發布時間：2022-03-10 02:31:23
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的數控技術論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
數控技術是一種將計算機技術、通信技術、光機電技術以及傳感監測技術等融為一體的通過數字命令信息指令對機械進行二次加工并控制的自動化技術，該技術由數字化信息設備以及控制運行設備組成，技術含量極高，在用于機械制造領域中能夠大大提升生產效率，保證產品質量和精確度。數控技術的特征有以下三點：首先，數控技術可有效提高制造業的產品質量以及精確度，從而提高生產效率。例如，在機床夾具制造過程中利用數控技術，在同一時間內對多個夾具進行統一規格的加工，簡化操作程序，縮短制造時間，從而提高了生產聊率，統一規格的加工操作，讓機床夾具更符合標準，精確度更高。其次，提供簡化工藝流程，減少投入。利用數控技術能夠大大簡化工藝數量和程序，以自動化的方式代替更多繁瑣復雜的工藝，使生產更便利；第三，功能強大。數控技術不僅能提高生產效率，統一規格，提高精確度，還能改變生產參數，使其適用于更多規格不同、批次不同產品的要求。數控技術只需要通過電腦調整生產參數、規格就可以實現以上要求。
2數控技術在機械制造中的實際應用
2.1機床設備上的數控技術
機床設備是機械制造過程中的基礎設備，絕大部分的操作程序都是在機床上面實現完成的。數控技術引入機床設備中將計算機技術以及互聯網通信技術融合進機床設備中，控制生產過程中的每道工序的參數、時間、以及規格，做到統一規范化的操作，讓機床設備在工作時更加穩定、安全和高效，同時完善機床的各類零部件開關控制，使操作開關系統、冷卻泵系統等調節得更加精準、細致。
2.2工業生產中的數控技術
工業生產過程中的數控技術應用最為頻繁，尤其是食品加工、藥品加工以及印刷造紙等工業領域。數控技術的使用不僅可以有效降低工業生產中的材料損耗，提高工作環境的利用率，降低工業投入成本，將工業化生產由傳統的、人工化、滯后化帶入一個智能化、高效化的全新時代。比如某牛奶加工廠，從牛奶的提取、檢測、加工、包裝等一系列的過程中，采用數控技術，全程利用計算機控制牛奶加工生產的各個流程和環節，既保證了效率和質量，還能全程監控牛奶的生產加工包裝過程，一旦發現不利因素，可及時采取應對措施解決問題，保證奶制品的安全可靠。
2.3航天器材上的數控技術
航空航天技術一直以來是屬于高精密型的、技術含量超高的技術，而它所采用到的材料和零件都是經過特制而成的。以往沒有出現數控技術之前，對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準。當數控技術引入航天宇航工業中后，以精密的計算機技術以及超強的網絡通信技術為支撐，力求將航天器材制作的更符合要求、更完美的程度，尤其是對航天器材的小部件的制作更是精益求精，堅持節約，反對能源浪費。
2.4汽車領域的數控技術
隨著人們生活水平的不斷提高，對生活質量的要求越來越高，汽車作為出行代步工具和顯示人們財富地位的象征已經成為許多人擁有的物品之一，汽車需求量與日俱增，而由此引發的汽車行業的競爭愈演愈烈。汽車生產領域引入數控技術，可以有效提升構成汽車各個零部件的生產速率，加快汽車零部件的組裝和后期測試的效率，加大汽車成品的生產量，提高汽車成品的質量，最終提高汽車從生產都投入銷售過程中的經濟效益。現階段的汽車生產車間中，全部采用的是現代化、高科技的數控機床設備，生產流水線作業高效化、智能化，讓汽車從零件的生產、組裝到后期的試運行全程控制中，實現了高產能和高質量的要求。
2.5煤礦機械領域中的數控技術
眾所周知，煤炭是人們生產和生活中必不可少的能源之一，而煤炭的開采以及運輸屬于一項高危險生產活動，必須要求參與者擁有較強的專業技術和高度工作警惕。采煤過程中最常使用到的就是采煤機，尤其采煤工作面的環境極為惡劣，地形地質條件復雜，通常意義上的采煤機只能完成小部分工作面的采煤工作量，無法對一整個礦料進行單獨開采和整合，在這種惡劣的情況下難以正常工作并保證工作效率，倘若引入數控技術，即在采煤機添加了數控氣割，利用焊接技術將采煤機功能擴展，解決傳統采煤機程序單一、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，縮短了煤炭采礦時間，還大大降低了采煤礦工的危險，值得在煤礦機械領域廣泛推廣。
3結論
游戲的制作具有內在的電子產品屬性和外在的視覺形象表現兩部分。其中，視覺形象表現的內容主要包括環境制作、角色制作、道具制作等，這些內容主要是在模擬現實世界形象的基礎上，為達到游戲的娛樂性而進行創意改造，強化其視覺沖擊力來增強欣賞性。這部分的制作主要是以美術手段來表達，其制作是在專業的電腦軟件中進行的，通過形象設計與繪制、模型的建立、貼圖繪制等手段來完成。這個部分的制作與傳統的美術有很大的區別，但也包含美術知識的運用。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目針對角色的制作要求，人物角色的比例、裝備造型及色彩的設計搭配、角色形象造型在制作時需要運用美術的相關知識來標定準確程度和審美判斷。在用軟件工具制作模型和繪制貼圖時，美術的相關知識起到的了指導意義，實際制作主要是對模型與貼圖的完成度為最終目標。
二、游戲美術的運用與傳統美術的關系
