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毕业设计(论文) 6132 万能升降台铣床数控化改造总体及 垂直进给伺服系统设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 所 在 学 院 专 业 班 级 II 姓 名 学 号 指 导 老 师 年 月 日 毕业设计任务书毕业设计任务书 题目： 6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 学生姓名： 班级： 学号： 题目序号： 指导教师： 一、设计参数一、设计参数 1、工作台尺寸(长宽)： 1100mm300mm 2、工作台最大行程： 纵向 680mm 横向 270mm 垂直 380mm 3、快速移动速度： 10m/min 4、工作台定位精度 x、y、z 0.03mm； 5、工作台重复定位精度 x、y、z 0.02mm； 6、纵向、横向及垂直进给为微机控制，采用步进电机或直流伺服电机驱动，滚 珠丝杠传动，脉冲当量 0.010mm/脉冲。 7、实现功能：铣削平面、斜面、沟槽、齿轮等。 8、操作要求：起动、点动、单步运行、自动循环、暂停、停止 二、设计内容及及要求二、设计内容及及要求 (一)设计说明书 III 1、数控机床发展概述 （1）数控机床及其特点。 （2）数控机床的工艺范围及加工精度。 （3）数控机床的经济分析。 （4）数控机床的发展趋向。 2、数控机床总体方案的制订及比较 3、确定切削用量及选择刀具 4、传动系统图的设计计算 5、机床硬件电路图的设计 （二） 、图纸部分 1、机床尺寸联系图 A0 一张 2、机床传动系统图 A0 一张 3、垂直进给伺服系统装配图 A0 一张 （三）基本要求： 能按时独立完成毕业设计规定的全部内容，方案选择正确，论据充分，对 设计中的主要问题分析深入，解决合理，有独立见解，能很好运用所学理 论和提供的资料解决设计中的问题，能独立查阅和正确引用中外文参考资 料，说明书文字通顺、清楚、选用数据论证合理、计算准确，图面整洁。 三、各阶段时间安排（三、各阶段时间安排（2012 年年 月月 日日 月月 日共日共 15 周）周） 序号 主 要 任 务 时间 1 查阅文献，收集资料 0.5 周 2 工厂调研、参观 1 周2 周 3 机床总体方案图 1 周2 周 4 机床传动系统图 1 周2 周 IV 5 主要部件装配图 1 周2 周 6 机床硬件电路图 1 周 7 设计说明书 1 周 摘 要 针对现有常规 X6132 万能升降台铣床的缺点提出数控改造方案和单片机系 统设计，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了万 能升降台铣床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了 X6132 万能升降台铣 床机械改造部分的设计及数控系统部分的设计。采用以 8031 为 CPU 的控制系统 对信号进行处理，由 I/O 接口输出步进脉冲，经一级齿轮传动减速后，带动滚 动丝杠转动，从而实现垂直的进给运动。 改造过程如下： （1）机械部分的改造，包括总体改造方案的确定和进给方 向的改造。主要包括对滚珠丝杠螺母副及反应式步进电机的计算选择及垂直进 给机构装配图方案的制定。 （2）电气控制部分的设计，主要包括 MCS-51 系列单 片机及扩展芯片的选用和电气控制图的设计。 关键词：数控，单片机，步进电机，滚珠丝杠，改造 V ABSTRACT Conventional existing X6132 universal lifting platform milling machine numerical control transformation of the disadvantages of the proposed scheme and design of a single chip microcomputer system, improve the processing precision and extend the machines usage, and to improve productivity. This paper illustrates the universal lifting platform milling machine numerical control transformation of the design process, a more detailed description of the X6132 universal lifting platform milling machine transformation part of the design and numerical control system design. Using 8031 as the CPU control system of signal processing by the I/O interface, and output the step pulse, through a gear reducer, drive the leading screw to roll, so as to realize the vertical movement of the feed. Reform process as follows: ( 1) the reformation of machine part, including the overall reconstruction scheme and vertical feed direction of reformation. Consisting mainly of ball screw pair and reaction stepper motor selection and calculation of vertical feeding mechanism assembly plan. ( 2) the electrical control design, including MCS- 51 Series MCU and the expansion of the chip selection and electrical control diagram design. Keywords: numerical control ,single- chip ,stepping motor , ball screw shaft ,reform VI 目 录 第 1 章 数控机床发展概述 . 