国内数控机床发展趋势范文

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引言

数控技术和数控装备是各个国家工业现代化的重要基础。我国数控技术与世界先进国家。相比还有一定的差距，因此了解数控技术国内外的发展状况对我国数控领域的发展有非常重要的意义。

数控技术（简称NC即NumericalContro1）应用于生产中已有二十多年的历史了，它使传统的制造业发生了质的变化，尤其是近年来.微电子技术和计算机技术的发展给NC技术带来了新的活力。数控机床是现代制造业的主流设备，是体现现代机床技术水平、现代机械制造业工艺水平的重要标志，是关系国计民生、国防尖端建设的战略物资。因此世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

1.数控车床的发展趋势

根据2004年10月，完成的《数控机床产业发展专项规划》。国内数控机床大致发展趋势表现在以下几方面：

1.1智能、高速、高精度化

新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部（如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等）主轴转速达15，000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。

1.2设计、制造绿色化

绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计;可拆卸性设计;节能性设计;可回收性设计;模块化设计;绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。

1.3复合化与系统化

工件一次装夹，能进行多种工序复合加工，可大大地提高生产效率和加工精度，是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。

1.4数控系统控制性能向智能化方向发展

随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更趋完善。

1.5数控系统向网络化方向发展

数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其他控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓的Intranet技术。随着网络技术的成熟和发展，最近业界又提出了数字制造的概念。数字制造，又称“E一制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程通讯服务等功能。

1.6数控系统向高可靠性方向发展

随着数控机床网络化应用的日趋广泛，数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16h内连续正常工作，无故障率在99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间（MTBF）就必须大于3000h。如主机与数控系统的失效率之比为10：l（数控的可靠比主机高一个数量级），数控系统的MTBF就要大于3h，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于105h。对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。

1.7数控系统向复合化方向发展

在零件加工过程中，有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升速、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此具有复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部加工工序。

1.8数控系统向多轴联动化方向发展

加工自由曲面时，三轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参与切削，进而对工件的加工质量造成破坏性影响，而五轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削三维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显著改善加工表面的粗糙度，大幅度提高加工效率。因此多轴联动控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点。

2.结语

目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。

参考文献：

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中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0227-01

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，它是传统机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术等于一体的现代制造业基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。数控技术水平高低和装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。现对国内外数控机床产业现状进行介绍，并对产业竞争力和战略发展进行研究。

1 国外数控机床产业现状及发展趋势

从世界范围来看，数控机床发展的强国首推德国和日本。德国的数控机床精度高，稳定性好，自动化程度高，出口遍及世界。而日本十分重视发展批量生产自动化，并大力发展中小批柔性生产自动化的数控机床。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，主要体现几个方面。

1.1 智能、高速、高精度化

随科学技术的发展，计算机系统及其应用软件的复杂化，使得机床系统及其硬件结构简化，数控机床的智能化程度日趋提高。如果重复定位精度能达到0.005 mm，为高精度机床，在0.005 mm以下，是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造（CAM）系统的发展，精密度已达到微米级。

1.2 设计、制造绿色化

绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床作为装备制造业的核心，能否顺应环保趋势，加大绿色设计与制造的研制，将是影响经济发展的重要要素之一。

1.3 复合化与系统化

根据数控机床具有数字化控制机床运动的这一特点，可实现工件一次装夹，完成多种工序复合加工，从而大大提高生产效率和加工精度。产品开发周期的缩短，制造速度也得到相应提高。而且随着产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。

2 国内数控机床产业现状及发展趋势

1958年我国研制出第一台数控机床，随后经历五个发展阶段，直至21世纪，数控机床发展速度远高于机床工具工业平均发展速度，我国数控机床实现了超高速、飞速发展。

当今世界机床制造业的水平集中表现在数控机床的开发、生产能力上，数控机床已成为制造业的主流设备，一个国家所拥有的数控机床多少、水平高低已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。要实现我国从一个机床大国转变为机床生产强国的目标，必须加快调整步伐，加大新产品开发力度，必须关注机床产业相关的新技术及发展趋势。

随着信息技术的日新月异，高新技术日趋成熟并广泛应用到机床上，高速、高效、高精度、复合加工、环保是今后机床产品发展的主流。数控机床替代普通机床，机床技术的复合化、智能化生产的日趋成熟，极大提高生产效率和机床生产的自动化水平，缩短交货周期，降低生产成本，并且能够快速反应市场。例如：在产品复合技术方面，具有代表性的德国WFL公司研制的MILLTURNS系列车铣复合加工中心，该机床可完成车、铣、钻、镗、攻丝、滚齿、磨削等多道工序加工。德国TBT公司的MULTI.CRANK，最多有十个控制轴，可完成复杂曲轴类零件的复合加工。

3 我国数控机床产业的战略选择与实施

虽然目前市场对高档和大型机床需求量很大，但是中小型和普通机床已出现库存迹象。因此对于这两种供需矛盾的突出问题，必须通过加快调整产品结构来解决。企业要针对市场需求和本企业特色、产品特色进行产品结构调整。逐步增加大型重型以及多轴控制，高柔性、高自动化程度机床制造能力和市场占有比重，同时不断完善内部管理机制，培养人才，提高劳动生产率，重视产品质量和服务，在提高产品的稳定性和可靠性上下功夫；同时，完善管理机制，提高管理水平也是企业增强竞争力的必备条件。

目前国内排名在前列的主要机床制造企业均为国有企业，如沈阳机床集团，大连机床集团，北京第一机床等等。这些国有大型企业机床产量占据国内机床总产值的70%以上，处于绝对主导地位。并且这些企业占有国家更多的资源，容易得到国家扶植。在这些企业的国有企业股权结构中，国有股比重过高。股权过于集中，不利于股权分散和公司产权独立化，不利于投资主体多元化和形成多元产权主体制衡机制。因此，合理配置股权，优化股权结构是完善国有企业治理结构的关键环节。

从2009年至今，中国机床产值已稳居世界第一，但其中经济型数控机床占比相当大，高档数控机床与国外仍有很大差距。因此，必须提高开发能力，发展高档数控机床。而且我国重型机床行业虽然取得了可喜的成就，但是与工业发达国家相比，还存在不小差距。目前，国产重型机床与世界一流水平的差距主要是可靠性和制造工艺等方面，要加速缩小与国外的差距，不断提高国产重型机床的水平，就要不断提高自主创新能力，开发自己的核心技术。

目前，我国龙头机床制造商已经形成了并正在扩大自己产业集群。如大连机床在大连高新区构建其产业集群等等，并积极引入国际高端机床零部件制造企业及机床配套供应企业，提高产品供应效率，与供应商共同合作增强企业研发能力，最终达到增强产业链条，提高综合竞争实力的目的。

4 结论

数控机床作为实现机械制造自动化的关键，直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。机床行业要进一步深化改革，适应市场需求，积极调整产业和产品结构，转变经济增长方式，加速数控机床产业化步伐，增强自主创新能力，加快高档数控机床和大型重型机床及其功能部件的研发和市场开拓，从而提高市场竞争力，在国家的政策和措施的支持下，机床产业竞争力将会得到迅速的提升。

参考文献

[1] 中国社会经济调查研究中心.2008年数控机床行业分析报告[R].5-22.

[2] 曹伟.我国数控机床的发展现状与对策[J].现代经济信息，2008（4）.

