維護，實現了開發網絡化、信息化和智能化管理。據了解，國外數控產品不僅能夠與現場設備集成，而且能夠與PDM等外部信息系統進行無縫集成，實現對加工產品整個生命周期的信息覆蓋。數控系統不僅僅作為一個加工工具，同時也作為外部系統的一個信息收集器，為整個系統提供實時的產品信息。
數字智造提升國際競爭力
由于國內數控系統生產企業的起點都很低，導致了企業的技術水平落后，目前國內數控系統生產企業在設計原理、元器件及應用技術上差距比較大。而隨著中國工業轉型升級進程的加快，大多數工業用戶都在追求設備的更新換代，在這一過程中，單一的自動化設備替換已經不能滿足工廠的需要，而集成、融合程度高的全廠一體化“數字智造”成為現階段業內關注的焦點。為了趕超國外高端產品，廣州數控選擇了“數字智造”這一突破口。
何謂“數字智造”？即在數字化技術和制造技術融合的背景下，并在虛擬現實、計算機網絡、快速原型、數據庫和多媒體等支撐技術的支持下，根據用戶的需求，迅速收集資源信息，對產品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規劃和重組，實現對產品設計和功能的仿真以及原型制造，進而快速生產出達到用戶要求性能的產品整個制造全過程。一方面體現在制造工藝上，應用信息化技術極大提高各種設計制造工藝的精度和效率，大幅度提升制造工藝水平；另一方面體現在生產過程中，比如數字化車間乃至數字化工廠，生產系統向著具有感知、決策、執行能力的智能化系統發展。
關鍵詞 刀具；數控系統；發展現狀
中圖分類號U41 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0120-02
隨著高端制造業的不斷完善和發展，一些傳統的機械加工設施已經完全被數控產品所替代，因此加工制造行業對生產產品的精準度又提出了新的生產要求，大幅度加快了產品的新老替換的速度，這對數控機床的所有設備提出了高精度與高效率的硬性要求，同時還要求其產品要有靈活性和通用性。加工制造業的發展和高端產品的成型都離不開數控機床設備，數控機床成了一個地區乃至一個國家發展和壯大裝備制造業的衡量標準。筆者結合自己的實際工作就目前數控機床的現狀及應用做以如下的闡述。
1 數控系統的發展現狀
在當前的制造體系中，數控技術屬于最關鍵、最重要的技術之一，它是集計算機、微電子、自動檢測、信息處理、自動控制等一系列的高新技術于一身，具有柔性自動化、高效率、高精度等很多的有點，在整個制造行業中，對實現集成化、柔性自動化、智能化、一體化起著相當重要的作用。在集成化的基礎之上，數控系統逐步實現了超小型、超薄型化；在智能化的基礎之上，融進了多媒體、計算機、神經網絡、模糊控制等多元化、多角度的學科技術，數控系統進一步地實現了高精、高速、高效控制，在加工制造的過程中能夠自動修正、補償與調節所有項的參數，具體實現了智能化技術處理和在線診斷能力；在網絡化的基礎之上，數控系統和CAD/CAM集于一體，因為機床的聯網，從而實現了整個中央集中進行實時控制的群控加工技術。
2 數控機床的發展現狀
我國屬于工業制造的大國，所以在整個世界的產業轉移過程中我們要努力接受前端的技術轉移，以達到進一步掌握和吸收當前世界上較為先進的制造技術，如果我們不能很好地抓住產業轉移的核心技術，我們必將會在新一輪的國際產業結構調整過程中，演變成為制造業的“空芯”地帶。我們用環境、資源、市場作為代價，交換而得只能是新經濟格局中的國際“組裝中心”和跨國“加工中心”，很難占據新時期世界制造業的制高點。這樣的結局是我們不想看到的，因為它不但會嚴重制約我們現代加工制造業的快速發展，而且還將進一步地吞噬我們原有的優良傳統制造行業，我國制造行業當前具有如下幾個方面的特點。
2.1 三高化的發展
效率、精度和速度是高端制造業的關鍵，當前，隨著高速RISC芯片、CPU芯片、多CPU控制系統逐漸走進制造加工的各行各業，加上一些帶有高分辨率的絕對式檢測元件，實現具體的交流數字的伺服系統，另外還可以進一步地完善和修改機床靜態、動態特性，通過多角度、多元化的改良和優化，數控機床的加工越來越走向高精、高速、高效化的發展通道。
2.2 多軸化和工藝復合性
隨著加工技術的不斷完善，一些單一的傳統生產方式逐漸走出了歷史的舞臺，取而代之的以減少輔助時間、工序為最終目的的組合式、復合型的加工方式。多軸、多系列的機床控制功能成了數控下一個發展的方向。現在的數控機床一次性可以同時加工數件同類別的工件，在一臺機床進行一次的裝夾之后，通過旋轉主軸頭、自動換刀或轉臺等相應的操作措施，一次性地完成了多表面、多工序的復合型加工。
2.3 實時智能化
在數控技術發展的具體領域，實時智能化控制的應用和研究正沿著不同的幾個分支在向前發展，最主要的幾個分支有模糊控制、自適應控制、神經網絡控制、學習控制、專家控制、前反饋控制等。比如在數控系統只中經常會配備相應的故障診斷專家系統、編程專家系統、刀具自動管理和參數自動設定及補償等一系列可自適應調節的具體系統，在所有高速加工的過程中，綜合運動的控制當中被引入了超前預算和預測相應功能以及動態前的實時反饋的功能，在溫度、速度控制、壓力、位置等幾個方面都是采用了模糊的控制，讓數控系統的具體控制性能將進一步地提高，這樣就會達到理想的控制目的。加上加工流程的多樣性以及加工零部件的特殊性，從而導致了數控機床的不同規格、不同品種、不同性能，控制的具體參數也顯得比較復雜，調試的具體操作相對比較繁瑣，所以在電力電子技術和計算機通用技術、現代自動控制技術與數控體系結構被應用到下一代的數控機床的時候，就必須要強調讓新一代的控制系統一定要具有“智能化”和“開放式”的特點。
3 數控刀具的發展現狀
從刀具生產領域看，這幾年在改革開放的硬環境下，一些工具企業逐步引進了一些先進技術和高端裝備，生產出了一些高效的刀具，并在具體的制造過程中得以推廣，也出現了替代進口產品的工件，。但就整個行業的總體而言，很多的工具企業，還是依靠生產傳統的標準刀具作為主打產業，基本格局還是沒有完整地過渡到生產高效刀具的軌道上來，和西方一些發達國家相隔甚遠。我國制造業中還有很多企業對刀具的使用停留在傳統觀念上，傾向于采用廉價刀具來控制成本，而不采用高效刀具來積極地提高效率。很多企業舍得花錢買機床，卻舍不得花較高的費用采用現代高效刀具來充分發揮機床的效率，實際上是省了小錢，丟了大錢。這方面，應該認真研究一下國際制造業的有益經驗。從傳統工具企業發展到現代工具企業，最關鍵、最本質的變化是工具企業從單純的賣刀具轉變為提供“解決方案”，這是一次重大的戰略轉變。過去單純賣刀具產品，工具企業只對出廠的具體刀具質量負責，不對用戶的使用效果負責，而現代刀具企業提供“解決方案”，是承諾為用戶的使用效果全面負責，是為用戶“降低成本、提高工效”出謀劃策．提供全方位服務，直到解決問題為止，雖然也賣刀具，但現在的刀具只是“解決方案”的一個載體，和過去相比發生了質的變化。