1 1.1 我国数控机床发展现状及思考 . 1 1.1.1 不断加强技术创新是提高国产数控机床水平的关键 . 1 1.1.2 制造水平与管理手段依然落后 . 2 1.1.3 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 . 2 1.1.4 加大数控专业人才的培养力度 . 2 1.1.5 结语 . 3 1.2 数控机床及其特点 . 3 1.3 数控机床的经济分析 . 4 1.3.1 中小企业数控机床选用中存在的问题 . 4 1.3.2 数控机床选购的策略 . 4 1.4 数控机床的工艺范围及加工精度 . 6 1.5 数控机床的发展趋向 . 7 第 2 章 数控机床总体方案的制订及比较 . 11 2.1 机床数控化改造的意义 . 11 2.2 设计方案论证 . 12 3.1 科学选择数控刀具 . 14 3.1.1 选择数控刀具的原则 . 14 3.1.2 选择数控铣削用刀具 . 14 3.2 设置刀点和换刀点 . 15 3.3 确定切削用量 . 15 3.3.1 确定主轴转速 . 16 3.3.2 确定进给速度 . 16 3.3.3 确定背吃刀量 . 16 第 4 章 传动系统图的设计计算 . 17 4.1 对数控铣床主传动系统简介 . 17 4.2 对数控铣床主传动系统的要求 . 17 4.3 主传动的类型及方案选择 . 18 VII 4.4 计算切削功率 . 19 4.4.1 切削力的计算 . 19 4.4.2 切削功率的计算 . 20 4.4.3 主轴转速范围的确定 . 20 4.5 计算主传动功率 . 20 4.6 分级变速箱的传动系统的设计及主轴电动机的功率的确定 . 21 4.6.1 变速级数 Z 的确定 . 21 4.6.2 电动机的功率的确定 . 22 4.6.3 电动机参数 . 22 4.6.4 分级变速箱的传动系统变速机构的确定 . 23 第 5 章 主要部件装配图的设计计算 . 24 5.1 确定系统脉冲当量 . 24 5.2 滚珠丝杠螺母副的设计，计算和选型 . 24 5.3 传动效率计算 . 27 5.4 垂直丝杠传动比计算 . 28 5.5 垂直丝杠步进电机的计算 . 28 第 6 章 机床硬件电路图的设计 . 31 6.1 微机控制系统组成及特点 . 31 6.1.1 微机控制系统的组成 . 31 6.1.2 微机数控系统的特点 . 31 6.2 微机控制系统设备介绍 . 32 6.2.1 主控制器 CPU 的选择 . 32 6.2.2 存储器电路的扩展 . 33 6.2.3 I/O 口电路的扩展 . 34 6.2.4 步进电机驱动电路 . 35 6.2.5 其它辅助电路设计 . 36 6.3 程序部分 . 36 总结与展望 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 VIII 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 1 第 1 章 数控机床发展概述 1.1 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二十世纪五十年代，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， 19982004 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%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。 我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创 新与培训服务力度，以缩短与发达国家之间的差距。 1.1.1 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。 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 2 1.1.2 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生产规模。如国外机 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。因此我们在引进技术的同 时应注意加强自身工艺技术改造和管理水平的提升。 1.1.3 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。 1.1.4 加大数控专业人才的培养力度 从我国数控机床的发展形式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、能够进行手工或自动编程的车间技 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的加大人才培养力度，为我国的数控机床产业提供强 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 3 大的技术人才支撑。 1.1.5 结语 目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、 并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。 中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而 在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能 安 于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训 力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日 实现数控 机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到 中国创造、从制造大国到制造强国的转变。 