發(fā)布時(shí)間：2022-03-10 02:31:23
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的數(shù)控技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
數(shù)控技術(shù)是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)以及傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)等融為一體的通過數(shù)字命令信息指令對(duì)機(jī)械進(jìn)行二次加工并控制的自動(dòng)化技術(shù)，該技術(shù)由數(shù)字化信息設(shè)備以及控制運(yùn)行設(shè)備組成，技術(shù)含量極高，在用于機(jī)械制造領(lǐng)域中能夠大大提升生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和精確度。數(shù)控技術(shù)的特征有以下三點(diǎn)：首先，數(shù)控技術(shù)可有效提高制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量以及精確度，從而提高生產(chǎn)效率。例如，在機(jī)床夾具制造過程中利用數(shù)控技術(shù)，在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)多個(gè)夾具進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)格的加工，簡(jiǎn)化操作程序，縮短制造時(shí)間，從而提高了生產(chǎn)聊率，統(tǒng)一規(guī)格的加工操作，讓機(jī)床夾具更符合標(biāo)準(zhǔn)，精確度更高。其次，提供簡(jiǎn)化工藝流程，減少投入。利用數(shù)控技術(shù)能夠大大簡(jiǎn)化工藝數(shù)量和程序，以自動(dòng)化的方式代替更多繁瑣復(fù)雜的工藝，使生產(chǎn)更便利；第三，功能強(qiáng)大。數(shù)控技術(shù)不僅能提高生產(chǎn)效率，統(tǒng)一規(guī)格，提高精確度，還能改變生產(chǎn)參數(shù)，使其適用于更多規(guī)格不同、批次不同產(chǎn)品的要求。數(shù)控技術(shù)只需要通過電腦調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)、規(guī)格就可以實(shí)現(xiàn)以上要求。
2數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造中的實(shí)際應(yīng)用
2.1機(jī)床設(shè)備上的數(shù)控技術(shù)
機(jī)床設(shè)備是機(jī)械制造過程中的基礎(chǔ)設(shè)備，絕大部分的操作程序都是在機(jī)床上面實(shí)現(xiàn)完成的。數(shù)控技術(shù)引入機(jī)床設(shè)備中將計(jì)算機(jī)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)融合進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，控制生產(chǎn)過程中的每道工序的參數(shù)、時(shí)間、以及規(guī)格，做到統(tǒng)一規(guī)范化的操作，讓機(jī)床設(shè)備在工作時(shí)更加穩(wěn)定、安全和高效，同時(shí)完善機(jī)床的各類零部件開關(guān)控制，使操作開關(guān)系統(tǒng)、冷卻泵系統(tǒng)等調(diào)節(jié)得更加精準(zhǔn)、細(xì)致。
2.2工業(yè)生產(chǎn)中的數(shù)控技術(shù)
工業(yè)生產(chǎn)過程中的數(shù)控技術(shù)應(yīng)用最為頻繁，尤其是食品加工、藥品加工以及印刷造紙等工業(yè)領(lǐng)域。數(shù)控技術(shù)的使用不僅可以有效降低工業(yè)生產(chǎn)中的材料損耗，提高工作環(huán)境的利用率，降低工業(yè)投入成本，將工業(yè)化生產(chǎn)由傳統(tǒng)的、人工化、滯后化帶入一個(gè)智能化、高效化的全新時(shí)代。比如某牛奶加工廠，從牛奶的提取、檢測(cè)、加工、包裝等一系列的過程中，采用數(shù)控技術(shù)，全程利用計(jì)算機(jī)控制牛奶加工生產(chǎn)的各個(gè)流程和環(huán)節(jié)，既保證了效率和質(zhì)量，還能全程監(jiān)控牛奶的生產(chǎn)加工包裝過程，一旦發(fā)現(xiàn)不利因素，可及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施解決問題，保證奶制品的安全可靠。
2.3航天器材上的數(shù)控技術(shù)
航空航天技術(shù)一直以來是屬于高精密型的、技術(shù)含量超高的技術(shù)，而它所采用到的材料和零件都是經(jīng)過特制而成的。以往沒有出現(xiàn)數(shù)控技術(shù)之前，對(duì)于航天器材的制造尚處于較為粗淺的階段，往往不能滿足航空航天的高要求和高標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)數(shù)控技術(shù)引入航天宇航工業(yè)中后，以精密的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及超強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為支撐，力求將航天器材制作的更符合要求、更完美的程度，尤其是對(duì)航天器材的小部件的制作更是精益求精，堅(jiān)持節(jié)約，反對(duì)能源浪費(fèi)。
2.4汽車領(lǐng)域的數(shù)控技術(shù)
隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，汽車作為出行代步工具和顯示人們財(cái)富地位的象征已經(jīng)成為許多人擁有的物品之一，汽車需求量與日俱增，而由此引發(fā)的汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈。汽車生產(chǎn)領(lǐng)域引入數(shù)控技術(shù)，可以有效提升構(gòu)成汽車各個(gè)零部件的生產(chǎn)速率，加快汽車零部件的組裝和后期測(cè)試的效率，加大汽車成品的生產(chǎn)量，提高汽車成品的質(zhì)量，最終提高汽車從生產(chǎn)都投入銷售過程中的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)階段的汽車生產(chǎn)車間中，全部采用的是現(xiàn)代化、高科技的數(shù)控機(jī)床設(shè)備，生產(chǎn)流水線作業(yè)高效化、智能化，讓汽車從零件的生產(chǎn)、組裝到后期的試運(yùn)行全程控制中，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)能和高質(zhì)量的要求。
2.5煤礦機(jī)械領(lǐng)域中的數(shù)控技術(shù)
眾所周知，煤炭是人們生產(chǎn)和生活中必不可少的能源之一，而煤炭的開采以及運(yùn)輸屬于一項(xiàng)高危險(xiǎn)生產(chǎn)活動(dòng)，必須要求參與者擁有較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)和高度工作警惕。采煤過程中最常使用到的就是采煤機(jī)，尤其采煤工作面的環(huán)境極為惡劣，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，通常意義上的采煤機(jī)只能完成小部分工作面的采煤工作量，無法對(duì)一整個(gè)礦料進(jìn)行單獨(dú)開采和整合，在這種惡劣的情況下難以正常工作并保證工作效率，倘若引入數(shù)控技術(shù)，即在采煤機(jī)添加了數(shù)控氣割，利用焊接技術(shù)將采煤機(jī)功能擴(kuò)展，解決傳統(tǒng)采煤機(jī)程序單一、功能不全的缺陷，使其能在不同的采煤工作面正常快速的工作，不僅有效提升了采煤工作效率，縮短了煤炭采礦時(shí)間，還大大降低了采煤礦工的危險(xiǎn)，值得在煤礦機(jī)械領(lǐng)域廣泛推廣。
3結(jié)論
游戲的制作具有內(nèi)在的電子產(chǎn)品屬性和外在的視覺形象表現(xiàn)兩部分。其中，視覺形象表現(xiàn)的內(nèi)容主要包括環(huán)境制作、角色制作、道具制作等，這些內(nèi)容主要是在模擬現(xiàn)實(shí)世界形象的基礎(chǔ)上，為達(dá)到游戲的娛樂性而進(jìn)行創(chuàng)意改造，強(qiáng)化其視覺沖擊力來增強(qiáng)欣賞性。這部分的制作主要是以美術(shù)手段來表達(dá)，其制作是在專業(yè)的電腦軟件中進(jìn)行的，通過形象設(shè)計(jì)與繪制、模型的建立、貼圖繪制等手段來完成。這個(gè)部分的制作與傳統(tǒng)的美術(shù)有很大的區(qū)別，但也包含美術(shù)知識(shí)的運(yùn)用。例如游戲三維角色制作：制作角色模型首先要熟練掌握軟件工具的操作和項(xiàng)目針對(duì)角色的制作要求，人物角色的比例、裝備造型及色彩的設(shè)計(jì)搭配、角色形象造型在制作時(shí)需要運(yùn)用美術(shù)的相關(guān)知識(shí)來標(biāo)定準(zhǔn)確程度和審美判斷。在用軟件工具制作模型和繪制貼圖時(shí)，美術(shù)的相關(guān)知識(shí)起到的了指導(dǎo)意義，實(shí)際制作主要是對(duì)模型與貼圖的完成度為最終目標(biāo)。
