数控冲床范文第1篇

【关键词】 冲压设备 高速数控冲床 液压系统

随着我国工业逐步向现代化方向加速发展，现代工业体系逐步形成，国内市场对于高速冲压设备的需求愈加迫切，对其各方面的性能要求也越来越高。目前我国几乎还不具备自主生产高速冲压设备的液压系统的能力，造成我国生产冲压设备的成本很高，且进口的液压系统不能很好的适应我国的实际情况，所以，根据我国目前的实际情况，研制出适合我国国情的高速数控冲床液压系统是一个亟待解决的课题。

一、冲压设备的概述

要使冲压技术得到更大发展，拥有更先进的冲压设备是一个必备的前提，冲压系统是冲压设备重要的组成部分，是目前世界各国冲的压系统主要采用机械式和液压式，机械式是一种比较传统的冲压方式，其主要通过曲柄压力机这一设备实现冲压，曲柄压力机的主要零部件有滑块、曲轴、连杆等。液压式冲压机应用液压传动系统来实现冲压功能，其基本工作原理为YA1中有电流通过时液压油在泵的作用下经过电磁换向阀流入液压缸下腔，这时液压缸上腔的液压油就会经由单向阀3、电磁换向阀2后流回油箱，滑块在活塞的带动下向上运动；这时对YA2通电，电磁换向阀2的右位开始工作，滑块会在活塞的带动下向下运动，对工件进行冲压，实现冲压功能。

二、数控高速冲床液压系统的设计

2.1系统的工况分析及方案的确定

设计的该款高速冲床不仅可以冲压金属，还能够进行冲孔加工。对工件冲压式，滑块快速下降，接触到工件时，滑块速度降低，但压力变大，以保证工件准确的成形，完成冲压过程后，滑块快速上升。该液压系统为达到快速冲压的目的，设计系统的回路时采用了蓄能器+双泵供油+差动连接的组合。选定比例伺服方向阀作为冲床液压系统的控制元件，以满足系统工作时需快速频繁换向的要求。下图是高速数控冲床液压系统的原理图。

1、电机 2、高压大流量泵 3、低压小流量泵 4、压力表5、过滤器 6、空气滤清器 7、冷却器 8、液动换向阀 9、电磁换向阀 10、15.单向阀11、16.蓄能器 12、溢流阀 13、比例伺服阀 14、液压缸

由上图可知系统的工作原理：比例伺服阀的右位工作，泵2排除的液压油和泵3排出后经过液动换向阀8的液压油一起流经比例伺服阀，流入液压缸的上腔，同时，缸上腔的油依次流经8和13两阀后也流进上腔，这样就构成差动回路，冲头产生一个向下的快速运动。冲头接触到工件时，收到的压力增大，达到阀8的最大承受压力时，阀8的左位接通，泵3停止工作，差动回路中断，此时泵2排出的高压油流经阀13 后进入液压杆上腔，冲头缓慢向下运动，冲压工件。冲压到规定的极限时，SQ2发出信号，比例阀接到负的输入电压信号，左位接通，同时系统的压力自动降低，接通阀8的右位后，泵2和泵3一起将油泵如入液压缸的下腔，上腔的油流经阀13 后回到油箱，冲头在活塞的带动下迅速向上运动，至此就是一个工作循环的全过程。

2.2液压系统基本工作参数

系统的额定最大工作载荷F= 200 Kn.系统由两个泵供油，低压泵额定压力为7 Mpa，高压泵额定压力31.5 MPa。冲床的最大行程S为40mm，冲压周期随行程的变化而变化，当冲压行程设为12mm时，冲压周期T为0.2s。

（1）计算缸筒内径D。已知系统最大负载为200KN，最大压力P为0.8pn=25Mpa，设所受阻力f为25KN，根据公式D≥4（Fmax+ f）pπ得D=110mm。（2）活塞杆直径d。活塞向下时的速度为v1=4qπd2，上升时速度为v2=4qπ（D2-d2），求v1+v2=V的最大值，发现22D=d=77.8时活塞完成一个工作循环用时最少。所以取d=80mm。（3）泵的排量。在一个工作循环中，油箱的出油量应等于其进油量，所以一个工作循环的需要的总流Q=8πDSf= 34.2 L/min，所以低压泵的理论流量为qt2= 30 L/min，高压泵的为qt1= 10 L/min设定两个泵的转速均为1500 r/min。

根据公式qt= Vn得，高压泵排量V1= 6.7 mL/r，低压泵排量V2== 20 mL/r

根据以上计算，低压泵决定选用排量V2= 20 mL/r，额定压力pn2= 7 Mpa

的GFZB-5型齿轮泵，高压泵选用排量V1= 6.3 mL/r，额定压力pn1=31.5 MPa的GFZB-6阀配流轴向柱塞。

2.3速度验算

以行程为12 mm，冲压板的厚度为1 mm的条件下进行速度验算。当活塞下行时v1=4（q1+ q2）π d2= 13.09 cm/s，活塞上行时v2=4（q1+ q2）π（D2- d2）= 14.68 cm/s，这时的频率为4.25HZ，即每分钟内可对工件冲压265次。可见当S=10mm，对厚度为1mms的工件冲压时，可以实现f达到300/min以上的预定目标。

三、结语

本文对冲床液压系统进行了设计，采用比例伺服方向控制阀作为系统的控制元件，压力系统根据负载的变化自动调整，且采用了双泵交替供油的设计方案。其次根据冲床的使用要求，确定冲程、周期、频率、压力等工作参数，然后设计计算出了液压系统的主要元件液压缸的各个数据，最后经过验算，确定可以实现最初的设计目标。

参 考 文 献

[1]臧贻娟.数控高速冲床液压系统设计及仿真[ D].山东：山东大学，2006.