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数控技术的发展前后一共经历了硬件数控时代和软件数控时代两个阶段，硬件数控时代起自1952年的电子管时代，最终发展到1965年小规模的集成电路时代。软件数控时代从1970年的小型计算机开始，经历微处理时展到基于个人计算机的数控时代。 

当前数控机床的构成主要包括三个基本构件——机床主体，数控装置和伺服机构。其中伺服机构通过依靠先进传感器，调速装置等技术，经历了开环、半闭环、闭环三个发展阶段，从而使机床运行稳定性得到质的提高。而数控装置包括程序读入装置，从而实现点位控制、直线控制和连续轨迹控制。 

2 数控技术的国内外现状 

当前我国数控机床产业快速发展，但同国外先进国家比较仍存在不小的差距。主要体现在技术含量不高、低端产品过剩、高端产品不足、自有独创技术缺乏，高质量的功能部件仍然依靠进口或者靠合资生产。比如我国机床数量已达300万台高居世界第一，但数控化率才仅仅不到2%，大大低于西方发达国家。这已成为我国走向高端制造业的现实瓶颈。 

在国外，目前绝大多数国外生产的数控机床，已广泛采用了32的系统，而国内生产的数控机床由于受到进口技术的限制，大多采用的是16的系统。这就使得国产数控机床在功能上就先天不足，与国外数控机床相比，有明显的差距。不论是加工中心或是数控车削中心，这类新型的数控设备均显示出能满足许多复杂零件在批量生产中的强大的生产力，一般均具有4～5轴连动，一次装夹可进行多面加工的功能。特别是随着计算机在机器制造的各个领域的广泛应用，机床设备越来越趋向柔性化、智能化、多功能化。 

3 数控技术的发展趋势 

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，主要体现为以下发展趋势： 

3.1 性能发展趋势 

第一智能控制。在数控技术领域智能控制已经成为主要的发展方向，智能控制更体现为实时智能控制，模糊控制，学习控制，网络控制能领域。比如在数控系统中往往包含有故障自动诊断系统，刀具自动管理系统，编程专家系统等多个模块，实现数控机床的提前预测，动态反馈，事后修正等多项功能。 

第二工艺合成化。现在的数控技术共建往往通过各种自动化技术，完成多工序、多表面的复杂加工过程。特别是伴随人工智能技术的不断进步，实时系统和人工智能相结合，实现了实时系统智能化复杂化的发展趋势。西门子著名的880系统控制轴数已经可以达到惊人的24轴，让人叹为观止。 

第三高效化。效率是机械技术核心的指标，伴随伺服系统高速芯片，多 CPU技术应用，数控机床的高速度、高精度已显著提高，效率也有了质的飞跃。为了便于满足不同用户的需求；群控制系统的柔性，同一群控系统，能依据不同生產流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控制系统的效能，以减少工序。 

3.2 功能发展趋势 

用户界面人性化设计。众所周知作为数控系统和使用者之间的对话纽带，由于用户不同，用户界面也千差万别，开发用户界面是一项繁琐的工作。当前图形界面广泛使用，大大提高了界面的人性化设计，通过蓝图和快速编程，3D彩色动态界面，各类虚拟仿真技术，能实现各类视图的不同方向和角度的真实模拟和大小的多层缩放。这些可视化的发展使人机交流进入了图像动画时代，而不是过去呆板的文字语言表达。 

当前虚拟现实技术广泛应用使数控技术进入了新的时代。特别是可视化技术和虚拟环境技术的结合，如无图纸技术和虚拟样机技术等对提高产品质量，降低产品额成品，减少设计的周期有重要的价值。 

此外多媒体技术应用化，多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着客观的意义。 

3.3 体系结构的发展趋势 

数控技术在体系结构方面也有了显著的发展。通过互连技术和封装技术的结合，降低了数控车床的互连的数量和长度，改进了数控车床的组件尺寸，降低了产品的价格，提高了系统的安全和可靠性。 

此外通过硬件模块化，实现了数控车床系统的标准化和集成化。根据不同的功能，将各种功能模块做成标准的系列化产品，通过各类模块的组合，如通信模块、储存器模块、伺服模块等，实现各类档次的数控车床产品类型。而加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD、伺服控制等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现数控技术的集成化、网络化、无人化。 

4 结语 

总之，数控技术日新月异，当前我国正在推进2030年制造强国战略，数控技术占据着基础的作用，结合“十三五”规划，对当前的数控发展技术和方向进行分析，确定我国的数控技术发展战略，引领我国今后若干年的数控技术发展。我们应坚持质量为本，创新为基，坚持可持续发展的总方针，有所为有所不为，研究发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等数控基础技术，提升我国制造业的技术水平，使我国制造业真正走向高端。 

[参考文献] 

[1] 黄晓灵.浅谈数控技术发展趋势[J].湘潮（下半月），2010（10）. 

[2] 吴旭.浅论数控技术发展趋势[J].南方农机，2012（01）. 

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近年来，随着我国机械制造行业的快速发展，柔性化、自动化以及集成化和智能化成为其发展主流趋势，尤其是数控机床需求量不断增加。然而，由于数控机床内部结构相对比较复杂，因此，给故障诊断与维修管理人员提出了更高的要求。本文就数控机床故障诊断常用方法进行分析，并在此基础上就其未来发展趋势，谈一下自己的观点和认识，以供参考。

一、数控机床故障诊断方法

1.直观诊断法

数控机床直观诊断法，即在故障问题发生时产生声、光和味等异常现象，通过对其进行观察，对系统各处进行检查，尤其是损伤痕迹排除、缩小故障问题发生范围。通常情况下，主要包括以下四个方面：（1）询问工作人员故障问题出现的过程、表象以及加工现状等；（2）CRT报警灯、报警信息查询，机床各部件工作情况，保险丝烧断与否，尤其是电容器等元器件烧焦与否、是否存在着开裂、电线电缆脱落等问题；（3）断电条件下，触摸电气元件，查看安装情况，看其是否有接触不良问题；（4）闻元器件是否存在烧焦异味，听有无异常声响。

2.自诊断检查方法

对于数控机床而言，其计算机系统具有非常强的自诊断能力，可对机床包括系统自身全面诊断和检查，诊断故障问题和存在的错误，可在CRT上显示信息、用发光二极管指示问题的起因，对部分PLC报警、未报警故障问题分析PLC梯形图，然后根据程序检测其状态，以此来确定故障问题发生点。近年来，随着科技水平的不断提升，利用接口诊断以及JTAG边界扫描技术，为引线致密电路板零部件检测提供技术手段，新技术的应用在不断健全和完善自诊断能力。

首先，基于报警号诊断故障问题。实践中，可利用报警号诊断数控机床故障问题，具体的诊断方法是：若机床出现故障问题，有报警号在CRT上，应当根据报警号中的相关内容分析。所谓报警号，即错误代码，主要包括的故障问题信息有程序编制出现错误、或者操作存在问题；存储器难以正常工作，伺服系统出现了故障问题。

其次，根据LED灯、数码管指示情况来诊断故障问题。若与故障问题报警号报警，综合报警信息内容可有效明确故障问题的发生点。在CRT上报警信号没有出现、CRT不亮，则LED指示便是唯一的报警信息，维修人员可以具体的显示内容进行检查与处理。当出现误操作或者参数介质不良问题时，RAM机床参数可能因出现改变、丢失问题而引起故障问题；在实际维修过程中，利用某些机床参数进行调整，部分参数需根据数控机床运行状况进行修正。

3.交换方法

实践中，如果确定了故障问题发生的大致范围，管理人员利用备用元器件替换被怀疑故障点，用系统兼容、相同板互换，对其进行检查；同时，还可以通过对故障问题现象观察，随之转移还是故障依旧来判断被怀疑的地方。

二、数控机床故障诊断发展与展望

1.发展趋势

针对当前数控机床运行过程中存在的信息不完整、不精确现象，更强调信息融合与信息处理技术；针对数控机床内部构成复杂化、自动化以及集成化的提高，可持续运行、安全可靠性要求的提升，强调多智能技术之间的有效融合，混合智能诊断技术；就专家系统知识获取问题而言，其强调自适应、自学习能力研究，不断优化在线诊断、多传感器技术。

2.未来展望

随着国内部数控机床自动化发展水平的不断提升，与之相对应的故障问题诊断也变得更加多样化。在本地故障问题诊断系统难以解决问题时，可通过Internet技术远程访问故障诊断中心，需求更广泛的解决途径，及时恢复正常生产，有效实现技术资源的共享，Intemet远程故障问题诊断，必将成为未来发展的重要方向和主流趋势。

数控机床故障问题出现的原因呈现出多元化的特点，主要表现在机械、线路连接、数控系统、驱动元件以及传感元件和强电问题，根据故障问题诊断基本原则、处理方法，对其进行查找和分析、有的放矢，从而实现故障问题的有效排除。

