数控技术毕业设计（论文）-数控铣床加工技术-数控铣床的应用及要求.doc

毕 业 论 文（设 计） 评定成绩： 题 目 数控铣床加工技术 副标题 数控铣床的应用及要求 性 质： 毕业论文 毕业设计 学生姓名 年 级 数控08（一）班 系 别 机电工程系 专 业 数控专业 指导教师 黑龙江林业职业技术学院摘 要本论文介绍的是数控铣床加工技术特点和发展状况，还介绍了数控铣床在加工过程中铣刀和铣削的特点，并由点带面充分的论述我国数控技术遇到的发展问题和世界机床行业的现状数控铣床加工技术是数控加工技术中很重要的一个方面。本文通过对数控铣床加工技术的从无到有，从有到优，从优到精做了充分的阐述。并通过详细的举例和解释说明让大家更深入的了解这门技术！现在的数控铣床加工技术还在不断的发展和完善，这需要们不断的总结和学习。让数控铣床加工技术在未来的工业制造中发挥其应有的重要作用，但是更要调动人的主观能动性，这样变被动为主动的学习，数控铣床加工技术才会得到长远的进步和发展！总结经验，发挥自己学习的优势，让数控铣床加工技术登上一个新的台阶！关键词：数控铣床 铣刀 铣削 机床发展目 录摘 要I第1章 绪 论1.课题背景1.数控铣床的类型1第2章 数控加工技术2.数控铣床的主要功能2.高速铣削对加工前准备及工艺新要求32.2.1加工前的准备3.铣削铣床和铣刀52.3.1铣削52.3.2铣床62.3.3铣刀6第3章 数控铣床的延伸8.由数控铣床的发展技术看我国数控技术的发展状况及走向83.1.1 科技创新取得了一批原创性技术成果83.1.2 高性能数控机床的技术创新取得突破10.由数控铣床的发展看世界机床发展特点123.2.1数控机床的发展特点及其发展条件123.2.2数控机床的技术特点及其发展条件123.2.3 数控机床发展的条件123.2.4 工业发达国家发展数控机床的主要经验133.2.5中国数控机床现状及发展中的主要问题14结 论20致谢21参考文献2222第1章 绪 论.课题背景 最早的铣床是美国人E.惠特尼于1818年创制的卧式铣床。为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗，J.R.于1862年创制了第一台万能铣床，是为升降台铣床的雏形。1884年前后出现了龙门铣床。20世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。  .数控铣床的类型 铣床种类很多，一般按布局形式和适用范围加以区分。升降台铣床：有万能式、卧式和立式等，主要用于加工中小型零件，应用最广。龙门铣床：包括龙门铣镗床龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件。单柱铣床和单臂铣床：前者的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；后者的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。两者均用于加工大型零件。工作台不升降铣床：有榘形工作台式和圆工作台式两种，是介于升降台铣床和龙门铣床之间的一种中等规格的铣床。其垂直方向的运动由铣头在立柱上升降来完成。仪表铣床：一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件。工具铣床：用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。其他铣床：如键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，是为加工相应的工件而制造的专用铣床。按控制方式，铣床又分为仿形铣床、程序控制铣床和数字控制铣床。 第2章 数控加工技术.数控铣床的主要功能  各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。 1、 点位控制功能 此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。 2、 连续轮廓控制功能 此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。 3、 刀具半径补偿功能 此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。 4、 刀具度补偿功能 此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。 