数控冲床范文第2篇

【关键词】数控车床；螺纹加工；方法

中图分类号：TG519文献标识码： A

一、前言

近年来，由于数控车床被广泛的应用在各个领域，所以，对数控车床螺纹加工的质量要求也就越来越高。我国在数控车床螺纹加工方法上取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足。因此，科技不断发展的新时期下，我们要加大对数控车床螺纹加工方法的研究。

二、数控车床螺纹加工现状及局限性

在科技高速发展的今天，数控机床已经普遍运用于机械制造行业。如加工多线螺纹零件，若用普通车床加工的话，不仅加工麻烦，生产率低，工人劳动强度还很大，并且加工精度不高，不能满足技术要求；如果采用数控车床来加工，不仅操作简单，编程容易，还能大大减少操作工人的劳动强度，提高生产率，而且加工精度会更高。但是，在数控车床螺纹加工技术实际应用中，由于数控车床取消了丝杠的设计应用，却存在了很多不如普通车床实际加工方便的地方。例如数控车床车削螺纹时只能一次成形，车削过程中不能象普通车床一样随意改变转速，否则螺纹就要乱扣，就算是螺纹切削由于转速选择不当造成加工螺纹时发颤也不能改变转速；另外，还有螺纹工件一但卸下机床就不能再上数控车床修调加工了，因而存在很多不方便的地方。

三、数控车床螺纹加工原理

1、在普通车床加工螺纹时，主轴与进给机构之间存在机械上的定比传动关系，是由复杂的机械传动链来保证的。数控车床在设计上，简化了传动链，取消了主轴箱，主轴一般采用变频调速。在数控车床的螺纹加工中，主轴与刀架之间不存在机械上的定比传动关系，而是依靠数控系统控制伺服进给电机，保障Z轴进给速度与主轴的转速保持一线性比例关系。只有了解数控车床螺纹加工原理，按照操作规程使用数控车床，对螺纹加工中常见故障现象进行分析，“据理析象”，才能解决实际加工生产中出现的一些问题，提高加工效率。

数控车床进行螺纹切削时，主轴工作在转进给状态下，其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行的插补。在数控车床中，一般采用光电编码器作为主轴角位移测量元件，通过机械部件与主轴连接，传动比为1：1，将编码器的Z脉冲（也称“一转信号”）作为主轴位置信号，经数控系统处理后驱动刀架运动。主轴脉冲发生器送出两组信号脉冲，一组为计数脉冲，CK6140数控车床配置1200线主轴编码器，即每转送出1200个计数脉冲，另一组为主轴基准脉冲，每转送出一个同步脉冲信号。车削螺纹时，数控系统检测到主轴基准脉冲同步信号到来时开始切削，否则处于等待状态。这样就保证螺纹加工时每次切削的初始位置在工件圆周的同一个位置上，以保证各次切削的螺纹牙形相重合，防止了多次切削乱扣现象发生。在数控系统中，完成螺纹加工的要素为：主轴转速n和螺纹导程t，进给速度F=n*t；。即主轴每转一圈，Z轴进给一个导程，主轴的旋转与进给轴必须保持严格的比例关系。基准脉冲同步信号极为重要，它是保证在螺纹加工每次切削的初始位置在工件的同一个位置上，防止了“乱扣”现象发生。

2、数控车床螺纹加工切削原理分析

能不能找到一种克服数控车床这种加工不足的方法呢? 经过仔细观察分析，发现数控车床螺纹加工时是由主轴上的位置编码器与主轴转速同步来加工螺纹的，为什么在加工中改变主轴转速螺纹要乱扣呢? 通常，螺纹切削是沿着同样的刀具轨迹从粗切到精切重复进行的。因为螺纹切削是在主轴上的位置编码器输出一转信号时开始的，所以螺纹切削是从固定点开始且刀具在工件上的轨迹不变而重复切削螺纹。由于螺纹切入时系统有一个响应时间，而在同一个响应时间内，主轴的速度快慢不同，切入的角度也就不同，因而主轴速度从粗切到精切必须保持恒定，否则螺纹乱扣。

四、螺纹加工前的工作

1、加工工艺分析

在数控车床上加工螺纹,首先要制订合理的工艺方案,然后才能进行编程和加工。工艺方案的好坏不仅会影响数控车床效率的发挥,而且将直接影响到螺纹的加工质量。

（1）走刀路线及进刀方式的确定

在数控车床上车螺纹时,要根据工件形状的复杂性考虑走刀路线,在加工过程中是否有干涉或者碰撞等现象,根据实际情况采用适合的编程指令,而且尽可能高速度高效率地完成加工避免走空刀。其次要看螺纹的牙形及导程或螺距选择加工的进刀方式,一般情况下当螺距P

（2）螺纹车刀的选择

螺纹车刀的选择直接影响加工质量的好坏。在保证加工螺纹的高质量高效率的前提下应根据工件的材料来确定刀具的材料,而最常用的车刀材质有高速钢和硬质合金。在车削塑性材料螺纹工件时,应选用高速钢螺纹车刀,而硬度高脆性稍高的加工材料选用硬质合金螺纹车刀。高速钢螺纹车刀的切削用量比较小,刃磨方便、切削刃锋利、韧性好,能承受较大的切削冲击力,加工的螺纹表面粗糙度小。但它的耐热性差,不宜高速车削。所以一般适合于大螺距的螺纹加工如梯形螺纹。硬质合金螺纹车刀的硬度高、耐磨性好、耐高温,但抗冲击能力差,它适合于小螺距三角形螺纹加工。数控车床一般选用硬质合金可转位车刀。螺纹车刀属于成形刀具,要保证螺纹牙型的精度,必须正确刃磨和安装车刀。

（3）切削用量的选择

主轴转速的确定在车削螺纹时,车床的主轴转速将受到螺纹的螺距(或导程)大小、驱动电机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响,故对于不同的数控系统,推荐有不同的主轴转速选择范围。如大多数经济型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下:n≤1200/P一K式中:P是螺纹的螺距(mm)；K是保险系数,一般取为80。

背吃刀量的选择确定螺纹的切削次数。螺纹加工中的走刀次数和背吃刀量会直接影响螺纹的加工质量,一般情况下工件材料的硬度、强度越高背吃刀量就越小,切削次数越多；同样,刀具材质不同背吃刀量也不同,如加工同样材质同样螺距的螺纹,高速钢的背吃刀量可略高于硬质合金的背吃刀量,但主轴转数要大大低于硬质合金车刀车削时的主轴转数。

2、螺纹的检查

螺纹加工完成后要检查它的合格性。三角形螺纹的检测最普遍的就是用环规检测法。通规必须全部旋人,而止规旋人的部分只能是止规厚度的1/3至2/3厚即可。梯形螺纹的检测方法一般用的是三针测量法。主要检测螺纹的中径是否在允许的范围内。