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1、引言

随着我国制造业的迅速发展，数控装备被大量的使用，涉及数控机床、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）等一大批高科技的产品。数控装备给企业提供了强大的加工手段和技术支持，提高了生产效率和加工精度。在使用数控设备的过程中，由于使用不恰当、维护不好而造成故障频频发生，且维修又不及时很容易造成设备停机，损失巨大。另一方面，大量企业对数控设备的维护和维修能力偏低，缺乏专业数控维修人员。因此，加强数控设备的维修和管理直接关系到发挥数控设备优势，关系到企业的经济效益。因此数控维修人员培养问题迫在眉睫，完备的数控维修人才培养模式应该具备有数控维修经验的教师团队，有配套的教材、教学方法、教学手段、考核方法和政策支持，有配套的数控维修实训设备和校内外实训基地。但是，目前用于数控维修人员学习、培训的专业实训设备不多。即使有，也价格也是非常昂贵的，而且也并不一定适合现阶段各个企业和职业院校的需要。

2、数控维修实验台的基本组成

数控维修实验台是以数控机床为基础，并能充分揭示数控机床各部分功能的实验设备。

3、国内外现状

现代企业随着社会的发展，数控设备以及数控设备的工作状态都直接关系到企业的进步和发展。由此数控设备的维护和修理工作就显得尤为重要了。所以说在现代企业中不公需要会操作数控设备的高科技人员，同时维修数控设备的操作工作也是同样需要。而传统企业维修人员的培养模式都是师傅带徒弟的模式，这样都是远远不能满足现代企业发展的需求的。为了适应企业需要，现在有很多职业院校，都开设〈数控机床维修〉这门课程，注入大量的师资力量，来培养专业人才。尽管目前各个学校级别上还存在一定的差距，但是要想培养出合格的数控设备操作和维修人员，必须理论结合实际。

通过对于市场的调查显示，用于数据维修的国外系统的实验台比较少，这种国外系统价格较贵，并且这些系统也不符合我国现阶段的发展要求；而国内有华中数控模拟实验台、广数数控原理机、成都天川教学仪器、南京巨森自动化设备等实验台。据调查研究分析，证实这些实验数控台在用于培养维修人才时有以下缺点：

1）现有数控设备维修实验台， 价格却比数控机床还要贵， 且故障模式相对固定，只适合简单的出厂检测，与真正意义的综合维修测试水平还有比较大的差距。

2）没有设备故障的讲解和展示，一些常见的机械和电器故障发生的原因、位置、处理都没有让培训人员了解透彻。

3）无总线配置故障诊断功能。

4）在计算机技术使用上存在不足，只起到简单的辅助功能，未发挥计算机技术的优势。

4、发展趋势

随着数控机床的高速发展，网络化、智能化、综合性等功能的不断增强，这些都影响了数控维修技术的发展，受这些因素影响，数控机床故障诊断维修实验台走向网络化、集成化就成为一种趋势，且在不久的将来，数控机床故障维修实验台将会出现出以下特点：

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中图分类号： TG659 文献标识码： A

现代数控技术的发展具有高精度、高效率等特点，拥有微电子、计算机、信息处理、自动检测及控制技术的功能，为了在越来越激烈的全球巿场竞争中立于不败之地，各发达国家均对不同的工业项目投入巨资，以发展自己的数控技术。而我国数控技术的发展在现代制造业的转型过程中起到了基础性的作用，是国家工业和国防工业的重要手段，关系到我国在世界上的战略地位，更体现了我国的综合国力水平。

1、数控技术概念及发展现状

1.1国际数控技术的发展现状

所谓数控技术，是一种集机、电、液、光、计算机、自动控制技术为一体的知识密集型技术，它是制造业实现现代化、柔性化、集成化生产的基础，同时也是提高产品质量，提高生产率必不可少的物质手段。数控技术还是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低直接关系到国家战略地位。数控机床随着信息技术、微电子技术、自动化技术和检测技术的发展而发展，早已成为一个国家综合竞争实力的重要标志，工业发达国家对数控机床的发展高度重视，竞相发展高精、高效、高自动化的数控机床，以加速工业和国民经济的发展。

1.2我国数控机床的发展现状

目前我国生产的数控机床可以大致分为经济型机床、普及型机床、高档型机床三种类型。经济型机床基本都是开环控制；普及型机床采用半闭环控制技术，分辨率可达到1微米；高档型机床采用闭环控制，同时具有高精度、高速度、复合化，具有各种补偿功能、新控制功能、自动诊断，分辨率可以达到0.1微米，计算机能够代替人进行编程。

自2000年，在市场需求的拉动下，国内数控机床以年均30%的速度增长，从2003年开始，中国连续7年成为全球最大的机床消费国，目前是世界上最大的数控机床进口国。同时中国也是世界最大的数控机床生产国。在2010年，世界28个机床生产国的产值超过660亿美元，其中中国、日本、德国位列全球机床生产的前三位，分别占全球市场份额的32%、18%和15%。在国内应用的经济型数控机床基本都是国内产品，国内产品不管是从质量上还是从可靠性上都可以满足大部分机床用户的需要。

2、数控机床的发展趋势

2.1追求高速高精度控制是数控技术发展永恒的目标

数控机床的应用与发展对数控系统提出了更高要求，其中高速高精度运动控制成为现代数控系统的关键技术，已得到国内外的普遍关注，并从理论方法到实际应用进行了大量的研究和实践，有效推动了高档数控机床的技术进步，满足了现代航空、汽车以及模具制造业等对零件形状、加工精度、表面质量和加工效率等不断提高的要求，高速高精度数控加工已成为主流切削加工方式。

为达到高速高效加工，如何保证在机床运动平稳的前提下，实现以过渡过程时间最短为目标的最优加减速控制规律，使机床具有满足高速加工要求的加减速特性，是加减速研究的关键问题。加减速控制方法可以归纳为传统加减速法和柔性加减速法：传统加减速法有梯形加减速法和指数加减速法等方法；柔性加减速法有三角函数加减速法、S曲线加减速法和多项式加减速法等。传统的梯形和指数加减速由于存在加速度突变而影响运动平稳性，柔性加减速由于加速度连续，在高速加工中倍受关注。

另外伴随着电子技术的高速发展，采用高性能CPU、存储器等集成化标准化模块，改善了机床动态、静态特性，提高系统的快速响应能力、提高反馈和控制环节的数据分辨率等，保障了机床的高速高精高效化。

2.2柔性化是提高数控加工效率的有效手段

柔性化分为两方面，数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。这两方面都可以降低生产成本，大幅度提到产品的加工效率。

2.3智能化、数字化、网络化已占据了数控技术的主导

数控机床发展到今天，软件在其中的作用已越来越显著，然而研发消耗的精力与消耗的成本也越来越高，由于数控系统中的软件大多都是嵌入式软件，与硬件有着紧密关系并且运行在特定的硬件环境中，使得整个数控系统的性能、智能化水平的高低及可靠行的优劣等都是由硬件环境及软件共同决定的，更好的开发与完善软件的性能，也是挺高数控机床品质的重要环节。

2.4环保节能成为新的课题

随着人们环境保护意识的加强，对环保的要求越来越高。不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染，也要求在机床的使用过程中不产生二次污染。在这种形势下，装备制造领域对机床提出了无冷却液、无液、无气味的环保要求，机床的排屑、除尘等装置也发生了深刻的变化。绿色加工工艺愈来愈受到机械制造业的重视。目前在欧洲的大批量机械加工中，已有10％一15％的加工实行了干切削或准干切削。我国在改造自然和社会发展方面取得了辉煌的成就，但与此同时，生态破坏与环境污染对国民的生存和我国的发展已构成了很大的威胁。因此保护和改善生态环境，实现国民经济的稳定和持续增长，是个紧迫而艰巨的任务。数控行业也正朝着更加高效和环保的方向发展，为我国的环境保护事业承担起一份应尽的责任。

3、我国数控机床的发展方向

我国数控机床在过去十几年的发展中进步是巨大的，然而事实上，由于国内数控系统生产企业的起点都很低，导致了企业的技术水平相对落后，再加上数控技术发达国家的技术封锁和低价倾销的竞争策略，使国内数控系统生产企业在设计原理、元器件及应用技术上与发达国家相比差距较大，但迫于企业生存的压力，有两方面桎梏束缚了我国数控技术前进的步伐，其一低端产能过剩，另一方面高端产能明显不足。

数控机床的水平、品种和生产能力，直接反映了国家综合实力。在制造业向数字化和智能化转型过程中，对于设备组成部件的性能有了更高的要求，包括精密性、表面质量等，尤其是在一些高新技术产业领域，如航天、通信等。市场技术需求的转变，对数控机床行业的发展提出了新的挑战，迫使我国数控机床技术在高速化、复合化、精密化、多轴化等方面取得大的突破，不断增强我国高端数控机床的竞争力，才能牢牢抓住制造业转型中的良好机遇。

