數(shù)控技術(shù)（計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)）
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數(shù)控技術(shù)
本詞條是多義詞，共13個(gè)義項(xiàng)
計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)
數(shù)控技術(shù)，英文名稱(chēng)：Numerical Control(簡(jiǎn)稱(chēng)NC)，即采用電腦程序控制機(jī)器的方法，按工作人員事先編好的程式對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工的過(guò)程。
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(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，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、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。
基本信息
| 中文名 | 數(shù)控技術(shù) |
| 外文名 | Numerical Control |
| 定義 | |
| 特點(diǎn) | 高精度、高效率等 |
| 所屬領(lǐng)域 | 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù) |
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 制造業(yè)、信息業(yè)等 |
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基本概念
（1）數(shù)字控制。數(shù)字控制（Numerical Control，NC）是一種用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象（如機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程）進(jìn)行自動(dòng)控制的技術(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控。
（2）數(shù)控技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、字母和符號(hào)對(duì)某一工作過(guò)程進(jìn)行可編程的自動(dòng)控制技術(shù)。
（3）數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)是指實(shí)現(xiàn)數(shù)控技術(shù)相關(guān)功能的軟、硬件模塊的有機(jī)集成系統(tǒng)，它是數(shù)控技術(shù)的載體。
（4）計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（Computer Numerical Control，CNC）是指以計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)控系統(tǒng)。
（5）數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床（NC Machine）是指應(yīng)用數(shù)控技術(shù)對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行控制的機(jī)床，或者說(shuō)裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。
發(fā)展概況
1、發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)控技術(shù)概況
數(shù)控技術(shù)隨著現(xiàn)代科技，特別是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展。發(fā)達(dá)國(guó)家普遍重視機(jī)床工業(yè)，不斷研究機(jī)床的發(fā)展方向和提出科研任務(wù)，并為此網(wǎng)羅世界性人才和提供充足的經(jīng)費(fèi)。美、德、日三國(guó)是當(dāng)今世界上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造、使用方面技術(shù)比較先進(jìn)和經(jīng)驗(yàn)比較豐富的國(guó)家。
美國(guó)由于其汽車(chē)等制造業(yè)發(fā)達(dá)，電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)又處于世界領(lǐng)先地位，因此發(fā)展了大量大批量生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線。其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國(guó)既生產(chǎn)用于宇航產(chǎn)品加工的高性能數(shù)控機(jī)床，也為中小企業(yè)生產(chǎn)廉價(jià)實(shí)用的數(shù)控機(jī)床。
德國(guó)重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床，尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。由于質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用，在世界上享有盛譽(yù)。德國(guó)特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件的先進(jìn)和優(yōu)質(zhì)，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)和各種功能部件在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門(mén)子公司的數(shù)控系統(tǒng)和Heidenhain公司的精密光柵均世界聞名。
日本也和美、德兩國(guó)相似，充分發(fā)展大批量生產(chǎn)自動(dòng)線，繼而全力發(fā)展中小批量柔性生產(chǎn)自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床。在中檔數(shù)控機(jī)床方面，日本的出口量居世界第一位。日本從20世紀(jì)80年代開(kāi)始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，發(fā)展高性能數(shù)控機(jī)床。日本突出發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)，日本FANUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。
2、我國(guó)數(shù)控技術(shù)概況