游戲在實際制作中與美術相關聯的制作環節有：游戲概念設計、UI界面設計、三維角色制作、三維場景制作、游戲宣傳動畫與海報等。游戲制作是對游戲設計的生產與完善，美術應用是完成設計的手段。一款游戲畫面效果是否精彩，主要是依靠游戲美術人員。游戲美術人員是一款游戲外觀世界的創造者，所有的創意和想法都將由美術人員通過2D、3D圖形軟件制作出來，呈現出游戲的視覺外觀面貌。游戲的制作與生產既屬于設計范疇也包含造型藝術，設計往往和生產技術、工具緊密聯系在一起，為完成設計必須借助于一定的工具技術以達到其目的，而技術工具在服務于設計的同時，也體現出了其自身的價值和找到了具體的結合點。設計是視覺藝術中的一部分，以傳統美術為基礎，在游戲制作中使用并以美術造型知識為手段來進行創作。游戲制作形式多樣，從外觀面貌來概括大致分為兩大類：一種是以再現現實真實為內容的形式；一種是以表現形式感為主要內容的形式。在以再現現實真實為表達手段的游戲制作，更側重的是對現實真實的模擬，這種形式的制作是以強悍、真實的視覺效果吸引玩家和打動玩家，在美術應用方面更注重細致地刻畫，較接近具象寫實繪畫的畫面效果。在實際的游戲制作中更突顯和考驗美術人員傳統的美術基本功和繪畫能力，扎實的美術基礎可以使模型的外觀貼圖制作更真實，特別是在處理貼圖色彩時，受過嚴格美術訓練的美術人員能夠輕松繪制出符合視覺真實的色彩和肌理。在游戲設計的前期階段——概念設計（包括場景氣氛圖、角色概念設定、場景規劃圖、裝備設計等）全憑美術人員設計和繪制出完整的形象方案來確定游戲制作的整體風格，統一設計風格，完善設計形象等。側重表現形式風格的游戲，更注重的是對客觀形態的夸張、變形乃至怪誕處理的一種方式。游戲中所運用的對客觀形態的夸張、變形等手段完全是為了強調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，增強游戲產品的持久性和持續拓展的設計內容空間。與傳統的表現藝術強調藝術家的主觀感情和自我感受完全不同。在美術方面主要體現在造型的簡潔與色彩的高純度應用方面，再進行程序難度的操控設計和動態的設計，以增強和傳達出視覺元素的吸引力。
三、美術在游戲制作中的應用內容和形式
不論什么風格的游戲其可視化的形式特征必然由美術與設計來承擔，其內容和形式在很大程度上區別于藝術創作的內容和形式，主要表現在以下幾個方面：內容指定化、形式流程化。游戲的開發制作是根據“策劃案”為背景，內容的設計與繪制嚴格根據游戲的整體策劃進行的，繪制人員按照策劃案指定的角色形象、場景樣式進行制作。內容形式按制作團隊分工不同，將不同的制作環節流程化分配給不同的部門，以確保團隊分工協作的準確度。內容形式主要表現在美術繪制環節，前期包括角色形象的設計塑造與繪畫，場景規劃以及局部氣氛圖的繪制，裝備及物件的設計及繪制，前期環節美術應用比例較大，主要的工作內容是將策劃概念形象化。內容形象具體化、形式程式化。游戲體裁不同其內容形式也不盡相同，不論具象性寫實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，對于美術制作來說主要運用線條、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原因，是由于后期數控程序要根據游戲進展和關卡設定來控制具體形象使游戲順利完成的依據。這一點，也使得其美術制作以一種程式化的方式進行，例如模型的面數控制、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。內容形象理想化、形式規范化。游戲為增強其娛樂性和視覺吸引力，游戲內的各種形象都是經過超感覺設計并符合審美理想、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范進行，因為其最終是以使用為目的，其成品是用美術手段創造出來的電子形式的產品，既生成的是數字代碼，這種數字形式必然具有一定的序列規范，游戲制作是現代科技與藝術審美娛樂功能結合出具有現代文化新面貌的產物，是運用繪畫藝術表達幻想描述，通過數字技術形式轉化為具有媒介傳播的情景藝術，其內容形象的具體和形式的規范是顯而易見的。
四、美術在游戲中的應用和表達理念的媒介作用
美術在整體社會結構中從屬于意識形態，即審美的意識形態，通過美術造型手段對人類精神文化產生影響。游戲是具有描述性特征的一種主觀先驗性假設，它是在利用一切手段來告訴我們游戲中有一個什么樣的世界，講述和傳達是游戲世界觀的重要方式，游戲要塑造出一個幻想的世界，這個“世界”的外化形象必須通過美術造型手段來實現，美術長于刻畫事物的外部形態來得到可視的實在形體，同時獲得視覺上的審美享受。運用繪畫、雕塑、設計、書法等美術手段塑造可視化形象貫通整個游戲的制作環節，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。在游戲制作中美術的運用主要表現在前期角色形象設計與繪制、場景地形地貌的設計與繪制、UI界面的設計與制作（游戲中的UI界面屬于設計范疇，但其制作過程是使用軟件進行繪制）。中期模型的制作，模型制作環節使用的是三維軟件工具進行造型，實質上也是美術造型的范疇，因其基本應用的是繪畫的造型知識，包括角色形象和場景的外觀貼圖的繪制等。后期角色動作與場景動作（水流、動態火、風吹等）都屬于藝術的客觀表現，同傳統繪畫忠實自然描繪相同。在游戲產品最后運營階段，宣傳海報和衍生產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世界觀和價值觀的，游戲中的世界觀和價值觀決定了游戲操作的規則，同時也決定了美術風格的形成和形象塑造的基礎，美術的任務就是要表現角色特有的外貌和著裝，與眾不同的地形地貌等以傳達出隱性的神秘背景。游戲是一種多媒體藝術，是一種圖像式的視覺傳播媒體形式，通過色彩、形象、動作等圖像語言來傳達世界觀的，這也決定了美術手段在游戲制作中的媒介作用，也正是美術特有的造型元素的綜合應用形成并傳達了整個游戲的理念，也賦予了整個游戲以鮮活的生命力。
五、游戲美術賦予數控形象以藝術審美屬性