提高我国数控机床的竞争力，笔者认为应做好如下三方面：

3.1注重人才培养，提高研发能力。

数控机床行业是具有高技术含量的行业，对于我国高端数控机床竞争力不强的局面，很大程度在于基础研究不够，很多企业只关心制造机床，却没有研发能力。我国现在工程教育的非工程化，使得我们培养出来的人才，工程实践知识较少，创新能力较弱，从技术上就受制于人。

3.2开发核心技术，增强竞争力。

目前很多机床制造企业在遇到市场压力下，首先想到的是降价，而不是去想办法提高产品附加值。过分追求降低成本，造成配套品质下降，恶性价格竞争，企业效益不好，赢利有限，使企业减弱再发展能力。

3.3加大政策扶持，提供专项帮助。

数控技术直接反映了国家的综合实力，国家政策对于数控机床行业的技术发展有着重要影响。虽然国家分别在2005年和2011年就数控机床行业发展出台了专项规划，但支持力度仍明显不足，因此，国家政策的扶持力度还有待进一步加强。

4、结束语

当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。我国正处于经济发展的关键时期，制造技术是其中相对薄弱的环节。只有跟上发展先进数控制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。

参考文献：

[1] 陈成．实现高速数控加工关键技术的研究．机械工程与自动化，2009.

篇7

中图分类号:TG519.1文献标识码:A 文章编号:1673-0992(2010)04-032-01

在我国,数控技术与设备的发展已得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。但是,我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题,特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时,如何有效解决这些问题,使我国数控领域沿着可持续发展的道路,从整体上全面迈入世界先进行列,使我们在国际竞争中有举足轻重的地位,将是整个数控行业所面临的重要任务。为此,首先必须确立符合中国国情的发展道路。

一、总体战略

制定符合中国国情的总体发展战略,对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究,我们认为以科技创新为先导,以商品化为主干,以管理和营销为重点,以技术支持和服务为后盾,以占有市场为目标,坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。

1.以科技创新为先导

我国数控技术和产业经过40多年的发展,从无到有,从引进消化到拥有自己独立的自主版权,取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展,老是跟在别人后面走,按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统,在技术上难免要滞后,再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂,实行就地开发、就地生产和就地销售,使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势。

为改变这种状况,我们必须大力加强数控领域的科技创新,努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术,逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品,从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控设备的完整产业体系。这样,才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场,打开国际市场。

2.在商品化上狠下工夫

近几年我国数控产品虽然发展很快,但真正在市场上站住脚的却不多。一方面,影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外,更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。另一方面,数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产,应用环境也不那么简单。因此,我们应商品化上切实狠下工夫,将其作为数控产业的主干来抓,贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中,从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。

3.将管理和营销作为产业发展重点

数控产品的竞争力不仅取决于技术,更取决于经营管理能力和市场营销能力。因此,从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点,真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚,建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制,一方面切实加强企业管理,激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神,努力提高产品的竞争能力;另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素,加强市场开拓力度,奋力打通营销渠道。

4.大力加强技术支持和服务

数控系统和数控机床作为典型的高技术产品,对用户的技术支持和服务是相当重要的。将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓,使我们在市场上向纵深挺进时,有一个强大后方。为了取得数控产品市场竞争的全面胜利,必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然,为赢得主动,后方也须主动出击。

5.坚持可持续发展道路

我国数控产业要有大的发展必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径,其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发,加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化,主要战略措施应考虑以下几方面:①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。④大力发展绿色数控机床。

二、技术途径

1.发展具有中国特色的新一代PC数控系统

数控系统是各类数控装备的核心,因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统,将是推动数控产业化进程的有效技术途径。

2.推进数控功能部件的专业化生产

解决数控系统问题后,如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求,在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造,必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。

3、加速数控机床的全国产化,打好市场翻身仗

篇8

1　数控机床的概要

1.1　数控机床的产生

随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷，机械制造业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在航天、航海、军事等领域，所需的机械零件精度要求更高、形状也更为复杂、多品种，并且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备，普通机床或专业化精度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率、提高产品质量及降低生产成本。一种新的生产设备――数控机床就诞生了。

1.2　数控机床的发展

1952年美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的试验性数控系统，并把它装在一台立式铣床上，当时用的电子元件是电子管，这就是第一代世界上的第一台数控机床。

我国是从1958年开始研究数控技术，一直到60年代中期处于研制、开发时期，一些高等院校、科研院所研制出试验样机，开发也是从电子管开始的，1965年国内开始研制晶体管数控系统。从70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工等领域全面展开。数控加工中心在北京研制成功。在这一时期，数控线切割机床由于结构简单、使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。

到20世纪80年代，总体发展趋势是：

数控系统的可靠性不断提高；增强通信功能；采用新型的自动编程系统；驱动装置向交流、数字化方向发展；为便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需求，提高系统的集成度、缩小体积，采用模块化结构；广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；数控装置由NC向CNC发展。总之，数控机床技术不断发展，性能价格比也越来越高，可靠性越来越高，功能越来越完善，使用越来越方便。

1.3　数控机床的组成及工作原理

数控机床一般由机床本体、辅助装置、伺服驱动系统、计算机数控装置、控制介质等部分组成。

1.3.1　控制介质

要对数控机床进行控制，就必须在人与数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物就是控制介质，又称为信息载体。在使用数控机床之前，先要根据零件图上规定的尺寸、形状和技术条件，编出工件的加工程序，将加工工件时刀具相对于工件的位置和机床的全部动作顺序，按照规定的格式和代码记录在信息载体上。需要在数控机床上加工该工件时，把信息即工件加工程序输入计算机控制装置。常用的控制介质有穿孔带、穿孔卡、磁盘和磁带等。

1.3.2　伺服驱动系统

为使工作台按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工件，把来自数控装置的运动指令转变成机床移动部件的运动，需要进行伺服驱动。

伺服系统由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电机组成，常用的伺服电机有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产效率的因素之一。

1.3.3　计算机数控装置

数控装置是数控机床的中枢。其作用是：从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，输出几种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，经过数控装置的逻辑电路或软件进行编译运算处理后，使其进行规定的有序运动。

1.3.4　辅助控制装置

辅助控制装置的作用是把计算机送来的辅助控制指令经机床接口电路转换成强电信号，用来控制主轴电机的起动、停止，主轴转速调整，冷却及泵起停，转位换刀，工件和机床部件的松开和夹紧，分度工作台的转位分度等开关辅助动作。当今数控机床已广泛采用可编程控制器作为辅助控制装置。

1.3.5　机床本体

数控机床是高精度和高生产率的自动化加工机床，它与传统的普通机床似，但数控机床在整体布局、外观造型、传动机构及操作机构等方面都发生了很大的变化。数控机床应具有更好的抗振性和刚度，要求相对运动面的摩擦系数要小，进给传动部分之间的间隙要小。所以其设计要求比通用机床更严格，加工制造要求精密，并采用加强刚性、减小热变形、提高精度的设计措施。

1.4　数控机床的特点

数控机床有以下的特点：

1.4.1　适应性强，适合加工单件或小批量复杂工件

在数控机床上改变加工工件时，只需要重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。数控机床加工工件时，只需要简单的夹具，所以改变加工工件后，也不需要制作特别的工装夹具，更不需要重新调整机床。因此数控机床特别适合单件、小批量及试制新产品的工件加工。

1.4.2　加工精度高

数控机床的脉冲当量普遍可达0.001mm/脉冲，传动系统和机床结构都具有很高的刚度和热稳性，工件加工精度高，进给系统采用消除间隙措施，并对反向间隙与丝杠螺距误差等由计算机实现自动补偿，所以加工精度高。由于数控机床是自动进行加工的，所以同一批工件的尺寸一致性好，加工质量十分稳定。