五、数控车床螺纹加工方法

1、螺纹的自动加工是数控车床的基本功能。它与普通车床的螺纹加工不同,是靠数控系统控制伺服电机驱动刀架的进给,与主轴的旋转相配合,切削出所需的螺纹。在编程过程中只要给出螺纹的起点、终点坐标和螺距P,数控系统就可以实现螺纹的自动加工。在螺纹加工过程中必须要解决以下三个问题:

(1)要加工出所需的螺纹深度,一般要经过多次切削才能完成,要求每次开始进刀的工作坐标位置必须相同。

(2)当切制多头螺纹时(应错开相应的螺距),数控系统应能准确分度。

(3)主轴每转一圈,螺纹车刀必须沿纵向进给一个导程S。

这些问题的解决是靠安装在主轴尾部的增量式光电编码器来实现的。

2、增量式光电编码器工作原理

增量式光电编码器的工作原理是利用光电原理把机械角位移变换成电脉冲信号,结构如a)图所示。其中,E为等节距的辐射状透光狭缝圆盘,狭缝越多则分辨率越高。它由同步带带动,并与主轴同步转动。Q1和Q2为光源,DA、DB、DC为光电元件。其中,DA和DB错开90b安装。其目的是利用A相、B相的相位先后来判别编码器的旋转方向,如图b)和图c)所示。

在转动过程中只要有光透过圆盘狭缝,每转过一个分辨角就发出一个脉冲信号,实现了由光到电的转换,这样数控系统就可以得到连续的脉冲。C相的脉冲为基准脉冲,编码器旋转一周,可以产生一个零脉冲信号。

4、螺纹加工举例

设要加工M12的螺纹,螺距为2mm,螺纹的头数为2。脉冲编码器转一转能发出2000个脉冲,系统的脉冲当量值为0.01mm,这样螺纹刀要沿Z向移动一个导程4mm,系统就必须发出4/0.01=400个进给脉冲。在加工第一条螺纹时,当螺纹刀到达螺纹的起点后,系统先扫描编码器的C相信号,检测到信号后则进行加工,否则等待,保证了每次进刀点一致,避免了乱扣的现象。同时,要把编码器每转的脉冲数2000和螺纹的导程所需的脉冲当量数400的比值5存入数控系统的计数器中,这样系统每检测到5个A相脉冲信号,就发出一个进给脉冲使刀架移动0.01mm。从而保证了主轴转一转,能够加工出一个导程的螺纹。在加工第二条螺纹时,为避免乱扣,当螺纹刀到达螺纹的起点且扫描到编码器的C相信号时,并不进刀,而是接着扫描到A相的第(2-1)*(2000/2)=1000个脉冲时才进刀,保证了螺纹的头数是2头。

六、建议

数控机床以高效率、高精度和高表面质量为基本特征,在航天航空、煤矿工业、模具制造和光电工程等行业中获得了越来越广泛的应用,并已取得了较大的技术经济效益,是当代先进制造技术的重要组成部分。螺纹联接在机械制造和仪器的制造中应用得非常广泛,加工精度也比较高,数控车床在螺纹加工中因有收尾功能应用非常普遍,为了提高螺纹加工的精度,分析数控车床车削螺纹中的影响因素就很有必要。根据数控车床加工螺纹过程中影响螺纹精度的主要因素,结合实际操作经验,欲从积屑瘤对螺纹切削过程的影响,车床本身几何加工精度的故障排除和丝杠运动间隙补偿等几个方面来提高数控车床车削螺纹精度的方法。

七、结束语

综上所述，数控车床螺纹加工方法比较复杂。因此，为了使加工出来的螺纹符合标准，我们要加大提高数控车床的技术水平，确保螺纹加工的质量。

参考文献

[1]高荣.提高经济型数控车床车车削质量的措施[J].煤矿机械,2012(8):69-71.

[2]牟娟,吴俊恩,雷发林.经济型数控车床车削螺纹理论和试验研究[J].现代制造技术与装备,2010(6):16-17.

[3]徐创文,穆玺清.数控车床螺纹加工方法[J].阀门,2012(3):25-27.

[4]高枫.数控车削编程与操作训练[J].高等教育出版社,2011（2）：229.

[5]于华.数控机床的编程及实例[J].机械出版社,2009（3）：102-105.

数控冲床范文第3篇

关键词：数控技术；整体控制方案

1.数控技术

数控机床由机床本体和电气系统两大部分组成。机床本体包括了机械本体、液压、气动、、辅助装置等；电气系统主要是由数控装置、伺服驱动装置、操作面板、测量反馈装置、机床电器柜等部分组成。

（1）数控装置是数控系统的核心，主要由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、伺服单元、可编程控制器、数据输入/输出接口等组成。在其内部系统软件监控下，从各种存储类型的输入设备读取加工程序，按程序段进行处理，经过译码、刀具轨迹计算、插补运算等转变成控制指令，然后有序地发出各种运动指令和各种机床功能的控制指令，实现直接或通过PLC对伺服驱动系统的控制，直至运动和功能结束。进行轮廓轨迹控制外，还需控制相关开关量，如主轴启动与停止、冷却液的开与关、刀具的更换、工作台夹紧与松开等，这些辅助功能主要由PLC完成。I/O接口及其设备键盘和显示器是数控系统的人机交互设备，用来输入程序、编辑修改程序和发送操作命令。

（2）伺服驱动装置是数控装置与机床主机之间的联接环节，它接受数控装置插补生成的进给信号，经过放大处理后驱动机床的执行机构，实现机床运动。包括主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机和进给电机。还包括回转工作台和刀库伺服装置和伺服电动机。

（3）测量反馈装置常用方式为脉冲编码器、光栅尺、旋转变压器、感应同步器、磁尺和激光等，将执行元件的速度、位移实时检测出来，经过相应的电路将所测得信号反馈给伺服驱动单元和数控装置，形成半闭环或闭环系统，补偿并执行机构的运动误差，以达到提高运动精度的目的。

（4）其他辅助装置包括自动换刀装置、液压卡盘、液压尾架、空压气动系统、工作台交换机构、冷却系统、运削、防护装置等。

2.加工中心电气整体控制方案的研究

机床电气设计从整体角度控制分为开环控制，半闭环控制，全闭环控制。三者各有各的优缺点，适用的场合也不同，其使用的环境也各不相同。

2.1开环系统结构

数控系统发出脉冲信号给伺服驱动，伺服驱动带动步进电机。数控系统发出的脉冲分为：单脉冲、双脉冲。单脉冲就是脉冲输入一直有，通过方向输入的高低电平来控制方向。双脉冲就是指脉冲输入和方向输入两路都是脉冲输入，只是一路是正向脉冲，一路是反向脉冲。开环伺服系统由步进电动机和步进电动机驱动线路组成。数控装置根据输入指令，经过运算发出脉冲指令给步进电动机驱动线路，从而驱动工作台移动一定距离。这种伺服系统比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。只用于经济型数控机床。现实中用来实现比较简易的控制。