游戲的制作由于美術的參與使其具有了藝術審美屬性，通過形象塑造的表象傳達游戲的思想及主張。游戲本身是一種娛樂活動，可供人們參與和互動的行為活動；而美術屬于藝術范疇，是人為能力的體現方式。美術在游戲中的應用不僅使數控技術得到功能上的完善，也開辟了數字藝術的誕生，為藝術表達形式增加了新的手段，產生了新的視覺審美形式。美術應用在游戲中是將策劃者的主觀意圖轉換為客觀目的的創作活動，是一種有既定目的的勞作，在游戲制作中的各個與美術相關的環節，游戲“世界”既要運用美術手段形象化，同時，又將所創造的形象物態化為具有審美意義的審美對象。因此，藝術創作是特殊的精神生產形態，任何創作形象都是經過美術人員主觀世界審美意識加工改造的產物，創作形象一旦完成就成為了欣賞對象和審美對象，也就具有了審美屬性。游戲美術和傳統的紙上、布上美術造型手段相比，游戲中的美術手段比純繪畫的美術手段豐富得多，游戲美術的繪制過程主要是在軟件程序中進行的，是一種電子化的藝術形象，其制作手段必然是以電子形式為主要手段，這種電子手法是對現實的一種模擬，利用電子數控技術來塑造形象，工具的使用與制作方式和傳統的美術有很大區別，但目的都是為了塑造審美形象。數控技術不同于傳統的繪畫技術，數控技術是一套系統的操作流程，其通過具有不同功能的工具并配以相應的指令來完成作品的生成，操作者必須熟知和學會工具和命令的使用方法，且形成固有的操作系統，以數字化的方式來控制所得到的結果，其塑造的審美形象具有規范、真實、完整、超現實的特征。特別是在游戲所代表的數字藝術中，使我們認識到游戲制作是情景、表演、美術、音樂、動畫、程序相互配合的綜合藝術、實用藝術。美術是游戲制作的一部分，塑造形象的同時也賦予了其審美屬性。
六、游戲美術發展的未來趨勢和現實意義
這個部分總課時為84學時，通過學習鑄造、焊接、鉗工、車工、銑工這些工種后，我們特意設計了一套包含這些工種的實用工具（套絲扳手和攻絲扳手）。經過這一套零件加工，學生別學習了這些工種牽涉的各種機床使用和安全操作方法，接觸了鉆床、車床、銑床、齒輪加工機床和內外磨床，掌握了工藝制定方法、加工方法及保證工件精度、表面粗糙度各種技術要求。在這一課題中，我們重點訓練了孔加工、螺紋加工及尺寸精度控制等項目，每個學生逐一過關，并對學生在這些項目中出現的問題進行答疑，找出出現錯誤的原因，然后按照圖紙重新進行加工，而對于一些次要項目只要求符合圖紙要求。當學生把他們加工的零件組裝成一件能使用的產品時，他們的臉上都露出甜美的笑容。
二、數字加工技術訓練
在這一課題中，我們分為兩個部分數控車和數控銑。設計課時為56學時，在數控車中，要求學生熟練使用常用指令、熟練地編程，加工中避免出現不安全的冒險動作和操作。把重點放在高效加工工藝確定、準確的走刀路線使用、程序的最佳優化上。在這樣的訓練后，讓學生按圖加工一個（手用千斤頂），不但包含數控車加工的內容，還是一個很美觀的小工具。在數控銑中，我們設計了一個精美的（首飾盒），這個產品中，要求學生必須掌握平面、臺階面、內型腔、V型槽、螺紋等項目的加工。要求學生考慮工件的裝夾、工藝的確定、保證獲得較高表面粗糙度的方法，最后組裝成一個小巧可愛的工藝品。
三、拓展創新加工訓練
這一課題為28學時，起初階段我們首先介紹了三軸、五軸加工中心的使用知識和操作方法。緊接著給學生布置拓展內容，拓展中要求學生敢于思考、敢于創新，只要學過的知識點都可以設計在要加工的工件中，按照這樣的思路先設計產品，簡述產品設計思路，再畫出CAD圖紙、擬定加工工藝及加工設備。在這些內容基本完成后教給指導老師審核，在指導老師認可的情況下就可以進行產品加工。在這一課題中，學生的思維很活躍，有些還很先進，符合拓展學習要求，如有的學生設計加工出西湖的“三潭”、荷蘭風車、國際象棋……
四、實施方法及成績評定
一般把六位學生分為一組，這樣在設計中學生可以集思廣益，在操作中又可以分工合作，最終成績評定中又是“風雨同舟”。不斷提高互相合作、患難與共的精神。如果一組成績被老師評定后，那這六個人的成績都是同一層次的。打分前，老師會對設計思路、工藝、加工易難程度當著學生的面進行點評，指出優缺點，對于存在的問題一一給予分析解答，并指出修改思路，使學生徹底掌握最優化的工藝和加工流程。通過我院數控11241和數控11242兩個班級的實踐，總體效果如下：
1.實訓課時安排充分，一共178學時。
2.涉及機械加工中的所有工種，面廣量大。
3.應用新型教學模式———拓展創新教學法。
4.培養學生團隊合作精神，發揚集體的智慧。
隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。
長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。
2數控技術發展趨勢
2.1性能發展方向
(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。
(3)工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。
(4)實時智能化早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境，其作用是如何調度任務，以確保任務在規定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。科學技術發展到今天，實時系統和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發展，而實時系統也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發展，由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發展：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統中配備編程專家系統、故障診斷專家系統、參數自動設定和刀具自動管理及補償等自適應調節系統，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。