5、 比例及镜像加工功能 比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。 6、 旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。 7、 子程序调用功能 有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。 8、 宏程序功能 该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。.高速铣削对加工前准备及工艺新要求2.2.1加工前的准备 在实现高速铣削后，对加工前的准备提出了新的要求，主要在机床、刀具及网络方面提出了新的要求： 一、机床 对于机床必须实现其高速化，为此采用了高动平衡的机电一体化主轴结构、油雾润滑的混合陶瓷轴承、电子传感器控制及水冷或油冷循环系统以其保持恒温等措施，以可以使主轴转速达到010，000r/min。另外，机床的高速走刀机构也是必须的，目前最先进的高速加工中心都采用线性的滚动导轨来代替传统的滑动导轨,其移动速度、摩擦阻力动态响应都很优秀，并采用双V型结构提高了机床的抗扭能力，使得进给和快速移动速度从6m/min提高到2060m/min以上。 二、刀具 高速铣对刀具提出了更高的要求：首先刀柄需采用短圆柄,即HSK刀柄。其次要有较高的动平衡性,常加上动平衡环,在刀具装卡后,利用动平衡仪进行平衡。另外在材料上刀具多采用通体硬质合金刀或在硬质合金上采用涂层CBN, Tic等, 或采用人造金刚石PCD等, 使得线速度可达300500m/min，一般来说陶瓷(Alo, SiN)/金属陶瓷和PCBN刀具等适合加工钢；铁等黑色金属; PCD/CVD等刀具适合加工铝, 镁, 铜等有色金属。在刀具性能方面要求径向跳动很小（小于0.015mm）；刀长与刀具直径比小于4。 三、网络 在数据处理能力方面，机床需配备多个CPU,达到每数据块处理不多于4ms，线性插补达到520Microns/Nurbs插补，使线性移动加速度达12g，并要求机床具备程序的"预览"/"前视"功能。而对于网络传输技术，传统的RS323接口已经不适合高速加工对数据传输速度的要求，RS232接口的处理速度基本为8,6009,200Bit/min，而高速铣机床上要求外接插口的数据传输速度快,现多配以太网卡，网络的数据传输速度可达10MB/min100MB/min。 2.2.2.工艺改进 高速铣削对工艺的改进也提出了新的要求，主要体现在：实现加工过程的平稳过渡，控制系统支持先进的NURBS插补功能。 一、加工过程的平稳过渡。保证加工过程中拐角处以及尖角处通过圆角过渡。CimatronE软件能够很好的实现这方面有很多的策略: 在进退刀的方式多种多样：轮廓的切向、圆弧进退刀，曲面的切向进退刀，Z向的螺旋式进刀。 在拐角走刀处：等圆角半径连接、圆环式连接。 在行间有向内空间圆环式、向外空间圆环式以及高尔夫球棒式连接。 在层间及环向的侧向移动有空间螺旋式移刀 二、NURBS表示的曲线/曲面可以方便地实现曲线/曲面的局部变更：在修改曲线（或曲面）的一部分时不会对其他部分带来影响。用NURBS曲线表达的NC后置程序小，产生的加工精度高、加工时间比普通插补方法的时间短，也更适合于高速铣削。因此采用的编程软件是否能够很好的支持NURBS插补至关重要。CimatronE软件不仅支持标准的直线和圆弧插补，而且具有NURBS插补功能。  .铣削铣床和铣刀2.3.1铣削 用旋转的铣刀作为刀具的切削加工。铣削一般在铣床或镗床上进行，适于加工平面、沟槽、各种成形面(如花键、齿轮和螺纹)和模具的特殊形面等。铣削的特征是：铣刀各刀齿周期性地参与间断切削；每个刀齿在切削过程中的切削厚度是变化的。 1几种常见的铣削方式 切削速度v(米/分)是铣刀刃的圆周速度。铣削进给量有3种表示方式：每分钟进给量vf(毫米/分)，表示工件每分钟相对于铣刀的位移量；每转进给量f(毫米/转)，表示在铣刀每转一转时与工件的相对位移量；每齿进给量af(毫米/齿)，表示铣刀每转过一个刀齿的时间内工件的相对位移量。铣削深度ap(毫米)是在平行于铣刀轴心线方向测量的铣刀与工件的接触长度。铣削切削弧深度ae(毫米)是垂直于铣刀轴心线方向测量的铣刀与工件接触弧的深度。用高速钢铣刀铣削中碳钢的切削速度一般为2030米/分；用硬质合金铣刀可达6090米/分。  铣削一般分周铣和端铣两种方式。周铣是用刀体圆周上的刀齿铣削，其周边刃起切削作用，铣刀的轴线平行于工件的加工表面。 