浅谈数控技术与制造业Word文档格式.docx
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1984年，美国帕森斯公司（ParsonsCo.）在研制加工直升机叶片轮廓检查用样板的机床时，提出了数控机床的初步设想。
后来，受空军委托与麻省理工学院（MIT）合作开始了将三坐标铣床数控化的研究工作。
1952年，研制出了世界上第一台数控机床，这是一台直线插补连续控制的三坐标铣床，使用的是电子管原件
德国RFTECC81
3、数控机床的发展过程
第一代；
1952~1959年采用电子管元件；
第二代；
从1959年开始采用晶体管元件；
第三代；
从1965年开始采用集合电路；
第四代；
从1970年开始采用大规模集成电路及小型通用计算机；
第五代；
从1974年开始采用微处理机或微型计算机；
第六代；
从1990年开始采用PC机的通用CNC系统；
前三代为第一阶段，数控系统主要是由硬件联结构构成，称为硬件数控；
后三代称为计算机数控，其功能主要由软件完成。
由此可见，数控技术正在一步一步成熟着。
我国是从1958年开始起步的。
1952年，第一台数控机床的问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，机械制造业便开始进入了自动化发展的历史时期。
运用传统的物理机械理论进行加工操作已经满足不了机械制造业的蓬勃发展，经过不断的发展和改造过程，数控技术转变了传统的机械操作模式。
现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前他是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术利用计算机按事先储存的控制功能。
由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控系统装置，使输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。
这样便使得数据存储和处理运算过程精细化，极大的减少了误差。
二、数控技术在制造业中的作用
伴随着时代的发展，在如今的制造业中，机械制造术发生了深刻的变化，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工产品的设备提出了高性能、高精度和高自动化的要求。
在机械产品中，面对多品种小批量生产比重的增大，产品交货质量和成本要求的提高，要求现代的制造技术具有很高的柔性。
那么，如何才能增强制造业对外界因素的适应能力以及产品适应市场的变化能力呢？
这样就需要我们能利用现代数控技术的灵活性，最大限度的应用于机械制造行业。
将机械制造行业的功能、效率、可靠性和产品质量提高到一个新的水平，从而满足现代市场的竞争和需求。
数控加工是机械制造中的先进加工技术。
它的广泛应用为机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，为机械制造行业和国民经济产生了巨大的效益。
三、数控技术的发展趋势
数控技术的应不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业称为工业化的象征，而且伴随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）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，当前的数控车床呈以下趋势发展；
1、数控技术向高速、高精度、高效化的趋势发展
效率、精度是机械制造技术的关键性指标。
由于采用了高速的CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测原件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精度高效化已大大提高。
高速、精密是机床发展永恒的目标。
采用了高速CPU芯片、多CPU控制系统以及交流数字伺服系统，还采用了改善机床动态、静态特征特性的有效措施，随着电脑辅助制造系统
的发展，精度已达到微米级，可见数控机床的高速高精度化已大大提高。
2、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
2.1智能化发展趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：
①为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制、工艺参数的自动生成。
②为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。
③简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等。
④智能诊断、智能监控方面的内容。
方便系统的诊断及及维修等。
2.2开放式发展趋势
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC（TheNextGeneratianWork-Station/MachineContor）/欧共体的OSACA（OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems）/日本的OSEC（OpenSystemEnvironmentforController）,中国的ONC（OpenNumericalControlSystem）等。