4 結論
總而言之，質量、效率就是高端制造技術的唯一主體。高精、高速加工制造技術能夠大大地提高生產效率，提高整個產品的檔次和質量，從而提高市場競爭能力和縮短生產周期。所以說，制定符合我國國情的總體發展戰略，確立與國際數控加工技術接軌的發展道路是我國當前高端制造業的當務之急。
參考文獻
【關鍵詞】數控機床；可靠性技術
引言
隨著經濟全球化的不斷深入，產品結構愈發復雜，功能日益多樣化，顧客對產品的綜合性價比要求不斷提高，市場需求向著小批量、多品種發展。數控機床適用于復雜異形件加工，質量穩定、精度高、柔性好、節省時間，符合先進制造業的加工需求。數控機床的技術水平成為衡量一個國家工業生產力的重要尺度。
早在“十一五”計劃中，國務院就將數控機床作為發展制造業的重頭戲。國務院在《加快振興裝備制造業的若干意見》中指出：要大力發展精密、高度、大型數控裝備及配套部件，改變高精度數控機床基本依靠進口的局面。截止到2010年，經濟型數控機床的國產市場占有率已逾五成，普及型數控機床也占到了44%，高端數控機床份額較低，只有5%。可以預見，在“十二五”期間，大型高精度數控機床是機床行業的發展重點。
1、國產數控機床可靠性現狀分析
近年來，我國的數控技術取得了巨大進步，但與國外同類型產品相比，無論是設計水平還是穩定性都相距甚遠，故障率高、運行不穩定、工藝粗糙、互換性差是幾個突出的問題。藉由一定的數據統計分析，我國數控機床的可靠性問題集中在以下幾點：
（1）國產機電元器件質量差。在國內低壓電器、機電元器件市場中，粗制濫造、惡意壓價現象嚴重，真假難辨。接插器、連接器、繼電器、觸發器、開關、按鍵、鍵盤、雙絞線等部件故障率較高。繼電器的彈簧耐疲勞性差、溫度特性差，高溫下的簧片變形或絕緣材料失效會使繼電器動作失靈。連接器、接插器的重復使用次數太少，壽命短，使用一段時間后電阻增大，由于簧片易疲勞，造成正在運行的系統突然停止、程序紊亂等事故。如果這些部件應用到數控機床，不僅無法保障工件質量，嚴重的還會造成生產事故。
（2）電源及工藝技術。根據相關的技術統計，電氣系統九成以上的故障是由于電源故障或電源對干擾信號的傳導。強電設備會發出很強的脈沖噪聲，通過傳導影響電子設備運行，對電源系統產生嚴重的污染。實際中應當追根溯源，從電源降噪入手，利用電磁兼容性原理解除干擾。
（3）CNC安裝不當。數控系統的正確安裝是保證數控機床正常運行的重要環節，如果沒有按照安裝手冊的要求安裝調試，忽略了電磁干擾因素，或者布線凌亂，都會使伺服驅動軸失控，輕則影響零件加工，重則會引起機器報廢。由于工人缺乏經驗或者運行環境惡劣，都會使數控機床免疫能力低下，極易發生故障。
2、提高數控機床運行可靠性的具體手段
2.1提高數控系統和伺服系統的設計可靠性
在設計數控系統時，可采用模塊化硬件形式，按照不同機床的功能需求合理組建模塊，遵循通用化、標準化原則，兼顧人機對話、機械故障自診斷、機床自保護、刀具管理功能，這樣既提高了機床的使用穩定性，又降低了使用與維護成本。
數控機床的運行上限速率與伺服系統的性能息息相關，跟蹤定位精度、工作穩定性、零件表面質量、生產效率等指標是控制系統和機床之間電傳動的互聯環節。交流替直流、數字信號取代模擬信號都可以提高伺服系統設計可靠性，同時數字驅動系統增強了系統柔度和適應性。
2.2正確操作數控系統
（1）參數配置錯誤、邏輯程序編寫失誤都會給數控機床埋下質量隱患，一旦等到投入使用才發現問題，不僅給用戶帶來了不便，也影響了自己的信譽。舉例說明，在修正數控轉臺定位精度時常用到螺距誤差補償功能，如果參數設置不正確導致轉臺同向旋轉定位，反而會使得誤差累積；加減速時間設置過短會對機床傳動鏈造成沖擊，縮短壽命。
（2）可應用系統宏功能進行參數化編程。在加工小尺寸深孔時，如應用系統宏功能，用戶只需修改相應的工藝參數（加工距離、進給量、進給速度、分級占用比），便能完成加工任務，新手也一樣能操作機床。系統的工件號檢索功能為不同零件的加工提供索引，通過選擇開關即可應用相應的加工程序。
2.3采用有效隔離屏蔽技術
CNC系統和輸入輸出通道中的濾波環節降噪功能有限，還應配置隔離設備，阻斷I/O電氣聯系，盡可能減小干擾信號。變壓器隔離、繼電器隔離和光電隔離使用較為廣泛。對I/O端口進行光電隔離，使I/O各自使用不同電源，信息傳遞具有單向性，有效防止干擾信號在輸入輸出端之間互通。電磁鐵和電磁閥相連處可用繼電器進行隔離，變電氣沖擊為機械接觸。某些干擾嚴重的場合還需變壓器耦合隔離。
屏蔽干擾信號主要從兩方面入手，一是將取東西單元、變壓器、機柜等干擾源屏蔽起來，阻斷靜電和電磁信號的傳遞；二是用雙層金屬屏蔽控制系統，防止高壓線、雷電等外在物質的干擾。綜合這些手段，數控機床的可靠性可以大大提高。
2.4合理布線和接地
數控機床的地線比較繁雜。邏輯電路、小信號回路以及直流電源工作回路，不可與繼電器、電磁閥回路混搭。系統中的機架箱體等結構件應予以接地，接地電纜的橫截面積不得小于10mm2，電阻在一歐姆以下為宜。布線要遵循“強弱分開”的原則，強電電路要與弱點電路分開，輸入輸出、脈沖和電平線也要有一定間距。利用金屬屏蔽線隔開輸入信號線后，還要用金屬蛇形管各自走線。可編程控制器盡量配置獨立電源并接地，嚴禁與其他設備串聯接地。
結語
在第十二個五年計劃期間，我國的機械制造業會朝著柔性化、集成化、自動化、智能化的方向不斷挺近，數控機床需求量巨大，這給機床行業提供了良好的發展契機。我國加入WTO后，國產數控機床面臨巨大沖擊，提高機床設計可靠性，增強自己的市場競爭力顯得格外重要。廣大同仁應重視可靠性技術的研究，促進研究成果產業化，為中國數控機業添磚加瓦！
參考文獻
[1]許彬彬.基于維修程度的數控機床可靠性建模與分析[D].吉林大學，2011
關鍵詞: 普通機床 數控改造 具體措施 技術及人員要求