2两种周铣方式 端铣是用刀体端面上的刀齿铣削，周边刃与端面刃同时起切削作用，铣刀的轴线垂直于一个加工表面。 3三种端铣方式 周铣和某些不对称的端铣又有逆铣和顺铣之分。凡刀刃切削方向与工件的进给运动方向相反的称为逆铣；方向相同的称为顺铣。逆铣时，铣刀每齿的切削厚度是从零逐渐增大，所以刀齿在开始切入时，将与切削表面发生挤压和滑擦，这对铣刀寿命和铣削工件的表面质量都有不利影响。顺铣时的情况正相反，所以顺铣能提高铣刀寿命和铣削表面质量，并能减小机床的功率消耗。但顺铣时铣刀所受的切削冲击力较大，当机床的进给传动机构有间隙或铸锻毛坯有硬皮时不宜采用顺铣，以免引起振动和损坏刀具。  铣刀是一种多齿刀具，同时参与切削的切削刃总长度较长，并可使用较高的切削速度，又无空行程，故在一般情况下铣削的生产率比用单刃刀具的切削加工(如刨削、插削)为高，但铣刀的制造和刃磨较为困难。  普通铣削的加工精度不高，一般粗铣精度为IT1110，表面粗糙度为Ra202.5微米；精铣精度可达IT97，表面粗糙度为Ra2.50.16微米。  2.3.2铣床  用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。  2.3.3铣刀 用于铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具。工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量。铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。  铣刀按用途区分有多种常用的型式 各种铣刀 圆柱形铣刀：用于卧式铣床上加工平面。刀齿分布在铣刀的圆周上，按齿形分为直齿和螺旋齿两种。按齿数分粗齿和细齿两种。螺旋齿粗齿铣刀齿数少，刀齿强度高，容屑空间大，适用于粗加工；细齿铣刀适用于精加工。面铣刀：用于立式铣床、端面铣床或、龙门铣床、上加工平面，端面和圆周上均有刀齿，也有粗齿和细齿之分。其结构有整体式、镶齿式和可转位式3种。立铣刀：用于加工沟槽和台阶面等，刀齿在圆周和端面上，工作时不能沿轴向进给。当立铣刀上有通过中心的端齿时，可轴向进给。三面刃铣刀：用于加工各种沟槽和台阶面，其两侧面和圆周上均有刀齿。角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽，有单角和双角铣刀两种。锯片铣刀：用于加工深槽和切断工件，其圆周上有较多的刀齿。为了减少铣切时的摩擦，刀齿两侧有151°的副偏角。此外，还有键槽铣刀 燕尾槽铣刀 T形槽铣刀和各种成形铣刀等。  铣刀的结构分为4种。整体式：刀体和刀齿制成一体。整体焊齿式：刀齿用硬质合金或其他耐磨刀具材料制成，并钎焊在刀体上。镶齿式：刀齿用机械夹固的方法紧固在刀体上。这种可换的刀齿可以是整体刀具材料的刀头，也可以是焊接刀具材料的刀头。刀头装在刀体上刃磨的铣刀称为体内刃磨式；刀头在夹具上单独刃磨的称为体外刃磨式。可转位式：这种结构已广泛用于面铣刀、立铣刀和三面刃铣刀等。 a.硬质合金可转位刀片端面铣刀 b.苞米棒型硬质合金可转位刀片立铣刀 可转位铣刀  铣刀按齿背的加工方式分为两类。尖齿铣刀：在后面上磨出一条窄的刃带以形成后角，由于切削角度合理，其寿命较高。尖齿铣刀的齿背有直线曲线和折线3种形式。 尖齿铣刀的齿背形状 直线齿背常用于细齿的精加工铣刀。曲线和折线齿背的刀齿强度较好，能承受较重的切削负荷，常用于粗齿铣刀。铲齿铣刀：其后面用铲削(或铲磨)方法加工成阿基米德螺旋线的齿背，铣刀用钝后只须重磨前面，能保持原有齿形不变，用于制造齿轮铣刀等各种成形铣刀 第3章 数控铣床的延伸.由数控铣床的发展技术看我国数控技术的发展状况及走向  我国数控机床技术发展与展望 “十五”期间，通过国家相关计划的支持，我国在中高档数控机床关键技术研究方面有了较大突破，创造了一批具有自主知识产权的研究成果和核心技术，打破国外的技术封锁，在五轴联动加工机床、车铣复合加工机床、高速加工机床、纳米级分辨率数控车床等重大数控装备上均有突破。开发出多种中档数控机床产品，多轴控制的开放式数控系统等实现了商品化。各类功能部件，如转塔刀架、电主轴、刀库、滚珠丝杠等发展迅速，数控机床的技术水平、质量水平、可靠性、外观及工艺水平等取得了长足进步，促进了数控机床产品的结构升级和产业化。  