开放式的体系结构使数控技术有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、网络化。
开放时尚体系结构可以大量采用通用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。
开放时尚体系结的新一代数控技术，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控技术制造商和用户可以根据这些开放的资源进行的系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活的配置数控技术带来大方便，促进了数控技术多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。
同时，这种数控技术可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。
2.3网络化发展趋势
数控技术的网络化，主要是指数控技术与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。
数控技术一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后在经由因特网通向企业外部，这就是所谓的Internet/Intranet技术。
数控技术的网络化进一步促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点（数控单机、加工中心和数控复合加工机床）、线（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段车间独立制造岛、FA）、体（CIMS、分布式网络集成制造系统）的方向发展。
柔性自动化技术以易于联网和集成为目标，同时注重加强单元技术的开拓、完善，数控机床及其结构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联接，向信息集成方向发展，网络系统向开放、集成和智能化方向发展。
3.数控技术向多轴联动化方向发展
在数控机床加工曲面时，由于以往的3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5轴联动控制对球刀铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在切削三维曲面的过程中始终保持合理切削速度，从而显著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系统开发商不遗余力地开发5轴，甚至6轴联动的数控技术，随着5轴联动数控技术和编程软件的成熟和日益普及，5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。
电子技术、信息技术、网络技术、模糊控制技术的发展使新一代数控技术水平大大提高，促进了数控机床产业的蓬勃发展，也促进了现代制造技术的快速发展。
数控机床性能在高速度、高精度、高可靠性和复合化、网络化智能化、柔性化、绿色化方面取得了长足的进步。
现代制造业正在迎来一场新的技术革命。
四、数控的绿色化加工
随着日趋严格的环境问题与资源约束，制造加工过程中的绿色化越来越重要，尤其是我国的环境问题和资源问题在这方面的问题尤为突出。
在数控加工过程中冷却液的使用是一重要的因素之一。
因此，近年来不用或少用冷却液、从而实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现，并在不断发当中。
日本的FANUC公司坐落于日本的富士山脚下的一片森林中。
很难想象，这样一个偌大的公司树立在这样一个环境中竟然没有破坏这里的生态坏境。
在日本的FANUC公司中，打开窗户是一片绿色，关上窗同样不例外。
可想而知，日本FANUC公司在环保、绿色工业生产、技术成熟的一个高度。
在21世纪，绿色制造的大趋势将一定会使各种节能环保机床加速发展，占领更多的世界市场，成为世界的主流。
五、我国数控发展现状
我国的机械制造工业已具有一定的实力。
机床工业高速发展，生产的产品除满足国内建设需要外，还有部分产品远销国外。
改革开放后，我国数控技术得到了发展机遇。
在80年代初，我国先后从美国、德国等发达国家引进了一些数控系统和伺服技术，填补了我国在这方面的空白。
然后陆续研发了那个时代的数控系统，通过不断的完善，这些系统的可靠性得到么用户的肯定，总而结束了我国数控技术在这一阶段的瓶颈，这个时期的数控技术在我国主要还是多依赖发达国家的技术为主，对一些知识进行消化吸收。
到90年代，我国的数控机床已经有了质的飞跃。
在这个阶段国家针对实际情况，先后安排了“柔性制造系统技术（FMS）开发研究”、“计算机集成制造系统（CIMS）的研究”等一系列重大的科研项目，大力推动我国数控技术的自主研发过程。
这样我国数控机床的数控系统和伺服驱动系统，也由进口发展到了自主研发的阶段。
目前我国已有数十家的研究所和企业可以从事各类数控系统的研发和生产。
其中比较知名的有北京的KND系统、南京的华兴系统、成都的广泰系统等。
我国现已经能生产小型仪表机床、重型机床，各种精密的、高自动化的、高效率的机床。