進入新世紀以來,中國機床工具市場取得很大的發展,尤其數控設備成果喜人,特別是2008年金融危機以來,中國數控市場不冷反熱,各企業及時調整產品結構,產業升級,新產品新技術層出不窮,中高檔產品已成主流,大多數企業迫切希望更好地掌握國際先進的數控技術用于機床改造。我從事數控技術工作多年,深有感觸,現就著重探討普通機床的數控改造方面的問題。
一、歷史回顧及現狀
改革開發以來,中國大量的機械機床設備需要升級改造,機械加工領域的數控技術需要迫切,上世界80年代至今,德國西門子公司在北京等地建立工廠,著重推廣數控技術。數控機床的再制造開始于20世紀90年代,作為新的經濟增長行業,正處在黃金時代。我國金屬加工業需求層次不同,從國防軍工、精密加工等高端需求到模具制造、汽車零件加工的中高端市場,直至普通軸類零件的中低端需求,都對數控系統的改造提供了廣闊的空間。
二、數控改造的內容
1.普通機床改造成數控機床。數控機床的使用壽命一般是10―12年,而對于已經到期的一些舊機床,尤其是一些進口機床,其機械剛性有可能還好于新機床,所以,再制造的價值非常大。比如使用光柵的數顯鉆床改造成數控鉆床,一般用步進電機;舊的光顯鏜床改造成數控鏜床,一般用半閉環交流伺服系統;普通車床的數控改造,等等。
2.原有的數控機床升級換代。隨著機場的需求功能不斷完善,尤其是車間信息化的發展,數控改造不只是針對單臺機床,而是要提高整體效率。比如我校數控實習車間原有三臺2000年前買的舊版華中數控系統立式銑床,電器系統已經老化無法使用,2010年春學期我們就新購了法拉克0i-C型系統加以全面改造,既鍛煉了老師和學生的實際動手能力,又讓這三臺舊機床煥發了青春,為學校節約了很大的設備投入經費,取得了良好的社會效果。少數情況機床價格較高,機械基礎較好,如大中型數控銑床、臥式加工中心、高精度數控磨床、數控曲軸加工機床、數控凸輪加工機床和刀具磨床等,制造周期長,技術含量高,機床原值高,但苦于數控系統老化,備件支持匱乏,電器維修成本高,或原系統市場已被淘汰,此時應及時進行新數控系統的升級改造,如同時對機械項目進行維修,其價值會更加可觀。
3.在現有的數控系統基礎上開發新的功能。機床保留基座主體,結構有較大的進步或改進,如龍門銑床或龍門刨床,采用直線電機或直線導軌,高速電主軸等新技術,使其成為高速鐵路的導軌磨床;普通液壓靠模凸輪磨床的通過二次結構設計,數控系統升級,采用數控系統高精度輪廓控制,使之變為高速高精度數控凸輪磨床,數控車床通過局部結構變化,安裝上帶動力頭的數控刀架,并通過配置CS軸的分度定位功能,將其改造成數控車削中心;通過結構設計與采用數控系統,將普通的車床再制造成為數控旋壓機,等等。上述內容多體現了如下特點:需要融入結構創新和二次設計,大量采用系統的新的功能新的技術,缺點是技術門檻高,市場應用面窄,社會需求量和供應量不大。
三、數控改造的具體措施
我國中小型城市在上世紀90年代中期逐步開展上述工作,一般機床的改裝非常普遍,這是由我國國情所決定的。改革開發帶來的技術進步,數控機床的高精度、高效益等優點的不斷顯現和人們的新的認識,促使社會積極推進數控化進程,外國西門子、法拉克,國產廣數系統、華中系統等被大量采用,大多屬于普及型或經濟型數控系統。其伺服系統采用步進電機,具體的改造措施一般有如下幾個方面:1.增加或更換滾珠絲杠。原滑臺如采用液壓的則拆除,選用新的滾珠絲杠及相應的機械連接工藝設計。2.增加自動刀庫。現在江蘇昆山產的臺灣盛鈺刀庫應用較廣。3.主軸增加交流變頻器。4.PMC的應用。這種改造已經突破了原來設備的結構限制,在不增加能源和消耗的前提下,節約了成本,為社會作出了貢獻。
數控改造的前提是如何真正實現有意義有價值的系統升級,而不是簡單地修理和更換電路元件,通過改造融入更多的自主知識產權,將新技術用于數控改造,提高原機床的性能和精度,降低能耗。
四、數控改造的技術及人員要求
對企業或用戶來說,他們希望將先進的數控系統成功地應用于終端設備上,使其發揮最大的效能,因此從事數控技術改造的人員來說就必須具備以下要求:1.熟悉機床結構,對機床結構和設備的加工工藝有較深入的了解;2.熟悉機床的生產工藝流程,了解客戶的個性化需求;3.較強的就業和吃苦耐勞的精神;4.有豐富的維修經驗,對機、電、液、工藝等方面有較強的理論與實踐能力,精通數控系統、相關機床參數及PMC程序等。具體操作方面應注意如下幾方面:1.與用戶積極溝通,共同確定項目的解決方案;2.考慮方案成本提高性價比;3.應考慮項目實施的可操作性;4.知識儲備多有經驗能夠掌握有效的資源與信息。例如,西門子數控系統對機床制造廠商和機床在制造人員來說要求是比較高的。從事二次開發的應用人員,除要了解系統之外,更多的是要了解機床,這樣才能提供操作性能良好功能強大的數控機床。目前有些功能不是系統沒有提供,而是機床制造廠或開發人員沒有挖掘出。西門子數控系統是一個大的平臺,其對環境如溫度濕度和抗干擾等方面的要求較高,如果局限原來的走線、安裝不規范,使用者對系統缺乏理解,理論基礎不扎實,就會增加偶發性故障。
系統改造完以后,進行調試和確定合理的驗收標準,也是技術準備工作的重要一環。調試工作涉及機械、液壓、電氣、光學、控制、傳感等,因此必須由項目負責人進行,其他人員配合。調試步驟可從簡到繁、從小到大、從外到里進行,也可先局部后全局、先子系統后整系統進行。驗收標準是對新系統的考核,過高或過低的標準都會對改造工作產生負面影響。標準一旦確定下來,不能隨便修改,因為它牽涉到整個改造工作的各個環節。
五、前景展望
低成本是推動數控改造市場迅速膨脹的關鍵因素,現在不少大企業原先進口的機床已經遠超過了“服役期”,但這些設備價值不菲,單價在幾百萬元甚至上千萬元,而且機械部分還可以使用,因此急需進行改造。只要正確有效地將CNC、伺服系統、機床電氣系統和機械部分集成于一體,就能最終交給用戶一臺經過改造或等于再制造的具有個性特色的專用數控機床,使企業從中獲得更大的經濟效益,使資產獲得有效的增值。因此該行業的前景十分遠大光明。
總之,數控機床改造具有很好的發展前途,但它對數控系統制造商和數控機床改造者均提出較高的要求。我國的機床改造業也從老的行業進入到以數控技術為主的新的行業。機床改造作為新的經濟增長行業,是個“永恒”的課題,必將生機盎然。
參考文獻:
[1]龔仲華.數控機床故障診斷與維修500例.機械工業出版社,2006.