1.4.3　生产率高

工件加工所需时间包括机动时间和辅助时间。数控机床能有效地减少这两部分时间。

数控机床刚性好，快速移动和停止采用了加速、减速措施，因此既能提高空行程运动速度，又能保证定位精度，有效地降低了加工时间。

数控机床更换工件时，不需要调整机床，同一批工件加工质量稳定，无需停机检验，故辅助时间大大缩短，生产效率有了更明显的提高。

1.4.4　减轻劳动强度、改善劳动条件

数控机床加工是自动进行的，工件加工过程不需要人的干预，加工完毕后自动停车，这就使工人的劳动条件大为改善。

1.4.5　良好的经济效益

虽然数控机床很贵，分摊到每个工件上的设备费用较大，但是使用数控机床可节省许多其它费用。特别是不要设计专用工装夹具，加工精度稳定，减少了调度环节等，所以总体成本下降，可获得良好的经济效益。

2　国产数控机床的发展现状及发展趋势

2.1　国产数控机床与国际先进水平差距逐渐减小

数控机床是当代机械制造业的主流装备，国产数控机床的发展经历了由成长期进入了成熟期，可提供市场各种数控机床，覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域，产品可与日、美、德、意等国齐驾齐驱。

2.2　国内数控机床的发展趋势

2.2.1　智能、高速、高精度化

新一代数控机床为提高生产率，向超高速方向发展，精密度已达微米级。

2.2.2　设计、制造绿色化

在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，对环境的负面影响最小，资源利用率最高。

2.2.3　复合化与系统化

由于产品开发周期越来越短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。

3　CNC装置的工作原理

CNC装置在其硬件环境支持下，按照系统监控软件的控制逻辑，对输入、译码、刀具补偿、速度规划、插补运算、位置控制、I／O接口处理、显示和诊断等方面进行控制。

CNC装置的主要工作包括以下内容：

3.1　输入

输入CNC装置的有零件程序、控制参数和补偿量等数据。

3.2　译码

在译码的过程中还完成对程序段的语法检查。

3.3　插补

插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上进行“数据点的密化”。

3.4　进给速度处理

编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。

3.5　刀具补偿

刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。

3.6　位置控制

位置控制处在伺服回路的位置环上。

3.7　显示

CNC装置的显示主要是为操作者提供方便。

3.8　I，O处理

主要处理CNC装置面板开关信号、机床电气信号的输入、输出和控制。

3.9　诊断

现代CNC装置都具有联机和脱机诊断的能力，对CNC装置进行诊断、故障定位和修复。

4　结束语

为提高在市场的适应能力和竞争能力，现在各国制造业大都采用数控技术来提高制造能力和水平。另外世界各发达国家还将数控技术和装备列为国家的战略物资，所以用尽措施来发展自己的数控技术及产业。目前，当前研究的核心是数控系统功能软件开发、开放式数控系统结构及配置。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，为我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！

参考文献：

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关键词：数控技术 产业发展 途径

Key words:Numerical control technology; industry; way

作者简介：王亚杰 ，籍贯：辽宁省新民市 出生日期：1978.12.01

【中图分类号】TG659-1 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7069（2009）-06-0121-01

马克思曾经说过，各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产。装备工业的技术水平和现代化程度决定着一个国家的经济水平和现代化程度，数控技术和装备是发展新兴技术产业和诸如信息技术及其产业、生物技术及其产业等尖端工业的最基本的装备。因此，当今世界各工业发达的国家都通过各种途径来发展数控技术，以提高其国家的制造能力，提高对市场的适应能力。世界各发达国家已经把大力发展以数控技术为核心的先进制造技术作为加速国家经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

在我国，数控技术与装备的发展也得到了高度重视，在数控技术的研究开发方面也取得了重大进步，尤其是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。我国数控技术经过几十年的发展历程，奠定了数控技术发展的基础，并形成了数控产业基地，建立了一些具有批量生产能力的数控系统生产厂，培养了一支数控研究，开发，管理人才的基本队伍。但是我们也应该清醒地认识到，我国在数控技术和产业发展方面还存在诸多问题，主要是因为，首先，对我国数控产业进程的复杂性、艰巨性认识不足，对国外的封锁扼杀、体制的不规范等估计不足。其次，企业在技术方面自主创新能力不足，核心技术能力不强，机床标准落后，水平较低，数控系统标准研究不足。再次，从技术层面关注数控产业比较多，但是很少从系统的角度考虑数控问题，没有建立完整的高质量的配套体系和服务网络等。最后，不良机制造造成人才流失，从而制约了技术的创新。这些问题制约了我国数控技术和产业发展，在技术水平上，大大落后于国外先进水平，尤其在高精尖方面更甚。在可持续发展方面，数控技术应用领域拓展能力不强，相关的规范也不标准，比较落后。在产业发展方面，市场占有率低，还没有形成规模，可靠性不高，商品化程度不足，我国数控技术还没有形成自己的品牌效应，用户对之信心不足。如何解决我国在数控技术方面存在的问题，使数控技术和装备从整体上迈入世界先进行列，是当前面临的重要任务。以下主要从几个方面来论述。

加强数控领域的技术创新。我国数控技术经历了长期发展，取得了相当大的进步，但是这些进步主要是按国外已有的控制和驱动模式来开发国产数控系统，跟在别人后面走，按部就班地发展，技术方面比较落后，其中创新的成分太少。在此种情况下，我们必须认真理解落实“科学技术是第一生产力”，大大加强数控领域的技术创新，研究出具有中国特色的比较实用的先进数控技术，建立起自己的独立的、先进的数控技术体系。同时，在此基础上，根据我国的实力，发展具有中国特色的数控产品，逐步形成数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。

加强技术支持与服务。数控系统和数控机床是属于典型的高科技产品，对于用户来说，技术支持与服务相当重要。如果用户买了数控机床或者数控系统，出现问题，没有技术支持与服务，用户就会对此种产品丧失信心，不会再买，这样就消弱了市场，这也是以前国产数控产品丧失信誉的原因。

数控产业发展要坚持可持续发展道路。在可持续发展过程中，绿色是实现可持续发展的重要途径，因此要加大绿色数控产品的开发，加快数控产品、数控产业的绿色化。具体可以从一下几个方面来做，减少产品制造和使用过程中的环境污染，比如可以减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；以电传动代替机械传动，减少噪音污染；在制造和使用过程中，尽量降低资源消耗和能源消耗。大力发展绿色数控机床。绿色数控机床是材料消耗少，能耗低，没有污染且寿命长的新型机床。在开发绿色机床中，用并联结构代替串联结构是开发绿色机床的一条重要途径，会大大降低能源消耗和对环境的污染。大力发展数控技术来改造传统机床。我国数控领域的重要发展方向就是加强用数控技术来改造传统机床。

大力推进数控功能部件的专业化生产。数控系统提高后，必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。新型永磁电主轴单元已经成为国际市场上最热门的数控机床功能部件，但这类产品还存在诸多问题，因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，对解决现有电主轴存在的问题很有效果，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。高速高精度检测装置是数控机床发展的主题，与之相应的是需要高性能的控制和驱动，同时配以高品质的检测环节。

篇10

中图分类号:F407.67 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 01-0000-01

本文首先介绍了柔性自动化生产技术的研究范围以及机械制造业使用该技术的依据,描述了该技术的现状并对其未来发展做了展望。

一、柔性自动化生产技术的内容

柔性自动化生产技术简称柔性制造技术,它以工艺设计为先导,以数控技术为核心,是自动化地完成企业多品种、多批量的加工、制造、装配、检测等过程的先进生产技术。它涉及到计算机、网络、控制、信息、监测、生产系统仿真、质量控制与生产管理等技术。其主要研究范围一般可分为:

1.适用于柔性自动化生产的设备

包括数控机床、辅机、传输装置、机器人、存储装置、柔性自动装夹具、检具、交换装置及更换装置、接口等。

2.自动化控制和管理技术

包括分布式数字控制技术、质量统计和管理信息集成技术、生产规则和动态调度控制技术、计算机技术、网络技术、通讯技术、生产系统仿真技术等。

3.联线技术

根据工艺设计,将各种设备联线,形成一个自动化生产的有机整体,既具有一定范围的适用性,又具有较好的可变性。包括FMC、FMS、FML、FA等。

二、选择柔性自动化生产技术的依据

柔性自动化生产技术的高效性、灵活性和缩短投产准备时间等特性使其成为实施灵捷制造、并行工程、精益生产和智能制造等先进制造系统的基础。

柔性自动化生产技术起源于切削加工,至今已遍及到机械制造业的各个领域,包括:电火花加工、激光加工、板材剪切和折弯、冲压加工、水喷射加工、焊接及自动化装配等,甚至还应用到测量、热处理和喷漆涂覆等领域。