1.2 数控机床及其特点 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）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这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通 机床相比，数控机床有如下特点： 1、对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供 了合适的加工方法； 2、加工精度高，具有稳定的加工质量； 3、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 4、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； 机床本 身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的 35 倍） ； X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 4 5、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 6、有利于生产管理的现代化 数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息， 使用了计算机控制方法，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础； 7、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高； 8、可靠性高。 1.3 数控机床的经济分析 近几年，随着国民经济快速稳定发展，我国机床制造行业受益于国家振兴装备制造 业的大环境，有了长足进展，这其中领先当今机械制造技术水平的数控机床产业更胜一 筹。 由于数控设备的先进性、复杂性和发展的迅速性,以及品种型号、档次的多样性,决 定了选用数控设备的复杂性和难度。如何从品种繁多、价格昂贵的产品中选择适用的设 备, 成为中小型企业十分关心的问题。 1.3.1 中小企业数控机床选用中存在的问题 目前中小型企业缺乏数控设备的使用经验和掌握数控加工技术的人才,在数控机床 选购中存在着盲目性、片面性,主要表现在以下几方面： 1、决策者对数控机床的认识有误区,部分企业领导认为配置高精度数控设备是企业 档次的象征。选型时不考虑投资效益,忽略性价比,盲目追求进口、高档,片面讲究功能齐 全。而在后来的使用过程中才发现有些功能用不上或几乎不用。 2、机床选型混乱, 数 控机床类型、规格不配套。选购不同厂家的产品, 数控系统不统一, 购置后给操作、编 程、 维修带来困难。 3、 购置数控机床时只重视主机性能, 而忽略附件和刀具的配套, 致 使在使用中因缺少某个附件或刀具而影响整个主机的运行。 4、对企业发展和产品变化 预测不足, 所购设备的功能的发挥受到制约。 1.3.2 数控机床选购的策略 1、实用性。选购数控机床时，企业要有明确的目的和出发点，首先考虑的是数控 机床的实用性。 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 5 2、 数控机床规格、精度的实用性。在选择数控机床时,首先应确定数控机床上加工 的典型零件。零件的尺寸决定机床的加工范围；零件关键部位的精度决定了所选机床的 精度等级。 机床精度的评定指标较多， 因数控机床类别而异,但共有的关键项目是定位精 度、重复定位精度以及综合加工精度。定位精度与传动链各环节的弹性、间隙等因素有 关,反映了机械系统中的扭曲、挠度、爬行、共振等诸因素造成的综合误差。这些指标既 反映了伺服机构的刚度,也说明了位置反馈测量系统的质量。 重复定位精度反映了数控轴 在全行程内定位点的稳定性，传动链刚性直接影响重复定位精度。综合加工精度指最后 加工出来的工件尺寸与所要求尺寸之间的误差。选购时应避免盲目追求高精度，注意机 床精度与工件精度相匹配。 3 、数控系统功能的实用性。数控系统功能可分为基本功能与选用功能, 各知名品 牌数控系统的基本功能差别不大。除基本功能以外, 数控系统还为用户提供多种可选功 能。通常数控系统具备的基本功能比较便宜, 而特定选择的功能很贵。在可供选择的功 能模块中, 性能差别很大,价格也相差数倍，所以要根据加工要求和机床性能的需要来选 择。 从控制方式、驱动形式、反馈形式、检测、操作方式、接口形式和故障诊断等方 面来衡量, 合理地选择适合机床的可选功能,放弃可有可无或不实用的可选功能。比如， 自动换刀装置(ATC) 是加工中心的基本特征，ATC 装置的投资往往占整机的 30% 50%。因此在满足使用要求的前提下尽量选用结构简单和可靠性高的 ATC, 以提高机床 的可靠性和降低整机的价格。应当注意，单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主 机一起供货的附件单价,应尽可能在购买主机时一并购置部分易损部件及其他附件。 2. 经济性。经济性是指选用的数控机床在满足加工要求的条件下, 所支付的“钱”最少或 较为合理的。经济性往往是和实用性紧密相连的, 机床选得实用、经济, 可避免不必要 的浪费, 避免以高代价换来功能过多而又不实用的较复杂的数控机床， 避免在操作使用、 维护保养等诸多方面带来困难。 数控机床的设计使用寿命一般为 7 年, 主要以数控方面的使用寿命为准。同时还得 考虑市场占有率, 市场占有率高的数控设备说明是旺销产品, 已受到多数用户的青睐和 肯定, 一般不会有太多的质量问题。 选购数控机床应考虑投资回报, 能够在短期内收回投资的机床才是好机床。因为数 控机床的主要优势是实现工序集中，从而提高生产率和加工精度，所以数控机床既适于 单件小批生产，又适于大批量生产。多数中小型企业购买的数控机床用于批量生产，因 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 6 为批量生产不仅节省编程、对刀等辅助时间，提高机床利用率；而且对操作者的技术要 求不高，人工费用也相对较低。所以用于大批量生产的机床投资回报较快。少数产品附 加值高， 具有一定经济实力的企业， 为了生产组织方便而购买用于单件生产的数控机床。 机床利用率较低时，不仅要考虑设备的使用费用，比如润滑油、冷却液、电力消耗等， 还要计算设备折旧。另外一个不可忽视的因素是设备的贬值，数控机床的升级、更新较 快，同配置的一台机床，现在售价 40 万，三年后可能降至 35 万，这样算起来贬值和折 旧一样不可忽视。所以没有定型产品或产品附加值较低的中小型企业，在购置贵重数控 设备之前， 一定要充分研究收回投资的周期。 有些企业事先确定较稳定的批量加工意向， 甚至已经接到订单，选购机床时要求机床厂为其准备工装、编制程序、培训工人，即所 谓“交钥匙”工程，这是投资数控机床最理想的情况。 