二、游戲美術(shù)的運(yùn)用與傳統(tǒng)美術(shù)的關(guān)系
游戲在實(shí)際制作中與美術(shù)相關(guān)聯(lián)的制作環(huán)節(jié)有：游戲概念設(shè)計(jì)、UI界面設(shè)計(jì)、三維角色制作、三維場(chǎng)景制作、游戲宣傳動(dòng)畫與海報(bào)等。游戲制作是對(duì)游戲設(shè)計(jì)的生產(chǎn)與完善，美術(shù)應(yīng)用是完成設(shè)計(jì)的手段。一款游戲畫面效果是否精彩，主要是依靠游戲美術(shù)人員。游戲美術(shù)人員是一款游戲外觀世界的創(chuàng)造者，所有的創(chuàng)意和想法都將由美術(shù)人員通過2D、3D圖形軟件制作出來，呈現(xiàn)出游戲的視覺外觀面貌。游戲的制作與生產(chǎn)既屬于設(shè)計(jì)范疇也包含造型藝術(shù)，設(shè)計(jì)往往和生產(chǎn)技術(shù)、工具緊密聯(lián)系在一起，為完成設(shè)計(jì)必須借助于一定的工具技術(shù)以達(dá)到其目的，而技術(shù)工具在服務(wù)于設(shè)計(jì)的同時(shí)，也體現(xiàn)出了其自身的價(jià)值和找到了具體的結(jié)合點(diǎn)。設(shè)計(jì)是視覺藝術(shù)中的一部分，以傳統(tǒng)美術(shù)為基礎(chǔ)，在游戲制作中使用并以美術(shù)造型知識(shí)為手段來進(jìn)行創(chuàng)作。游戲制作形式多樣，從外觀面貌來概括大致分為兩大類：一種是以再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)真實(shí)為內(nèi)容的形式；一種是以表現(xiàn)形式感為主要內(nèi)容的形式。在以再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)真實(shí)為表達(dá)手段的游戲制作，更側(cè)重的是對(duì)現(xiàn)實(shí)真實(shí)的模擬，這種形式的制作是以強(qiáng)悍、真實(shí)的視覺效果吸引玩家和打動(dòng)玩家，在美術(shù)應(yīng)用方面更注重細(xì)致地刻畫，較接近具象寫實(shí)繪畫的畫面效果。在實(shí)際的游戲制作中更突顯和考驗(yàn)美術(shù)人員傳統(tǒng)的美術(shù)基本功和繪畫能力，扎實(shí)的美術(shù)基礎(chǔ)可以使模型的外觀貼圖制作更真實(shí)，特別是在處理貼圖色彩時(shí)，受過嚴(yán)格美術(shù)訓(xùn)練的美術(shù)人員能夠輕松繪制出符合視覺真實(shí)的色彩和肌理。在游戲設(shè)計(jì)的前期階段——概念設(shè)計(jì)（包括場(chǎng)景氣氛?qǐng)D、角色概念設(shè)定、場(chǎng)景規(guī)劃圖、裝備設(shè)計(jì)等）全憑美術(shù)人員設(shè)計(jì)和繪制出完整的形象方案來確定游戲制作的整體風(fēng)格，統(tǒng)一設(shè)計(jì)風(fēng)格，完善設(shè)計(jì)形象等。側(cè)重表現(xiàn)形式風(fēng)格的游戲，更注重的是對(duì)客觀形態(tài)的夸張、變形乃至怪誕處理的一種方式。游戲中所運(yùn)用的對(duì)客觀形態(tài)的夸張、變形等手段完全是為了強(qiáng)調(diào)游戲的娛樂性和可玩性，通過另類和怪誕的視覺形式來吸引玩家，增強(qiáng)游戲產(chǎn)品的持久性和持續(xù)拓展的設(shè)計(jì)內(nèi)容空間。與傳統(tǒng)的表現(xiàn)藝術(shù)強(qiáng)調(diào)藝術(shù)家的主觀感情和自我感受完全不同。在美術(shù)方面主要體現(xiàn)在造型的簡(jiǎn)潔與色彩的高純度應(yīng)用方面，再進(jìn)行程序難度的操控設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)和傳達(dá)出視覺元素的吸引力。
三、美術(shù)在游戲制作中的應(yīng)用內(nèi)容和形式
不論什么風(fēng)格的游戲其可視化的形式特征必然由美術(shù)與設(shè)計(jì)來承擔(dān)，其內(nèi)容和形式在很大程度上區(qū)別于藝術(shù)創(chuàng)作的內(nèi)容和形式，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：內(nèi)容指定化、形式流程化。游戲的開發(fā)制作是根據(jù)“策劃案”為背景，內(nèi)容的設(shè)計(jì)與繪制嚴(yán)格根據(jù)游戲的整體策劃進(jìn)行的，繪制人員按照策劃案指定的角色形象、場(chǎng)景樣式進(jìn)行制作。內(nèi)容形式按制作團(tuán)隊(duì)分工不同，將不同的制作環(huán)節(jié)流程化分配給不同的部門，以確保團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作的準(zhǔn)確度。內(nèi)容形式主要表現(xiàn)在美術(shù)繪制環(huán)節(jié)，前期包括角色形象的設(shè)計(jì)塑造與繪畫，場(chǎng)景規(guī)劃以及局部氣氛?qǐng)D的繪制，裝備及物件的設(shè)計(jì)及繪制，前期環(huán)節(jié)美術(shù)應(yīng)用比例較大，主要的工作內(nèi)容是將策劃概念形象化。內(nèi)容形象具體化、形式程式化。游戲體裁不同其內(nèi)容形式也不盡相同，不論具象性寫實(shí)類游戲還是非具象性的、意象形式的游戲，其形象均為具體化的視覺形象以使得玩家辨別操控，對(duì)于美術(shù)制作來說主要運(yùn)用線條、色彩、塊面等造型手段塑造具有一定意味、趣味的具體可視形象，游戲主體形象具體化的另一個(gè)原因，是由于后期數(shù)控程序要根據(jù)游戲進(jìn)展和關(guān)卡設(shè)定來控制具體形象使游戲順利完成的依據(jù)。這一點(diǎn)，也使得其美術(shù)制作以一種程式化的方式進(jìn)行，例如模型的面數(shù)控制、圖形的分層管理、貼圖繪制的尺寸大小要求都必須符合程序要求。否則，制作的“零部件”由于不符合程序要求而不能載入。內(nèi)容形象理想化、形式規(guī)范化。游戲?yàn)樵鰪?qiáng)其娛樂性和視覺吸引力，游戲內(nèi)的各種形象都是經(jīng)過超感覺設(shè)計(jì)并符合審美理想、具有化身作用的理想形象；游戲里面的任何形象制作都必須按照程序規(guī)范進(jìn)行，因?yàn)槠渥罱K是以使用為目的，其成品是用美術(shù)手段創(chuàng)造出來的電子形式的產(chǎn)品，既生成的是數(shù)字代碼，這種數(shù)字形式必然具有一定的序列規(guī)范，游戲制作是現(xiàn)代科技與藝術(shù)審美娛樂功能結(jié)合出具有現(xiàn)代文化新面貌的產(chǎn)物，是運(yùn)用繪畫藝術(shù)表達(dá)幻想描述，通過數(shù)字技術(shù)形式轉(zhuǎn)化為具有媒介傳播的情景藝術(shù)，其內(nèi)容形象的具體和形式的規(guī)范是顯而易見的。
四、美術(shù)在游戲中的應(yīng)用和表達(dá)理念的媒介作用
美術(shù)在整體社會(huì)結(jié)構(gòu)中從屬于意識(shí)形態(tài)，即審美的意識(shí)形態(tài)，通過美術(shù)造型手段對(duì)人類精神文化產(chǎn)生影響。游戲是具有描述性特征的一種主觀先驗(yàn)性假設(shè)，它是在利用一切手段來告訴我們游戲中有一個(gè)什么樣的世界，講述和傳達(dá)是游戲世界觀的重要方式，游戲要塑造出一個(gè)幻想的世界，這個(gè)“世界”的外化形象必須通過美術(shù)造型手段來實(shí)現(xiàn)，美術(shù)長(zhǎng)于刻畫事物的外部形態(tài)來得到可視的實(shí)在形體，同時(shí)獲得視覺上的審美享受。運(yùn)用繪畫、雕塑、設(shè)計(jì)、書法等美術(shù)手段塑造可視化形象貫通整個(gè)游戲的制作環(huán)節(jié)，可以說游戲制作是將幻想的世界通過形象塑造還原出來，以完成可視的形象世界。在游戲制作中美術(shù)的運(yùn)用主要表現(xiàn)在前期角色形象設(shè)計(jì)與繪制、場(chǎng)景地形地貌的設(shè)計(jì)與繪制、UI界面的設(shè)計(jì)與制作（游戲中的UI界面屬于設(shè)計(jì)范疇，但其制作過程是使用軟件進(jìn)行繪制）。中期模型的制作，模型制作環(huán)節(jié)使用的是三維軟件工具進(jìn)行造型，實(shí)質(zhì)上也是美術(shù)造型的范疇，因其基本應(yīng)用的是繪畫的造型知識(shí)，包括角色形象和場(chǎng)景的外觀貼圖的繪制等。后期角色動(dòng)作與場(chǎng)景動(dòng)作（水流、動(dòng)態(tài)火、風(fēng)吹等）都屬于藝術(shù)的客觀表現(xiàn)，同傳統(tǒng)繪畫忠實(shí)自然描繪相同。在游戲產(chǎn)品最后運(yùn)營階段，宣傳海報(bào)和衍生產(chǎn)品的繪制與制作依然是美工的工作范疇。一款成熟的游戲是通過其外觀形象的塑造來傳達(dá)世界觀和價(jià)值觀的，游戲中的世界觀和價(jià)值觀決定了游戲操作的規(guī)則，同時(shí)也決定了美術(shù)風(fēng)格的形成和形象塑造的基礎(chǔ)，美術(shù)的任務(wù)就是要表現(xiàn)角色特有的外貌和著裝，與眾不同的地形地貌等以傳達(dá)出隱性的神秘背景。游戲是一種多媒體藝術(shù)，是一種圖像式的視覺傳播媒體形式，通過色彩、形象、動(dòng)作等圖像語言來傳達(dá)世界觀的，這也決定了美術(shù)手段在游戲制作中的媒介作用，也正是美術(shù)特有的造型元素的綜合應(yīng)用形成并傳達(dá)了整個(gè)游戲的理念，也賦予了整個(gè)游戲以鮮活的生命力。
五、游戲美術(shù)賦予數(shù)控形象以藝術(shù)審美屬性