【關鍵詞】槳葉；制造工藝；精度要求
1、前言
我國正處于世界造船大國向世界造船強國的轉型期，船舶制造業已有多元化發展趨勢，但高端的船舶推進器受國外的一些知名廠家壟斷，國內也只有極少數廠家能生產，而且大多數都是走的低端產品路線，目前的生產狀況根本無法滿足市場的需求，成為行業發展瓶頸。國家提出發展海洋經濟規劃，開發高性能、高附加值的船舶裝備是當今國內造船業多元化發展的方向。用戶對船舶機動性及平穩性要求越來越高。這就要求高質量、高精度的可調螺旋槳來代替原來較為低端定距槳。為了降低制造成本，減少設備投入，需要我們尋求較為經濟的槳葉制造工藝組合。
2、槳葉毛坯的鑄造工藝
2.1造型工藝：通常有二種造型方法
一是水玻璃粘土砂測點造型，需要工藝人員編制造型測點工藝表（下表），人工測點造型。其優點是適用性強，生產準備時間短，無需模具（生產準備投入費用少）；缺點是生產效率低，鑄件質量穩定性差；適用于單件或少量生產。二是模具樹脂砂造型，需要預先制作模具，人工樹脂砂模具造型。其優點生產效率較高，鑄件質量穩定；缺點是生產準備時間長，投入費用多；適用于批量生產。綜合以上二種造型方法的優缺點，采用水玻璃粘土砂測點造型制造一次性母模，以母模作模具，再進行人工樹脂砂造型。既提高了生產效率，又減少了投入費用，同時又可獲得較為穩定的鑄件質量。
2.2熔煉
采用中頻電爐熔煉，吹氮氣除氣除渣，爐前直讀光譜檢測，可獲得穩定的高質量銅水。
3、槳葉的加工工藝
3.1槳葉法蘭的加工：首先工藝人員需要根據槳葉截面螺距及截面型值（圖1）編制出槳葉截面螺距測點表（表2），劃線工根據測點表劃線，劃出槳葉螺距基準線。法蘭加工通常采用數顯坐標鏜床或數控坐標鏜床加工，加工內容通常是法蘭底面，法蘭外圓和法蘭聯接螺孔。操作工根據工藝或圖紙以槳葉螺距基準線為基準加工以上內容。
3.2槳葉葉型的加工：通常有人工測點打磨加工和數控機床加工。
3.2.1人工測點打磨加工
劃線工用螺距規根據測點表及槳葉法蘭上的螺距基準對槳葉各個半徑截面的毛坯葉面進行測點和標記打磨余量，打磨工依據各標記的打磨余量進行打磨和拋光。這種人工測點打磨加工的工藝，是最原始的工藝，操作工的個人技能對槳葉螺距精度影響很大，有經驗的技術工人在精打細作的情況下，其槳葉螺距精度僅能達到ISO484標準要求的I級，通常只能做到Ⅱ級和Ⅲ級甚至更差。目前國內大多數螺旋槳廠都采用這種原始的加工藝，其優點成本低，投入少。適合低端產品的制造。
3.2.2數控機床加工
數控機床加工工藝，可以選用三軸聯動、五軸聯動、七軸聯動的數控機床，五軸聯動和七軸聯動的數控機床價格昂貴，一臺設備通常上千萬元。目前國內僅有一二家有實力的廠家選用了上千萬元的五軸聯動和七軸聯動的數控機床，且僅用于少量有特殊要求的產品的制造。無法進行量產。因此選用價格便宜的三軸聯動數控機床加工槳葉葉面，是比較理想的選擇。
選擇三軸聯動龍門數控銑床作為槳葉葉面加工設備。首先，需要設計槳葉夾緊工裝，讓槳葉固定在機床工作臺面上；其次，用Catia三維軟件根據槳葉型值表及螺距參數建立槳葉三維模型（圖2）；第三，選用合適的刀具，用Powermill軟件產生刀具補償及刀具路徑（圖3）；第四，通過龍門數控銑床接口對槳葉毛坯葉面進行加工。加工后的槳葉葉面通常保留0.5mm的拋光余量。加工后的槳葉葉面需經人工拋光、切邊、修正等，才可完工。如此制作的槳葉優點：精度等級高，可穩定在ISO484要求的S級（特級）和級，制造成本較低。
關鍵詞：PLC；數控機床；控制系統
引言
隨著計算機技術與自動控制技術的發展，數控機床的控制已經由傳統的繼電器邏輯電路RLC升級成了可編程邏輯控制器PLC。PLC在數控機床的控制中，不僅可以對各個坐標軸進行連續控制，還可以控制主軸的起停，刀具的更換，工件的夾緊，液壓系統、冷卻系統、報警系統的控制。同時，PLC控制系統具有程序簡單清晰、硬件電路抗干擾能力好、可靠性高，高性價比的優點。
1可編程邏輯控制器介紹
1.1PLC概述
可編程邏輯控制器PLC（ProgrammableLogicController）是一種數字運算電子系統，專為工業環境下運行而設計。它采用可編程序的存儲器，用于存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等特定功能的用戶指令，并通過數字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程邏輯控制器是計算機技術與自動控制技術有機結合的一種新型的工業控制器。具有以下特點：1）削弱了微機的數字處理功能，強化了邏輯運算處理功能；2）具有很強的抗干擾能力，適應惡劣的工業環境；3）結構緊湊、體積小，易于安裝在數控機床中；4）編程簡單、操作方便、易于控制。
1.2PLC分類
數控機床中采用的PLC控制系統種類很多，型號規格較多，按結構形式分類可以分為兩類，一類是內裝型PLC，一類是獨立型PLC。1.2.1內裝型PLC內裝型PLC是指數控機床CNC的生產商在設計研發時就將PLC與CNC綜合考慮，將PLC內嵌進數控機床中，PLC與CNC之間則通過CNC的輸入/輸出接口實現數據的傳輸。該方式結構簡單，PLC可以共用CNC的CPU，無需單獨供電，整臺機床的性價比較高。目前我國的沈陽機床廠、大連機床廠均在自助開發控制系統。1.2.2獨立型PLC獨立型PLC是指控制系統生產商單獨生產提供的，它們的輸入輸出接口，控制點數，程序存儲量、CPU功能均與對應機床相適應，能夠獨立的完成控制任務，因此又稱為通用型或外裝型PLC。獨立型PLC一般采用積木式模塊結構或插板式結構，形式簡單，易于維護、升級和擴展。目前常用的獨立型PLC生產商有華中數控、德國西門子、日本發那科等。
2PLC的組成及工作方式
2.1PLC內部結構
PLC控制系統主要是由微處理器CPU、存儲器、輸入/輸出模塊、設備和電源組成。其中CPU與常用計算機的CPU一樣，是PLC控制系統的核心，用以解釋和處理程序中的命令，在運行中可以讀取用戶程序，解釋指令的內容，按指令規定的任務，產生相對應的控制信號。存儲器分為系統存儲器和用戶存儲器，系統存儲器用以存儲監控程序、模塊化應用子程序和各系統參數，用戶存儲器用以存放用戶程序。擴展單元當主機默認的輸入輸出點數不夠時，可以擴展模塊來增加輸入輸出的點數，不能單獨使用，只能與主機一起使用。設備包含編程器、繼電器、電磁閥和指示燈。