2.2半闭环系统

半闭环伺服系统的工作原理和闭环伺服系统相似如图2.1的上半部图，只是位置检测器不是安装在工作台上，而是安装在伺服电动机的轴上。这种伺服系统所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服系统，其复杂性和成本低于闭环伺系统，主要用于大多数中小型数控机床。这种控制方式比较普遍，应用也比较广泛。

双环控制：该控制方式由数控系统发出信号，该信号可以是模拟信号，也可以是脉冲信号，就拿模拟信号来说，由电压的大小决定电机的转速，当数控装置发出指令后，就给伺服驱动发出模拟信号，该模拟信号的大小跟用户设定的速度和实际转速有关。模拟电压的大小决定电机的转速，它们之间的关系是：电机得到电压后电机转动，通过丝杆传动带动工作台运动。而此时数控系统本身始终通过位置环检测工作台运动的情况，一旦运动到指定位置，数控系统停止发出模拟信号，反之，就一直发出信号。还有一种是通过编码器实现检测反馈如图2.1下半部图所示，该系统是把编码器装在丝杆轴端，能准确检测出丝杆转过的角度，反馈给数控系统，从而实现位置反馈，它的速度反给伺服驱动，也是典型的双环控制，在实际中应用也比较多。

2.3 全闭环系统

数控机床进给伺服系统的控制量是CNC输出的位移指令和机床工作台实际运动位移的差值，因此需要有一个位置检测装置。该装置能测出各坐标轴的实时位移量或者实际所处位置，并将测量值反馈给CNC装置，并与指令值进行比较，求得误差；CNC装置控制机床工作台向着消除误差方向运动。这种既有指令的前向控制通道，又有测量输出的反馈控制通道，就构成了全闭环控制伺服系统。闭环系统的缺点是调试、维修较困难。主要精度要求很高的床、超精车床、超精磨床以及较大型的数控机床等大型数控设备上。

3 加工中心电气控制思路

通过对该机床机械结构的分析，对电气部分的设计完成后主要达到如下目的：

（1）能对三个伺服轴，X、Y、Z，进行控制

（2）伺服主轴的定向、转速控制，与三个伺服轴配合进行铣削、钻、铰孔和攻丝等

（3）数控转台的A、C轴旋转范围控制

（4）采用的数控系统能实现多轴联动的控制

（5）有位置环和速度环的双环控制

通过对以上控制的需要的分析，选用半闭环系统，位置检测位置加入检测开关，实现机床的位置反馈。

数控冲床范文第4篇

关键词：数控机床，单片机数控系统，改装设计

第一章概述

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现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，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。

第二章总体方案的设计

2.1设计任务本设计任务是对CA6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。（1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。（3）数控系统的硬件电路设计任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关；2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关；3.I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以MCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。2.3总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济型数控改造示意图如图所示。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。如图2－1所示：

第三章微机数控系统硬件电路设计

3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示：图3－28031芯片内部结构图各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚VSS：电源接地端。VCC：＋5V电源端。⒉输入/输出（I/O）口线8031单片机有P0、P1、P2、P34个端口，每个端口8根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8位并行数据，P2口用来输出高8位地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下：P3.0RXD：串行数据输入端。P3.1TXD：串行数据输出端P3.2INT0：外部中断0请求信号输入端。P3.3INT1：外部中断1请求信号输入端。P3.4T0：定时器/计数器0外部输入端P3.5T1：定时器/计数器1外部输入端P3.6WR：外部数据存储器写选通。P3.7RD：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。⒊信号控制线RST/VPD：RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。ALE/PROG：ALE是地址锁存允许信号。它的作用是把CPU从P0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。

VPP：当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XTAL2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、I/O口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户I/O口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线AB地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉数据总线DB数据总线宽度为8位，由P0口提供。⒊控制总线CB控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。其引脚图如图3－3所示：3.1.28255A可编程并行I/O口扩展芯片8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与设备之间的信息交换。8255A的结构及引脚功能：1、8255A的结构8255A的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据I/O端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路A、B两组控制电路把三个端口分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路它接收来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CPU和8255A之间信息的传送。

参考文献：

[1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统

.西安:西北工业大学出版社,2000

[2]李华，MCS-51单片机实用接口技术

.北京:北京航空航天大学出版社,1993

[3]李圣怡等，Windows环境下软硬件接口设计

.长沙:国防科技大学出版社,2001

[4]顾京，数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社,2002

数控冲床范文第5篇

崛起的中国数控机床

在武侠小说里，得武林至宝“倚天剑”者便可叱咤风云、号令天下，而现实的国与国之间的国力竞争、经济角力、工业争霸中，高端数控机床真可以称得上是一柄锋芒锐利的“倚天之剑”。

“安得倚天剑，跨海斩长鲸”。倘若能够锻造出这样一柄倚天剑，高端装备制造业自然无往不胜，我国在航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等领域的实力也将在国际竞争中占据绝对优势，对我国的国防安全、制造业发展乃至人民生活都具有极大的意义。

高端数控机床的“江湖”

1952年，世界上第1台数控铣床横空出世，预告了制造业新时代的到来。从此，制造业的生产方式、产业结构、管理方式完全改变，世界制造业的格局发生了巨大的变化。

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成，它是数控机床的大脑。

半个世纪来，数控机床历经了两阶段六代的发展。随着电子信息技术的快速发展，如今的机床行业已经迈入了以数字化制造技术为一体的机电一体化时代，集计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感测量、机械制造于一身的高端数控机床就是其中的典型代表。

在这个工业科技为王的时代，高端数控机床的意义对于每个处在国际竞争格局中的国家来说都意义重大。在高端数控机床机床方面占有优势，就意味着在国防、军事、经济等方面占有全面的优势。

目前，德国、瑞士、日本和美国等发达国家是世界公认的机床强国，国际国内高端机床市场基本为这些国家的企业所占据，中端机床市场的市场主流是韩国机床和中国台湾机床，国产机床目前只能在低端市场徘徊。