我國(guó)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的廠約占機(jī)床廠總數(shù)的1/3.數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量不斷增長(zhǎng)，但數(shù)控機(jī)床的需求量增長(zhǎng)得更快，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量還滿足不了社會(huì)發(fā)展的需求，大量的數(shù)控機(jī)床需要進(jìn)口。
我國(guó)從1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床到如今數(shù)控機(jī)床的發(fā)展大致可分為兩大階段；
1958-1979年為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段由于數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性尚未很好地解決，限制了國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。而數(shù)控線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，得到了較快的發(fā)展。在第二階段，通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)和合作生產(chǎn)等方式，解決了數(shù)控機(jī)床的可靠性、穩(wěn)定性等問(wèn)題，數(shù)控機(jī)床開(kāi)始批量生產(chǎn)和使用。經(jīng)過(guò)第二階段的發(fā)展，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有了較大提高，開(kāi)發(fā)了立式加工中心、臥式加工中心，以及數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床等多種數(shù)控機(jī)床；培訓(xùn)了一些數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、制造、使用維護(hù)方面的人才；通過(guò)利用國(guó)外的先進(jìn)元器件及數(shù)控系統(tǒng)配套，能自行設(shè)計(jì)系統(tǒng)配套，能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、多面、多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床。在加工中心的基礎(chǔ)上，研制了柔性制造單元，建造了柔性制造系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代末，我國(guó)在一定范圍內(nèi)探索實(shí)施了CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)），取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，掌握了一定的技術(shù)。
雖然我國(guó)的數(shù)控技術(shù)有了一定的發(fā)展，但是和其他先進(jìn)國(guó)家的相比，差距還很大。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和品種尚不能完全滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，出口量少；設(shè)計(jì)制造水平還處于學(xué)習(xí)、仿造走向自行開(kāi)發(fā)階段；嚴(yán)重缺乏各方面專(zhuān)家人才和熟練的技術(shù)工人；重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)需要國(guó)外技術(shù)的支撐；還需要提高關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新能力。
隨著世界科技進(jìn)步和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，是國(guó)防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。我國(guó)航天航空、國(guó)防軍工制造業(yè)需要大型、高速、精密、多軸、高效數(shù)控機(jī)床；汽車(chē)、摩托車(chē)、家電制造業(yè)需要高效、高可靠性、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床和成套柔性生產(chǎn)線；電站設(shè)備、冶金石化設(shè)備、軌道交通設(shè)備、造船業(yè)、制造業(yè)需要以高精度、重型為特征的數(shù)控機(jī)床；IT、生物工程等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)需要納米級(jí)和亞微米超級(jí)精密加工數(shù)控機(jī)床；產(chǎn)業(yè)升級(jí)的工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等傳統(tǒng)制造行業(yè)，特別是蓬勃發(fā)展的民營(yíng)企業(yè)，需要大量數(shù)控機(jī)床進(jìn)行裝備。因此，加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國(guó)裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。
技術(shù)組成
數(shù)控技術(shù)由機(jī)床本體、數(shù)控系統(tǒng)及外圍技術(shù)三部分組成。
數(shù)控系統(tǒng)由輸入/輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computer Numerical Control，CNC）裝置、可編程控制器（Programmable Logic Control，PLC）及主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及測(cè)量裝置等組成。其中，計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。
外圍技術(shù)主要包括工具技術(shù)（主要指刀具系統(tǒng)）、編程技術(shù)和管理技術(shù)。
特點(diǎn)
1.提高加工精度
數(shù)控機(jī)床是高度綜合的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是由精密機(jī)械和自動(dòng)控制系統(tǒng)組成的，其本身具有很高的定位精度和重復(fù)定位精度，機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)床的結(jié)構(gòu)具有很高的剛度及熱穩(wěn)定性；在設(shè)計(jì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)采取了減少誤差的措施，并由數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，所以，數(shù)控機(jī)床有較高的加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，合格率高，這一點(diǎn)是普通機(jī)床無(wú)法與之相比的。
2.提高生產(chǎn)效率
