任務一 數控機床的產生與發展

任務描述

數控（NC）機床是指采用數字化信號對機床的運動及加工過程進行控制的機床。它是怎樣產生的？其發展過程怎么樣？了解我國數控機床的現狀為學習數控技術打下相應的基礎。

學習目標

了解數控機床的產生和我國數控機床的現狀，大膽設想以后數控機床的發展方向。

任務分析

數控機床是數控加工的先決條件，只有選擇合適的機床才能使數控加工更合理化。要合理選擇，必須要先了解、學習，進而再因地制宜進行運用和創新。

任務完成

一、數控機床的產生和發展

1.數控技術的發展進程

1952年，美國帕森斯（Parsons）公司與美國麻省理工學院（MIT）合作研究出第一臺三坐標數控機床，用于加工直升飛機螺旋槳葉片輪廓的樣板，該機床的數控系統全部采用電子管元件，邏輯運算與控制采用硬件電路來完成，這作為第一代數控系統的標志。第二代數控系統產生于20世紀50年代末，數控系統采用晶體管和印制電路板技術。第三代數控系統產生于20世紀60年代，小規模集成電路的誕生，其體積小，功耗低，從而推動數控系統的進一步發展。以上三代，都是采用專門的硬件邏輯控制系統，只能完成固定的控制功能。隨著計算機技術的發展，小型計算機開始取代了專門的硬件邏輯控制系統，1970年美國芝加哥國際機床展覽會上，第一次展出了小型計算機數控裝置和由計算機直接控制多臺機床的數控系統（DNC），稱為第四代數控系統。1974年，美、日等國首先研究出以微處理器為核心的數控機床，進一步簡化了CNC系統的硬件結構，降低了CNC機床的成本。這是以微處理器為系統核心的第五代數控系統，又稱為MNC（Micro-computerized Numerical Control），后來人們將MNC也統稱為CNC。此后30多年，大規模集成電路的不斷發展，使微處理器的性能不斷提高，軟件功能不斷加強，外圍電路和接口配置也不斷完善。微處理器數控系統使得數控機床得到了飛速發展和廣泛應用，如表1-1-1所示。

表1-1-1 數控系統的發展

二、我國數控機床發展現狀及思考

我國數控技術的發展起步于20世紀50年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，但進出口逆差嚴重，國產機床市場占有率連年下降，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%。1999年機床進口額為8.78億美元（7624臺），2003年達27.1億美元（23320臺），相當于同年國內數控機床產值的2.7倍。國內數控機床制造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。

1.不斷加強技術創新是提高國產數控機床水平的關鍵

國產數控機床缺乏核心技術，從高性能數控系統到關鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內制造商艱難地創出了自己的品牌，但其產品的功能、性能的可靠性仍然與國外產品有一定差距。近幾年國產數控機床制造商通過技術引進、海內外并購重組，以及國外采購等獲得了一些先進數控技術，但缺乏對機床結構與精度、可靠性、人性化設計等基礎性技術的研究，忽視了自主開發能力的培育，國產數控機床的技術水平、性能和質量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數用戶的認可。

2.制造水平與管理手段依然落后

一些國產數控機床制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調試完全靠手工，加工質量在生產進度的緊逼下不能得到穩定與提高。另外很多國產數控機床制造商的生產管理依然沿用原始的手工臺賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業無法形成足夠的生產規模。國外機床制造商能做到每周裝調出產品，而國內的生產周期過長且很難控制。因此在引進技術的同時應注意加強自身工藝技術改造和管理水平的提升。

3.服務水平與能力欠缺也是影響國產數控機床占有率的一個重要因素

由于數控機床產業發展迅速，一部分企業不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售后服務。有些企業派出的人員對生產的數控機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好數控機床，更不能指導用戶使用好機床；有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務應從研究用戶的加工產品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業的培訓人員和良好的培訓環境，幫助用戶發揮機床的最大效益、加工出高質量的最終產品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產數控機床的市場占有率。

4.加大數控專業人才的培養力度

從我國數控機床的發展來看需要三種層次的數控技術人才，第一種是熟悉數控機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工和自動編程的車間技術操作人員；第二種是熟悉數控機床機械結構及數控系統軟硬件知識的中級人才，要掌握復雜模具的設計和制造知識，能夠熟練應用UG、Pro/E等CAD/CAM軟件，同時有扎實的專業理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經驗；第三種是精通數控機床結構設計以及數控系統電氣設計、能夠進行數控機床產品開發及技術創新的數控技術高級人才。我國應根據需要有目標地加大人才培養力度，為我國的數控機床產業提供強大的技術人才支持。

知識鏈接

思考與練習

1.數控機床的發展經歷了幾代？

2.根據我國數控機床的現狀，談談自己的感想。