在高端数控机床方面，我国显然还处于较为弱势的地位。国内对高端数控系统的需求，基本要依靠进口来解决，中高档数控系统和功能部件主要依赖进口，高档系统自给率不到5%，国产中高档数控系统加起来不到20%。

虽然目前情况不尽如人意，但是中国机床制造业有着较大的提升空间和可能。我国已经成为名副其实的机床大国。进入21世纪以来，我国机床工具行业一直保持着快速连续增长的态势，从2002年开始，我国机床工业规模连续多年排名世界前三。近年来，在高端数控机床方面的技术进展和突破的速度令世界为之瞠目。中国机床制造产业已经有了与国际巨头对话的实力与底气。

中国对高端数控机床的重要性和发展一直有着高度清醒的认识，一直不遗余力地推动着数控机床制造业的系统发展。中央政府从宏观上提出对机床行业发展具有推动力的政策、规划，“高档数控机床与基础制造装备”多年来一直被立为国家科技重大专项，而地方政府则是从当地实际出发，结合当地代表性机床企业给予相应的政策支持。过去的十余年，在市场需求旺盛、政策得力的情况下，中国机床制造业经历了飞跃式的发展，我国已经成为机床制造消费大国，机床工业规模连续多年排名世界前三。

“十二五”规划中，政府把高端制造业提到了一个战略性的高度。发展大型、精密、高速数控设备和功能部件被列为国家重要的振兴目标之一，计划到2020年，实现航空航天、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70%――80%立足国内。有业内人士分析指出，到2020年，中国高端机床不仅实现国内自给，还有望在世界市场上占据主导地位，虽非一统江湖，却可呼风唤雨。

中国机床十年“铸剑”

人们常说，十年铸剑，然而中国机床制造业走过的发展之路，又何止十年。时光回溯到新中国成立时，我国只能生产简易皮带机床1600台，到2009年生产金切机床58.2万台，其中数控机床12万多台，机床产值、产量均居世界第一。我国机床工业，可以说是从零起步，在成为世界第一机床生产大国的过程中，虽然历尽曲折，但显著的成绩更值得国人为之骄傲。

进入21世纪，中国机床制造业也进入了高速增长期。过去十年，对中国机床制造业来说，可以说是黄金十年。崛起的中国制造业拉动了机床的市场需求，随着市场需求旺盛、固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快，在市场和政策的刺激下，“十五”和“十一五”期间，国产机床制造业发展势头十分强劲。

据国家统计局资料，“十五”期间，我国机床制造业产值产量与“九五”末期相比，以百倍翻增。2005年我国机床工具行业合计完成工业总产值l260亿元人民币，是“九五”末期的23倍；产品售收人1213亿元，是“九五”末期的239倍。其产量2001年为17521台，2002年24803台，2003年36813台，2004年51861台，是2001年的3.7倍，平均年增长39%；2005年国产数控机床产量59639台，接近6万台大关，是“九五”末期的424倍。

“十一五”期间，中国机床制造业加速发力。国产机床产值的市场占有率方面，2007年为56.3%，2008年为61%，2009年继续提高，达到70.1%。2007年我国数控机床产量123，257台，比2006年增加32.6%。2008年我国数控机床受世界经济危机影响，产量122，211台，与2007年相比基本持平。2008年1-12月我国数控机床产量，受经济危机影响，7月后产量下降，12月已略有回升。2008年，我国机床工业消费机床194.4亿美元，居世界第一；生产机床139.6亿美元，居世界第三；出口机床21.1亿美元，居世界第六；进口机床75.9亿美元，居世界第一，机床进出口入超54.8亿美元。2009年我国数控机床产量明显增加，达143，904台，国产数控机床市场占有率达到62%，我国生产机床跃居世界第一，进口机床59亿美元，出口机床14.1亿美元，机床进出口入超44.9亿美元，进口和消费机床连续多年排名世界第一。

如今，我国机床产业不但蓬勃发展，还形成了具有鲜明地域特色的产业集群。沈阳、大连两市已成为全国数控车床、加工中心的最重要开发生产基地。齐重数控装备有限公司生产的大、重型数控车床，产量约占全国大、重型数控车床产量48%，产值约占全国大、重型数控车床产值50%。齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司生产的大、重型数控镗床，产量约占全国数控镗床产量35%，产值约占全国数控镗床产值30%。 以哈尔滨市为主，形成全国工具和特种复杂工具生产基地，其代表企业是哈尔滨量具刃具集团有限责任公司和哈尔滨第一工具有限公司。 长江三角洲地区，成为磨床（数控磨床）、电加工机床、板材加工设备、工具和机床功能部件（滚珠丝杠和直线导轨副）的主要生产基地。 以上海、无锡、杭州三市为主，形成我国磨床的生产开发基地。上海机床厂有限公司、杭州机床集团、无锡开源机床集团有限公司3家企业的磨床产值占全国磨床产值65%，磨床产量占全国磨床产量约42%，其中数控磨床产量占全国数控磨床产量74%。

在机床产业结构调整方面，中国机床制造业在“十一五”期间有所进展，取得了阶段性成果。

国内企业优化重组包括跨所有制的企业重组加速推进的同时，国际并购工作也在积极慎重进行。企业重组和国际并购使得内外企业的有机结合得到促进，为建立产业新格局、提高行业创新能力，实现规模化生产和提高国际竞争能力打下良好的基础。

从产品结构来看，机床工具产品的结构也发生了良性变化。中高档、专用产品取代低档、大路货产品成为主流；数控机床的产量比例逐年上升，普通机床产量比例逐年下降；新品生产逐渐超过传统老产品。

在技术创新方面，行业企业投入了更多的精力和财力，科技进步成果显著，自主创新成果的产业化进程加快，高精尖产品不断涌现，新技术新工艺应用广泛。

随着中国机床业的繁荣发展，中国机床业在国际上的影响也与日俱增。从1989年起每两年（逢单年）一次，由中国机床工具工业协会主办的中国国际机床展览会（CIMT）已成为有影响力的国际机床行业展会之一，位列世界机床四大展会之首，并成为了国际先进制造技术交流与贸易的重要场所。

十年铸剑，而今已臻大成。十年辉煌之后，中国已经迈开了由机床大国向机床强国前进的步伐，而不久的将来，中国的机床业将带动整个装备制造业，实现真正的腾飞。

从机床大国到机床强国

从机床大国到机床强国，并非一路坦途，必须有所超越才能到达巅峰。中国机床制造业的“利剑”虽已臻大成，却只有在经过“高精尖”的炉火淬炼后，才能铸成高端数控机床这柄“倚天宝剑”。