游戲的制作由于美術(shù)的參與使其具有了藝術(shù)審美屬性，通過形象塑造的表象傳達(dá)游戲的思想及主張。游戲本身是一種娛樂活動(dòng)，可供人們參與和互動(dòng)的行為活動(dòng)；而美術(shù)屬于藝術(shù)范疇，是人為能力的體現(xiàn)方式。美術(shù)在游戲中的應(yīng)用不僅使數(shù)控技術(shù)得到功能上的完善，也開辟了數(shù)字藝術(shù)的誕生，為藝術(shù)表達(dá)形式增加了新的手段，產(chǎn)生了新的視覺審美形式。美術(shù)應(yīng)用在游戲中是將策劃者的主觀意圖轉(zhuǎn)換為客觀目的的創(chuàng)作活動(dòng)，是一種有既定目的的勞作，在游戲制作中的各個(gè)與美術(shù)相關(guān)的環(huán)節(jié)，游戲“世界”既要運(yùn)用美術(shù)手段形象化，同時(shí)，又將所創(chuàng)造的形象物態(tài)化為具有審美意義的審美對(duì)象。因此，藝術(shù)創(chuàng)作是特殊的精神生產(chǎn)形態(tài)，任何創(chuàng)作形象都是經(jīng)過美術(shù)人員主觀世界審美意識(shí)加工改造的產(chǎn)物，創(chuàng)作形象一旦完成就成為了欣賞對(duì)象和審美對(duì)象，也就具有了審美屬性。游戲美術(shù)和傳統(tǒng)的紙上、布上美術(shù)造型手段相比，游戲中的美術(shù)手段比純繪畫的美術(shù)手段豐富得多，游戲美術(shù)的繪制過程主要是在軟件程序中進(jìn)行的，是一種電子化的藝術(shù)形象，其制作手段必然是以電子形式為主要手段，這種電子手法是對(duì)現(xiàn)實(shí)的一種模擬，利用電子數(shù)控技術(shù)來塑造形象，工具的使用與制作方式和傳統(tǒng)的美術(shù)有很大區(qū)別，但目的都是為了塑造審美形象。數(shù)控技術(shù)不同于傳統(tǒng)的繪畫技術(shù)，數(shù)控技術(shù)是一套系統(tǒng)的操作流程，其通過具有不同功能的工具并配以相應(yīng)的指令來完成作品的生成，操作者必須熟知和學(xué)會(huì)工具和命令的使用方法，且形成固有的操作系統(tǒng)，以數(shù)字化的方式來控制所得到的結(jié)果，其塑造的審美形象具有規(guī)范、真實(shí)、完整、超現(xiàn)實(shí)的特征。特別是在游戲所代表的數(shù)字藝術(shù)中，使我們認(rèn)識(shí)到游戲制作是情景、表演、美術(shù)、音樂、動(dòng)畫、程序相互配合的綜合藝術(shù)、實(shí)用藝術(shù)。美術(shù)是游戲制作的一部分，塑造形象的同時(shí)也賦予了其審美屬性。
六、游戲美術(shù)發(fā)展的未來趨勢(shì)和現(xiàn)實(shí)意義
1數(shù)控技術(shù)的原理
數(shù)控機(jī)床使用計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)，能夠在計(jì)算機(jī)上遠(yuǎn)程控制和定位工作臺(tái)，還具備了和數(shù)控機(jī)床匹配的功能模塊結(jié)構(gòu)，很大程度上提高了工作的效率。對(duì)固定工件進(jìn)行位置處理，能夠保證程序正常運(yùn)行。使用數(shù)控機(jī)床的時(shí)候，把每個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)分量傳送到驅(qū)動(dòng)光源中，這樣機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)就可以按照編制的路線進(jìn)行。使用裝置中的插補(bǔ)功能進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄，控制系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信號(hào)傳送到控制裝置中從而進(jìn)行管理。中央處理器分析數(shù)據(jù)信息，讓每個(gè)部件都可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)零件進(jìn)行精密加工處理。數(shù)控機(jī)床使用的是數(shù)字信息控制運(yùn)動(dòng)過程和機(jī)械加工。設(shè)定編程程序，讓編輯好的程序控制設(shè)備。所以數(shù)控技術(shù)極大的提高了機(jī)械加工的設(shè)備的靈活性，促進(jìn)了加工機(jī)床的發(fā)展。在制造行業(yè)中，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)是加工的主體，數(shù)控技術(shù)的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。
2數(shù)控技術(shù)在制造行業(yè)應(yīng)用
2.1在機(jī)床設(shè)備中應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)電的重要組成，能夠有效的提高制造業(yè)的工作效率。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用改變了原來的零件加工方式，能夠使用數(shù)字化技術(shù)處理零件的加工工藝，使用編程指令，讓人工操作得到了取代，提高了加工效率。在機(jī)床設(shè)備中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，能夠讓生產(chǎn)工序和各項(xiàng)設(shè)備有機(jī)配合，不再調(diào)整機(jī)床工作臺(tái)的位置，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜零件的加工。
2.2在工業(yè)中應(yīng)用
在工業(yè)中，主要是將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)線上。采用編程方法，把需要的指令輸入到了計(jì)算機(jī)中，然后通過控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制技術(shù)，不再使用人工控制。數(shù)控技術(shù)具有很高的精確度，在保證了加工質(zhì)量的同時(shí)，還能夠提高生產(chǎn)效率，人工工作的環(huán)境也得到了改善。在工業(yè)中應(yīng)用數(shù)控機(jī)床能夠完成復(fù)雜的加工任務(wù)，在精度方面也有很好的精確度，在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出現(xiàn)了故障，數(shù)控機(jī)床的相關(guān)傳感和檢測(cè)系統(tǒng)，就能夠把故障的相關(guān)信息傳輸?shù)接?jì)算中，計(jì)算機(jī)就會(huì)停止機(jī)床的工作，能夠很好的保護(hù)數(shù)控機(jī)床設(shè)備。這樣能夠很大的節(jié)省人力資源，讓企業(yè)的成本降低。
2.3在機(jī)械加工中應(yīng)用
我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展非常迅速，不進(jìn)行數(shù)控車床技術(shù)的更新就不能跟上時(shí)展的步伐。很多的機(jī)械制造商已經(jīng)意識(shí)到了先進(jìn)技術(shù)的潛力，不斷地引進(jìn)先進(jìn)的焊件。數(shù)控氣割技術(shù)輕松的解決了單件下料難的問題，在工作的時(shí)候，只要保證壓縮接觸面積均勻，就能夠?qū)崿F(xiàn)很好的密封功能，對(duì)于產(chǎn)品的內(nèi)外環(huán)凹凸面加工提供了保證，實(shí)現(xiàn)毛坯到成品持續(xù)加工。數(shù)控技術(shù)在機(jī)械浮動(dòng)油封中也得到了很大的應(yīng)用，能夠?qū)?shù)控鏜銑床編程和現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，通過提前編制好齒形子程序，調(diào)整結(jié)合角度就可以滿足質(zhì)量的要求。在機(jī)械加工中，使用數(shù)控車床技術(shù)，還能夠提高零件焊接的精度，進(jìn)行密封，能夠從毛坯到成品持續(xù)加工，很大程度上提高了加工效率。
3數(shù)控機(jī)床增效措施
數(shù)控機(jī)床加工工藝和加工設(shè)備中有一些問題，缺乏數(shù)控機(jī)床加工工藝的知識(shí)庫和數(shù)據(jù)庫，缺乏加工切削參數(shù)，缺乏數(shù)字化管理系統(tǒng)和制造系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床在加工的時(shí)候，需要很長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間和等待時(shí)間，發(fā)生故障之后調(diào)試的時(shí)間也很長(zhǎng)，這些都降低了數(shù)控機(jī)床的效率。對(duì)我國數(shù)控機(jī)床加工工藝現(xiàn)狀進(jìn)行認(rèn)真分析之后，研究出了一些增加數(shù)控機(jī)床效率的方法。
3.1提高自動(dòng)化程度
數(shù)控技術(shù)在發(fā)展過程中，會(huì)逐漸的提高自動(dòng)化程度，這是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，也是制造領(lǐng)域的要求。自動(dòng)化程度加快之后，能夠減少加工的時(shí)間，提高加工的效率。經(jīng)過柔性生產(chǎn)線和柔性制造單元以及復(fù)合加工技術(shù)，能夠提高數(shù)控技術(shù)的自動(dòng)化和連續(xù)性，這樣可以有效的降低加工所需要的輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