柔性自动化生产技术是当前机械制造业适应市场动态需求及产品不断迅速更新的主要手段,是先进制造技术的基础技术。实践证明,应用由不同柔性自动化水平构成的制造系统可提高生产率1-4倍,新产品试制周期和费用减少1/3-1/2。从而可缩短制造周期和交货期,加快产品更新换代,大幅度降低成本,提高企业对市场变化的应变能力和竞争能力,给企业带来明显的经济效益。

为了提高我国在国际市场上的竞争能力和振兴机械制造业,采用先进制造技术势在必行,但FMC、FMS、FML、FA……等是附加值高的高科技产品,依靠进口则费用高昂,而且制造系统包含着技术、管理和人文意识,故必须我国自行研制,才能结合国情,达到先进而适用,且能节约大量外汇,取得巨大的经济效益。

三、柔性自动化的发展

美、日、德三国分别于1968年、70年和71年开发了首套FMS。到1990年全世界拥有1200套左右FMS,其中日本拥有400套,美国150套,德国100套。自1985年到1990年FMS的年平均增长率为28.7%。而同期FMC的年平均增长率为72.8%,即FMC的增长率是FMS的2.54倍。

这是由于FMS是根据加工的零件族的工艺选用合适数控机床的品种和数量组成的制造系统,因而系统较复杂,虽然生产效率高,但投资较大,资金回收期长,也就承担较大的风险。而FMC由于是采用模块化设计,数控机床品种单一,系统结构比较稳定,可靠性高,且可根据需要扩展组成FMS,有更好的柔性,较少的投资,调整周期短,见较快,经济效益高些,故自80年代中期以来FMC已成为柔性制造系统中主要发展的工程产品。

1990年全球FMS的销售额超过了20亿美元,FMC销售额逾40亿美元,两者约占当年世界机床总销售额的15%,约占数控机床销售额的30%以上。包括各类数控机床在内的柔性制造机床和系统的产值约占90年世界机床总产值465亿美元的55%,其中日本和联邦德国分别高达75%和70%,并呈逐年增加的趋势。因而适用于柔性自动化生产的机床和系统已成为机床工业的主导产品。

1958年清华大学与北京第一机床厂合作研制了我国第一台数控铣床,虽与日本研制数控车床和数控铣床的时间接近,但由于数控系统和相关的电、液元件未得到相应的发展,所以并没有能形成数控机床产业。直到“六五”期间由北京机床研究所引进日本FANUC数控和伺服系统技术,并经“七五”、“八五”在引进数控技术的基础上消化吸收,才从80年代起逐步形成了我国完整的数控机床产业;同时开发了在CNC单机基础上配置工件自动输送和托盘交换装置的FMC,自主研制了以国产设备为主组成的箱体加工FMS和板材冲压成型FMS等,并为国内汽车行业和摩托车行业研制了柔性自动化生产线,发展了基于DNC的独立制造岛和车间集成信息管理系统等。

但总体而言,无论在柔性自动化生产设备的应用广泛性方面,还是满足国内市场需要方面,与工业发达国家相比有明显不足,至于作为工程系统的FMC、FMS和FML等更还处于初步发展阶段。国内机械制造业使用的为数不多的FMC、FMS和FML也大多自国外引进。

从目前来看,国外柔性自动化生产技术总的发展趋势可归为3F和3S。

所谓3F为:柔性化(Flexibility)、联盟化(Federalization)、新颖化(Fashion)。

所谓3S为:系统化(System)、软件化(Software)、特效化(Speciality)。

具体来说,大致有下列四个方面:

1)创制新一代数控机床,根据应用场合,既有适合自动化的简约型高速数控机床,又有用于模具加工的超高速精密加工中心,复杂零件加工的多功能复合机床以及新颖的并联机构机床(虚拟轴机床)等。

2)发展适用于大批量、短节拍的由数控机床组成的自动生产线,达到具有年产量超过30万件、多品种分批生产的经济性。

3)进一步提高制造系统的生产规划和控制软件的面向对象的特性,以增强其柔性和信息集成性,适应构建CIMS等更高层次柔性自动化生产系统的需要。

4)研制灵捷制造单元,使其具有高度的自律性和良好的重组性,成为分布式网络集成的智能体,作为实现动态联盟企业实施异地远程协调制造的基础。

四、我国柔性自动化生产发展趋势

国内柔性自动化生产技术的发展总趋势仍是遵循着3F和3S的方向,但又有其特点:

1)发展适用、可靠和有价格竞争力的数控机床,开发市场急需的高效、精密和缺门产品,不断地提高其功能、性能,更好地适应柔性自动化生产的需求。

篇11

中国作为全球的制造业大国，装备制造业在国民经济中占有很大的比重。伴随中国的工业化、城镇化进程，装备工业有了迅猛发展，作为装备制造业的核心和基础，机床行业备受重视，机床工业无论地位、产值、技术、市场等各个方面均有了飞速发展，但和国际机床行业强国德国、日本比较还有一定差距，伴随我国科学、技术进步和工业化、城镇化的发展，机床行业具有光辉的发展前景。本文主要从中国机床工业的发展规律及驱动因素上分析机床工业的发展前景。

一、国际机床行业的发展规律和现状

1、机床工业的生产状况

全球28个主要机床生产国家和地区2012年产值为932亿美元，中国约占30%，位居第一位。机床生产前8位国家和地区依次是中国、日本、德国、意大利、瑞士、美国、韩国和中国台湾。进入世界机床产值最大20家企业中，日本和德国最多，分别达6家，中国、美国和韩国排在其后，分别有2家，瑞士1家排在第6位。美、德 、日仍然是美、欧、亚三洲机床生产强国。

2、全球机床行业的消费情况

中、德、日、美、意是世界机床重点消费大国，占全球消费总量的73%。2013年中国机床消费381亿美元，涨幅近12%，占全球消费量的30%，仍然居世界第一，其中中国金属加工机床消费则占据全球市场的45%。美国、德国、日本机床消费增长已成定势，而且以中高档数控机床为消费主流。以欧元计算，各地区占比基本未变，亚洲占全球机床产值的57.7%，欧洲占比为34.7%，美洲占比为7.6%。其中2012年前十位机床消费国占全球市场80%。

3、全球机床行业的特点和分布格局

欧美机床企业集团化趋势加强，控制着机床行业高端技术。美国企业重点发展高精尖机床技术，生产飞机、宇航、汽车工业所需高精度、高效、高自动化、高性能机床。德国企业对加工工艺研究投资不遗余力，尤以重型机床、大型精密机床著称，精度及使用寿命最好。瑞士机床企业以中小精密机床技术著称于世，擅长将现代电子技术应用于机床系统。意大利机床企业擅长生产单台定制，个性化显著的机床，机床的柔性化程度高。韩国、日本、台湾擅长生产经济实用性较强的中高档机床，其中日本企业对机床寿命设计有特别的独到技术。

4、机床行业在全球进行技术转移

产业转移的重要理论依据是比较优势，由于各个国家的劳动力成本、产业配套、法律法规、教育体系等各个方面的不同，同样的产品在各个国家中成本有明显差异，而发展中国家在制造业和一些低端产品具有明显优势，成为产业转移的理想目的地。发达国家将传统成熟产业有计划、有步骤地向发展中国家转移。造船行业、港口机械、工程机械等劳动密集型产业由于技术含量较低、运输成本高、环保压力大等因素成为发达国家的主要转移领域。中国机床行业由于中国的第一消费大国地位和生产成本、人员工资、工业配套等因素成为机床产业转移的第一大国。高端制造主要集中在发达国家，高端装备制造不但体现在技术档次高、系统复杂成套、大型重型化、高速精密等科技水平和技术参数，更体现在售后服务复杂和更新换代快。总体表现为：投入巨大、成套复杂，规模庞大、研发周期长等方面。所以国内在重型设备等方面进步明显，比如港口机械、船舶、发电设备等，而精密机械等方面突破较慢。