2.2功能發展方向
(1)用戶界面圖形化用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對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用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。(2)科學計算可視化科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
(3)插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。
(4)內裝高性能PLC數控系統內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。
(5)多媒體技術應用多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。
2.3體系結構的發展
(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，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、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可靠性。
(2)模塊化硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。
(3)網絡化機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
(4)通用型開放式閉環控制模式采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數控系統。閉環控制模式是針對傳統的數控系統僅有的專用型單機封閉式開環控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現加工過程的多目標優化，必須采用多變量的閉環控制，在實時加工過程中動態調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環控制體系，從而實現集成化、智能化、網絡化。
3智能化新一代PCNC數控系統
（一）數控技術應用于機床
當下，數控技術在機床生產上的應用已經相當普遍。機床設備為機械生產提供數量龐當、種類繁多零部件，進行零件加工時，由于不同批次、不同廠家的需求不同，零件的規格也存在細微差異，此時就需要通過手工調整編程數據，實現相關參數的規范化。數控技術可以對生產環節中的不同工序進行整體性或局部性的調整和監控，還能針對實際情況對工序中的參數進行修改，從而完成即時性的跟蹤控制。簡而言之，數控技術就是以計算機的精密指揮取代操作人員的經驗性指導，實現控制裝置的自動化操作，并有效提高機床設備的控制與執行能力。通過將零件規格與操作誤差數據化，合理調節相關設備的啟閉時間與運轉周期，實現機床加工精度的提升，進而滿足機械生產工藝復雜化的具體要求。
（二）數控技術應用于汽車
汽車操縱靈敏性、機械動力性及速度、安全等方面的要求都要靠精密的內部零件來實現。在汽車購買量不斷增大的今天，數控技術在提高生產線效率，保證零件生產速度與質量方面依然發揮著重要作用。除復雜零件的生產環節，在進行底盤裝配和發動機安裝時，自動化生產線同樣可以節約大量安裝人力，并有效提供操作的精準性，避免誤差和瑕疵的產生。此外，數控系統通過整合大量模擬數據，還可以實現對不同款型、功能汽車的柔性控制與柔性生產線歸納。柔性生產線能根據市場需求完成對高、中、低檔車型的不同調試，并進行新品的開發工作，以此減小品牌更新換代過快對生產線造成的壓力。與此同時，柔性生產線還可通過控制系統與不同操作系統、監控反饋系統的不同組合實現產品的更新，并通過汽車生產線與柔性生產的有機結合，實現生產質量與效能的提高與品牌的創新。
（三）數控技術應用于煤炭開采
煤炭的發掘和開采工作存在較大危險性，對施工質量、施工設備、施工人員也有較高要求，是以在進行相關操作前，必須探明具體礦藏情況、地質環境、氣候環境及相關內容。數控技術能實現套料選擇方案的最優，在擴大開采規模、提高工作效率的同時完成對挖掘的深度、角度、方向等進行精確控制，從最大程度上保證施工人員的安全，避免坍塌事故的發生。
（四）數控技術應用于工業生產以造紙業為例
在完成原木的采購工序后，需要對木材進行去皮、正圓、切割、粉碎、熬漿、造紙、曬干等一系列環節的處理。然而，流程中產生的廢氣、機械操縱的失誤都可能對施工人員帶來安全隱患。此時，數控技術先通過限制正圓環節中的程序參數實現原木規格的統一化，降低后續環節的操作難度，再通過數控切割等技術實現后續環節的相對封閉化，減少相應環節中的人力投入，從而在確保人員安全的基礎上實現生產效能的提升。數控技術在食品生產領域也有著廣泛應用。通過無菌自動化生產線，可以完成對食品造型、材料配比、加工時間等各項指標的數據化規定。此外，還可通電子監控系統與自動報警裝置及時發現、糾正制作流程中存在的問題，并進行針對性調整。值得注意的是，工資在勞動力導向型為主的工業生產的生產開支中占了很大比重，這造成了利益空間的壓縮，不利于生產擴大化和高速化，而數控技術的應用則是通過機械生產取代手工操作的方式，完成了人力的節約化與生產的高質高效化。
二小結