3.2優(yōu)化加工過程
數(shù)控車床加工過程還存在一定的缺陷，通過優(yōu)化生產(chǎn)加工過程，能夠減少加工準(zhǔn)備時(shí)間。在加工中，使用先進(jìn)配套的管理方式、生產(chǎn)技術(shù)、機(jī)械零件制造執(zhí)行系統(tǒng)、刀具自動(dòng)配送、機(jī)械設(shè)備管理等，能夠增強(qiáng)設(shè)備的開動(dòng)率和完整性，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的持續(xù)運(yùn)行和高效管理具有很好的作用。
3.3優(yōu)化加工設(shè)計(jì)和工藝
數(shù)控機(jī)床加工工藝需要優(yōu)化，在保證零件質(zhì)量的前提下，通過減少加工的時(shí)間，提高加工的效率。數(shù)控機(jī)床使用先進(jìn)的刀具或者是高性能的數(shù)控機(jī)械機(jī)床等，能夠仿真模擬數(shù)控機(jī)床的加工，從而優(yōu)化控制數(shù)控機(jī)床程序。優(yōu)化加工工藝和加工設(shè)計(jì)，能夠提高加工的性能，提高切削效率和主軸的加工效率。
4總結(jié)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
長(zhǎng)期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行。
2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
2.1性能發(fā)展方向
(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
(3)工藝復(fù)合性和多軸化以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。
(4)實(shí)時(shí)智能化早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。
2.2功能發(fā)展方向
(1)用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶對(duì)界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。(2)科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>
(4)內(nèi)裝高性能PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級(jí)語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。
(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。
2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。
(2)模塊化硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
(3)網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。
(4)通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
3智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)
（一）數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床
當(dāng)下，數(shù)控技術(shù)在機(jī)床生產(chǎn)上的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍。機(jī)床設(shè)備為機(jī)械生產(chǎn)提供數(shù)量龐當(dāng)、種類繁多零部件，進(jìn)行零件加工時(shí)，由于不同批次、不同廠家的需求不同，零件的規(guī)格也存在細(xì)微差異，此時(shí)就需要通過手工調(diào)整編程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的規(guī)范化。數(shù)控技術(shù)可以對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的不同工序進(jìn)行整體性或局部性的調(diào)整和監(jiān)控，還能針對(duì)實(shí)際情況對(duì)工序中的參數(shù)進(jìn)行修改，從而完成即時(shí)性的跟蹤控制。簡(jiǎn)而言之，數(shù)控技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)的精密指揮取代操作人員的經(jīng)驗(yàn)性指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)控制裝置的自動(dòng)化操作，并有效提高機(jī)床設(shè)備的控制與執(zhí)行能力。通過將零件規(guī)格與操作誤差數(shù)據(jù)化，合理調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備的啟閉時(shí)間與運(yùn)轉(zhuǎn)周期，實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工精度的提升，進(jìn)而滿足機(jī)械生產(chǎn)工藝復(fù)雜化的具體要求。
（二）數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于汽車
汽車操縱靈敏性、機(jī)械動(dòng)力性及速度、安全等方面的要求都要靠精密的內(nèi)部零件來實(shí)現(xiàn)。在汽車購買量不斷增大的今天，數(shù)控技術(shù)在提高生產(chǎn)線效率，保證零件生產(chǎn)速度與質(zhì)量方面依然發(fā)揮著重要作用。除復(fù)雜零件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在進(jìn)行底盤裝配和發(fā)動(dòng)機(jī)安裝時(shí)，自動(dòng)化生產(chǎn)線同樣可以節(jié)約大量安裝人力，并有效提供操作的精準(zhǔn)性，避免誤差和瑕疵的產(chǎn)生。此外，數(shù)控系統(tǒng)通過整合大量模擬數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同款型、功能汽車的柔性控制與柔性生產(chǎn)線歸納。柔性生產(chǎn)線能根據(jù)市場(chǎng)需求完成對(duì)高、中、低檔車型的不同調(diào)試，并進(jìn)行新品的開發(fā)工作，以此減小品牌更新?lián)Q代過快對(duì)生產(chǎn)線造成的壓力。與此同時(shí)，柔性生產(chǎn)線還可通過控制系統(tǒng)與不同操作系統(tǒng)、監(jiān)控反饋系統(tǒng)的不同組合實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新，并通過汽車生產(chǎn)線與柔性生產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量與效能的提高與品牌的創(chuàng)新。
（三）數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于煤炭開采
煤炭的發(fā)掘和開采工作存在較大危險(xiǎn)性，對(duì)施工質(zhì)量、施工設(shè)備、施工人員也有較高要求，是以在進(jìn)行相關(guān)操作前，必須探明具體礦藏情況、地質(zhì)環(huán)境、氣候環(huán)境及相關(guān)內(nèi)容。數(shù)控技術(shù)能實(shí)現(xiàn)套料選擇方案的最優(yōu)，在擴(kuò)大開采規(guī)模、提高工作效率的同時(shí)完成對(duì)挖掘的深度、角度、方向等進(jìn)行精確控制，從最大程度上保證施工人員的安全，避免坍塌事故的發(fā)生。
（四）數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)以造紙業(yè)為例
在完成原木的采購工序后，需要對(duì)木材進(jìn)行去皮、正圓、切割、粉碎、熬漿、造紙、曬干等一系列環(huán)節(jié)的處理。然而，流程中產(chǎn)生的廢氣、機(jī)械操縱的失誤都可能對(duì)施工人員帶來安全隱患。此時(shí)，數(shù)控技術(shù)先通過限制正圓環(huán)節(jié)中的程序參數(shù)實(shí)現(xiàn)原木規(guī)格的統(tǒng)一化，降低后續(xù)環(huán)節(jié)的操作難度，再通過數(shù)控切割等技術(shù)實(shí)現(xiàn)后續(xù)環(huán)節(jié)的相對(duì)封閉化，減少相應(yīng)環(huán)節(jié)中的人力投入，從而在確保人員安全的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效能的提升。數(shù)控技術(shù)在食品生產(chǎn)領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。通過無菌自動(dòng)化生產(chǎn)線，可以完成對(duì)食品造型、材料配比、加工時(shí)間等各項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)化規(guī)定。此外，還可通電子監(jiān)控系統(tǒng)與自動(dòng)報(bào)警裝置及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正制作流程中存在的問題，并進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。值得注意的是，工資在勞動(dòng)力導(dǎo)向型為主的工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)開支中占了很大比重，這造成了利益空間的壓縮，不利于生產(chǎn)擴(kuò)大化和高速化，而數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用則是通過機(jī)械生產(chǎn)取代手工操作的方式，完成了人力的節(jié)約化與生產(chǎn)的高質(zhì)高效化。
