CNC的基本意思

CNC是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。英文簡稱CNC,是英文Computerized Numerical Control的縮寫，又稱數(shù)控機床、數(shù)控車床。

CNC包含三個部分，MMI(Man Machine Interface)人機交互單元，NCK( Numerical Control Kernel)數(shù)控核心單元以及 PLC (Programmable Logic Controller) 可編程控制器。NCK是CNC最核心的部分，G的代碼的解析，插補算法的運行實現(xiàn)，都是在NCK中完成的。PLC：Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器。PLC在CNC中的作用，主要是控制數(shù)控切割機的割炬升降以及氣閥開關(guān)，主軸變速等伺服控制所不能及的地方，起到一個輔助作用。

主要用于大規(guī)模的加工零件，其加工方式包括車外圓，鏜孔，車平面等等?？梢跃帉懗绦?，適用于批量生產(chǎn)，生產(chǎn)過程的自動化程度較高。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。

CNC數(shù)控機床的技術(shù)應(yīng)用

數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，能夠根據(jù)已編好的程序，使機床動作并加工零件。它綜合了機械、自動化、計算機、測量、微電子等最新技術(shù)，使用了多種傳感器，在數(shù)控機床上應(yīng)用的傳感器主要有光電編碼器、直線光柵、接近開關(guān)、溫度傳感器、霍爾傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、壓力傳感器、液位傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、速度傳感器等，主要用來檢測位置、直線位移和角位移、速度、壓力、溫度等。

1、數(shù)控機床對傳感器的要求

1）可靠性高和抗干擾性強；

2）滿足精度和速度的要求；

3）使用維護方便，適合機床運行環(huán)境；

4）成本低。

不同種類數(shù)控機床對傳感器的要求也不盡相同，一般來說，大型機床要求速度響應(yīng)高，中型和高精度數(shù)控機床以要求精度為主。

2、感應(yīng)同步器的應(yīng)用

感應(yīng)同步器是利用兩個平面形繞組的互感隨位置不同而變化的原理制成的。其功能是將角度或直線位移轉(zhuǎn)變成感應(yīng)電動勢的相位或幅值，可用來測量直線或轉(zhuǎn)角位移。按其結(jié)構(gòu)可分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種。直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺兩部分組成，定尺安裝在機床床身上，滑尺安裝于移動部件上，隨工作臺一起移動；旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器定子為固定的圓盤，轉(zhuǎn)子為轉(zhuǎn)動的圓盤。感應(yīng)同步器具有較高的精度與分辨力、抗干擾能力強、使用壽命長、維護簡單、長距離位移測量、工藝性好、成本較低等優(yōu)點。旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器則被廣泛地用于機床和儀器的轉(zhuǎn)臺以及各種回轉(zhuǎn)伺服控制系統(tǒng)中。

CNC數(shù)控機床的發(fā)展

數(shù)控機床是由美國發(fā)明家約翰·帕森斯20世紀發(fā)明的。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，世界機床業(yè)已進入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機電一體化時代，其中數(shù)控機床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機床是制造業(yè)的加工母機和國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)。它為國民經(jīng)濟各個部門提供裝備和手段，具有無限放大的經(jīng)濟與社會效應(yīng)。歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化進程，而中國從20世紀80年代開始起步，仍處于發(fā)展階段。

整體解決方案、從以技術(shù)為中心向以客戶為中心轉(zhuǎn)變成為當今的趨勢。

中國的產(chǎn)品與中國市場需求反差較大，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)亟待快速調(diào)整：中國機床行業(yè)雖然保持多年持續(xù)快速發(fā)展，但是產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)象依然存在，整個行業(yè)大而不強，高檔產(chǎn)品還大量依賴進口。國產(chǎn)機床的國內(nèi)市場占有率雖然已經(jīng)有一定的提高，但是高檔數(shù)控機床、核心功能部件在國內(nèi)市場占有率還很低，全行業(yè)替代進口的潛力非常巨大。

企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新模式有待完善：由于中國機床企業(yè)的地位、工業(yè)化水平和品牌影響力在逐步提升，要成為工業(yè)強國，其技術(shù)的獲得再也不能依賴別人。過去，中國走了一條從模仿到引進的道路，從現(xiàn)在開始必須走自主創(chuàng)新的道路。企業(yè)技術(shù)遇到新的封鎖，建立自主、新型、戰(zhàn)略性的產(chǎn)學研創(chuàng)新模式是支撐產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)來源的惟一途徑。

