任务一 数控机床的产生与发展

任务描述

数控（NC）机床是指采用数字化信号对机床的运动及加工过程进行控制的机床。它是怎样产生的？其发展过程怎么样？了解我国数控机床的现状为学习数控技术打下相应的基础。

学习目标

了解数控机床的产生和我国数控机床的现状，大胆设想以后数控机床的发展方向。

任务分析

数控机床是数控加工的先决条件，只有选择合适的机床才能使数控加工更合理化。要合理选择，必须要先了解、学习，进而再因地制宜进行运用和创新。

任务完成

一、数控机床的产生和发展

1.数控技术的发展进程

1952年，美国帕森斯（Parsons）公司与美国麻省理工学院（MIT）合作研究出第一台三坐标数控机床，用于加工直升飞机螺旋桨叶片轮廓的样板，该机床的数控系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路来完成，这作为第一代数控系统的标志。第二代数控系统产生于20世纪50年代末，数控系统采用晶体管和印制电路板技术。第三代数控系统产生于20世纪60年代，小规模集成电路的诞生，其体积小，功耗低，从而推动数控系统的进一步发展。以上三代，都是采用专门的硬件逻辑控制系统，只能完成固定的控制功能。随着计算机技术的发展，小型计算机开始取代了专门的硬件逻辑控制系统，1970年美国芝加哥国际机床展览会上，第一次展出了小型计算机数控装置和由计算机直接控制多台机床的数控系统（DNC），称为第四代数控系统。1974年，美、日等国首先研究出以微处理器为核心的数控机床，进一步简化了CNC系统的硬件结构，降低了CNC机床的成本。这是以微处理器为系统核心的第五代数控系统，又称为MNC（Micro-computerized Numerical Control），后来人们将MNC也统称为CNC。此后30多年，大规模集成电路的不断发展，使微处理器的性能不断提高，软件功能不断加强，外围电路和接口配置也不断完善。微处理器数控系统使得数控机床得到了飞速发展和广泛应用，如表1-1-1所示。

表1-1-1 数控系统的发展

二、我国数控机床发展现状及思考

我国数控技术的发展起步于20世纪50年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，但进出口逆差严重，国产机床市场占有率连年下降，1999年是33.6%，2003年仅占27.7%。1999年机床进口额为8.78亿美元（7624台），2003年达27.1亿美元（23320台），相当于同年国内数控机床产值的2.7倍。国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。

1.不断加强技术创新是提高国产数控机床水平的关键

国产数控机床缺乏核心技术，从高性能数控系统到关键功能部件基本都依赖进口，即使近几年有些国内制造商艰难地创出了自己的品牌，但其产品的功能、性能的可靠性仍然与国外产品有一定差距。近几年国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组，以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对机床结构与精度、可靠性、人性化设计等基础性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，国产数控机床的技术水平、性能和质量与国外还有较大差距，同样难以得到大多数用户的认可。

2.制造水平与管理手段依然落后

一些国产数控机床制造商不够重视整体工艺与制造水平的提高，加工手段基本以普通机床与低效刀具为主，装配调试完全靠手工，加工质量在生产进度的紧逼下不能得到稳定与提高。另外很多国产数控机床制造商的生产管理依然沿用原始的手工台账管理方式，工艺水平和管理效率低下使得企业无法形成足够的生产规模。国外机床制造商能做到每周装调出产品，而国内的生产周期过长且很难控制。因此在引进技术的同时应注意加强自身工艺技术改造和管理水平的提升。

3.服务水平与能力欠缺也是影响国产数控机床占有率的一个重要因素

由于数控机床产业发展迅速，一部分企业不顾长远利益，对提高自身的综合服务水平不够重视，甚至对服务缺乏真正的理解，只注重推销而不注重售前与售后服务。有些企业派出的人员对生产的数控机床缺乏足够了解，不会使用或使用不好数控机床，更不能指导用户使用好机床；有的对先进高效刀具缺乏基本了解，不能提供较好的工艺解决方案，用户自然对制造商缺乏信心。制造商的服务应从研究用户的加工产品、工艺、生产类型、质量要求入手，帮助用户进行设备选型，推荐先进工艺与工辅具，配备专业的培训人员和良好的培训环境，帮助用户发挥机床的最大效益、加工出高质量的最终产品，这样才能逐步得到用户的认同，提高国产数控机床的市场占有率。

4.加大数控专业人才的培养力度

从我国数控机床的发展来看需要三种层次的数控技术人才，第一种是熟悉数控机床的操作及加工工艺、懂得简单的机床维护、能够进行手工和自动编程的车间技术操作人员；第二种是熟悉数控机床机械结构及数控系统软硬件知识的中级人才，要掌握复杂模具的设计和制造知识，能够熟练应用UG、Pro/E等CAD/CAM软件，同时有扎实的专业理论知识、较高的英语水平并积累了大量的实践经验；第三种是精通数控机床结构设计以及数控系统电气设计、能够进行数控机床产品开发及技术创新的数控技术高级人才。我国应根据需要有目标地加大人才培养力度，为我国的数控机床产业提供强大的技术人才支持。

知识链接

思考与练习

1.数控机床的发展经历了几代？

2.根据我国数控机床的现状，谈谈自己的感想。