摘要：簡要介紹了當今世界數控技術及裝備發展的趨勢及我國數控裝備技術發展和產業化的現狀，在此基礎上討論了在我國加入WTO和對外開放進一步深化的新環境下，發展我國數控技術及裝備、提高我國制造業信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰略和策略兩個層面提出了發展我國數控技術及裝備的幾點看法。裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業（如信息技術及其產業、生物技術及其產業、航空、航天等國防工業產業）的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資，不僅采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑
數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。1數控技術的發展趨勢數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。1．1高速、高精加工技術及裝備的新趨勢
效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，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，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達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，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，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12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統的MTBF值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。
為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。
1.25軸聯動加工和復合加工機床快速發展
采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。
當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現，還可實現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軸聯動加工，可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。1.3智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。
為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統進行研究，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。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。
網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“ITplaza”（信息技術廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（開放制造環境，簡稱OME）等，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。1.4重視新技術標準、規范的建立1.4.1關于數控系統設計開發規范
如前所述，開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃，并進行開放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定1.4.2關于數控標準
數控標準是制造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個制造過程，乃至各個工業領域產品信息的標準化。
STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命，對于數控技術的發展乃至整個制造業，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯網上，這正是數控技術開放式、網絡化發展的方向。其次，STEP-NC數控系統還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEPTools公司是全球范圍內制造業數據交換軟件的開發者，他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(SuperModel)，其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進行了驗證。2對我國數控技術及其產業發展的基本估計我國數控技術起步于1958年，近50年的發展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發環境和國際環境的改善，我國數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數控機床的國內市場占有率達50％，配國產數控系統（普及型）也達到了10％。