3.1.1 科技创新取得了一批原创性技术成果  “ 十五” 期间， 通过科技创新，在数控机床领域取得了一批原创性科技成果，其中具有代表性的产品有：  1 超精密球面加工机床  北京机床所自主研制的超精密球面加工设备， 采用整体减震结构、超精密气浮主轴和回转工作台、精密的两轴气浮导轨，可满足薄壁易变形、表面粗糙度要求高的球面和整球零件的超精密加工，加工超精密半球时，表面粗糙度Ra0.025m。同时，通过大量有针对性的工艺试验，摸索出了较完整的球体超精密加工的工艺技术，为批量生产奠定了基础。该类设备也可服务于如透镜模具、照相机塑料镜片、条形码阅读设备、激光加工机光路系统用聚焦反射镜等高技术产品。  2 数控砂带凸轮轴磨床  上海机床厂有限公司在周勤之院士的带领下，研制的采用共扼原理的数控砂带凸轮轴成形磨床，可同时加工所有的凸轮型面。  3 金属板料无模成型制造系统  由吉林工业大学研制成功的金属板料无模成型制造系统，以多点成形技术为核心，利用计算机控制一系列规则排列的冲头点阵，通过调整冲头高度形成所需的成形曲面，代替模具实现金属板壳类件的无模、快速、数字化成形。通过攻克快速调形机构及其控制系统、柔性压边、起皱与压痕控制及回弹补偿等关键技术，开发出分段成形、反复成形、多道成形、闭环成形以及薄板多点成形等新工艺，研制出3150kN、2000kN、630kN和200kN四种规格的无模多点成形集成系统及配套的CAD/CAM专用软件，并在长春轨道客车股份有限公司使用多点成形系统首次实现了流线形火车头覆盖件的无模多点成形。  4 大型龙门式五轴联动混联机床  由齐齐哈尔二机床集团、清华大学和哈尔滨电机厂有限公司“产学研用” 密切合作开发的XNZD2415大型龙门式五轴联动混联机床，是我国在并联机床研究方面的一个突破。该机床取得了/项国家发明专利，结合串联结构与并联结构的优点，采用双柱龙门工作台移动式，用直线驱动实现虚拟空间坐标位置变换，结构简单，多自由度运动能力强，具有较高的柔性和工艺集成度。并联运动采用两组平行四边形机构，A/C摆角铣头采用双蜗杆消隙机构驱动，交叉滚柱轴承支撑，刚度高，保证了主轴进给刚度及精度，实现A轴转角±105°，C轴连续转角0400°，可实现叶片、导叶等复杂空间曲面的加工。由清华大学开发的基于RT-Linux的数控系统采用高精度控制算法，应用数控后置处理系统将标准刀位文件转换为标准加工代码。  由于混联机床的主运动集中在并联构件上，运动部件质量轻，运动速度快， 可以完成高速切削加工。相比之下，机床重量可降低四分之一，制造周期可以缩短40%。XNZD2415型数控龙门混联机床通过在哈尔滨电机厂水电分厂近两年时间的生产应用，在加工水轮机叶片和导叶曲面中，表明该机床性能可以满足加工要求。  由哈尔滨量具刃具集团、哈尔滨工业大学联合开发的并联机床采用典型的并联机构加一卧置（或立置）数控转台，形成并、串联的七轴联动机床，能实现五坐标联动。在并联机床装自动刀库，在机床上可自动标定及在线检测。目前已有4台用于哈尔滨汽轮机厂的叶片加工。  上述新型结构机床在生产实际中的应用，标志着我国自主开发的混并联结构机床开始步入实用阶段。  5 纳米精度微型数控磨床  纳米精度微型数控磨床是上海机床厂有限公司与国外合作开发的具有国际水平的外圆磨床。该机床的床身采用整体式大理石结构，具有精度高、抗震性好的特点。机床主轴转速达到60000r/min，砂轮架轴采用空气密封冷却系统，机床长度150mm，砂轮架进给50mm， 采用最小直径可达0.2mm的金刚石砂轮，可满足高精度小孔、槽、台阶面的加工，尤其适合小型液压阀芯的超精密磨削，是目前国内生产的精度最高、规格最小的磨床。  6 磁悬浮轴承高速主轴单元  山东大学研制了具有自主知识产权的内装式电机驱动磁悬浮轴承高速主轴单元样机。山东大学通过采用遗传算法对电磁轴承进行了多目标优化设计，开展了磁悬浮轴承的仿真研究、磁悬浮轴承起浮试验、转速试验、轴承刚度测试以及工业磨削试验，该主轴单元样机的最高转速达到34,000/min，刚度达到645.9N/m， 回转精度达到0.0015mm。数字控制器采用DSPTMS320系列负责控制算法，采用TMS320VC33为系统硬件平台，基于G(HI的功率放大器设计，PC机监视状态实时显示。通过在济南四机数控机床有限公司研制的J4K-095数控内外圆复合磨床上进行磨削实验，目前磨出的钢试件内孔表面粗糙度为Ra0.89m虽然距工业应用还有一段距离，但为我国跟踪国际先进技术发展打下了初步基础。磁悬浮轴承如应用到风力发电机、腐蚀液体电镀系统及其他高速旋转机械和洁净环境等领域，可发挥磁轴承高转速、无摩擦、长寿命、不用润滑、无污染、低功耗等优点。  