中國數(shù)控機床行業(yè)將延續(xù)結(jié)構(gòu)調(diào)整的勢頭，不斷以新產(chǎn)品、新亮點占領(lǐng)更大市場。數(shù)控切割機床按切割方式可分為火焰切割和等離子切割兩大類。隨著下游行業(yè)需求的不斷提高，對數(shù)控機床配件提出了更大的需求和更高的要求。

東北地區(qū)發(fā)展不快，其他地方的發(fā)展也比較緩慢。三是調(diào)結(jié)構(gòu)促轉(zhuǎn)型取得成效。專家認為面對金融危機，廣大企業(yè)應(yīng)不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)、提高質(zhì)量、增加品種及推動產(chǎn)業(yè)升級，再加上企業(yè)加強管理，降低費用，所以企業(yè)效益明顯好轉(zhuǎn)。數(shù)控切割機床裝飾性發(fā)展趨勢可見一斑，數(shù)控切割機床更多的是強調(diào)在機械性能、操作簡便、價格經(jīng)濟、加工精度穩(wěn)定等方面。金屬材料加工日益要求普及和批量化，數(shù)控切割機床除了要滿足上述功能性外，還要具有多切割方式的適用性。

國內(nèi)數(shù)控機床企業(yè)為了提高自身實力，更快地拓展國際市場，將采取多種手段加快和國外企業(yè)的融合以提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高競爭力。在繼續(xù)開拓美國、日本等國家市場的同時，在東南亞、中東、俄羅斯、歐洲、非洲等也全面開花。據(jù)了解，當前金屬切割數(shù)控機床行業(yè)運行具有以下幾個特點：一是外銷企業(yè)困難較大。從規(guī)模以上企業(yè)來看，以內(nèi)銷為主的品牌企業(yè)發(fā)展勢頭較好。沒有品牌的中小企業(yè)發(fā)展比較困難。二是各地區(qū)發(fā)展不夠均衡，浙江、山東、河北、北京以及四川發(fā)展比較快，廣東的民營企業(yè)發(fā)展也較快。

數(shù)控切割機床行業(yè)多數(shù)企業(yè)都是依靠降低產(chǎn)品售價來獲得市場，造成的后果是產(chǎn)品價格低、附加值低、利潤低，企業(yè)沒有足夠的資金持續(xù)發(fā)展。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和競爭的升級，提高產(chǎn)品技術(shù)含量，擁有自主的專利、設(shè)計，注重品牌的打造和營銷才是企業(yè)長期發(fā)展的最佳選擇。

中國機床行業(yè)在過去幾年實現(xiàn)了持續(xù)超高速的發(fā)展，一直到2011年上半年，需求仍很旺盛，但是從下半年開始，需求增勢明顯趨緩，新增訂單劇烈下滑，經(jīng)濟效益狀況逐漸趨于嚴峻，利潤率持續(xù)下降。

在“十二五”期間，國家實施積極的財政政策和穩(wěn)健的貨幣政策，隨著科技進步、產(chǎn)品升級以及國家重點工程、地方投資項目的不斷推進，國民經(jīng)濟各行業(yè)對機床工具產(chǎn)品的需求水平將進一步提高，國防現(xiàn)代化對高水平機床的需求將更為迫切，市場需求將向更高層次發(fā)展，新一輪的市場競爭也將更加激烈。

由于行業(yè)景氣度低迷，下游制造型企業(yè)對機床需求下降，所以我國機床行業(yè)一直處于低迷狀態(tài)，升級轉(zhuǎn)型成為行業(yè)的關(guān)鍵詞，經(jīng)濟型數(shù)控機床則成為振興裝備制造業(yè)的重點之一。

我國的鑄造機床產(chǎn)業(yè)取得了一定的成績，但是其發(fā)展仍然面臨著許多制約性問題，技術(shù)創(chuàng)新一直是國內(nèi)鑄造機床行業(yè)的硬傷。與國外的鑄造機床產(chǎn)業(yè)相比，我國的鑄造機床產(chǎn)業(yè)在制造工藝水平上明顯落后，這使得其在核心運行部件的技術(shù)水平和運行速度、產(chǎn)品精度保持性以及機床的可靠性上有著明顯的不足。