2.2工作方式
數控機床中的PLC控制系統的工作方式總是按順序執行用戶編制的程序，在每一個時刻執行一道命令，因為執行速度非常快，我們認為該響應為實時響應。用戶在掃描程序時，掃描過程分為三個階段，輸入采樣階段、程序執行階段和輸出刷新階段。可編程控制器執行完上述的三個階段為一個掃描周期，不同PLC的處理能力不同，一般執行1000條指令時間約為1ms到10ms。輸入采樣階段：可編程邏輯控制器在輸入采樣階段以掃描的方式按照一定順序依次讀入輸入模塊的信息，并保存至寄存器中。在程序不斷被執行時，當外部輸入信號發生變化后，此時在寄存器中的信息也不會發生改變，只能在下一個工作周期從輸入采樣階段重新被讀入。程序執行階段：在寄存器中的每一條指令首先被讀入，然后都會被掃描，掃描完成后進行CPU的邏輯運算，運算后的結果經過輸入輸出模塊運送到輸出寄存器。輸出刷新階段：這是整個工作流程的最后一步，在所有指令執行完成后，將輸出寄存器的輸出狀態送到輸出電路，形成最終控制輸出過程。
2.3PLC在數控機床中的控制功能
PLC是數控機床的控制中心，各個運動的實現均依賴于PLC的控制，PLC的控制功能主要有以下五方面：操作面板的控制：操作面板分為系統操作面板和機床操作面板。系統操作面板的控制信號先是進入NC，然后由NC送到PLC，控制數控機床的運行。機床操作面板控制信號，直接進入PLC，控制機床的運行。機床外部開關輸入信號：將機床側的開關信號輸入到送入PLC，進行邏輯運算。這些開關信號，包括很多檢測元件信號(如：行程開關、接近開關、模式選擇開關等等。輸出信號控制：PLC輸出信號經控制電路中的繼電器、接觸器、電磁閥等輸出給控制對象。功能實現：系統送出T指令給PLC，經過譯碼，在數據表內檢索，找到T代碼指定的刀號，并與主軸刀號進行比較。如果不符，發出換刀指令，刀具換刀，換刀完成后，系統發出完成信號。M功能實現：系統送出M指令給PLC，經過譯碼，輸出控制信號，控制主軸正反轉和啟動停止等等。M指令完成，系統發出完成信號。
3結論
我國是一個制造業大國，對機床的需求量十分廣泛，但是我國的高端數控機床自主研發生產并不多，很多依賴進口。未來數控機床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數控機床品種越來越多；激光加工等技術將應用在切削加工機床上，從而擴大多工序集中的工藝范圍；數控機床的自動化程度更加提高，并具有多種監控功能，從而形成一個柔性制造單元，更加便于納入高度自動化的柔性制造系統中。
參考文獻
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2011年我國機床工具行業延續了2010年的高速增長，但增速從下半年開始呈現出緩慢回落的態勢。行業產業結構調整取得明顯進步，服務于高端用戶的高檔機床供不應求。市場需求結構升級加速，進口再創歷史高位，而國產低端產品需求明顯減少。國際市場繼續呈現不同程度復蘇，我國出口到新興市場的機床工具產品平穩上升。
1～12月行業主要經濟指標完成情況及進出口統計
自2011年起，國家統計局定義規模以上企業由年度產品銷售收入500萬元以上調整為2000萬元以上，統計范圍發生了一些變化，因此2011年12月機床工具行業統計企業個數為4385家，比2010年年末減少2000多家。本文所涉及2011年數據均在4385家企業范圍內。
1、行業主要經濟指標完成情況
國統局數據顯示：1～12月機床工具行業累計完成工業總產值6606.5億元，同比增長32.1％；產品銷售產值6424.9億元，同比增長31.1％產品銷售率達到97.3％，比上年同期降低0.8個百分點。
機床工具行業實現利潤445.8億元，同比增速為28.0％產值利潤率為6.7％，與上年同比降低0.3個百分點。
機床工具行業本期累計固定資產投資完成額同比增長54，7％。
具體到小行業，金切機床行業完成工業總產值1542.9億元，同比增長23.1％。金切機床產量和其中數控機床產量，分別同比增長15.1％和20.6％；成形機床行業完成工業總產值587.3億，同比增長36.0％。成形機床產量和其中數控機床產量，分別比同期增長0.9％和13.0％。
2、機床工具產品進出口情況
2011年，機床工具產品累計進口202.9億美元，同比增長29.3％。其中金屬加工機床進口132.4億美元，同比增長40.6％。
機床工具產品出口89.0億美元，同比增長26.4％；其中金屬加工機床出口24.2億美元，同比增長30.3％。
3、金屬加工機床消費及市場占有率
2011年國產金屬加工機床產值達282.7億美元，同比增長29.4％。其中金切機床197.5億美元，同比增長26.2％；成形機床85.2億美元，同比增長37.4％：金屬加工機床消費額達390.9億美元，同比增長32.9％。
金屬加工機床國內市場占有率（按金額計）為66.1％，較2010年降低0.8個百分點；數控機床市場占有率為56.6％，較2010年降低0.1個百分點。
行業經濟運行特點
2011年我國機床工具生產、進口及出口總體保持了較高速的增長，市場需求高端化的趨勢加速，主要呈現以下5個特點：
1、產銷增速高位運行，增速放緩
2011年，機床工具行業工業總產值和產品銷售產值繼續維持在較高增長水平，其中金屬加工機床產量突破100萬臺。中國仍將繼續成為全球最大的機床生產國和消費國。全年機床工具行業呈現高位運行、高開低走、趨勢放緩的走勢。在五月份增速達到最高、6月份單月產值達到634.9億元后，增速開始緩慢下行，在8月份跌破了連續保持23個月的單月增幅高于30％的紀錄后，9月份到達谷底。進入四季度，雖然出現了預期的機床工具行業一般規律的反彈，三個月產值連續攀升，且10、11兩個月的月度增速又回歸至30％以上，12月份當月產值達到全年最高682億元，但受市場需求影響，反彈力度不足，12月份月度產值同比增速則再次跌回至2609％。