二、我国机床行业的现状和发展趋势

在国家经济增长的拉动和国内市场国际化促动下，中国机床行业从2002年（入关后）起，机床消费总量呈加速增长趋势，“十五”以来，我国市场机床消费总额、进口额已连续居世界第一，数控机床更是以两位数以上的增长速度快速发展，成为排名第一的机床消费大国。2012年机床全行业总产值为8000亿元。预计2015年年消费额将近8500亿元左右。国内机床消费市场竞争国际化，世界机床制造基地移地中国化成为大趋势，国家建立装备制造业基地如上海、沈阳、大连、浙江等。目前我国机床行业产品覆盖国民经济的各个领域，满足各个行业的基本需求，在我国经济发展中需要的装备制造业机床，我国均能自行生产，基本没有空白。

1、我国机床工业的历史发展规律

中国机床消费总量呈加速增长趋势，消费的增长导致了进口的快速增长，消费增长主要是受到固定资产投资增长、产业升级和跨国公司加大对中国投资建厂和合资生产的影响。这也是我国装备制造业的产业升级的路线图和升级进化过程，作为制造业核心的机床也经历了同样的发展历程，随着经济和科技的发展，机床行业形成了低端到高端的历史发展进程。

2、我国机床产业的技术现状及存在问题

国内机床行业面临的产品结构不合理问题突出。首先是粗加工机床占总产量的40%以上，机床产值数控化率低（32.7%），其次，数控机床低档产品所占比例高（75%），数控化水平与国际差距较大。国产数控机床高、中、低档比例为3：22：75。国产经济型数控机床基本满足了国内需求，中档数控机床具备了一定的生产能力，小批量的国产高端数控机床已投入使用。

国内机床行业存在的问题是：机床精度普遍较低，缺少刚度实验，很少采用软件补偿、温度变形补偿、高速主轴系统动平衡技术等保证定位精度，仅有少数几种产品可达欧洲标准定位精度；基础材料性能弱，很少普及高强度密烘铸铁（树脂砂技术），无重大新材料开发；机床结构开发性能差，高速机床需要强化结构刚性，减轻移动件重量，机床整体结构突破传统结构的能力差；技术差距大，国外普及的远程服务技术、交钥匙工程、高速机床硬切削、干切削及其机理研究空白，基本无切削软件包供应；关键配套件性能不足，电主轴、高速滚珠丝杠副、直线电机、高速高精度数控系统，高精度位置检测系统等普遍处于低水平状态。

3、机床行业的市场分析

（1） 普通制造业。普通机械加工业中五金、电力设备、模具加工、矿山机械、冶金设备、建材设备、石油化工设备是带动机床消费增长的主要因素。

（2）汽车行业。汽车工业对机床装备的需求具有多层次、宽领域、快节奏、高质量、数量大的特点，柔性加工生产线、各种数控专用机床将是日后国内机床工业向汽车工业领域渗透的重点。中国汽车零部件配套行业的实力与主机厂的需求差距还相当大，汽车配套企业必须扩充、提高装备能力，才能谋求其未来的生存发展。

（3）航空、航天、船舶、军工行业。航空、航天、船舶、军工产业是高端机床市场需求的大户。随着国家综合国力的增强和国防现代化的升级，国家将会加大对国防装备的投入（预计由目前占国内生产总值的2.5%提高到2025年的5%）。

（4）电子信息产业。电子信息产业是精密机床的主要市场。电子信息技术水平是国家现代化程度的重要标志。我国电子信息行业近几年固定资产投资规模以年均16%速度增长。

4、数控机床是机床发展的主流

国内数控机床可供品种超过1500余种，特别是五轴（及以上）联动数控机床已经成功开发，包括最关键的万能自动镗铣头在内，只是精度、性能与国际水平还有差距。技术差距主要体现在整体加工精度、高速运行稳定性、持续无故障运行时间、后勤远程维护等与国外产品有较大差距。核心部件数控化率不高，自动化程度低。数控机床的性能主要由关键功能件所决定，数控机床价值的60%由关键功能件所决定，国内数控机床功能件产业规模小，集中度小，产品性能水平与国外差距较大。国内数控机床产品刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口，中高档机床用的数控系统、滚珠丝杠、高速电主轴、刀库机械手、全功能数控刀架、数控回转工作台和高速防护装置等，很多是以进口为主。

三、机床行业发展的驱动因素

1、国家的产业政策支持

机床工业是装备制造业的基础和核心，2010年10月，国务院出台的《加快培育和发展战略性新兴产业的决定》也明确指出，要积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备，其中高档数控机床成为了发展的重中之重。在“十二五”规划中，明确提出要重点发展四大主机（金属切削机床、金属成型机床、铸造机械、木工机床）。高端装备制造业升级换代，和工业化、重工化的历史发展机遇将在很大程度上推动机床行业快速增长。到2020年，航空航天、船舶、汽车、发电设备制造等相关行业所需要的高档数控机床的大部分供应将立足国内，未来我国机床行业发展空间十分广阔。

2、随着装备制造业和工业化、信息化的兴起，机床行业发展后劲十足，前景广阔

经过多年的积累和技术进步，我国工业特备是装备制造业获得快速发展，中国目前已经成为世界主要的机械装备生产国和消费国家，技术含量和工艺水平大大提高，产品质量仅次于美国、日本和德国，领先于意大利和英国。我国装备制造业的快速发展和国家崛起，必然导致基础工业机床行业的快速发展。

3、机床行业高速发展具有一定稳定性

随着高速、高效、高精度机床的技术成熟和大批量生产，欧美、日本、韩国等发达国家和地区机床更新换代加速，中国经济的持续高速发展和世界制造业向中国的转移，未来国内产品方向重点是高度数控化、高效、精密、大型化、功能复合化。预计十二五期间，国内数控机床增长率保持在30%以上，国内市场占有率达到70%以上。中高档数控机床将成为市场消费的主流。机床行业的重点用户分布在电力工业、航空、航天工业、造船工业、铁路机车工业、国防工业、机械工业和汽车工业七大行业领域，随着中高档数控产量提高，该行业收益水平将进一步提高。同时随着机床行业体制改革和国家政策支持力度加大，行业赢利水平必将大幅度提高。同相关行业比较，机床行业的毛利率较高，尤其高于普通机械加工行业水平。随着机床产品数控化率的提高，该行业收益水平将进一步提高，机床用户分布广泛，各个国家工业发展的差异化、各个行业发展的差异性、机床产品的差异性和技术更新的快速性，使得机床行业的发展保持较高的稳定性。中国机床不会出现明显的行业跟随周期。目前约有30%机床提供给汽车、工程机械等相关行业，20%供给军工、轮船、IT等行业，50%供给通用机械加工行业。机床用户分布广泛，各个行业发展的差异性和不均衡性将使得中国机床行业发展保持较高的稳定性。

4、大规模的基本建设是机床工业高速发展的保证

中国大规模的港口建设，特别是集装箱港口建设推动中国的集装箱、集装箱起重机行业快速崛起，并一举奠定了全球行业的主导地位。目前国内集装箱港口吞吐量跃居全球首位。在十二五期间，中国国内投资仍然非常旺盛，主要包括：高速公路、高速铁路、城市轨道交通、机场、港口、场馆、住宅建设仍将是全球最活跃的区域，工程项目难度大，相应的消耗施工机械强度将保持稳定。超高压输变电项目、铁路提速、国油国运、航空航天领域国家采购等使得国内需求仍构成了全球需求中举足轻重的部分。固定资产投资和汽车、航空航天、模具等工业的发展是刺激机床行业起飞的主要因素。我国固定资产每投入100亿元，将会带动0.8―1.1亿元的机床市场消费额，轿车产量每增减1%，数控机床消费量就变动0.54%。发电设备、船舶、冶金等大型和重型工业也是机床的主要消费者。

【参考文献】

[1] 中国机床商务网[OL].2010-2013.http：//.

[2] 中国统计年鉴网[OB/OL].2010-2013.