机械科学研究总院原副院长、中国机械工程学会常务理事屈贤明指出：“高性能数控系统、电主轴、纳米精度光栅等功能部件及整机设计制造的核心技术”，是发展高端数控机床最关键的因素，我国机床制造业在这些技术上的落后制约了我国高端数控机床的发展。

目前，世界上公认机床强国是德国、瑞士、日本和美国等发达国家，在这些高端机床制造强国，有很多企业规模不大，但产值很高。我国与这些国家相比，在高端数控机床的技术上还存在诸多差距。

第一，高性能数控系统相对薄弱。数控系统的体系结构、软硬配件、高速高精算法都需要长时间的研究和改善。国内电子基础产业落后，决定了我国高档数控系统的弱势表现。

尽管国产的低端数控系统基本把国外竞争对手挤出了中国市场，高端数控系统市场还是基本上在法那科和西门子等厂家的掌握中。

目前我国制造数控机床的厂家，多是购买国外的数控系统与自家的机床集成，自主生产的国产化数控系统比例太低。

第二，高速和高精度不足。国内产品在高度和高精度上表现不佳，在高速和高精度表现上以及在五轴加工和智能化方面，国内数控系统比国外产品表现要差，其平均无故障时间仅为国外国产品的1/4。

第三，关键零部件领域的薄弱限制了国产机床的高度。即使是最简单的零件，一旦要用在精密机床上，都必须达到一定的精密程度。而国产零件精密度不够，导致了国产机床很难达到理想高度。即使是应用了法那科或西门子数控系统的国产高端机床，与国外装配同样“大脑”的机床相比，转速只有国外的三分之一，误差范围是国外的5倍。

我国自主品牌制造业的核心竞争力普遍不强，中低端产能过剩、竞争尤为激烈，很多产业的高端环节都被外资品牌牢牢掌控；同时，在关键零部件和核心技术方面，长期以来一直被外资品牌‘卡着脖子’。

如今，高端数控机床的核心技术仍掌握在外资品牌手中，在关键零部件方面，国产机床也掣肘于人。由于高端机床研制能力落后，部分重点行业所需机床仍为西方控制，譬如在航空发动机、汽车发动机、船用柴油机和核电机组制造等核心制造领域，依然以进口为主。高端数控机床的种种薄弱之处，正是中国整个制造业的痛处，也是制约我国成为真正机床强国和制造强国的关键。要成为机床强国，中国的机床制造业必须突破在发展高端数控机床方面的一些瓶颈，这些瓶颈包括思路上的瓶颈、人才上的瓶颈和市场上的瓶颈。

在思路上，机床企业必须转变在企业决策和资源配置上以短期利益为导向的思路，不能鼠目寸光，唯订单马首是瞻，而是应当具备长远目光和全球视野，在产品的研发上更强调前瞻性，加大研发力度，着眼于在关键技术和核心部件上取得突破，从实质上提升产品。

二十一世纪的竞争，是人才的竞争，在高端数控机床的研发和生产上，更是如此。人的水平，决定了机器的水平。目前，我国相应的研发人员缺乏，较低的待遇也很难留住高级人才。机床企业必须加大对人才的培养和投入力度，着力培养大量的基础研究方面经验丰富、知识面宽广、对技术问题有深刻理解、擅长攻坚克难的高级人才。同时，还应提高大力提高科研人员的待遇，不仅要善于培养好人才，更要善于留住人才。

我国机床行业的市场瓶颈体现在高档机床缺乏市场需求，这是因为国内购买机床的用户对精度和质量要求较低造成。由于用户在技术改造时倾向于资金较低的投入，使得企业陷入订单充足时顾不上研发、订单减少时无力研发的怪圈。要改变这一状况，除了机床企业要有意识地主动引导市场需求外，有力的政策扶持也是必不可少的。

不可避免的激烈竞争

最初的爆发式增长已经过去，利益的驱使和政策的鼓励，将使高端装备领域将成为众多企业新的角力场，而蓬勃的中国市场与世界低迷的经济格局形成鲜明对比，显然对外资品牌的吸引力将日益增长。中国高端装备市场的竞争将日趋激烈，这是不可避免的。

长期以来，占据我国高端机床市场主导地位的一直是美国、日本、德国等企业，中端市场则是中国台湾机床、大陆机床、韩国机床三足鼎立，国产机床只有在低端市场才能占据主流地位。

而今，中端市场的平静状态将被彻底打破。打破这种状态的，一是我国机床业的开拓中高端市场的发展势头和发展目标决定的，二是世界经济的低迷和中国市场的利好，迫使一些原本只关注高端的外资机床品牌，有意在中档机床的市场中分一杯羹。市场牵一发而动全身，中端市场的竞争态势，也必将波及低端及高端市场的格局。

2012年中国从德国进口的机械比上一年增长了14%，并以24亿欧元的进口额成为德国机械工业的最大单一市场。德国机械制造商协会主席马丁・卡普表示，德国制造商不应忽略日益强劲增长的中档技术领域，因为新型工业国家正在越来越多地自行生产中档技术产品。卡普对于中国和印度市场中档技术领域表示出浓厚的兴趣，认为德国企业应当对这一领域加强关注。

虽然中国企业逐渐往中端市场靠拢，但中端市场仍然以中国台湾、韩国制造为主。中端市场是中国企业未来必须开拓的方向，在中端市场获得一席之地并稳定扩大市场份额对于中国机床制造业的发展至关重要。同时，也是往高端市场进发的必经之路。德国机床不论机床性能或制造工艺堪称行业龙头，其若进入我国中端市场，对非德系企业将造成相当的冲击。而对于意欲进军中高端的中国企业来说，并非利好消息，将会增强我国高端装备制造业发展的不确定性和曲折性。中端市场的竞争将更加激烈，中国机床业只有赢得这场厮杀，才能屹立在高端数控机床制造的巅峰。

“随着我国国民经济的转型升级，工业化初期的需求爆发式增长期即将过去。去年以来，国内机械工业需求增长呈现出放缓趋势；另一方面，各行业对装备水平、质量的要求将越来越高。”全国人大代表、奇瑞重工公司总经理王金富说：“与此同时，相对于国际上低迷的经济局势，我国的经济增长表现比较强劲，使发达国家企业加大了到我国争抢高端装备市场的力度。自主高端装备制造业赖以成长的市场，正面临国外厂商更为激烈的挤占。”