3.1.2 高性能数控机床的技术创新取得突破  1 直线电机驱动高速立式加工中心  北京机电院高技术股份有限公司研究开发的直线电机驱动高速立式加工中心，通过对具有高加速度和高速度性能的直线电机驱动的进给部件及其防护装置的合理设计，攻克了相关控制系统和软件的匹配及调试、关键零部件的加工工艺及直线电机部件的装配调试等关键技术，解决了在高加速及高速运动条件下保证机床刚性和精度的机床结构布局问题，研制出了我国第一台直线电机驱动的高速加工中心。主要参数：工作台尺寸1400mm×630mm，主轴转速1015000r/min；直线电机驱动轴X、Y轴，最大快移速度分别为100m/min和120m/min，最大加速度分别为0.8g和1.5g；Y、Z轴重复定位精度分别为0.0056、0.0030 和0.0021， 主轴轴端径向跳动0.0008mm。  2 高速五轴数控龙门铣床  济南二机床集团有限公司通过引进技术的消化吸收，掌握了铣头内油雾润滑冷却、横梁预应力反变形控制等关键技术，并利用谐波传动原理，开发了A/C摆角铣头，自行研制出高速五轴数控龙门铣床，主要满足大型水泵叶片曲面加工精度的需要，提高了生产效率，也可用于大型模具加工。桂林机床股份有限公司通过与大专院校合作，自主开发了五轴联动数控龙门铣床，已实现销售十余台。  此外，济南二机床集团公司、江苏多棱数控机床公司、中捷机床有限公司、北京航空制造工程研究所等单位还研制开发了横梁移动式高速五轴数控龙门铣床，特别适合航空大型板类结构件及大型模具的高速加工。  3五轴车铣复合加工中心  沈阳机床集团通过与国外联合设计，攻克了动力驱动单元、大直径大通孔的高速强力主轴、刀架、机床热平衡、精度补偿等多项关键技术，主传动兼顾了大扭矩输出和高速输出，动力刀具主轴的设计也实现了高转速与大扭矩的兼顾，Y/B轴部分的设计功能更完善，刚性更高，尾台的设计充分考虑刚性及高的自动化和安全性，高性能车铣复合机床的刀库及机械手换刀装置为完全自主知识产权。开发出五轴车铣复合加工中心并完成了系列化、规格化产品的设计和生产。主轴最高转速700r/min，可满足形状复杂的大型回转体零件加工要求，如飞机发动机主轴、起落架、船用发动机活塞、增压器蜗杆差速换向器、螺旋叶片合装的高速高效加工等。  大连机床集团公司、北京北一数控有限公司等通过与国外技术合作，也研制成功了五轴车铣复合加工中心并投入使用。  此外，国内部分机床企业还先后为国家重点建设工程和装备制造业提供了一大批各类数控机床，包括用于铁路提速机车车轴及零部件、磁悬浮列车轨道梁、高速电力机车及零部件；大型发电机组和输变电设备；万吨级轮船尾轴、大型船用柴油机及零部件；压力机部件；大型鼓风机转子，大型阀门和大型水泵；连铸连轧设备及零部件等的制造。为国防工业建设提供各类大型、精密数控机床，用户涉及航空、航天、船舶、兵器、核工业、电子等行业。  .由数控铣床的发展看世界机床发展特点   3.2.1数控机床的发展特点及其发展条件 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以後加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今後如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。  3.2.2数控机床的技术特点及其发展条件  1948年美国空军部门为制造飞机杂零件，提供设备研经费，由G&L公司与MIT合作研究四年，於1952年试制出世界第一台数控铣床，立即生产100台交付军工使用。在成果上显示了它是社会需求、科技水平、人员素质三者的结晶；在技术上则显示出机电一体化机床在控制方面的巨大创新。 3.2.3 数控机床发展的条件  任何事物都有其特点与发展条件，人们掌握後才能加速其发展。数控机床的发展条件主要包括： 它是机、电、液、气、光多学科各种高科技的综合性组合，特别是以电子、计算机等现代先进技术为基石，必须具有巩固的技术基础，互相配套，缺一不可。如不齐备，则数控机床难以顺利发展.  数控机床是由主机、各种元部件(功能部件)和数控系统三大部分组成，还需先进的自动化刀具配合，才能实现加工，各个环节在技术上、质量上必须切实过关，确保工作可靠、稳定，才能保数控机床工作的精度、效率和自动化，否则，难以在生产实际中使用；  它是社会需求、科技水平和人员素质三者的结合，缺一不成。如果人员素质差、科技水平达不到，则难以满足社会需求。人是一切活动的主体，需要各种精通业务的专家、人才和熟练技术工人，互相配合，共同完成。否则，数控机床难以顺利发展。  3.2.4 工业发达国家发展数控机床的主要经验  数控机床出现至今的50年，随科技、特别是微电子、计算机技术的进步而不断发展。