机床性能正在逐渐提高，有些机床性能已经接近世界先进水平。
目前生产的数控系统（以数控机床为主）大部分以PC机作为控制核心，使得我国生产的数控系统在硬件系统方面、软件系统方面都有不同程度的提升，增强了市场竞争了。
目前已经能生产100多种数控机床，并研制出了6轴五联动的数控系统，可应用于更加复杂型面的加工。
我国数控机床的分辨率已经提高到0.001mm。
系统的可靠性业大大提升，这是由于我国生产数控系统均采用模块化设计，且电路板中广泛采用超大规模集成电路，保证了系统的整体可靠性。
但是由于我国数控机床的技术水平和工业基础的起步比较晚，在一些领域的研究还是存在着距离。
导致在数控机床的性能和可靠性方面与发达国家相比还是存在着差距。
目前在推动数控机床发展的工业化和产业化的过程中，我国的数控行业还存在着很多的问题。
如：
缺乏核心技术、技术创先能力不足、缺乏有效的管理机制、在与国际企业竞争时缺乏实力等问题。
六、数控技术在制造业中的应用
6.1数控技术在机床中的应用
机床设备是机械工业的“母机”，只有机床设备实现了机电一体化，加工出来的产品才
能达到质量稳定可靠，企业才有较强的应变能力。
计算机数控系统为机械制造业提供了良好的机床控制能力，即把计算机作为一种控制装置运用到机床上，也就是用数控技术对机床的加工实施控制。
这样的机床就是数控机床。
数控机床是以数字化的信息实机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置、机床惦记的启动和停止、主轴变速、工件松开夹紧、刀具的选择、冷却泵的起停等各种操作顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，并且各种指令控制机床伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需零件。
第一台数控机床是为了适应航空工业制造复杂零件的需要产生的。
1952年由美国麻省理工学院和帕森斯公司合作研制成功了世界上第一台具有信息存储和处理功能的数控机床。
之后，随着电子技术特别是计算机技术的发展，数控机床不断更新换代
据初步统计，近年来数控机床产量持续地以年均增长超过30%的速度快速增长。
2004年其产量达52000台以上，同比年增长40%，数控机床的消费量约74000台，同比年增长32%。
在数控机床的技术水平方面，由于市场需求的拉动，中高档数控机床的开发也取得了较大的进展，在五轴联动、复合加工、高速加工、超精加工和数字化设计等一批关键技术上取得了突破，并形成了一批中档数控机床产业化基地。
但是，另一方面进口的数控机床数量也在逐年同步增加，而且进口数控机床消费额的增长趋势更快。
2004年数控机床的进口比同年增长30%，而进口消费额的增长却达52%，从而导致国产数控机床在国内市场消费额总额所站比例已不足30%。
之所以出现这一现象，其主要原因在于国内市场对技术和附加值增高的高效精密和高性能大重型数控机床需求增长，要依靠进口解决。
6.2数控技术在航空领域的应用
随着数控技术的高速发展，数控机床的一些关键技术得以突破，同时由于飞机结构件中新材料、新结构的大量应用，高速、高精、智能、环保等成为航空数控加工机床未来的主要发展方向。
目前我国一些大型的飞机制造业承担着繁重的航空产品和飞机型号科研和生产任务是，所拥有的先进数控设备主要承担着大中型飞机的长桁、缘条、整体壁板、接头、框架类、自由锻类等结构件的加工。
此外还承担着一些多曲面、多角度、薄壁及大型零件的加工。
典型数控加工的零件包括：
①整体壁板。
这种壁板具有外形尺寸大，壁板变厚度、非等截面，成型后底面壁薄、筋条高、结构网络化，加工完成后材料去除率大，易发生变形的特点，具有较高的的加工难度。
②天窗、座舱骨架。
这类零件结构上属于多曲面、变截面、薄壁类零件，零件加工后极易发生变形。
由于零件具有双曲线外形，骨架结构大部分变截面、变角度的扭曲框架和接头，其结构复杂性用传统加工手段根本无法成型，只有采用无坐标高速数控加工技术才能完成。
③风窗骨架。
通风窗骨架是一种全曲面、薄壁口框类零件，加工过程中具有毛料厚度厚，耳片多、易变行，加工后材料去除率大特点。
④主起接头。
这类零件属于槽腔结构，加工难度大，复杂性高，毛料为自由锻状态，加工时去除量大。
由此可见，航空制造业的发展已经与数控加工紧紧捆在一起。
但是随着航空制造业的不断发展也对数控技术和机床提出能了更高的要求。
现今，各类专项技术的发展为数控机床提供了技术的支持，这将让数控机床带来一个崭新的发展空间。
6.3数控技术在机器人中的应用
随着我国装备制造业转型升级，在市场需求和技术进步双重作用下，近几年来工业机器人与数控机床集成应用发展很快，应用的形式不断扩展，对当前机床智能化带来新的促动，对我国机床工具行业的转型升级也必将起到有益的推动的作用。
工业机器人是一种能模拟人的手、臂等部分关节的活动作出类似人的一系列动作的机械产品。
按照输入的指令，使工业机器人实现抓取、搬运工件或操作工具的自动化装置。
工业机器人可以在改善劳动条件、保证生产安全、提高产品质量和生产率方面起重要作用。
他主要用在机器制造业的生产线上装卸料和装备方面，以及在诸如喷漆、喷砂、焊接等恶劣的劳动环境下进行工作，甚至在人类无法进入的环境如深水作业、对放射性物质的操作、太空作业等条件下进行工作。
但是一台工业机器人的生产却不是那么简单的事，工业机器人机械本体的关键零部件，如：
转盘、大臂、箱体、支撑套、小臂、腕体等，尺寸精度和形位公差均要求较高，对机械加工设备、工装夹具、量检具等都有很高的要求；