機床工具大行業中，增速最高是機床附件小行業，鑄造機械和成形機床增速次之，金切機床增速最低。
從七個小行業重點聯系企業（部分）的新增訂單統計數據看，其走勢更為嚴峻。一是市場需求信息減少；二是低檔產品訂單下降幅度較大；三是重型、大型機床產品訂單明顯下滑，其中大型機床產品尤為突出；四是一些企業已完成的訂單，用戶也不急于提貨，甚至明確要求延遲交貨；五是數控系統供應商訂單在10月份以后下滑明顯，庫存增加，同時也出現用戶延緩提貨的現象。
2、產品結構調整明顯進步
2011年，一大批機床工具行業科技進步成果進入應用領域，同時市場對高端產品的需求不斷增加，在這內外動力的推動下，行業產品結構調整明顯進步，一批中高檔機床工具服務于汽車，航空航天、船舶、能源等重點領域，甚至還為國外高端用戶提供了成套裝備。如：濟南二機床有限公司在美國福特公司壓力機生產線招標項目中，一舉中標，將為其提供兩條世界最先進的壓力機生產線，總價值10億元。
從相關數據可見，近幾年，國產金屬加工機床的數控化率無論以數量還是金額計算，均在不斷提升，2011年產量數控化率比上年增長1.8個百分點，產值數控化率，比上年增加了2.2個百分點。國內金屬加工機床產值增速也大大高于產量增速，金屬加工機床平均單價同比增長15.3％，其中成形機床平均單價同比增長35.9％。
3、進口又攀新高
2011年我國機床工具產品進口增速高企不下，同比增長29.3％，月度進口額依然處于高位，但月度同比增速逐步趨緩。
金切機床是機床工具各類進口產品中的絕對主力，達到105.4億美元，同比增長40.0％；成形機床進口27.0億美元，同比增長42.7％，增長較快，進口額已超過數控裝置，躍居第二位。1～12月金屬加工機床進口額132.4億美元，同比增長40.6％。其中數控機床111.1億美元，同比增長42.1％。加工中心、磨床，特種加工機床、車床位居各類金屬加工機床進口前四位。金屬加工機床主要來源地前四位的是日本、德國、臺灣地區和美國，占進口總額的79.5％。
4、市場需求加速升級，國產機床市場占有率未見提高
我國在“十二五”期間的主要任務是調結構、轉方式。因此，用戶行業的結構升級與轉型成為推動機床工具市場需求向高端化發展的動力。受到高居不下的進口壓力，2011年國產機床市場占有率為66.1％，與上年相比降低0.8個百分點。
2011年金屬加工機床進口增速高達40.6％，高于我國同類機床產值增速11.2個百分點。來自德國和日本的進口額在總量中占2／3，推高金屬加工機床進口平均單價同比上漲33.2％。反映出市場需求結構升級加速，用戶對中高端產品的需求明顯增加，也反映出國產中高端產品在技術水平、產業化、適應市場能力、整體服務等諸多方面仍不能滿足這一變化的要求。
5、出口穩定增長
1～12月機床工具產品繼續保持穩定增速，出口額達到89.0億美元，同比增長26.4％，出口額創多年以來同期最高。盡管我行業已有一些高檔產品出口到海外，但是出口產品結構不盡合理的格局沒有改觀。按產品類別看，排在前兩位的是切削刀具和磨料磨具。從出口增速看，夾具附件增速最快。
從出口企業性質看，私人企業、外企和國企出口金額占比分別為44.9％，26.8％和15.6％，三者增速分別為39.4％、30.6％和6.4％。數控裝置、機床夾具、機床零部件的出口主力軍是外商獨資企業，其占比均超過40％以上。其他產品，如金切和成形機床、刀具、磨料磨具、木工機床等出口主力軍均為私人企業，其占比均超過40％以上，其中成形機床占比達到60.1％。
2011年我國金屬加工機床出口市場中，無論是美、日、德等傳統市場還是印度、巴西、俄羅斯等新興市場出口均呈現快速增長態勢。全年出口去向前10名排序如下：美國、印度、巴西、日本、德國、俄羅斯聯邦、印度尼西亞、香港、泰國、韓國。其中，印度，巴西、俄羅斯、印度尼西亞等新興市場發展很快。
關注問題積極應對
由于我國前期4萬億拉動內需產生了一定的提前消費、國際市場發展趨勢的不確定性、一些國家出現的政治動蕩、美國為解決債務問題而采取的貨幣政策造成的全球通脹壓力增大，以及國家宏觀經濟調控政策變化等諸因素影響，使得我國機床工具市場經過近些年的高速增長后，在2011年5、6月份新增訂單開始大幅回落，增速趨緩態勢已經形成。與此同時，以下問題也須引起高度關注：
1、投資增長過快喜憂參半
201 1年全年機床工具行業累計固定資產完成投資額2214.5億元，同比增長54.7％：其中設備工具購置額同比增長54.0％。
在中國機床工具工業協會對50余家行業企業的調研中，也反映出近兩年各企業廠房擴建、設備購置投入巨大、產能擴張過猛的情況。投資額的快速增加，保證了機床工具行業的工藝裝備的先進性，有助于提高企業的活力和核心競爭能力，但也會造成產能過大、重復建設等問題，最終難免形成市場無序競爭，資源浪費。
2、必須持續加強產品結構調整
2011年我國機床工具產品結構的調整取得了很大進展，但從以下方面可以看出我們在產品結構與市場需求結構還存在著較大的差距：一是高端產品還是以進口為主。2011年從日本和德國進口的金屬加工機床金額較上年分別增長50.3％和40.0％。二是中檔產品的產業化也亟待加強。從我國臺灣和韓國進口的加工中心金額較上年分別增長23.7％和24.3％，與我國數控金切機床的增長速度基本持平，反映出我們尚未有效減少中檔機床的大量涌入。三是功能部件瓶頸現象尚未明顯改觀。2011年我國功能部件發展速度與進口的功能部件增長速度也基本相當，反映出機床的關鍵功能部件還是依賴國外進口，其基本格局雖有改進，但未發生根本變化。
3、進出口大幅度逆差不容忽視
機床工具行業一直是進出口逆差行業，2011年進出口逆差進一步拉大，達到歷史之最，其原因在于：一是進口大幅增加。雖然出口產品也有較大幅度增長，但增速仍低于進口增速，且出口基數也低于進口，故進出口逆差進一步加大。二是出口產品結構仍然存在問題。我國出口金額最大的前兩位產品是工具刀具和磨具磨料（二者出口金額占比達到44.5％），其中相當一部分產品是低價的低端產品和原料型出口。進出口價格的差異也無助于逆差的縮小。展望201 2年迎接挑戰