二小結(jié)
摘要：簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上討論了在我國加入WTO和對(duì)外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面［1～4］。1．1高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì)
效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。
在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會(huì)情況來看，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達(dá)12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。
為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。
1.25軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。
當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含5面加工機(jī)床）的發(fā)展。
在EMO2001展會(huì)上，新日本工機(jī)的5面加工機(jī)床采用復(fù)合主軸頭，可實(shí)現(xiàn)4個(gè)垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，還可實(shí)現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動(dòng)加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。1.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)
21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對(duì)開放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中國的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產(chǎn)控制中心，簡(jiǎn)稱CPC)；日本大隈（Okuma）機(jī)床公司展出“ITplaza”（信息技術(shù)廣場(chǎng)，簡(jiǎn)稱IT廣場(chǎng))；德國西門子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（開放制造環(huán)境，簡(jiǎn)稱OME）等，反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。1.4重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立1.4.1關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)規(guī)范
如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實(shí)施戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃，并進(jìn)行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個(gè)最大的經(jīng)濟(jì)體在短期內(nèi)進(jìn)行了幾乎相同的科學(xué)計(jì)劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個(gè)新的變革時(shí)期的來臨。我國在2000年也開始進(jìn)行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定1.4.2關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過程，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對(duì)于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個(gè)制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個(gè)計(jì)算機(jī)上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時(shí)間（約35％）和加工時(shí)間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計(jì)劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項(xiàng)計(jì)劃的有來自歐洲和日本的20個(gè)CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。美國的STEPTools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機(jī)床加工信息交換的超級(jí)模型(SuperModel)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。2對(duì)我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。
縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個(gè)5年計(jì)劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績(jī)。
a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、數(shù)控主機(jī)、專機(jī)及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進(jìn)行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機(jī)廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機(jī)生產(chǎn)廠以及北京第一機(jī)床廠、濟(jì)南第一機(jī)床廠等若干數(shù)控主機(jī)生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。
c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊(duì)伍。
雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我們也要清醒地認(rèn)識(shí)到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實(shí)需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對(duì)比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴(kuò)大趨勢(shì)。從國際上來看，對(duì)我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計(jì)大致如下。
a.技術(shù)水平上，與國外先進(jìn)水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。
b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場(chǎng)占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對(duì)差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。
c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強(qiáng)；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個(gè)方面。