篇12

2数控技术在机械加工机床设备中的作用

2.1数控技术在机械加工中的作用

伴随着现代工业及信息技术的发展，机械加工技术和工艺不断进步，从而推动了机械加工设备的更新换代和机械加工控制系统的更新升级。由于数控技术在机械加工中的应用，出现了数控技术机械设备机壳的毛坯制造。数控气割技术的使用轻易地解决了单间下料等诸多问题，数控气割技术通过保持压缩接触面积的均匀，很好地满足了密封功能的要求。这些使得产品内外环凸凹曲面的加工精度得到提高，实现了毛坯料到成品过程的持续加工。因数控镗铣床编程加工已与机械设备有机结合起来，首先通过预先编程的齿形子程序，然后进行机械加工和结合角度偏置，这能使产品满足生产要求并进行无差异化生产，更好地满足各种精度要求，极大地提高了机械设备加工效率，还能实现生产计算机控制一体化。

2.2数控技术在机床设备中的作用

机床设备是机械加工中的重中之重，因此，在机械加工过程中机床设备的控制技术是非常重要的。为满足现代机械加工业的发展需求，拥有控制系统的机床设备是现代机电一体化的关键。数控技术是现代机床设备的灵魂和核心。通过在机床上使用计算机控制系统，能够对机床的加工过程进行控制，不仅保证了产品的高质量要求，还极大地提高了机床的使用效率与生产效率。它用数字化的代码来表示加工零件的工艺和几何信息，也就是运用计算机编程将刀具与工件间的相对位移以及进给速度编排在计算机控制系统上，由计算机发出控制指令使机床按控制要求运行。无需对机床进行人工参与与调整，只需向计算机控制系统编入新的加工程序，就能改变加工零件，这是数控机床的最大特点。

3数控技术在机械加工机床中的发展趋势

3.1数控技术的性能发展趋势

现如今，我国的数控技术在机械加工领域中得到了广泛的应用，数控技术的作用已不容置疑，它不仅推动了机械加工行业的持可续发展，还提升了我国的综合国力。数控机床的性能正朝着高速高精高效化、柔性化、实时智能化发展。高速高精高效化：随着高速RISC芯片、多CPU控制系统的运用以及机床性能的改善，明显提高了机床的高速高精高效化。柔性化：主要表现在数控技术具有较强的可塑性和较好的可操作性。模块化的设计，能满足生产流程的不同需求。实时智能化：利用实时系统和人工智能相结合实现人类智能行为的模拟，使高科技手段有效运用。

3.2数控技术的功能发展趋势

为解决数控技术发展中面临的多种技术与非技术问题，数控技术在功能上得到了很大的发展，主要表现在用户界面图形化、科学计算可视化、插补和补偿方式多样化以及内装高性能PLC。用户界面图形化：用户界面是使用者和数控系统的对话连接。能够根据客户的知识接受能力和要求，加大对客户界面的开发。用户界面图形化能够实现蓝图编程和快速编程、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放等功能。科学计算可视化：能够高效处理和解释数据，直接使用可视信息如动画、图像等。用于CAD/CAM，如参数自动设定、自动编程、刀具管理数据的动态处理等。插补和补偿方式多样化：有2D+2螺旋插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、极坐标插补等多种插补方式。补偿方式有极坐标插补、螺距和测量系统误差补偿、象限误差补偿、以及相反点计算的刀具半径补偿等。内装高性能PLC：可用高级语言编程或梯形图，提供在线调试和在线帮助功能。用户在车床铣床的标准PLC用户程序基础上修改自己需要的程序，能够建立自己的应用程序。

4数控机床的主要增效途径

目前，我国数控机床的自动化生产设备及生产工艺还存在一定的问题，主要表现在：数控机床生产设备加工切削参数不太合理、与数控机床相关的知识库和工艺数据库缺乏、在自动化的制造中缺乏先进的管理系统。这些问题增加了数控机床加工过程中的准备时间、等待时间和故障调试时间，从而降低了数控机床的生产效率。通过对国内数控机床的现状了解，提出了提高数控机床效率的有效途径。

4.1提高数控机床的自动化程度在数控机床加工过程中，通过柔性生产线，以及柔性制造单元等数控加工技术，逐步提高数控技术的自动化程度。这样可以减少数控机床加工中的准备时间、等待时间和故障调试时间，从而缩减了加工所需要的总时间。由此，在机械加工过程中加工零件的连续性以及自动化程度得到提高，进而提高了数控机床的生产总效率。

4.2逐步优化加工过程通过机械加工生产过程的持续优化实现数控机床的加工，努力改进现有的生产和管理方式、刀具的自动配送、机械设备的管理以及机械零件的制造执行系统等，积极学习国外先进的数控技术水平，逐步优化加工过程。这能有效提高数控机床设备的完整性和开动率，使数控机床得到高效管理和有序运用。

4.3优化加工工艺以及加工设计保证加工零部件的质量以及缩减机械加工的时间，是提高数控机床的加工效率，实现优化数控机床加工工艺的基础。通过使用较为先进的刀具或者性能高的数控机床设备能够完成数控加工机床的模拟仿真秀。运用先进的技术努力优化数控机床加工工艺和加工设计，实现优化控制系统装置。通过提高数控机床的切削效率和主轴的加工效率，能够保证数控机床的加工性能。

篇13

1.1国外机械制造数控技术发展世界第一台数控铣床在美国诞生，距今已经有60年，数控技术与机械制造已经融为了一体，数控技术所控制的数控车床，通过车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工等形式，制造出来种类多样的机械产品。每年世界上新增的数控机床数量约为10~20万台，装置的功能和质量也不断提高。夕阳产业的制造业，在数控机床的诞生下，又才一次焕发了活力。以德国为代表的高水平数控技术，将机械与数控的融合发挥到了机制，德国也出现了以汽车为领先行业的机械制造业，其所制造的机器在全世界范围内享有盛誉。

1.2国内机械制造数控技术的发展我国数控技术是起步于20世纪中期，经过多年的发展，目前较具规模的有广州数控等。我国现在数控机床生产厂家有100多家，生产数控产品多种多样，有几千种以上。目前我国占据的市场的产品主要集中在经济型上，而中高档产品市场的比例仍然非常小，与国外的先进产品相比，在稳定性和精度等方面均存在较大的差距。目前我国是全世界拥有机床最多的国家，但我们机床的数控化率在2%以下，这与发达国家一般能达到20%以上有较大的差距。

2、数控技术的发展方向

科学技术的发展，数控技术向着高速度、高精度化、多功能化和智能化发展。计算机技术三维技术发挥为数控技术的进步提供了强大支撑，同时数控机床的系统设备更新与更换，也让数控技术演绎的更加完美。

2.1高速度、高精度化国际生产工程学会(CIRP)将高速度、高精度化确定为21世纪的中心研究方向之一。三维曲面加工是数控加工技术的一大突破，通过64位CPU实现CAD/CAM，简化操作指令，简明操作界面，人性化的UI界面，让加工指令的输入更加轻便，同时计算机技术的提高，对加工精度提高发挥了重要作用。另外，“零传动”直线伺服已经被广泛应用，直线电动机的劣势在现在数控优化下成为了其优势所在。该伺服系统对速度和位置的控制软件，将图像和实际加工对应起来，高分辨率的位置检测装置，对工件状态信息的收集和处理效果明显。高速CPU和显卡，加上内置微处理器，让工件图片信息的分辨率大大提高，对随时发出操作指令有重要作用。

2.2多功能化当前机械制造行业当中数控机床，往往能够达到一机多能的效果，合理进行加工动作执行，配备较多的冗余，保证设备的较高的利用率。例如，自动换刀是当前全自动数控机床上运用最为广泛的系统，自动换到系统配备了铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹，甚至磨削的道具，保证这些工序能够迅速切换。将机床的前后台分割开来，通过高速计算CPU对机床运转过程进行全面控制。实现机床前台工作后台编辑的指令的要求，指令编辑后能够立即进行动作调整，这又有赖于高速DNC接口，保证信号传递的高效率，甚至可以连接多个机床对同一大型工件进行立体加工。

2.3智能化数控技术的另一个发展趋势是加工过程的智能化。自适应控制（AC，AdaptiveControl）是最近在国际上流行的道具控制系统，该系统能够根据进给、切削用量等参数，自动调整道具的夹紧状态和受力状态，以保证加工过程中的道具效率切削效率最高，达到加工精度和光滑度的要求。另外，数控机床的故障自诊和自我修复功能，采用了CNC系统，该系统在数控机床启动的同时，也随机启动，对数控机床工作当中的参数进行监控，当数控机床参数便利预定波动范围之外，将自动修正，还会对硬件设备状态进行监控，提醒机械操作人员相应的保养工作，例如刀面磨损和刀具温度过高等都会有相应的指示灯。