2012年我國機床工具行業將面臨以下六方面挑戰，一是主要用戶行業發展放緩，內需拉動難以樂觀；二是生產原料價格繼續上行，效益增長難度增大；三是匯率上浮壓力持續，對外貿易優勢受到削弱；四是全球經濟復雜多變，進入新的不確定性階段；五是銀行貸款有所松動，資金緊張不會根本改變；六是國外產品大量進口，內資企業壓力明顯增大。正確判斷形勢，充分準備，積極應對，努力拼搏，是保持機床工具行業平穩健康發展的基本要務
我國機床工具行業近年來的高速發展已打下良好基礎。科技重大專項的實施助推了企業自主創新、高端產品研發和中高端產品產業化進程：近10年的高速發展，企業工藝裝備條件有很大改善：《機床工具行業“十二五”期間工作要點（試行）》明確了機床工具行業由大變強的努力方向，指明了“十二五”期間行業的重點任務及采取的主要措施。確立的三大標志性目標是：在為重點行業核心制造領域提供裝備和服務方面取得突破性進展：中高檔數控機床國內市場占有率顯著提高，中高檔數控系統和功能部件國內市場占有率顯著提高；形成若干世界知名品牌和優勢企業。“工作要點”已在企業中取得了廣泛共識。為此，全行業要努力做到資源、精力，目標等三方面的集中，分階段逐步實現“由大變強”的戰略目標。
預計2012年：
【關鍵詞】數控加工；機床；質量
中圖分類號：TP27文獻標識碼：A文章編號：1006-0278(2012)02-116-01
數控技術是一門先進的加工技術，它在復雜、高精度零件加工方面有著獨特的優勢，因而被廣泛應用到電子工業、航空航天、高端設備制造等領域。數控加工對產品質量有著很高的要求，而機床、刀柄、刀具等機械設備以及數控編程、機床操作者等主觀因素都可能會影響到數控加工的質量。也就是說，加工過程中的每一點誤差都會影響加工零件的精密程度。
一、 機床的選用上
雖然在數控機床的操作流程、設備維護等有了嚴格而具體的規定，但是，由于機器自身的磨損而帶來精度損失是在所難免的。為了減少產品質量誤差、保證設備的加工精度，我們必須嚴格按照設備檢測與維修標準對設備進行檢測。同時，還應對設備的使用進行嚴格地區分。因為粗加工設備追求的速度和效率，而精加工設備追求的是加工的精確度，粗加工可能給設備帶來嚴重的損害，因而應將使用時間較長、精度較差的設備作為粗加工設備，將精度高的新設備作為精加工設備。這種明確的分工、合理的搭配既可以保證產品的質量，又可以降低加工成本，還有利于價格昂貴機床設備。
二、 刀柄和刀具的選擇和使用
（一）刀柄的選擇
除了機床之外，刀柄、刀具對數控加工質量也有著重要的影響。在旋轉刀具數控加工中，夾頭與主軸的質量至關重要。BT刀柄與HSK刀柄是企業數控加工中使用最多刀柄。前者與機床主軸接口的錐柄錐度是7:24,因而這種刀柄只能用于低速加工，如果刀柄的旋轉速度過高，可能會在離心力的作用下產生較大的錐面配合間隙，從而影響到產品質量。在機床加工中，如果轉速超過1.5萬轉每分時就應使用HSK刀桿進行定位。①
刀柄與刀具的聯結是確定刀具質量的重要指標，包含加工時的平衡質量、跳動精度等，通常要求徑向跳動精度小于0.003毫米。刀具、刀柄以及主軸的重量往往也是越少越好，因為這樣可以產生良好的切割效果。常用的刀柄主要是液壓刀柄、側固式刀柄等。液壓刀柄采用的是刀具夾緊系統，可以將徑向跳動誤差控制在3%em之下。由于刀柄內部有較高的液壓，刀柄被夾緊是會產生較大的結構阻尼，這樣可以大大減少刀具的震動。側固式刀柄有著安全性高、使用方便、操作簡單等特點，因而在機床加工中也有著廣泛的應用。
（二）刀具的選擇和使用
當前在企業機床加工中，使用最為廣泛刀具的是硬質合金刀，它逐步代替了絲錐、鉆頭等通用刀具。同樣，硬質合金也在刀具材料中占據了主導地位。在數控加工中，應根據實際情況選擇刀具。②例如，在粗加工中應采用大直徑的牛鼻刀，以實現多排屑的目的；半精加工中可采用高轉速的鑲片立銑刀，實現走刀快的目的；精加工中應使用硬質合金刀桿與球頭鏡面刀片，以確保加工零件的精準度。由此可見，在數控機床加工中應當高度重視刀具的選擇和使用。
三、 數控編程和機床操作環節
數控加工技術是一門與機械制造、計算機技術相關的綜合性技術，因而數控機床是一種技術含量很高的機電一體化設備。數控加工的質量不僅與機床、刀柄、刀具等硬件設施有著密切的聯系，同時也和操作人員的技術水平、計算機編程技術等密切相關。
（一）在數控編程環節上
程序是數控機床的操作系統，它控制著機床的操作步驟，決定著機床的零件加工質量和效率。只有全面了解機床的性能以及具體的操作程序，并在此基礎上掌握編程的相關知識，才能使用好數控機床。
編程是數控機床操作的一項基本工作，只有按照產品圖樣的要求科學地進行計算機編程，才能使數控機床安全高效的運行，從而加工出高質量、高精度的產品。數控程序的編制的一般流程有分析零件圖樣和定制工藝方案、數學處理、編寫程序、程序校檢、修改。在程序設計完成之后，應讓部門技術主管進行審核，然后填寫加工程序單，繪制加工圖紙。在具體的操作過程中應對數控加工程序進行優化。在數控程序編制過程中，應注意零件數字化模型、加工方案確定、加工參數選擇、刀具軌跡生成、后置處理等關鍵環節，確保加工程序不出現問題。③例如，在加工方案的確定上，應充分考慮產品質量要求和具體情況制定加工方案，確定是用放射加工還是用投影加工。
（二）在機床操作者方面
數控機床的操作者是人，因而操作人員的技術水平、熟練程度等對加工質量有著明顯的影響。④在具體的操作中，加工人員應對刀柄、刀具、機床、切削參數等信息有著準確的了解，對操作程序、技術的使用方式等有著熟練的掌握。此外，操作人員的職業道德素質、責任心、敬業程度等也對數控加工產生著重要的影響。
綜上所述，影響數控加工質量的因素是多方面的，既有機床、刀具等客觀因素，又有程序編制、操作人員素質等主觀因素。因而，只有控制好機床操作的每一個環節，對操作過程進行全面優化，才能確保數控加工的質量。
注釋：
①霍蘇萍,解金榜.數控加工的工藝與編程優化[J].煤礦機械,2005(9).