a.認(rèn)識(shí)方面。對(duì)國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進(jìn)程艱巨性、復(fù)雜性和長(zhǎng)期性的特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足；對(duì)市場(chǎng)的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計(jì)不足；對(duì)我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時(shí)候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時(shí)候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。
c.機(jī)制方面。不良機(jī)制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實(shí)施，往往規(guī)劃理想，實(shí)施困難。
d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)，核心技術(shù)的工程化能力不強(qiáng)。機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。
3對(duì)我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考3.1戰(zhàn)略考慮
我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進(jìn)制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進(jìn)一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場(chǎng)為代價(jià)，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟(jì)格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會(huì)嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。
我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會(huì)安全看，因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會(huì)的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達(dá)國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對(duì)我國實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制，“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。3.2發(fā)展策略
從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展
強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、典型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)格低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國家之急需。
在競(jìng)爭(zhēng)前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
［1］中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)行業(yè)發(fā)展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001(3)：18-20.
［2］梁訓(xùn)王宣,周延佑.機(jī)床技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)，2001(3)：21-28.
數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代制造業(yè)中扮演著一個(gè)重要的角色。本論文介紹了THY5940型立式加工中心設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)過程。主要敘述了數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)及主要傳動(dòng)件滾珠絲杠及其支承的設(shè)計(jì)計(jì)算。并對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了校驗(yàn)，取得了預(yù)期的效果。
該機(jī)床適用于摩托車、汽車、輕工機(jī)械等行業(yè)提高生產(chǎn)率。不僅對(duì)刀具的位置或軌跡進(jìn)行控制，而且還具有自動(dòng)換刀和補(bǔ)償功能，具有很高的強(qiáng)度，剛度和抗震性。以前采用的專用機(jī)床加工零件，雖然效率較高，但制約被加工零件的改進(jìn)。而加工中心具有柔性，從而能適應(yīng)產(chǎn)品在最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到商品化。本加工中心的設(shè)計(jì)擬采用主機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)(包括伺服和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))及相關(guān)配套件三部分組成。在對(duì)以前研究成果分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，按照技術(shù)要求指標(biāo)，對(duì)初步擬訂的方案進(jìn)行細(xì)化，論證，完善和總結(jié)。
加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)承擔(dān)加工中心各直線坐標(biāo)軸的定位和切削進(jìn)給，進(jìn)給系統(tǒng)的好壞將直接影響整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和精度指標(biāo)。設(shè)計(jì)過程中應(yīng)使進(jìn)給穩(wěn)定性和快速響應(yīng)的特性。同時(shí)，要求有合理的控制系統(tǒng)，而且要求對(duì)驅(qū)動(dòng)元件和機(jī)械傳動(dòng)裝置的參數(shù)進(jìn)行合理的選擇，使整個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)工作時(shí)的動(dòng)態(tài)特性相匹配。
THY5940型立式加工中心機(jī)床解決了單件，小批量，特別是復(fù)雜型面的零件的加工自動(dòng)化問題。對(duì)于提高企業(yè)的生產(chǎn)率，提高工件的加工精度以及提高機(jī)床的使用壽命都具有十分重要的意義。
經(jīng)過研究，本論文基本取得了預(yù)期效果，完成了進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。同時(shí)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的研究也取得一定的效果。
關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；數(shù)控機(jī)床；進(jìn)給系統(tǒng)；滾珠絲杠
Abstract
Numericalcontrolmachinetoolsplayanimportantroleinnowadaysmanufacturing.ThisarticleintegratethedesignmethodanddesignprocessoftheenteringsystemofNCmachiningcenteroftypeofTHY5940.Itspecifiesthedrivingdesignandimportantdrivingaccessory–ballbearingandit，sbearingoftheenteringsystemofNCmachiningcenter.Inthesameway,checkouttheenteringsystem.Wehaveachievedthemethodofintelligentdesign.
Thismachineappliestocar/motorcycleandlightindustryofengineinordertoimprovetheirproductionratio.Itisnotonlycontrolthepositionandtrackofthefalchion,butalsohasthefunctionofchangethefalchionautomaticallyandcompensates;havehighintension/Steeltonandnon-shake.Intheolddays,peopleoftenusespecialmachinetoproductaccessories.Althoughhaveahighproductionratio,hobbletheimprovingofproducingaccessories.ButNCmachiningcenterisflexible,soitcanadoptthechangedproductionandorganizeproductionandshortenregulateperiodofproductionpossibly.TheNCmachinecenterdesignadoptmain–frame\NCmachiningcentersystemandcorrelativeaccessories,onthebaseoftheformerstudyprogeny.