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。  美国的特点是，政府重视机床工业，美国国防部等部门不断提出机床的发展方向、科研任务和提供充足的经费，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。由於美国首先结合汽车、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。当今美国不仅生产宇航等使用的高性能数控机床，也为中小企业生产廉价实用的数控机床(如Haas、Fadal公司等)。其存在的教训是，偏重於基础科研，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，於1982年被後进的日本超过，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。  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。特别讲究“实际”与“实效”，坚持“以人为本”，师徒相传，不断提高人员素质。在发展大量大批生产自动化的基础上，於1956年研制出第一台数控机床後，一直坚持实事求是，讲求科学精神，不断稳步前进。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，对用户产品、加工工艺、机床布局结构、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和Heidenhain公司之精密光栅，均为世界闻名，竞相采用。  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，甚至青出於蓝而胜於蓝。日本也和美、德两国相似，充分发展大量大批生产自动化，继而全力发展中小批柔性生产自动化的数控机床。自1958年研制出第一台数控机床後，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%)。战略上先仿後创，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。在策略上，首先通过学习美国全面质量管理(TQC)，变为职工自觉群体活动，保产品质量。进而加速发展电子、计算机技术，进入世界前列，为发展机电一体化的数控机床开道。日本在发展数控机床的过程中，狠抓关键，突出发展数控系统。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。  3.2.5中国数控机床现状及发展中的主要问题  1.数控机床的现状 目前，中国机床工业厂多人众。2000年，金切机床制造厂约358家(20.6万人)，成形机床制造厂191家(约6.5万人)，共计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床的约150家，生产数控成形机床的约30家，共计约180家，占厂家总数的1/3。2001年金切机床产量19.2万台，内数控金切机床17,521台，约占9%。  总的来说：数控机床产量不断增长，2001年为1991年的3.6倍；进口量增长较快，达29倍，出口量有所增加，但数目较小，为4.8倍；数控机床消费量增加较快，达7.9倍。产量满足不了社会发展的需求。  从金额上看，2001年数控机床进口17,679台，计14.1亿美元，出口2,509台，计0.44亿美元，进口额为出口额之32倍。进口大、出口小。  2.发展数控机床存在的主要问题  中国於1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在19581979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用於生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先後引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。  在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。  3.加速数控机床产业发展之路 中国今後要加速发展数控机床产业，既要深入总结过往的经验教训，切实改善存在的问题，又要认真学习国外的先进经验，沿正确的道路前进。