數(shù)控機(jī)床可以采用較大的切削用量，有效地節(jié)省了加工時(shí)間。數(shù)控機(jī)床或加工中心還有自動(dòng)換速、自動(dòng)換刀和其他自動(dòng)化操作功能，使輔助時(shí)間大大縮短，且一旦形成穩(wěn)定加工過(guò)程，無(wú)須進(jìn)行工序間的檢驗(yàn)與測(cè)量。所以，采用數(shù)控加工比普通機(jī)床的生產(chǎn)率高3-4倍，甚至更多。
3.提高適應(yīng)性
數(shù)控機(jī)床按照被加工零件的數(shù)控程序來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化加工，當(dāng)加工對(duì)象改變時(shí)，只要改變數(shù)控程序，不必用靠模、樣板等專(zhuān)用工藝裝備，這有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，促進(jìn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
4.提高零件的可加工性
一些由復(fù)雜曲線、曲面形成的機(jī)械零件，用常規(guī)工藝方法和手工操作難以加工，甚至無(wú)法完成，而由數(shù)控機(jī)床采用多坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)即可輕松實(shí)現(xiàn)。
5.提高經(jīng)濟(jì)效益
數(shù)控機(jī)床（特別是加工中心）大多采用工序集中，一機(jī)多用，在一次裝夾的情況下，可以完成零件的大部分工序的加工，一臺(tái)數(shù)控機(jī)床或加工中心可以代替數(shù)臺(tái)普通機(jī)床。這樣既可以減少裝夾誤差，節(jié)約工序間的運(yùn)輸、測(cè)量、裝夾等輔助時(shí)間，又可以減少機(jī)床種類(lèi)，節(jié)省機(jī)床占地面積，帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)展歷史
1948年，美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托，研制直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓檢驗(yàn)用樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機(jī)床的設(shè)想。
1949年，該公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)開(kāi)始共同研究，并于1952年試制成功第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件。
1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱(chēng)為加工中心(MC Machining Center)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代。
1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。
60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)DNC)，又稱(chēng)群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)CNC)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第四代。
1974年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。
20世紀(jì)80年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話式自動(dòng)編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件等功能。
20世紀(jì)90年代后期，出現(xiàn)了PC+CNC智能數(shù)控系統(tǒng)，即以PC機(jī)為控制系統(tǒng)的硬件部分，在PC機(jī)上安裝NC軟件系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護(hù)方便，易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化制造。
數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)（Computerized Numerical Control簡(jiǎn)稱(chēng)：CNC），它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的控制功能。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可以通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)信息化的重要組成部分。
主要院校
開(kāi)設(shè)數(shù)控專(zhuān)業(yè)的相關(guān)重點(diǎn)院校：大連交通大學(xué)、重慶交通大學(xué)、福州大學(xué)、山東理工大學(xué)、蘭州交通大學(xué)，集美大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)，南昌大學(xué)，遼寧工業(yè)大學(xué)、成都工業(yè)學(xué)院、黑龍江工程學(xué)院、南陽(yáng)理工學(xué)院，南陽(yáng)職業(yè)學(xué)院，淮陰工學(xué)院、西華大學(xué)、沈陽(yáng)理工大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、青島理工大學(xué)、浙江師范大學(xué)、山東科技大學(xué)、西安技師學(xué)院、重慶工學(xué)院、長(zhǎng)沙理工大學(xué)、長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院（軍隊(duì)校名空軍航空維修技術(shù)學(xué)院），承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校，河南科技大學(xué)、湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院、福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院、湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院，四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院、北華航天工業(yè)學(xué)院、長(zhǎng)沙南方職業(yè)技術(shù)學(xué)院、湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院、沈陽(yáng)北軟信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院、上海科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院（上海科技學(xué)院）、蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院、安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院、黑龍江工程學(xué)院、河北機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院、湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院、廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。