机器人减速的器的摆线齿壳、行星针轮、偏心轴及行星架等关键零件的结构优化和加工，目前国内的加工设备、装配工艺、精度检测等还难以达到。
但立足使用国产数控机床及工具设备完成相关加工，则有助于提高我国高端精密机械零部件设计及加工水平，促进国产数控机床的应用和发展。
6.4数控技术在汽车领域的应用
数控机床在汽车工业中的广泛应用不仅提高了生产效率，保证了加工精度，而且降低了生产成本。
在汽车整车生产的四条线，即冲压、焊接、涂装和总装线，五一不要到数控机床。
自动化生产线中应用最多的就是机械手和传输装置，使工人装备更方便快捷。
随着数控技术的发展，也出现了一些完全不需要人干预的无人自动化生产线，最典型。
应用最广泛的应该是自动化车身前板生产线，完全由机器完成，不需要手持板件冲压，减少了对了人体的伤害。
当然，还有自动化焊接机器人，在焊接车身时，焊接质量高，而且焊接速度是人工焊接的百倍以上。
最值得一提的是美国通用的无人汽车生产车间，整个车间不需要工人，完全自动运行。
在一个汽车中有一万多个零部件，没有几个零件的生产和数控机床毫无关系。
发动机作为汽车的心脏，制造加工精度要求相当高，而且制造工艺复杂。
气缸体是发动机中的最大零件，也是其他零部件的支撑体。
气缸体先铸造，再用数控机床铣“三孔四面”，最后还要用数控机床精镗缸筒。
活塞也是先铸造在数控加工，最后精魔。
连杆先用滚锻的工艺锻造，再数控加工。
曲面的动平衡要求很高，凸轮轴的凸轮型线精度要求很高，必须数控加工。
发动机上最复杂的气缸盖就更要用数控机床加工了。
发动机的油底壳采用薄钢板冲压而成，看似与数控机床无关，但是你可曾想过冲压用的模具也是由数控机床加工出来的呢？
变速箱最为汽车最重要的传动机构，拥有大量的齿轮和轴类零件。
现在汽车制造中，变速箱中所有的齿轮和轴都由数控机床加工所得。
数控机床在加工齿轮时有很大的优势，现在常采用插齿、剃齿、滚齿等工业加工齿轮，加工精度高，生产效率高。
轴在加工成阶梯轴后，还有铣键槽，拉花键等。
这些都大大提高了配合精度。
变速箱的壳体在铸造完成后，必须在数控加工中心中铣端面和轴孔，以保证各轴间的间距。
就连凸缘的淬火也是在淬火机中完成。
现代汽车车身的美观性越来越受到人们的重视。
同时为了获得更好的空气动力学以及碰撞安全，以减少行车过程中的阻力和提高安全性，使得汽车车身形状越来越复杂，曲面高次方程越来越多。
现代车身虽然全部冲压而成，但是那个冲压也离不开数控加工中心。
在汽车总还有很多难加工的零部件，它们用普通机床往往无法加工，只能用数控机床来完成加工。
比如大批量汽车发动机，变速箱，底盘主要零部件需要中五轴的加工中心加工。
随着汽车工业和数控技术的快速发展，我深信：
数控机床会更加深入地应用到汽车生产中，加速汽车工业发展，为汽车工业服务。
汽车制造工业也促进数控机床的发展。
6.5数控技术在煤矿工业中的应用
我国是一个煤炭大国，煤炭资源在我国的能源系统中占有举足轻重的地位。
这就决定了我国的煤机企业的任务是为呢煤炭系统生产高质量、高可靠性的煤炭开采及保护装备。
在激烈的市场竞争的条件下，如何谋生存、求发展，煤机行业本身的水平关键看创新能力、人员素质和企业素质的提高。
企业设备数控化程度高底（数控设备占主要设备拥有量比率）是代
表工业化水平的标志，同时要组建符合厂情的生产模式，机床的配置上要根据被加工零件的图纸的复杂程度、精度、材质、数量和热处理等因素来选择机床。
根据煤矿机械的具体情况，不可能进行全面投资购置大量数控机床等设备，要充分利用好现有的各种型号的加工机床，采取普通机床加数控机床的生产模式，制定出加工精度等级，数控机床与普通机床最大的优势在普通机床上加工，精加工要求高的在高精度的数控机床上加工。
另一方面，煤矿企业要针对目前企业主要装备是普通机床的现状，充分利用现有的设备资源，在普通机床的基础上，按照要求，选择国产或者进口的数控系统，对旧机床实行数显、数控改造。
通过数控化改造使之成为全新概念的数控机床，达到投入少，易操作，功能和精度较高并能满足要求，来实现整体机床数控化的提高，以适应日益复杂的加工过程。
结束语
综上所述，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不断扩大，它对我们生活息息相关的行业如IT、汽车、轻工、医疗等的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
数控技术是现代先进制造技术基础的核心，把传统的机械制造业推到了信息化的制造时代、当今世界各国制造业广泛采用数控技术，不但可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，而且是现代各种新兴技术或尖端技术得以存在和发展“使能技术”。
大力发展以数控技术为核心的先进制造技术成为世界各国加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
机械制造技术的逐步完善、以及其行业的健壮发展，能够充分促进我国的综合国力稳健提高。
而数控技术在机械制造业中的完善发挥与体现，不仅为我国机械制造业提供了一个巨大的机遇还有效提升了各制造业的作业效率与质量。
但是我国数控技术与发达国家相比差距还是较大，不仅是在技术还是设备上，我国的制造业水平还期待有更大的提高。
展望我国在数控技术、在制造业能有一个更大的拔高。
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