4、 稳定可靠性。 数控设备的可靠性是广大数控设备用户必须关心的焦点问题, 因此在 选用数控设备时应注意生产厂家的规模和市场占有率, 确认其产品是否达到国家规定的 平均无故障时间标准(规定为 500h)。目前多数机床厂都采购成熟的数控系统和零部件进 行组装。国内应用较多的数控系统有日本 FANUC、德国的西门子等。立式加工中心的 床身出自昆明和南京的居多，而床身中的直线导轨、主轴又分别来自德国和台湾等地。 所以机床的主要零部件的质量一般是可靠的，需要重点考察的是数控机床组装企业的售 后服务网络是否健全,服务队伍的素质是否能胜任工作,服务能否及时,是否能履行承诺 等。 1.4 数控机床的工艺范围及加工精度 数控铣床是一种高精度、高效率的自动化机床，也是使用数量最多的数控机床， 约占数控机床总数的 25%。它主要用于精度要求高、表面粗糙度好、轮廓形状复杂的轴 类、盘类等零件的加工，能够通过程序控制自动完成园柱面、圆锥面、圆弧面和各种螺 纹的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等加工。 由于数控铣床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补功能，有些数控铣床还具有 非圆曲线插补功能以及加工过程中具有自动变速功能等特点，所以它的工艺范围要比普 通铣床要宽得多。 1、精度要求高的零件 由于数控机床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 7 动补偿，所以能加工精度要求高的零件，甚至可以以铣代磨。 2、表面粗糙度要求高的零件 数控铣床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度小的均匀的零件。使用恒线速 切削功能，就可选用最佳速度来切削锥面和端面，使切削后的工件表面粗糙度既小又一 致。数控铣床还适合加工各表面粗糙度要求不同的工件。粗糙度要求大的部位选用较大 的进给量，要求小的部位选用小的进给量。 3、轮廓形状特别复杂和难于控制尺寸的零件 由于数控铣床具有直线和圆弧插补功能，部分铣床数控装置还有某些非圆曲线和平 面曲线插补功能，所以可以加工形状特别复杂或难于控制尺寸的的零件。 1.5 数控机床的发展趋向 数控机床是由美国发明家约翰帕森斯上个世纪发明的。随着电子信息技术的发展， 世界机床业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代 表产品之一。数控机床是制造业 的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各 个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。目前，欧、美、日等工业化 国家已先后完成了数控机 床产业化进程，而中国从 20 世纪 80 年代开始起步，仍处于 发展阶段。 1、美国的数控发展史 美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的 发展方向、科研任务，并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效 率”和“创 新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如 1952 年研制出世界第一台数控机 床、1958 年创制出加工中心、70 年代初研制成 FMS、 1987 年首创开放式数控系统等。 由于美国首先结合汽车、 轴承生产需求， 充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线， 而且电子、计算机技术在世界上领先， 因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统 基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今 美国生产宇航等使用的高性能数 控机床，其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应 用技术，且在上世纪 80 代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于 1982 年被后进的日本超 过，并大量进口。从 90 年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转 向实用，产量又逐渐上升。 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 8 2、德国的数控发展史 德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。 ，于 1956 年研制 出第一台数控机床后，德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科 研与应用 技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入 的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进 实用、货真价实， 出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套 件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控 系统、各种功能部件，在 质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。 3、日本的数控发展史 日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机 信法”等)引导发展。 在重视人才及机床元部件配套上学习德国， 在质 量管理及数控机床 技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自 1958 年研制出第一台数控机床后，1978 年产量(7,342 台)超过美国(5,688 台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001 年产量 46,604 台， 出口 27,409 台， 占 59%)。 战略上先仿后创， 先生产量大而广的中档数控机 床， 大量出口，占去世界广大市场。