建议切实做好以下几点：  中国厂多人众，极需正确的方针、政策对数控机床的发展进行有力的指引。应学习美、德、日经验，政府高度重视、正确决策、大力扶植。在方针政策上，应讲究科学精神、经济实效，以切实提高生产率、劳动生产率为原则。在方法上，深入用户，精通工艺，低中高档并举，学习日本，首先解决量大而广的中档数控机床，批量生产，占领市场，减少进口，扩大出口。在步骤措施上，必须使国产数控系统先进、可靠，狠抓产品质量与配套件过关，打好技术基础。近期重在打基础，建立信誉，扩大国产数控机床的国内市场份额，远期谋求赶超世界先进水平，大步走向世界市场；  必须狠抓根本，坚持“以人为本”，加速提高人员素质、培养各种专家人才，从根本上改变目前低效、落後的状态。人是一切事业成败的根本，层层都要重视“培才、选才、用才”，建立学习型企业，树立企业文化，加速培育新人，培训在职人员，建立师徒相传制度，举办各种技术讲座、训练班和专题讨论会，甚至聘请外国专家、顾问等，尽力提高数控。300家机械厂技术改进数控机床需求高. 根国家计委投资研究所预测：“十五”期间，我国固定资产总投资额达到22万亿元，年平均增长幅度为37%。按以往固定资产投资与机械市场消费之间的互动关系推断，“十五”期间，我国机械市场所孕育的商机高达320400亿元。 据预测，至2010年：汽车市场将达44008000万辆规模，其中轿车产量每增加1%，机械市场可增长0.54%；交通方面，“十五”期间仅西部铁路开发就将投入1000亿元，未来10年西部交通则将投资70008000亿元，车轮车床、勾舌铣床、2m大型锯床、螺旋焊管扩径机械等专用设备大有用武之地；水利工程未来5年将投资5300亿元，环保一期投资1888亿元，二期投资2600亿元，相应机械设备需求巨大；300家机械厂商将进行技改，求购数控机床数量十分可观；  目前，国内有模具厂1.7万家，年产值约220亿元，预计到2005年产值将达到460亿元，所需的机械偏向于高精度、高效率、高速化铣削设备、虚拟轴机床、复合加工机及慢走丝切割机等。国产数控机床市场占有率下滑即将有转机。  随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，是衡量一个国家综合实力的重要标志。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。  根据中国机床工具工业协会组织用户调查表明，航天航空、国防军工制造业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床；汽车、摩托车、家电制造业需求高效、高可靠性、高自动化的数控机床和成套柔性生产线；电站设备、造船、冶金石化设备、轨道交通设备制造业需求高精度、重型为特征的数控机床；IT业、生物工程等高技术产业需求纳米级亚微米级超精密加工数控机床；工程机械、农业机械等传统制造行业的产业升级，特别是民营企业的蓬勃发展，需要大量数控机床进行装备。  目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全满足国内市场需求。据中国机床工具工业协会总干事长吴柏林(右图)近日透露，国家数控机床产业发展专项规划草案已经制订完成，目前正由国家发改委修改，修改完成后，将报国务院领导审阅批准，然后正式施行。据了解，规划施行以后，困扰我国机床工具业发展的数控机床产业化和自主开发能力偏低的问题将得到一定程度的解决，国产数控机床国内市场占有率连年下滑的局面将被扭转。  4. 国家政策扶持数控机床产业化基地建设 按照规划，未来5年机床工具行业将营造20个数控机床产业化基地和为之配套的10个基础功能零部件产业基地，基地企业将享受国家政策和资金上的支持。规划中明确指出，数控机床产业化基地企业所开发生产的新产品和高档数控机床产品实行增值税返还政策。当问及在东北老工业基地改造中已经实行了消费型增值税的大连和沈阳的企业是否会因此享受双重税收优惠时，吴柏林给予了肯定的回答。东北地区增值税改革以后，全国其他地区，尤其是中西部地区增值税转型的呼声很高。规划实施后，东北以外地区的数控机床产业化基地企业很可能率先实行消费型增值税，从而也得到双重税收优惠。  事实上，国家已经对机床工具行业的部分企业给予了增值税返还政策，只是力度太小，新政策有望加大力度。但是吴柏林认为，应该按照企业生产新产品和高档数控机床产品销售额的比例进行返还，并且返还比例在3%5%。  吴柏林还谈到了进口关税问题。“做功能部件，需要进口一些零件和散件，目前零