数控机床毕业论文设计

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51,861.00台增长至2013年的209,287.00台。2013年，我国数控金属切削机床行业产量呈现增长态势，比2012年205,695.13台同比增长1.75%。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的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。按专项规划，到２０２０年，我国航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备约８０％立足国内。高档数控机床与基础制造装备总体技术水平进入国际先进行列，部分产品国际领先。

从上面的内容中我们看到了我国在数控机床领域取得的一些成绩。而另一方面，尽管我国数控金属切削机床行业近年来取得了长足的发展，数控化率稳步提高，但机床消费和生产的结构性矛盾仍然比较突出。目前，国内对中高档机床的需求量逐渐超过低档机床。但国产数控金属切削机床以低档为主，高档数控机床绝大部分依赖进口。我国数控金属切削机床行业技术创新投入不足，自主创新能力较弱，导致国产数控金属切削机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。

第二章 数控机床的发展趋势

近些年来，随着科学技术的发展，先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控技术提出了更高的要求。自从我国数控机床的技术发展到了成熟期以后，各个领域都开始了对于数控机床的广泛关注。当前我国的机床铸造产业正处于高速发展时期，产业由量变正走向质变的阶

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段。综合分析国内外数控机床发展形势，我国数控机床的发展还应顺应以下发展趋势：

2.1向工序集中化发展

上世纪中期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，机床的机械手可以自动更换刀具，连续地对工件进行多种工序加工。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。 2.2向高速度、高精度方向发展

精度和速度是数控机床的两个重要指标，直接关系到产品的质量和档次、产品的生产周期和在市场上的竞争能力。高精度、高速度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在这些方面的发展也就更为突出。

在加工精度方面，数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。最近几年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3-5μm提高到1-1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级。加工精度的提高不仅在于采用了滚珠丝杠副、静压导轨、直线滚动导轨、磁浮导轨等部件，提高了CNC系统的控制精度，应用了高分辨率位置检测装置，而且也在于使用了各种

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误差补偿技术，如丝杠螺距误差补偿、刀具误差补偿、热变形误差补偿、空间误差综合补偿等等。

在加工速度方面，如今的数控机床普遍是高速加工，高速加工源于20世纪90年代初，以电主轴和直线电机的应用为特征，使主轴转速大大提高，进给速度达60m／min以上，进给加速度和减速度达到1-2g以上，主轴转速达100000r/min以上。高速进给要求数控系统的运算速度快、采样周期短，还要求数控系统具有足够的超前路径加（减）速优化预处理能力，有些系统可提前处理5000个程序段。为保证加工速度，高档数控系统可在每秒内进行2000-10000次进给速度的改变。另一方面，运算速度的高速化也为数控机床增添了动力：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高，使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24～240m/min的进给速度。 2.3向柔性化、功能集成化方向发展

数控机床在提高单机柔性化的同时，朝单元柔性化和系统化方向发展，如出现了数控多轴加工中心、换刀换箱式加工中心等具有柔性的高效加工设备；出现了由多台数控机床组成底层加工设备的柔性制造单元、柔性制造系统、柔性加工线。

在现代数控机床上，自动换刀装置、自动工作台交换装置等已成为基本装置。随着数控机床向柔性化方向的发展，功能集成化更多地体现在：工件自动装卸，工件自动定位，刀具自动对刀，工件自动测

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量与补偿，集钻、车、镗、铣、磨为一体的“万能加工”和集装卸、加工、测量为一体的“完整加工”等。 2.4向智能化方向发展

随着人工智能在计算机领域不断渗透和发展，数控系统向智能化方向发展。在新一代的数控系统中，由于采用“进化计算”、“模糊系统”和“神经网络”等控制机理，性能大大提高，具有加工过程的自适应控制、负载自动识别、工艺参数自生成、运动参数动态补偿、智能诊断、智能监控等功能。

2.4.1引进自适应控制技术

通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态，并根据这些状态实时调整加工参数和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备运行的安全性；

2.4.2智能故障回放和故障仿真技术

能够完整记录系统的各种信息，对数控机床发生的各种错误和事故进行回放和仿真，用以确定错误引起的原因，找出解决问题的办法，积累生产经验；

2.4.3刀具寿命自动检测

利用红外、声发射、激光等检测手段，对刀具和工件进行检测。发现工件超差、刀具磨损和破损等，及时进行报警、自动补偿或更换刀具，确保产品质量。

2.4.4智能4M数控系统

在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和

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快速响应的有效途径，将测量（Measurement）、建模（Modeling）、加工（Manufacturing）、机器操作（Manipulator）四者（即4M）融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作的一体化。

2.4.5智能化交流伺服驱动技术

目前已研究能自动识别负载并自动调整参数的智能化伺服系统，包括智能化主轴交流驱动装置和进给伺服驱动装置，使驱动系统获得最佳运行。

2.5向高可靠性方向发展

所谓的数控机床可靠性，就是指数控机床产品及其系统能够在限定时间内完成一定的动作指令的能力。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标，它主要取决于数控系统各伺服驱动单元的可靠性。为提高可靠性，目前主要采取以下措施：

2.5.1采用更高集成度电路芯片

采用更高集成度的电路芯片，采用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，可以减少元器件的数量，有效地提高可靠性。

2.5.2实现硬件功能软件化

通过硬件功能软件化，以适应各种控制功能的要求，同时通过硬件结构的模块化、标准化、通用化及系列化，提高硬件的生产批量和质量。

2.5.3增强故障自诊断、自恢复和保护功能

增强故障自诊断、自恢复和保护功能对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断、报警。当发生加工超程、刀损、干扰、断电

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