在上世纪 80 年代开始进一步加强科研，向高性能数控 机床发展。日本 FANUC 公司战略正确，仿创结合，针对性地发展 市场所需各种低中 高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工 3,674 人，科研 人员超过 600 人，月产能力 7,000 套，销售额在 世界市场上占 50%，在国内约占 70%， 对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。 4、中国数控行业现状及前景 “十五”期间， 中国数控机床行业实现了超高速发展。 其产量 2001 年为 17521 台， 2002 年 24803 台，2003 年 36813 台，2004 年 51861 台，2004 年产量是 2000 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 4.24 倍。“十五”期间，中国机床行业发展迅猛的主要原因是市场需求旺盛。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 所致。 2006 年，中国数控金切机床产量达到 85756 台，同比增长 32.8%，增幅高于金切机 床产 量增幅 18.4 个百分点，进而使金切机床产值数控化率达到 37.8%，同比增加 2.3 个百分点。此外，数控机床在外贸出口方面亦业绩骄人，全年实现出口额 3.34 亿美元， 同比增长 63.14%，高于全部金属加工机床出口额增幅 18.58 个百分点。 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 9 2007 年，中国数控金切机床产量达 123,257 台，数控金属成形机床产量达 3,011 台； 国产数控机床拥有量约 50 万台，进口约 20 万台。2008 年 10 月，中国数控机床产量达 105,780 台，比 2007 年同比增长 2.96%。 长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀，中档进展缓慢，高档依靠进口 的局面， 特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口， 技术受制于人。 究其原因， 国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水 平、质量、精度、性能 等方面与国外先进水平相比落后了 5- 10 年； 在高、 精、 尖技术方面的差距则达到了 10- 15 年。同时中国在应用技术及技术集成方面的 能力也还比较低，相关的技术规范和标准 的研究制定相对滞后，国产的数控机床还没有形成品牌效应。同时，中国的数控机床产 业目前还缺少完善的技术培训、服务 网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平 也不高。 更重要原因是缺乏自主创新能力， 完全拥有自主知识产权的数控系统少之又少， 制约了数控机床产业的发展。 国外公司在中国数控系统销量中的 80%以上是普及型数控系统。如果我们能在普 及型数控系统产品 快速产业化上取得突破，中国数控系统产业就有望从根本上实现战 略反击。同时，还要建立起比较完备的高档数控系统的自主创新体系，提高中国的自主 设计、开发 和成套生产能力，创建国产自主品牌产品，提高中国高档数控系统总体技 术水平。 “十一五”期间，中国数控机床产业将步入快速发展期，中国数控机床行业面临千载 难逢的大好发展机遇，根据中国数控铣床 1996- 2005 年消费数量，通过模型拟合，预计 2009 年数控铣床销售数量将达 8.9 万台，年均增长率为 16.5%。根据中国加工中心 1996- 2005 年消费增长模型，预计 2009 年加工中心消费数量将达 2.8 万台，较 2005 年 年均增长率为 17.8%。 技术发展趋势 高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实 用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在： 1、机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包 括铣- 车复合、车铣复合、车- 镗- 钻- 齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种 复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装 卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 X6132 万能升降台铣床数控化改造总体及垂直进给伺服系统设计 10 五轴联动加工中心 2、数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如： 自动调整干涉防 碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测 和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震 动等功能 进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。 3、机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得 柔性线更加灵活、 功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中 心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、 激光加工机 床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。 4、精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm） 提升到目前 的微米级（0.001mm） ，有些品种已达到 0.05m 左右。超精密数控机床的 微细切削和磨削加工，精度可稳定达到 0.05m 左右，形状精度可达 0.01m 左右。采 用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001m） 。通过机床结构设计优 化、机床零