面对即将到来的德国等外企大规模入侵和激烈竞争，国内机床业除了苦练“内功“外，与中国台湾地区机床业加强合作也不失为一个有效的办法。近年来中国台湾的机床产业发展迅速，保持60%以上的增速，并在世界市场居第六位。2011年，台湾机床业产值达到50亿美元，为世界机床第六大生产地区和第四大出口地区，2012年出口额达42.36亿美元，有望超越意大利，成为仅次于日本、德国的第三大机床出口地。中国台湾每年出口到中国大陆及香港地区的机床价值约10亿美元，2012年出口到中国大陆的机床为14.31亿美元，占全部出口的33.8%。

中国大陆企业与台湾企业强化合作、加强技术交流对于中国机床业的发展有诸多益处，对大陆企业向高端发展、技术的提升、制造能力的增强以及创新思维上都能起到良好的促进作用。通过技术引进、项目合作实现共同发展，提升市场竞争力，从而有效应对外企对我国机床市场的挤占，保障行业良好的生存和成长空间。

2020，中国高端机床的天下

尽管目前行业存在诸多瓶颈、激烈竞争即将到来，业内对于机床制造业突破瓶颈、国产高端数控机床在未来成为市场主流还是充满信心的，信心来自国内市场的需求旺盛、持续有力的政策支持、和中国机床业不断增强的“内功”。

中国国内对数控机床需求将持续旺盛。

2012年中国机床工具行业一般贸易同比去年增长62.92%。去年我国机床工具产品、金属加工机床、数控金属加工机床的累计进口额和月度进口额全部创出新高。其中，全行业产品累计进口额突破150亿美元，机床超过90亿美元，数控机床接近80亿美元。在国家宏观调控的整体经济规划下，据预计，2014年中国机床市场将增长14.2%至3890亿元人民币。中国目前作为世界最大机床消费国和生产国的地位将因这种强劲的增长势头得到巩固。

有利的政策环境将长期存在。

进入21世纪，我国实施振兴装备制造业战略，将发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件列为16项重点振兴领域之一。在国家政策的支持和市场的拉动下，特别是汽车工业快速扩张，机床产品市场兴旺。

2011年7月，工业和信息化部、中国工程院组织制定的《“数控一代”装备创新工程行动计划》提出，经过十年时间的努力，数控技术和装置要普遍推广应用并实现产业化，装备技术水平和附加值显著提升，生产效率大幅提高，带动装备制造业转型升级。

在“十二五”规划中，大力发展高档数控机床和基础制造装备更是被列入工业发展规划，随着一系列扶植政策的陆续出台，未来几年中国的机床行业有望在保持快速增长态势的同时，在质量和技术水平上达到一个突破。目前，部分项目已经取得阶段性成果。科技重大专项以及国家培育和发展战略性新兴产业等一系列方针政策的实施，为高档数控机床发展提供了新的机遇。

在市场和政策的推动下，中国机床行业中的佼佼者已经在高端数控机床的研发和生产上开始赶超国际水平。

东北的数控机床产业在全国具有举足轻重的地位，一直是国家重点支持的项目。实践中，国内机床产业的领军企业――沈阳机床集团在高端机床研制中已走出了具有开拓意义的一步，该集团自主研发的飞阳数控系统安装在广东、辽宁企业的400多台高、中档数控机床上，自2011年运行以来性能稳定可靠，解决了外国“大脑”指挥中国数控机床的“体、脑”分离的弊端，使核心部件不再依赖国外厂商的控制和垄断，而且缩小了与世界先进水平的差距。

在赶超国际高端装备制造水准方面，重庆机床集团同样步伐飞快。2010年，重庆机床集团在南岸茶园新区开建集大型、精密、数控、高效、绿色环保于一体的成套制齿加工装备研发制造基地。在2011年，重庆机床集团母公司重庆机电股份收购了英国费兰砥公司下属的精密技术集团（PTG），并交由重庆机床集团运营托管，重庆机床集团由此获得了螺杆机床、各种型线的螺杆加工、磨齿机、大型机床（包括大型卧式车床、轧辊磨床、深孔镗床、摩擦焊接机等）等4类主要产品的开发、设计及制造的国际先进技术。重庆机床的国家科技重大专项“模块化高速、精密、大型数控滚齿机”产品Y31200CNC6和Y31320CNC6大型高档数控滚齿机，以YKX39320为代表的高速、精密、大型数控铣齿机，都具备了与欧美顶级机床生产商同台较量的实力，填补了国内空白。

被业界称为世界三大顶级高端冲压装备制造商之一的济南二机床，开发了每分钟冲压15件大型汽车覆盖件的全自动冲压生产线，打破了此前由国外企业保持的每分钟12件的世界纪录，这不仅改写了中国机床工业不能为汽车工业提供最先进设备的历史，也令世界汽车制造行业对汽车高端冲压装备的选用格局发生了逆转，在世界行业领域取得了中国企业的话语权。

由中国兵器工业集团公司武重集团主持实施的CKX5680型数控七轴五联动螺旋桨加工用重型车铣复合机床荣获2012年度国家科学技术进步奖二等奖，这是武重集团继2005年十六米大立车获得此奖项之后的第二次获得该部级奖项。

具有我国自主知识产权、全功能、高精度数控重型曲轴复合加工机床（一拖二）也于日前研制成功，攻克了“分体开合式数控旋风切削刀架”这一关键技术，使我国成为世界上继德国、日本之后第三个能够自主设计、自主制造曲轴加工设备的国家。

机床水平的明显进步，使我国在一些制造业领域实现突破。例如成功国产的3.6万吨的垂直挤压机，使我国能够生产大口径厚壁管，因此日本同类产品的售价被迫大幅调低。重庆机床集团，去年仅直径1.25-2米系列的齿轮加工机床就销售了100多台，价值超1亿元，占有国内80%的市场份额。新产品问世后，价格仅为洋品牌的一半，这逼迫原本卖价达上千万、垄断国内市场的两家美国和德国企业都不得不降价应对，目前其价格已下调了20%左右。