縱觀我國數控技術近50年的發展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數控技術發展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系統、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，部分技術已商品化、產業化。
b.初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。
c.建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。
雖然在數控技術的研究開發以及產業化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發，尤其是在產業化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術水平有差距，在某些方面發展速度也有差距，即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數控技術水平和產業化水平估計大致如下。
a.技術水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術方面則更大。
b.產業化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規模生產；功能部件專業化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數控系統尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。
c.可持續發展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發、工程化能力較弱；數控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認識方面。對國產數控產業進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術的角度關注數控產業化問題的時候多，從系統的、產業鏈的角度綜合考慮數控產業化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網絡等支撐體系。
c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術及技術路線創新、產品創新，且制約了規劃的有效實施，往往規劃理想，實施困難。
d.技術方面。企業在技術方面自主創新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數控系統新標準研究不夠。
3對我國數控技術和產業化發展的戰略思考3.1戰略考慮
我國是制造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，即要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國制造業將進一步“空芯”。我們以資源、環境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的制造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代制造業的發展進程。
我們應站在國家安全戰略的高度來重視數控技術和產業問題，首先從社會安全看，因為制造業是我國就業人口最多的行業，制造業發展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業的壓力，保障社會的穩定；其次從國防安全看，西方發達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰略物質，對我國實現禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。3.2發展策略
從我國基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國制造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術、配套技術作為研究開發的內容，實現制造裝備業的跨躍式發展
強調市場需求為導向，即以數控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業關鍵設備等）帶動數控產業的發展。重點解決數控系統和相關功能部件（數字化伺服系統與電機、高速電主軸系統和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規模問題。沒有規模就不會有高可靠性的產品；沒有規模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，沒有規模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。
在競爭前數控技術方面，強調創新，強調研究開發具有自主知識產權的技術和產品，為我國數控產業、裝備制造業乃至整個制造業的可持續發展奠定基礎。
參考文獻：
［1］中國機床工具工業協會行業發展部.CIMT2001巡禮［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.
［2］梁訓王宣,周延佑.機床技術發展的新動向［J］.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：21-28.