發(fā)展途徑
數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。
在我國(guó)，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺(tái)為基礎(chǔ)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國(guó)在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問(wèn)題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場(chǎng)占有率等方面情況尤為突出。在新世紀(jì)到來(lái)時(shí)，如何有效解決這些問(wèn)題，使我國(guó)數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們?cè)趪?guó)際競(jìng)爭(zhēng)中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開(kāi)發(fā)部門(mén)和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。
為完成此任務(wù)，首先必須確立符合中國(guó)國(guó)情的發(fā)展道路。為此，本文從總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線兩個(gè)層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機(jī)等幾個(gè)具體方面探討了新世紀(jì)的發(fā)展途徑。
發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控技術(shù)
從世界上數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，主要有如下幾個(gè)方面：
1.機(jī)床的高速化、精密化、智能化、微型化發(fā)展
隨著汽車(chē)、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)用，高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。高速加工具有縮短加工時(shí)間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機(jī)床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設(shè)備本身，而且是機(jī)床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術(shù)，以及人員素質(zhì)的集成。高速化的最終目的是高效化，機(jī)床僅是實(shí)現(xiàn)高效的關(guān)鍵之一，絕非全部，生產(chǎn)效率和效益在“刀尖”上。
2.五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展
采用五軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件進(jìn)行加工，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)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)三軸聯(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)，五軸聯(lián)動(dòng)加工可比三軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因五軸聯(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)格要比三軸聯(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，制約了五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得實(shí)現(xiàn)五軸聯(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。因此五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類(lèi)型五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床的發(fā)展。
3.新結(jié)構(gòu)、新材料及新設(shè)計(jì)方法的發(fā)展
機(jī)床的高速化和精密化要求機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和輕量化，以減少機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)慣量對(duì)加工精度的負(fù)面影響，大幅度提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。例如，借助有限元分析對(duì)機(jī)床構(gòu)件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，設(shè)計(jì)箱中箱結(jié)構(gòu)以及采用空心焊接結(jié)構(gòu)和使用鉛合金材料等已經(jīng)開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱谩?/span>
我國(guó)機(jī)床設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)手段要盡快從二維CAD向三維CAD過(guò)渡。三維建模和仿真是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)的源泉。在此三維設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度，保證新產(chǎn)品的順利投產(chǎn)，并逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理。
許多國(guó)家對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。所謂開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，就是數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)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(guò)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(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有三種形式：