在市场需求旺盛、政策扶持有力、行业成长稳健的情况下，中国机床行业的未来呈现出更为光明的前景。因此，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006―2020年）明确将“高档数控机床与基础制造装备”列为国家16个科技重大专项之一。“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等行业。其目标是，到2020年形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力，总体技术水平进入国际先进行列，部分产品国际领先；建立起完整的功能部件研发和配套能力；形成以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系。

到2020年，制造业各领域需要的高档数控机床，将有大量产自国内。国际市场上，目前以美国、德国、日本为三洲的代表的美、欧、亚三足鼎立的平衡格局将被打破，中国制造的高档数控机床将成为吸引全世界目光的主角新星。

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国产机床未来趋势预测

国内高端数控机床的市场需求加大，数控机床的新品频出。数控冲床具有CNC控制系统，能根据加工方法的需要任意设定滑块的运动方式和速度。根据市场的变动，未来国产数控机床的发展方向预期有以下一些机型。

螺杆式数控冲床

伺服工作机是使用AC伺服马达通过螺杆驱动滑块的，成形中下死点的位置可通过位置读取装置提供数据给位置控置装置进行控制。因此，机械的热膨涨和弹性变形不会影响产品的精度，调整出最适合的滑块运动方式及以极其微小的单位控制下死点的位置。所以适用于高精度高机能的无切削成形螺杆式伺服冲床采用油压马达和储能器进行扭矩控制的形式，下死点的位置控制可达到微米级，是节省能源且有环保要求的机种。

曲轴式伺服冲床

曲轴式冲床与AC伺服马达组合起来的数控冲床。这种冲床是用伺服马达代替原来冲床上的离合制动器和飞轮。这种冲床具有滑块运动模式可任意设定的伺服冲床的特点，同时具有普通机械式冲床的扭矩特点。但其工作能量在低速区不会降低。

复动成形冲床

复动成形是无切削成形的有力手段。在冷间锻造中的闭塞锻造就是一个例子，是通过控制多个冲头、凹模的动作和时间图来达到控制材料塑性流动的目的。制品的精度和成形性可得到提高，甚至可以缩短工序数量。

复动成形粗略可分为两大类：重视冲床的通用性使用复动模架的复动成形；多品种生产用模具装拆容易的使用复动冲床的成形。最近不仅在锻造加工上，同时在板金成形与锻造的复合成形的多样化及能力的提高的同时，要求冲床不仅具有多动作性能，还须具备高的通用性。

闭塞锻造冲床

星形轮及十字连轴节的成形已普遍利用闭塞锻造模具及通用锻造冲床。其模具结构具有闭塞机能和协调机能。其他可节省模具装配时配管时间的闭塞锻造冲床可分成两类：这些功能全在冲床里和上下油缸在冲床上而协调机构在模座上两种形式。

齿轮成形用冲床

螺旋齿轮成形用复动油压冲床。这种冲床共有滑动驱动用、滑块内2个、工作台内2个，共5个驱动源全部合用1个油压式驱动装置。成形的初期阶段与常压顶杆方式的内圈锻造成形一样，凸模插入闭塞中的凹模齿形空间，材料从下方开始流动进行初成形。在这种状态下，模芯上升，材料中心的模芯直径由粗变细。此时工件内径部又有了新的空间，可以产生新的塑性流动，所以加大压力材料就可充满齿形的先端部位。利用复动成形对材料流动进行控制成形出来的齿轮可达JIS3～4级，这非常接近于高附加值的无切削成形。

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机床企业的核心竞争力。

在德国、瑞士、日本和美国，一些高端机床制造企业虽然规模不大，但产值很高，其核心竞争力在于高研发投入、企业定位精准和稳定的人员构成。

德国著名的长度计量企业海德汉公司在产品研发投入上可谓不惜血本，其每年研发经费占其销售额的16%。为了提升其高精度可复制的产品技术，上世纪90年代该公司投入2亿多元建了一个生产车间，制造光栅母版以及复制光栅。这个车间恒温，误差为正负百分之一度，三级隔振，振幅在正负一个半纳米。它拥有原子钟以及我国国家计量局不具备的长度传递标准。这些条件是世界之最，使它在机床检测元件领域独占鳌头。

德国和瑞士的许多企业都有着异常精准的定位，因此德国和瑞士机床以各种专用机见长。每一个企业都专注于自己的领域，而不去做别人已做的产品，且大多数代表了各自领域的技术方向。其中很多企业都有百年技术积淀。世界最大机床商之一，德国的德马吉公司以做整机为方向。他们用合成花岗岩制造床身，安装孔全部预埋，材料抗震性好，床身全部实心结构，质量大，稳定性好。他们的机床床身，可以在加工中刚度不变。机床必须用高性能和高可靠性的部件组装，才能保证整体上的可靠性。

稳定的人员构成，对于机床企业来说也是重要的核心竞争力。专门出品磨床的瑞士美盖勒公司的产品核心部件全部自己制造，工艺、装备和装配检验规程30年不变；员工组成也很稳定，基本在40岁以上。这保证了质量的长期稳定。该公司员工100多人，年产6000多万欧元。

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世界四大机床展会

中国国际机床展览会（CIMT）：由中国机床工具工业协会主办。从1989年起每两年（逢单年）一次。CIMT的展会规模一直居中国各类国际专业工业展览会之首，已成为国际先进制造技术交流与贸易的重要场所，成为我国机械制造技术进步和工业发展的推动力量。CIMT展会是当今国际机床名展中商贸活动最为活跃的展会，是拥有丰富内涵的高品位展会。

中国国际机床展览会（CIMT）是一个在中国本土创办的完全由国人自主举办的国际性机床名展。随着我国改革开放的深化，国民经济的快速发展以及市场经济体系的完善，在中国机床工具工业协会20年来的精心培育和合作伙伴及业界同仁的共同努力下，CIMT展览会不断得到发展壮大，已经成为举世公认的4大着名的国际机床展览会之一（EMO、IMTS、CIMT、JIMTOF），成为展示中国和世界先进制造技术和机床工具产品的盛会，成为推动中外技术交流和我国机床工业技术进步的重要平台。

2013第十三届中国国际机床展览会将于4月22日至4月27日在北京中国国际展览中心举行，届时国际机床龙头企业将再次汇聚一堂，共襄此次盛会。

美国芝加哥国际制造技术展览会（IMTS）：于第二次世界大战前（约1942年）举办了第一届美国芝加哥国际制造技术展，至2012年已举办了34届（逢双年举办）。