數控機床在現代制造業中扮演著一個重要的角色。本論文介紹了THY5940型立式加工中心設計思想和設計過程。主要敘述了數控進給系統的傳動設計及主要傳動件滾珠絲杠及其支承的設計計算。并對進給系統進行了校驗，取得了預期的效果。
該機床適用于摩托車、汽車、輕工機械等行業提高生產率。不僅對刀具的位置或軌跡進行控制，而且還具有自動換刀和補償功能，具有很高的強度，剛度和抗震性。以前采用的專用機床加工零件，雖然效率較高，但制約被加工零件的改進。而加工中心具有柔性，從而能適應產品在最短時間內達到商品化。本加工中心的設計擬采用主機，數控系統(包括伺服和驅動系統)及相關配套件三部分組成。在對以前研究成果分析總結的基礎上，按照技術要求指標，對初步擬訂的方案進行細化，論證，完善和總結。
加工中心的進給系統承擔加工中心各直線坐標軸的定位和切削進給，進給系統的好壞將直接影響整機的運行狀態和精度指標。設計過程中應使進給穩定性和快速響應的特性。同時，要求有合理的控制系統，而且要求對驅動元件和機械傳動裝置的參數進行合理的選擇，使整個進給系統工作時的動態特性相匹配。
THY5940型立式加工中心機床解決了單件，小批量，特別是復雜型面的零件的加工自動化問題。對于提高企業的生產率，提高工件的加工精度以及提高機床的使用壽命都具有十分重要的意義。
經過研究，本論文基本取得了預期效果，完成了進給系統的設計計算。同時，對數控機床的進給系統設計方法的研究也取得一定的效果。
關鍵詞：數控技術；數控機床；進給系統；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/輕工機械等行業提高生產效率而開發的新產品。該機床總體布局為工作臺固定，立柱移動式。主運動采用數字交流伺服電機拖動，可無機調速。該加工中心除針對汽車零件的加工外，還可以對其它種類的零件進行銑、鏜、鉆、擴、攻絲、平面及任何曲面的加工，它是輕工機械領域較為理想的設備，特別適合于汽車、摩托車行業以及輕工機械行業大批量生產的需要。該產品既可單機使用，也可以通過小的改動與柔性生產線聯機使用。因此，產品使用范圍廣。
根據加工特點及提高生產率的要求，采用加工和裝夾同時進行。使工作臺的一側為加工區，另一側為卸載區。加工時工作臺固定，加工完工作后，只做旋轉運動，代替交換工作臺的功能。機床的三個移動坐標(X、Y、Z)均由主軸實現。主軸箱側掛于立柱上，并實現Z向進給。立柱在滑座上移動實現Y向進給。滑座在床身上移動實現X向進給。在工作臺兩側設有螺旋排屑槽，將切屑排至機床的后面，在通過鏈式排屑器(與冷卻水箱一體)傳至切屑集中處。整機設有防護間，電器柜在防護間一側便于操作，液壓站安置在電器柜后面，從整體上設計較為合理。
目前我國數控機床的數量和品種，尚不能完全滿足國內市場需求，自2000年以來，我國數控機床年產量以平均37%的速度增長，2003年國產數控金屬切削機床年產量達到36000多臺。但由于進口機床的大量涌入，國產金切數控機床在國內市場的占有率明顯下降。2003年我國國內機床總消費為67.3億美元，其中進口機床41.3億美元，已連續三年成為世界最大的機床進口國。進口依存率113%，國內市場自我滿足率僅為44%，遠遠低于日本的86%，意大利的67%和德國的59%，可以說已威脅到我國機械制造基礎產業的安全。同時僅2003年1年，就有德國吉特邁集團，日本牧野銑床，日本豐田工，意大利利雅路集團及韓國大宇機床等在我國開辦獨資企業。在開拓國際市場的同時，中國機床企業在國內卻面臨著越來越嚴峻的競爭形式。2004年我國機床進口突破了55億美元大關。[1]
分析表明，中國機床市場目前仍分為中低端和高端兩個領域。眾多中國企業，通常是國有企業占據低端市場，“低端混戰“愈演愈烈，但高端市場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，發電，船舶，特別是軍工等行業急需的高技術數控機床75%甚至100%依賴進口。部分高檔數控機床仍然被作為戰略物資在國際市場上受到禁運限制。
但如今這一切正發生改變，新產品開發有了很大突破，技術含量高的產品山主導地位。沈陽機床集團機床股份有限公司中捷友誼)為上海磁懸浮快速列車線生產的s臺數控銼銑床組成的軌道梁生產線就是一個例子。數控機床發展的關鍵配套產品通過政府的支持有了突破和快速發展，如北京航天機床數控系統集團公司建立了具有自主知識產權的新一代開放式數控系統平臺;煙臺第_機床附件)開發為數控機床配套的多種動力卡盤和過濾排屑裝置。我國機床市場正形成以數控機床為主流的消費，但我國在數控機床網絡化方面與國外仍然有很大差別。
本機床為THY5940型立式銑鏜加工中心，產品規格為400*630*2。
技術參數
項目單位規格
型號THY5940
工作臺尺寸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
工作臺回轉C0°\180°
主軸錐孔ISO7:24No.40
主軸轉速r/min45-6000
主軸最大扭矩N.m
180
主電機功率kw7
主軸中心到立柱導軌面距離mm530
主軸端面到工作臺面最小距離mm210
切削進給X、Y、ZMm/min1-10000
快速移動X/Y/Zm/min24/24/15
刀庫容量把16
定位精度X、Y、Zmm±0.005
重復定位精度X、Y、Zmm±0.003
機床重量kg10000
機床外形尺寸(長x寬x高)mm2760x2850x2725
目錄
摘要I
ABSTRACTII
第1章引言1
第2章THY5940簡介4
2.1機床的設計參數4
2.2機床坐標與進給傳動機構5
第3章進給系統的設計計算6
3.1數控機床進給傳動系統機械結構6
3.1.1進給傳動系統的機械結構6
3.1.2設計傳動系統時應注意的問題7
3.1.3傳動過程中的關鍵元件8
3.2滾珠絲杠的選擇9
3.3絲杠拖動電機的確定9
3.3.1絲杠的轉動慣量J9
3.3.2電機的選擇10
3.4剛度計算11
第4章滾珠絲杠副的校驗與進給系統誤差分析13
4.1機床定位精度與絲杠精度13
4.2滾珠絲杠的疲勞強度13
4.3死區誤差的分析14
4.4由傳動剛度的變化引起的定位誤差14
第5章機床的總體設計思路16
5.1主軸箱平衡和主軸箱拖動16
5.2滑座及立柱拖動16
5.3床身及滑座拖動16
5.4機床的防護系統17
結論18
隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行探討開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子electron、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的運用。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。