（1）全開(kāi)放系統(tǒng)，即基于微機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，以微機(jī)作為平臺(tái)，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能，通過(guò)伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標(biāo)軸電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
（2）嵌入系統(tǒng)，即CNC+PC，CNC控制坐標(biāo)軸電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)，PC作為人機(jī)界面和網(wǎng)絡(luò)通信。
（3）融合系統(tǒng)，在CNC的基礎(chǔ)上增加PC主板，提供鍵盤(pán)操作，提高人機(jī)界面功能。
開(kāi)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(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
5.可重組制造系統(tǒng)的發(fā)展
隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，專(zhuān)用機(jī)床的可重構(gòu)性和制造系統(tǒng)的可重組性日益重要。通過(guò)數(shù)控加工單元和功能部件的模塊化，可以對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行快速重組和配置，以適應(yīng)變型產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。機(jī)械、電氣和電子、液體和氣體，以及控制軟件的接口規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)可重組性的關(guān)鍵。
數(shù)控技術(shù)
為了加快新機(jī)床的開(kāi)發(fā)速度和質(zhì)量，在設(shè)計(jì)階段借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在機(jī)床還沒(méi)有制造出來(lái)以前，就能夠評(píng)價(jià)機(jī)床設(shè)計(jì)的正確性和使用性能，在早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的各種失誤，減少損失，提高新機(jī)床開(kāi)發(fā)的質(zhì)量。
程序編制
一、數(shù)控機(jī)床編程的方法
1、手工編程
由人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計(jì)算、書(shū)寫(xiě)程序清單直到程序的輸入和檢驗(yàn)。適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，但是，非常費(fèi)時(shí)，且編制復(fù)雜零件時(shí)，容易出錯(cuò)。
2、自動(dòng)編程
使用計(jì)算機(jī)或程編機(jī)，完成零件程序的編制的過(guò)程，對(duì)于復(fù)雜的零件很方便。
3、CAD/CAM
利用CAD/CAM軟件，實(shí)現(xiàn)造型及圖象自動(dòng)編程。最為典型的軟件是Master CAM，其可以完成銑削二坐標(biāo)、三坐標(biāo)、四坐標(biāo)和五坐標(biāo)、車(chē)削、線切割的編程，此類(lèi)軟件雖然功能單一，但簡(jiǎn)單易學(xué)，價(jià)格較低，仍是中小企業(yè)的選擇。
1、數(shù)控機(jī)床編程的主要內(nèi)容
分析零件圖樣、確定加工工藝過(guò)程、進(jìn)行數(shù)學(xué)處理、編寫(xiě)程序清單、制作控制介質(zhì)、進(jìn)行程序檢查、輸入程序以及工件試切。
2、數(shù)控機(jī)床的步驟
（1）分析零件圖樣和工藝處理
根據(jù)圖樣對(duì)零件的幾何形狀尺寸，技術(shù)要求進(jìn)行分析，明確加工的內(nèi)容及要求，決定加工方案、確定加工順序、設(shè)計(jì)夾具、選擇刀具、確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。
同時(shí)還應(yīng)發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的功能和數(shù)控機(jī)床本身的能力，正確選擇對(duì)刀點(diǎn)，切入方式，盡量減少諸如換刀、轉(zhuǎn)位等輔助時(shí)間。
（2）數(shù)學(xué)處理
編程前，根據(jù)零件的幾何特征，先建立一個(gè)工件坐標(biāo)系，根據(jù)零件圖紙的要求，制定加工路線，在建立的工件坐標(biāo)系上，首先計(jì)算出刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡。對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單的零件（如直線和圓弧組成的零件），只需計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切點(diǎn)的坐標(biāo)值。
（3）編寫(xiě)零件程序清單
（4）程序輸入
（5）程序校驗(yàn)與首件試切
三、數(shù)控加工程序的結(jié)構(gòu)
數(shù)控程序編輯
N020 G90 G00 X50 Y60...；可以調(diào)用子程序。
N150 M05
N160 M02
2、程序段格式：
（1）字地址格式：如N020 G90 G00 X50 Y60
最常用的格式，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用它。地址N為程序段號(hào)，地址G和數(shù)字90構(gòu)成字地址為準(zhǔn)備功能。
（2）可變程序段格式：如B2000 B3000 B B6000
使用分割符B各開(kāi)各個(gè)字，若沒(méi)有數(shù)據(jù)，分割符不能省去。常見(jiàn)于數(shù)控線切割機(jī)床，另外，還有3B編程等格式。
（3）固定順序程序段格式：如00701+0
比較少見(jiàn)。其中的數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照順序和長(zhǎng)度排列，不得有誤，上面程序段的意思是：N007 G01 X+02500 Y-13400 F15 S30 M02
四、零件圖的數(shù)學(xué)處理
數(shù)控銑床
1、基點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算
一般數(shù)控機(jī)床只有直線和圓弧插補(bǔ)功能。對(duì)于由直線和圓弧組成的平面輪廓，編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的主要任務(wù)是求各基點(diǎn)的坐標(biāo)。
（1）基點(diǎn)的含義
構(gòu)成零件輪廓的不同幾何素線的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱(chēng)為基點(diǎn)。基點(diǎn)可以直接作為其運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)或終點(diǎn)。
（2）直接計(jì)算的內(nèi)容