我國鑄造機床企業(yè)缺乏自主創(chuàng)新和基礎(chǔ)理論研究的意識與能力，這就制約了我國鑄造機床技術(shù)的發(fā)展，要改變這種現(xiàn)狀，就要深入研究用戶行業(yè)產(chǎn)品工藝的特點和要求，結(jié)合工藝特點開發(fā)出高水平加工設(shè)備，同時，還要注重基礎(chǔ)理論工作的研究，這樣才能讓我國鑄造機床產(chǎn)業(yè)在不久的將來有更好的發(fā)展。國家出臺的一系列政策，大力建設(shè)新興企業(yè)，高新技術(shù)企業(yè)，抓住了這一時機，企業(yè)內(nèi)部出臺了“調(diào)整與振興”、“自主創(chuàng)新”等一系列政策，升級企業(yè)機床技術(shù)，嚴格保證產(chǎn)品質(zhì)量，為加快鑄造機床行業(yè)的發(fā)展提供了良好的環(huán)境跟市場。

機床工具行業(yè)作為國家基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，在“十二五”規(guī)劃中，已明確將自主創(chuàng)新戰(zhàn)略作為最主要的一個組成部分，著重強調(diào)了要以技術(shù)創(chuàng)新工程來支撐和引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。我國機床工具行業(yè)的發(fā)展必須立足于自主創(chuàng)新，通過自主研發(fā)原始創(chuàng)新、引進技術(shù)消化吸收再創(chuàng)新、集成現(xiàn)有技術(shù)創(chuàng)新等方式，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)升級。構(gòu)建和完善以企業(yè)為主體、以市場為導向、產(chǎn)學研用相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系；堅持加大研發(fā)費用投入；加強關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)的研究，力爭在基礎(chǔ)和共性技術(shù)攻關(guān)上有所突破，提高產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)水平。

技術(shù)發(fā)展

高速、精密、復合、智能和綠色是數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的總趨勢，在實用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。主要表現(xiàn)在：

1、機床復合技術(shù)進一步擴展隨著數(shù)控機床技術(shù)進步，復合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車復合、車銑復合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復合，車磨復合，成形復合加工、特種復合加工等，復合加工的精度和效率大大提高。“一臺機床就是一個加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復合加工機床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢。

2、數(shù)控機床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區(qū)斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能和品質(zhì)。

3、機器人使柔性化組合效率更高機器人與主機的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線更加靈活、功能進一步擴展、柔性線進一步縮短、效率更高。機器人與加工中心、車銑復合機床、磨床、齒輪加工機床、工具磨床、電加工機床、鋸床、沖壓機床、激光加工機床、水切割機床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用。

4、精密加工技術(shù)有了新進展數(shù)控金切機床的加工精度已從原來的絲級（0.01mm）提升到微米級（0.001mm），有些品種已達到0.05μm左右。超精密數(shù)控機床的微細切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達到0.05μm左右，形狀精度可達0.01μm左右。采用光、電、化學等能源的特種加工精度可達到納米級（0.001μm）。通過機床結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、機床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動等動態(tài)誤差補償技術(shù)，提高機床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進入亞微米、納米級超精加工時代。

5、功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機和驅(qū)動裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機、直線電機，高性能的直線滾動組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機床的技術(shù)水平。

發(fā)展問題

國內(nèi)數(shù)控機床的需求日益增長，數(shù)控機床的發(fā)展推動了數(shù)控機床功能部件的創(chuàng)新升級。我國高檔數(shù)控機床關(guān)鍵功能部件工業(yè)還不能滿足國內(nèi)需要，國內(nèi)數(shù)控功能部件產(chǎn)業(yè)主要存在以下問題。

1、適應(yīng)性和滿足度遠達不到市場需求

從當前我國數(shù)控機床的發(fā)展趨勢來看，國產(chǎn)功能部件的適應(yīng)性和滿足度遠遠達不到市場的需求。主要表現(xiàn)在：

1）我國功能部件的產(chǎn)品水平和國外有一定差距。我國生產(chǎn)的功能部件多數(shù)以勞動密集型為主，技術(shù)含量低，難以適應(yīng)國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展速度和技術(shù)要求，特別是高檔數(shù)控機床。