長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環節，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環執行機構。在復雜環境(environment)以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環境(environment)下根據外部干擾和隨機因素實時動態調整，更無法通過反饋控制環節隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統CNC系統的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。
2.數控機床發展趨勢
2.1性能發展方向
2.1.1高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機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：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。
2.1.3工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。
2.1.4實時智能化早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環境(environment)，其運用是如何調度任務，以確保任務在規定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。科學技術發展到今天，實時系統和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發展，而實時系統也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發展，由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的探討和應用正沿著幾個主要分支發展：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統中配備編程專家系統、故障診斷專家系統、參數自動設定和刀具自動管理(manage)及補償等自適應調節系統，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。
2.2功能發展方向
2.2.1用戶界面圖形化用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機(computer)軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對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用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。
2.2.2科學計算可視化科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境(environment)技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理(manage)數據的動態處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
2.2.3插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。
2.2.4內裝高性能PLC數控系統內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。
2.2.5多媒體技術應用多媒體技術集計算機(computer)、聲像和通信（communicate）技術于一體，使計算機(computer)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。
2.3體系結構的發展
2.3.1集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，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、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可*性。
2.3.2模塊化硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。
2.3.3網絡化機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
3.存在的問題及相關解決方法深度思考
3.1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*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*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。
3.2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*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生產規模。如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。因此我們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。
3.3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。
3.4加大數控專業人才的培養力度從我國數控機床的發展形式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、能夠進行手工或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的加大人才培養力度，為我國的數控機床產業提供強大的技術人才支撐
參考文獻
（1）王愛玲教授主編的系列教材《現代數控技術系列》（六本）(①《現代數控原理及系統》②《現代數控機床伺服及檢測技術》③《現代數控編程技術及應用》④《現代數控機床故障診斷及維修》、⑤《現代數控機床操作技術教程》⑥《現代數控機床》)，2002年1月國防工業出版社出版以來，2004年已3次印刷，2005年1月再版。
（2）李郝林主編：《機床數控技術》，機械工業出版社出版，2002年9月第1版；
（3）宋本基主編：《數控機床》，哈爾濱工程大學出版，1999年3月第1版；
（4）王永章等主編：《數控技術》，高等教育出版社，2003年4月第2次印刷；
（5）朱曉春主編.數控技術[M].機械工業出版社，2006年9月；
（6）馮志剛主編.數控宏程序編程方法、技巧與實例[M].機械工業出版社，2007年7月。
摘要