根據(jù)填寫(xiě)加工程序單的要求，基點(diǎn)直接計(jì)算的內(nèi)容有：每條運(yùn)動(dòng)軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)在選定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，圓弧運(yùn)動(dòng)軌跡的圓心坐標(biāo)值。
基點(diǎn)直接計(jì)算的方法比較簡(jiǎn)單，一般可根據(jù)零件圖樣所給的已知條件用人工完成。即依據(jù)零件圖樣上給定的尺寸運(yùn)用代數(shù)、三角、幾何或解析幾何的有關(guān)知識(shí)，直接計(jì)算出數(shù)值。在計(jì)算時(shí)，要注意小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)要留夠，以保證足夠的精度。
2、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算
對(duì)于一些平面輪廓是非圓方程曲線Y=F（X）組成，如漸開(kāi)線、阿基米德螺線等，只能用能夠加工的直線和圓弧去逼近它們。這時(shí)數(shù)值計(jì)算的任務(wù)就是計(jì)算節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。
（1）節(jié)點(diǎn)的定義
當(dāng)采用不具備非圓曲線插補(bǔ)功能的數(shù)控機(jī)床加工非圓曲線輪廓的零件時(shí)，在加工程序的編制工作中，常用多個(gè)直線段或圓弧去近似代替非圓曲線，這稱(chēng)為擬合處理。擬合線段的交點(diǎn)或切點(diǎn)稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)。
（2）節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算
節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算難度和工作量都較大，故常通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，必要時(shí)也可由人工計(jì)算，常用的有直線逼近法（等間距法、等步長(zhǎng)法、和等誤差法）和圓弧逼近法。
有人用AutoCAD繪圖，然后捕獲坐標(biāo)點(diǎn)，在精度允許的范圍內(nèi)，也是一個(gè)簡(jiǎn)易而有效的方法。
缺點(diǎn)不足
數(shù)控鏜床
國(guó)外公司在中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)銷(xiāo)量中的80%以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí)，還要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國(guó)的自主設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國(guó)產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國(guó)高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。
高校專(zhuān)業(yè)設(shè)置
專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)
數(shù)控技術(shù)
專(zhuān)業(yè)代碼
580103
修業(yè)年限
三年
學(xué)業(yè)層次
專(zhuān)科
學(xué)業(yè)性質(zhì)
普通高等教育全日制專(zhuān)科
學(xué)科門(mén)類(lèi)
培養(yǎng)目標(biāo)
培養(yǎng)掌握數(shù)控原理、數(shù)控編程和數(shù)控加工等方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)及操作技能，從事數(shù)控程序編制、數(shù)控設(shè)備的操作、調(diào)試、維修和技術(shù)管理的高級(jí)技術(shù)應(yīng)用性專(zhuān)門(mén)人才。
培養(yǎng)要求
數(shù)控磨床
課程體系
專(zhuān)業(yè)核心課程與主要實(shí)踐環(huán)節(jié)：機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控加工編程與操作、數(shù)控原理與系統(tǒng)、CAD/CAM應(yīng)用、數(shù)控機(jī)床使用及維修、數(shù)控機(jī)床電氣控制、工業(yè)企業(yè)管理、制圖測(cè)繪、PLC實(shí)訓(xùn)、機(jī)加工實(shí)習(xí)、CAM實(shí)訓(xùn)、數(shù)控機(jī)床操作技能實(shí)訓(xùn)、專(zhuān)業(yè)課程的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)（設(shè)計(jì)）等，以及各校的主要特色課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)。
課程設(shè)置
數(shù)控切割機(jī)
就業(yè)情況
數(shù)控主要面向機(jī)械、模具、電子、電氣、輕工等行業(yè)，可從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)與加工、數(shù)控編程、數(shù)控機(jī)床操作、數(shù)控常用CAM軟件多軸加工、數(shù)控設(shè)備調(diào)試與維修等相關(guān)工作。
數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)湖南信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的畢業(yè)生分配單位的性質(zhì)分布如下：三資企業(yè)占58%，國(guó)有企業(yè)占26%，民營(yíng)企業(yè)占9%，其他占5%。
數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生所從事的工作性質(zhì)分布如下：操作占55.7%，編程占13.4%，維修占9.4%，工藝占8.0%，生產(chǎn)管理占7.1%，質(zhì)量檢測(cè)占4.5%，綜合占1.2%，營(yíng)銷(xiāo)占1.7%，行政管理占1.4%，其他占5.5%。
就業(yè)優(yōu)勢(shì)
深造領(lǐng)域
可設(shè)置的專(zhuān)業(yè)方向：數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)、數(shù)控編程和數(shù)控加工技術(shù)、機(jī)械CAD/CAM。
從業(yè)方向
就業(yè)面向：在工業(yè)企業(yè)，從事數(shù)控程序編制、數(shù)控設(shè)備的使用、維護(hù)與技術(shù)管理，數(shù)控設(shè)備銷(xiāo)售與售后服務(wù)等工作。
資格證書(shū)
其他：本專(zhuān)業(yè)可獲取勞動(dòng)部組合機(jī)床操作工中級(jí)職業(yè)技術(shù)證書(shū)、勞動(dòng)部（數(shù)控）加工中心操作工中級(jí)職業(yè)技術(shù)證書(shū)。
藍(lán)領(lǐng)層