2）我國功能部件開發(fā)能力較弱，新產(chǎn)品開發(fā)速度慢，多數(shù)功能部件需要與國外合作開發(fā)、合作生產(chǎn)、合資經(jīng)營，甚至只能組裝。雖然這兩年形勢有顯著變化，但高技術(shù)、最新型的功能部件，我國尚在研制過程中，市場占有率前景依然不容樂觀。

2、我國數(shù)控功能部件生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模小

據(jù)統(tǒng)計我國固定資產(chǎn)達到1000萬元以上的功能部件生產(chǎn)企業(yè)有70多家，占全部生產(chǎn)企業(yè)的10%以下。我國的功能部件生產(chǎn)企業(yè)的“出身”有4種：一是從研究院所、大專院校以技術(shù)支撐發(fā)展而來的企業(yè)，可稱為“院所型”。這些企業(yè)的特點是：有一定技術(shù)基礎(chǔ)和人才基礎(chǔ)，有多項技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?，但生產(chǎn)手段較弱，難以在短時間內(nèi)形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，在成本、營銷、服務(wù)等方面也存在一些差距；二是從主機廠逐步“獨立”、“分離”出來的以生產(chǎn)某種功能部件為主發(fā)展起來的企業(yè)，可稱之為“主廠型”。這些企業(yè)在生產(chǎn)能力、工藝水平和使用經(jīng)驗上都可以適應(yīng)市場需求，在一定程度上可以形成規(guī)模，但由于其與原主機廠有著千絲萬縷的聯(lián)系，在競爭中往往讓用戶產(chǎn)生疑慮，影響其市場開拓，同時，其開發(fā)能力也有一定的局限性，所以難以形成著名品牌；三是在江浙一帶大量涌現(xiàn)出的民營企業(yè)，可稱之為“民企型”。這些企業(yè)主要以勞動密集型、單一品種為主，如護鏈罩、拖板、噴油管、排屑器、照明設(shè)備等。由于競爭激烈，其質(zhì)量和價格都能滿足中低檔數(shù)控機床的市場需要。雖然這些品種的高檔產(chǎn)品尚不能制造，還需依賴進口，但在很大程度上，適應(yīng)了我國數(shù)控機床發(fā)展的總體需求；還有一部分外商合資企業(yè)或獨資企業(yè)生產(chǎn)部分較高水平的功能部件，但批量較小，且沒有獨立的技術(shù)開發(fā)能力，難以成為功能部件的主體和主流。

3、核心零部件大量依靠進口

中國數(shù)控機床行業(yè)的發(fā)展令人矚目，2008年中國數(shù)控機床工具工業(yè)完成工業(yè)總產(chǎn)值34723億元，產(chǎn)品銷售產(chǎn)值3348.3億元，同比分別增長27.5%和26.0%。2002~2008年中國是世界機床第一消費國和第一進口國。但行業(yè)迅速發(fā)展的背后，一個不能忽視的事實是，我國關(guān)鍵零部件生產(chǎn)依然受制于人，出現(xiàn)了利潤不高、產(chǎn)品缺乏核心競爭力的局面。

4、缺乏高技術(shù)含量威脅產(chǎn)業(yè)安全

我國機床出口連年保持增長的喜人態(tài)勢，不過“量增價減”的尷尬直接反映出我們的技術(shù)水平。大量核心技術(shù)的缺乏和關(guān)鍵零部件的依賴直接影響到我國的機床產(chǎn)業(yè)安全。因此，我們需要強化預(yù)警工作意識，凝聚行業(yè)智慧和力量，維護產(chǎn)業(yè)安全。

CNC的優(yōu)缺點：

1、大量減少工裝數(shù)量，加工形狀復雜的零件不需要復雜的工裝。如要改變零件的形狀和尺寸，只需要修改零件加工程序，適用于新產(chǎn)品研制和改型。

2、加工質(zhì)量穩(wěn)定，加工精度高，重復精度高，適應(yīng)飛行器的加工要求。

3、多品種、小批量生產(chǎn)情況下生產(chǎn)效率較高，能減少生產(chǎn)準備、機床調(diào)整和工序檢驗的時間，而且由于使用最佳切削量而減少了切削時間。

4、可加工常規(guī)方法難于加工的復雜型面，甚至能加工一些無法觀測的加工部位。