TheenteringsystemofNCmachiningbearsNCmachiningalllinecoordinateordinationandcuttingentering.Theadvantageanddisadvantageofenteringsystemwillinfluencethedrivingstationofthewholemachineandprecisionguideline.Intheprocessofdesign,weshouldmakesurethattheinterringsystemmeetsthestabilityandresponsequickly.Contemporary,requirereasonablecontrolsystem.Furthermore,havealogicalchoosefortheparameterofdrivingsettings.Sothewholeenteringsystemcanmatchthemachinewhenitisworking.
TheenteringsystemofNCmachiningcenteroftypeofTHY5940settletheproblemsoftheproductautomaticallyofoneaccessorysmallproductionandcomplexaccessories.Thismachinehasanimportantroleinimprovingtheproductionofenterprisetoimprovetheproductprecisionandadvancethelongevityofmachine.
Afterthisstudy,wehaverealizedtheanticipatepurpose.Wehavecompletedtheantitypeoftheintelligentdesignsystem,andwehaveachievedthemethodofintelligentdesign.
Keywords：Numericalcontroltechnology；Numericalcontrolmachinetool；Feedsystem；Ballbearingguidescrew
THY5940型立式加工中心是為汽車/摩托車/輕工機(jī)械等行業(yè)提高生產(chǎn)效率而開發(fā)的新產(chǎn)品。該機(jī)床總體布局為工作臺(tái)固定，立柱移動(dòng)式。主運(yùn)動(dòng)采用數(shù)字交流伺服電機(jī)拖動(dòng)，可無機(jī)調(diào)速。該加工中心除針對(duì)汽車零件的加工外，還可以對(duì)其它種類的零件進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、攻絲、平面及任何曲面的加工，它是輕工機(jī)械領(lǐng)域較為理想的設(shè)備，特別適合于汽車、摩托車行業(yè)以及輕工機(jī)械行業(yè)大批量生產(chǎn)的需要。該產(chǎn)品既可單機(jī)使用，也可以通過小的改動(dòng)與柔性生產(chǎn)線聯(lián)機(jī)使用。因此，產(chǎn)品使用范圍廣。
根據(jù)加工特點(diǎn)及提高生產(chǎn)率的要求，采用加工和裝夾同時(shí)進(jìn)行。使工作臺(tái)的一側(cè)為加工區(qū)，另一側(cè)為卸載區(qū)。加工時(shí)工作臺(tái)固定，加工完工作后，只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，代替交換工作臺(tái)的功能。機(jī)床的三個(gè)移動(dòng)坐標(biāo)(X、Y、Z)均由主軸實(shí)現(xiàn)。主軸箱側(cè)掛于立柱上，并實(shí)現(xiàn)Z向進(jìn)給。立柱在滑座上移動(dòng)實(shí)現(xiàn)Y向進(jìn)給?；诖采砩弦苿?dòng)實(shí)現(xiàn)X向進(jìn)給。在工作臺(tái)兩側(cè)設(shè)有螺旋排屑槽，將切屑排至機(jī)床的后面，在通過鏈?zhǔn)脚判计?與冷卻水箱一體)傳至切屑集中處。整機(jī)設(shè)有防護(hù)間，電器柜在防護(hù)間一側(cè)便于操作，液壓站安置在電器柜后面，從整體上設(shè)計(jì)較為合理。
目前我國數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和品種，尚不能完全滿足國內(nèi)市場(chǎng)需求，自2000年以來，我國數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量以平均37%的速度增長(zhǎng)，2003年國產(chǎn)數(shù)控金屬切削機(jī)床年產(chǎn)量達(dá)到36000多臺(tái)。但由于進(jìn)口機(jī)床的大量涌入，國產(chǎn)金切數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)市場(chǎng)的占有率明顯下降。2003年我國國內(nèi)機(jī)床總消費(fèi)為67.3億美元，其中進(jìn)口機(jī)床41.3億美元，已連續(xù)三年成為世界最大的機(jī)床進(jìn)口國。進(jìn)口依存率113%，國內(nèi)市場(chǎng)自我滿足率僅為44%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于日本的86%，意大利的67%和德國的59%，可以說已威脅到我國機(jī)械制造基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的安全。同時(shí)僅2003年1年，就有德國吉特邁集團(tuán)，日本牧野銑床，日本豐田工，意大利利雅路集團(tuán)及韓國大宇機(jī)床等在我國開辦獨(dú)資企業(yè)。在開拓國際市場(chǎng)的同時(shí)，中國機(jī)床企業(yè)在國內(nèi)卻面臨著越來越嚴(yán)峻的競(jìng)爭(zhēng)形式。2004年我國機(jī)床進(jìn)口突破了55億美元大關(guān)。[1]
分析表明，中國機(jī)床市場(chǎng)目前仍分為中低端和高端兩個(gè)領(lǐng)域。眾多中國企業(yè)，通常是國有企業(yè)占據(jù)低端市場(chǎng)，“低端混戰(zhàn)“愈演愈烈，但高端市場(chǎng)則主要由外國制造商，特別是被歐洲，日本的制造商壟斷。我國汽車，航空和航天，發(fā)電，船舶，特別是軍工等行業(yè)急需的高技術(shù)數(shù)控機(jī)床75%甚至100%依賴進(jìn)口。部分高檔數(shù)控機(jī)床仍然被作為戰(zhàn)略物資在國際市場(chǎng)上受到禁運(yùn)限制。
但如今這一切正發(fā)生改變，新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術(shù)含量高的產(chǎn)品山主導(dǎo)地位。沈陽機(jī)床集團(tuán)機(jī)床股份有限公司中捷友誼)為上海磁懸浮快速列車線生產(chǎn)的s臺(tái)數(shù)控銼銑床組成的軌道梁生產(chǎn)線就是一個(gè)例子。數(shù)控機(jī)床發(fā)展的關(guān)鍵配套產(chǎn)品通過政府的支持有了突破和快速發(fā)展，如北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺(tái);煙臺(tái)第_機(jī)床附件)開發(fā)為數(shù)控機(jī)床配套的多種動(dòng)力卡盤和過濾排屑裝置。我國機(jī)床市場(chǎng)正形成以數(shù)控機(jī)床為主流的消費(fèi)，但我國在數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化方面與國外仍然有很大差別。
本機(jī)床為THY5940型立式銑鏜加工中心，產(chǎn)品規(guī)格為400*630*2。
技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目單位規(guī)格
型號(hào)THY5940
工作臺(tái)尺寸mm400x630x2
承重kg500
立柱橫向行程Xmm600
立柱縱向行程Ymm400
主軸箱垂直行程Zmm600
工作臺(tái)回轉(zhuǎn)C0°\180°
主軸錐孔ISO7:24No.40
主軸轉(zhuǎn)速r/min45-6000
主軸最大扭矩N.m
180
主電機(jī)功率kw7
主軸中心到立柱導(dǎo)軌面距離mm530
主軸端面到工作臺(tái)面最小距離mm210
切削進(jìn)給X、Y、ZMm/min1-10000
快速移動(dòng)X/Y/Zm/min24/24/15
刀庫容量把16
定位精度X、Y、Zmm±0.005
重復(fù)定位精度X、Y、Zmm±0.003
機(jī)床重量kg10000
機(jī)床外形尺寸(長(zhǎng)x寬x高)mm2760x2850x2725
目錄
摘要I
ABSTRACTII
第1章引言1
第2章THY5940簡(jiǎn)介4
2.1機(jī)床的設(shè)計(jì)參數(shù)4
2.2機(jī)床坐標(biāo)與進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5
第3章進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算6
3.1數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)6
3.1.1進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)6
3.1.2設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意的問題7
3.1.3傳動(dòng)過程中的關(guān)鍵元件8
3.2滾珠絲杠的選擇9
3.3絲杠拖動(dòng)電機(jī)的確定9
3.3.1絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J9
3.3.2電機(jī)的選擇10
3.4剛度計(jì)算11
第4章滾珠絲杠副的校驗(yàn)與進(jìn)給系統(tǒng)誤差分析13
4.1機(jī)床定位精度與絲杠精度13
4.2滾珠絲杠的疲勞強(qiáng)度13
4.3死區(qū)誤差的分析14
4.4由傳動(dòng)剛度的變化引起的定位誤差14
第5章機(jī)床的總體設(shè)計(jì)思路16
5.1主軸箱平衡和主軸箱拖動(dòng)16
5.2滑座及立柱拖動(dòng)16
5.3床身及滑座拖動(dòng)16
5.4機(jī)床的防護(hù)系統(tǒng)17
結(jié)論18
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行探討開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子electron、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的運(yùn)用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
長(zhǎng)期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實(shí)際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動(dòng)編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個(gè)制造過程中CNC只是一個(gè)封閉式的開環(huán)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境(environment)以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速率、刀具軌跡、切削深度、步長(zhǎng)、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境(environment)下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對(duì)數(shù)控技術(shù)實(shí)行變革勢(shì)在必行。