對(duì)于數(shù)控人才，有以下三個(gè)需求層次，所需掌握的知識(shí)結(jié)構(gòu)也各不同數(shù)控操作技工：精通機(jī)械加工和數(shù)控加工工藝知識(shí)，熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作和手工編程，了解自動(dòng)編程和數(shù)控機(jī)床的簡(jiǎn)單維護(hù)維修。適合中職學(xué)校組織培養(yǎng)。此類(lèi)人員市場(chǎng)需求量大，適合作為車(chē)間的數(shù)控機(jī)床操作技工。但由于其知識(shí)較單一，其工資待遇不會(huì)大高。
灰領(lǐng)層
數(shù)控編程員：掌握數(shù)控加工工藝知識(shí)和數(shù)控機(jī)床的操作，掌握復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)和制造專(zhuān)業(yè)知識(shí)，熟練掌握三維CAD/CAM軟件，如UG、ProE等；熟練掌握數(shù)控手工和自動(dòng)編程技術(shù)；適合高職院校組織培養(yǎng)。適合作為工廠設(shè)計(jì)處和工藝處的數(shù)控編程員。此類(lèi)人員需求量大，尤其在模具行業(yè)非常受歡迎，待遇也較高。
數(shù)控機(jī)床維護(hù)、維修人員：掌握數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)電聯(lián)調(diào)，掌握數(shù)控機(jī)床的操作與編程，熟悉各種數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、軟硬件結(jié)構(gòu)、PLC和參數(shù)設(shè)置。精通數(shù)控機(jī)床的機(jī)械和電氣的調(diào)試和維修。適合高職院校組織培養(yǎng)。適合作為工廠設(shè)備處工程技術(shù)人員。此類(lèi)人員需求量相對(duì)少一些，但培養(yǎng)此類(lèi)人員非常不易，知識(shí)結(jié)構(gòu)要求很廣，適應(yīng)與數(shù)控相關(guān)的工作能力強(qiáng)，需要大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的積累。
金領(lǐng)層
數(shù)控通才：具備并精通數(shù)控操作技工、數(shù)控編程員和數(shù)控維護(hù)、維修人員所需掌握的綜合知識(shí)，并在實(shí)際工作中積累了大量實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，知識(shí)面很廣。精通數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)控系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)，掌握數(shù)控機(jī)床的機(jī)電聯(lián)調(diào)。能自行完成數(shù)控系統(tǒng)的選型、數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維修。能獨(dú)立完成機(jī)床的數(shù)控化改造。是企業(yè)(特別是民營(yíng)企業(yè))的搶手人才，其待遇很高。適合高職院校組織培養(yǎng)。提供特殊的實(shí)訓(xùn)措施和名師指導(dǎo)等手段，促其成才。適合于擔(dān)任企業(yè)的技術(shù)負(fù)責(zé)人或機(jī)床廠數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的機(jī)電設(shè)計(jì)主管。
對(duì)于以上各類(lèi)數(shù)控人才，主要的基礎(chǔ)知識(shí)基本相同，專(zhuān)業(yè)課的內(nèi)容和重點(diǎn)不同。在課程設(shè)置方面應(yīng)特別加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容和與企業(yè)實(shí)習(xí)的內(nèi)容，因材施教，培養(yǎng)企業(yè)所需的人才。在學(xué)校學(xué)習(xí)主要獲得數(shù)控類(lèi)職業(yè)資格等級(jí)證書(shū)、全國(guó)高校計(jì)算機(jī)等級(jí)證書(shū)、AutoCAD中級(jí)證書(shū)、維修電工/機(jī)修鉗工中級(jí)證書(shū)等。
應(yīng)用
從世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備應(yīng)用來(lái)看，其主要應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個(gè)方面：
1.制造行業(yè)
機(jī)械制造行業(yè)是最早應(yīng)用數(shù)控技術(shù)的行業(yè)，它擔(dān)負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)提供先進(jìn)裝備的重任。主要應(yīng)用有研制開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)現(xiàn)代化軍事裝備用的高性能五軸高速立式加工中心、五坐標(biāo)加工中心、大型五坐標(biāo)龍門(mén)銑等；汽車(chē)行業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、曲軸柔性加工生產(chǎn)線上用的數(shù)控機(jī)床和高速加工中心，以及焊接、裝配、噴漆機(jī)器人、板件激光焊接機(jī)和激光切割機(jī)等；航空、船舶、發(fā)電行業(yè)加工螺旋槳、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)葉片零件用的高速五坐標(biāo)加工中心、重型車(chē)銑復(fù)合加工中心等。
2.信息行業(yè)
在信息產(chǎn)業(yè)中，從計(jì)算機(jī)到網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、遙測(cè)、遙控等設(shè)備，都需要采用基于超精技術(shù)、納米技術(shù)的制造裝備，如芯片制造的引線鍵合機(jī)、晶片光刻機(jī)等，這些裝備的控制都需要采用數(shù)控技術(shù)。
3.醫(yī)療設(shè)備行業(yè)
在醫(yī)療行業(yè)中，許多現(xiàn)代化的醫(yī)療診斷、治療設(shè)備都采用了數(shù)控技術(shù)，如CT診斷儀、全身治療機(jī)以及基于視覺(jué)引導(dǎo)的微創(chuàng)手術(shù)機(jī)器人，口腔醫(yī)學(xué)中的正畸及牙齒修復(fù)等方面都需要采用高精度數(shù)控機(jī)床對(duì)牙齒進(jìn)行加工生產(chǎn)。
4.軍事裝備
現(xiàn)代的許多軍事裝備大量采用伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，如火炮的自動(dòng)瞄準(zhǔn)控制、雷達(dá)的跟蹤控制和導(dǎo)彈的自動(dòng)跟蹤控制等。
5.其他行業(yè)
參考資料
[1]
數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展途徑 · 電工論壇[引用日期2013-04-11]
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強(qiáng)大的德國(guó)數(shù)控技術(shù)，見(jiàn)識(shí)高難度的螺旋磨削加工
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