②許廣芳.關于數控加工中的若干問題[J].機械管理開發,2008,23(3).
工件加工質量。它不僅能夠大大提高數控機床的生產效率，而且也能提高數控機床的加工精度，獲得了明顯的經濟效益。
關鍵詞 840DSL；數控機床；改造
中圖分類號 TG659 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0095-01
1 概述
隨著現代化機械制造業水平的不斷提升，機床數控系統改造化的比率不斷的提高。目前，我國大多數機械制造行業和生產企業中的生產加工裝備中大多數的數控機床，確切的說是半數以上是都是役齡在10年以上的舊數控機床，直接影響企業的生存和持續發展。所以必須大力提高這些數控機床的生產效率和加工精度。采取改造舊數控機床來提高設備的先進性，是其有效的途徑。
對于目前所進行數控機床改造，具有如下特點：一是所需的投資少，而且交貨期較短。同購置新的數控機床相比較，改造的費用明顯較低；二是可根據現有的實際條件，因地制宜合理篩選并改造功能，極大的縮短了改造周期，減小其中的成本；三是對于設備結構性能熟悉了解，便于實際中的操作維修；四是可以及時采用最新的技術、新工藝，提高設備的自動化水平及加工精度。但由于目前的數控機床使用年代較長、機械性能穩定的實際情況，但受數控機床的其他方面限制，不宜進行突破性的改造。
2 西門子840DSL
2.1 簡介
SINUMERIK 840DSL具有模塊化、開放、靈活而又統一的結構，為使用者提供了最佳的可視化界面與操作編程體驗，及最優的網絡集成功能。SINUMERIK 840DSL是一個創新的能適用干所有工藝功能的系統平臺。SINUMERIK 840DSL集成結構緊湊、高功率密度的SINAMICSSL20驅動系統，并結合SIMATIC 57-300 PLC系統，強大而完善的功能使SINUMERIK 840DSL成為中高端數控應用的最佳選擇。
SINUMERIK 840DSL可廣泛適用于車削、鉆削、銑削、磨削、沖壓、激光加工等工藝，能勝任刀具與模具制造、高速切削、木材與玻璃加工、傳送線等應用場合，既適合大批量生產也能滿足單件小批量生產的要求。
2.2 動態性能與加工精度
SINUMERIK 840DSL與SINAMICS 5120驅動系統相結合，基于DSC（動態伺服控制）閉環位置控制技術，并通過使用創新性的直線電機，確保機床獲得更佳的動態性能。而電流自適應控制更確保了伺服電機的最大利用率。系統中的軟件濾波器能有效抑制機床共振，同時調節型電源模塊（ALM）的受控直流鏈路能防止母線電壓波動。
無論是簡單工件，還是復雜工件，使用SINUMERIK 840DSL，都可實現最佳的表面加工質量。憑借西門子卓有口碑的專業經驗和久經實踐驗證的SINUMERIK數控系統，SINUMERIK 840D引是刀具與模具制造的理想解決方案。它的其它技術亮點使其同樣適用于精密加工與高速加工：優化的路徑控制，優秀的同步操作，轉矩脈動小，納米級的實際位置分辨率，幾何誤差的測量和補償，包括旋轉軸，基于“VCS plus”技術的空間定位補償系統。
3 SINUMERIK 840DSL的應用
3.1 某型機床改造
某型磨齒機是1996年從瑞士MIKRON公司進口的大型設備。該機床的原控制系統為法國施耐德NUM755系統，驅動系統采用伺服驅動，具有X，Y，Z，U，V等坐標軸結構，功能強大，結構非常復雜。由于該機床原有的控制系統和驅動系統均已老化，并且沒有足夠的備件進行更換，從未導致維修困難，目前該機床故障頻繁，無法進行正常的生產。因此，必須對該磨齒機的控制系統進行升級改造，使其重新發揮應有的價值。
在電氣系統的升級處理中，應是以盡量保持原配置為原則，改造中保持原機床電氣系統的大部分不變，只將跟控制系統有關的必要部分進行修改設計。如圖1所示為該磨齒機的控制系統硬件結構圖。控制系統采用SI-NUMERIK 840DSL配612D驅動系統，進給驅動采用1FT系列，主軸驅動采用1PH6系列。SINUMERIK840 DSL由數控及驅動單元等組成。在集成系統時，一般將612D驅動和數控單元并排放在一起，并用設備總線互相連接。
圖1 某磨齒機控制系統結構圖
3.2 軸的改造
磨齒機的砂輪修整部分在保留原有的機床控制結構的基礎上，結合加工程序控制修整動作。U軸是砂輪徑向修整軸，V軸是砂輪進行軸向修整的軸，都是由數控系統控制、編碼器作半閉環位置反饋，采用交流伺服電動機驅動。
X軸是砂輪架進給和快速移運動的軸。砂輪架的進給運動在齒輪的加工過程中是指齒輪的徑向運動。對該磨齒機改造后由數控系統進行控制、編碼器作閉環位置確定，采用交流進給伺服電動機驅動。Y軸是沿立柱切向的手動軸。通過改造原機床手動的工作方式，在加工過程中對于每個加工工件，數控系統控制其移動一個固定的位移，以保證砂輪在一批工件加工后砂輪磨損量基本一致，同時也保證齒輪的磨削尺寸滿足工藝要求。同樣是由數控系
統進行控制、采用伺服電動機驅動。Z軸是指工件滑板上下運動的軸。它是影響齒輪旋轉速度的引導軸。改造之后也由數控系統控制，利用1FT6伺服電動機進行驅動。
齒形和齒向的修磨：修整時首先要調整好修整器20°壓力角底座，再進行安裝、調整好成形金剛滾輪的安裝座之后，計算好砂輪修正的進給量，然后通過U和V軸，開始修整砂輪。砂輪修整完成后，需要將標準齒形模板放在在蝸桿砂輪上，通過使用光源進行照射來觀看砂輪齒形的透光情況，確定砂輪的修整達到要求。齒頂的修磨過程包括修正器橫向移動以及V軸往復橫向運動進行的循環修正。
參考文獻