2.數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)
2.1性能發(fā)展方向
2.1.1高速高精高效化速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。
2.1.2柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
2.1.3工藝復(fù)合性和多軸化以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。
2.1.4實(shí)時(shí)智能化早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境(environment)，其運(yùn)用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的探討和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理(manage)及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。
2.2功能發(fā)展方向
2.2.1用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶對(duì)界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)(computer)軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。
2.2.2科學(xué)計(jì)算可視化科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境(environment)技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理(manage)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
2.2.3插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>
2.2.4內(nèi)裝高性能PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級(jí)語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。
2.2.5多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)(computer)、聲像和通信（communicate）技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)(computer)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。
2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
2.3.1集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可*性。
2.3.2模塊化硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
2.3.3網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。
3.存在的問題及相關(guān)解決方法深度思考
3.1不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新是提高國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床水平的關(guān)鍵國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床缺乏核心技術(shù)，從高性能數(shù)控系統(tǒng)到關(guān)鍵功能部件基本都依賴進(jìn)口，即使近幾年有些國內(nèi)制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產(chǎn)品的功能、性能的可*性仍然與國外產(chǎn)品有一定差距。近幾年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)與精度、可*性、人性化設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)性技術(shù)的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認(rèn)可。
3.2制造水平與管理手段依然落后一些國產(chǎn)數(shù)控機(jī)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(jī)床與低效刀具為主，裝配調(diào)試完全*手工，加工質(zhì)量在生產(chǎn)進(jìn)度的緊逼下不能得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商的生產(chǎn)管理依然沿用原始的手工臺(tái)賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生產(chǎn)規(guī)模。如國外機(jī)床制造商能做到每周裝調(diào)出產(chǎn)品，而國內(nèi)的生產(chǎn)周期過長(zhǎng)且很難控制。因此我們?cè)谝M(jìn)技術(shù)的同時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)自身工藝技術(shù)改造和管理水平的提升。
3.3服務(wù)水平與能力欠缺也是影響國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床占有率的一個(gè)重要因素由于數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，對(duì)提高自身的綜合服務(wù)水平不夠重視，甚至對(duì)服務(wù)缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售后服務(wù)。有些企業(yè)派出的人員對(duì)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床缺乏足夠了解，不會(huì)使用或使用不好數(shù)控機(jī)床，更不能指導(dǎo)用戶使用好機(jī)床;有的對(duì)先進(jìn)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(duì)制造商缺乏信心。制造商的服務(wù)應(yīng)從研究用戶的加工產(chǎn)品、工藝、生產(chǎn)類型、質(zhì)量要求入手，幫助用戶進(jìn)行設(shè)備選型，推薦先進(jìn)工藝與工輔具，配備專業(yè)的培訓(xùn)人員和良好的培訓(xùn)環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機(jī)床的最大效益、加工出高質(zhì)量的最終產(chǎn)品，這樣才能逐步得到用戶的認(rèn)同，提高國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)占有率。
3.4加大數(shù)控專業(yè)人才的培養(yǎng)力度從我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展形式來看需要三種層次的數(shù)控技術(shù)人才：第一種是熟悉數(shù)控機(jī)床的操作及加工工藝、懂得簡(jiǎn)單的機(jī)床維護(hù)、能夠進(jìn)行手工或自動(dòng)編程的車間技術(shù)操作人員;第二種是熟悉數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)及數(shù)控系統(tǒng)軟硬件知識(shí)的中級(jí)人才，要掌握復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)和制造知識(shí)，能夠熟練應(yīng)用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件，同時(shí)有扎實(shí)的專業(yè)理論知識(shí)、較高的英語水平并積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn);第三種是精通數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及數(shù)控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)、能夠進(jìn)行數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品開發(fā)及技術(shù)創(chuàng)新的數(shù)控技術(shù)高級(jí)人才。我國應(yīng)根據(jù)需要有目標(biāo)的加大人才培養(yǎng)力度，為我國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)提供強(qiáng)大的技術(shù)人才支撐
參考文獻(xiàn)
（1）王愛玲教授主編的系列教材《現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)系列》（六本）(①《現(xiàn)代數(shù)控原理及系統(tǒng)》②《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床伺服及檢測(cè)技術(shù)》③《現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用》④《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修》、⑤《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床操作技術(shù)教程》⑥《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》)，2002年1月國防工業(yè)出版社出版以來，2004年已3次印刷，2005年1月再版。
（2）李郝林主編：《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》，機(jī)械工業(yè)出版社出版，2002年9月第1版；
（3）宋本基主編：《數(shù)控機(jī)床》，哈爾濱工程大學(xué)出版，1999年3月第1版；
（4）王永章等主編：《數(shù)控技術(shù)》，高等教育出版社，2003年4月第2次印刷；
（5）朱曉春主編.數(shù)控技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006年9月；
（6）馮志剛主編.數(shù)控宏程序編程方法、技巧與實(shí)例[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007年7月。
摘要
