数控技术发展趋势外文翻译参考文献.docx

1、数控技术发展趋势外文翻译参考文献(文 档 含 中 英 文 对 照 即 英 文 原 文 和 中 文 翻 译 )数控技术的发展趋势摘要：简要介绍了当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术 发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入 WTO和对外开放进一步深化 的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争 能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点 看法。装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程 度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、 生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产

2、业）的使能技术和最基本的装备。 马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用 什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料， 而数控技术又是当今先进制造技术和装备的核心技术。当今世界各国制造业广泛 采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态市场的适应能力和竞争能力。 此外，世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不 仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地

3、位的 重要途径。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是 以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一 体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：( 1) 机械制造技术；( 2) 信息处理、加工、传输技术；( 3) 自动控制技术；( 4) 伺服驱动技术；( 5) 传感器技术；( 6) 软件技术等。1 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一 些重要行业（I T、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这 些

4、行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装 备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面14。11 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术 研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CI RP）将其确定为21 世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒/辆，而且多品种加工是 轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多 为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合

5、金，只有在高切削速度和切削力很小 的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空” 的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其 他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提 出了高速、高精和高柔性的要求。从 EMO2001 展会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/mi n，甚至更高， 空运行速度可达 100m/mi n 左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用 汽车公司， 已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。 美国CI NCI NNATI 公司的 Hy per Ma ch 机床进给速度最大

6、达 60m/mi n，快速为 100m/mi n，加速度达 2g，主轴转速已达 60000r /mi n。加工一薄壁飞机零件，只用 30mi n， 而同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需 8h；德国 DMG公司 的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达 12*! 000r /mm和 1g。在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10 m提高 到 5 m，精密级加工中心则从 35 m，提高到 11. 5 m，并且超精密加工精 度已开始进入纳米级( 0. 01 m) 。在可靠性方面，国外数控装置的 MTBF 值已达 6000h 以上，伺服系统的 MTBF 值达到

7、 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了 快速的发展，应用领域进一步扩大。1. 2 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不 仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1 台 5 轴联动机床的效率可以 等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5 轴联动加工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了

8、5 轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简 化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合 主轴头类型 5 轴联动机床和复合加工机床（含 5 面加工机床）的发展。在 EMO2001 展会上，新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现 4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床 上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国 DMG公司展出 DMUVout i on 系列 加工中心，可在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由 CNC 系统控制或 CAD/CAM直接或间接控制。

9、1. 3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控 系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化 编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还 有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目 前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的 NGC、欧共体

10、的 OSACA) 、日本 的 OSEC，中国的 ONC 等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓 开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和 最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方 便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同 档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的 体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统 功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网 络化将极大地满足生产线、制造

11、系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新 的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控 机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在 EMO2001 展中，日本山崎马扎克（Ma zak) 公司展出的“Cy ber Pr oduct i onCe nt er ”（智能生 产控制中心，简称 CPC) ；日本大隈（Okuma ）机床公司展出“I Tpl aza ”（信息技 术 广 场 ， 简 称 I T 广 场 ) ； 德 国 西 门 子 ( Si e me ns ) 公 司 展 出 的 Ope nMa nuf act ur i ngEnvi r onm

12、e nt （开放制造环境，简称 OME）等，反映了数控机 床加工向网络化方向发展的趋势。1. 4 重视新技术标准、规范的建立1. 4. 1 关于数控系统设计开发规范 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范 ( OMAC、OSACA、OSEC) 的研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。 我国在 2000 年也开始进行中国的 ONC 数控系统的规范框架的研究和制定。1. 4. 2 关于数控标准数控标准是制造业信息化发

13、展的一种趋势。数控技术诞生后的 50 年间的信 息交换都是基于 I SO6983 标准，即采用 G，M代码描述如何（how）加工，其本质 特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。 为此，国际上正在研究和制定一种新的 CNC 系统标准 I SO14649（STEPNC) ，其 目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的 统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。STEP- NC 的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至 整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP- NC 提出一种崭新的制造

14、理念，传 统的制造理念中，NC 加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC 程序 可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP- NC 数控系统还可大大减少加工图纸（约 75）、加工程序编制时间（约 35）和加 工时间（约 50）。目前，欧美国家非常重视 STEP- NC 的研究，欧洲发起了 STEP- NC 的 I MS 计划 ( 1999. 1. 1 2001. 12. 31) 。 参 加 这 项 计 划 的 有 来 自 欧 洲 和 日 本 的 20 个 CAD/CAM/CAPP/CNC 用户、厂商和学术机构。美国的 STEPTool s 公司是全球范围

15、 内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超 级模型( Super Mode l ) ，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的 数据交换格式已经在配备了 SI EMENS、FI DI A以及欧洲 OSACA- NC 数控系统的原型 样机上进行了验证。2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于 1958 年，近 50 年的发展历程大致可分为 3 个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封 锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六 五”、“七五”期间以及“八五

16、”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国 产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国 际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长 足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化 的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达 50，配国产数控系统（普及型）也达到了 10。纵观我国数控技术近 50 年的发展历程，特别是经过 4 个 5 年计划的攻关，总体 来看取得了以下成绩：a . 奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国

17、现在已基本掌握 了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分 技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。b. 初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸 如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华 中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂 等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。c . 建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在

18、产业化方面的技术水平 现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但 横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即 一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控 技术水平和产业化水平估计大致如下：a . 技术水平上，与国外先进水平大约落后 1015 年，在高精尖技术方面则更大。 b. 产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部 件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度 不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。c . 可持续发展的能力上，对竞争前数控

19、技术的研究开发、工程化能力较弱；数控 技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面：a . 认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对 市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用 水平及能力分析不够。b. 体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。c . 机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新， 且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实

20、施困难。d. 技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。 机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考3. 1 战略考虑我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即 要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进 一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新 经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心 的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安 全看，因

21、为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生 活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看， 西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限 制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。3. 2 发展策略从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导 向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法， 选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化 发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主

22、，以整机（如量大面广的数控 车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等） 带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电 机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模 就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当 然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。 在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。 在竞争前数控技术方面，强 调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备

23、 制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。参考文献：1 中国机床工具工业协会 行业发展部. CI MT2001 巡礼J . 世界制造技术 与装备市场，2001( 3) ：18- 20.2 梁训，王宣 , 周延佑. 机床技术发展的新动向J . 世界制造技术与装备 市场，2001( 3) ：21- 28.3 中国机床工具工业协会 数控系统分会. CI MT2001 巡礼J . 世界制造技 术与装备市场，2001( 5) ：13- 17.4 杨学桐，李冬茹，何文立 ，等距世纪数控机床技术发展战略研究M. 北京：国家机械工业局，2000.The development trend of the nu

24、mer ica l control technologySummary : Have introduced numerical control technology and the development trend of the equipment and the current situations of the technical development of numerical control equipment and industrialization of our country of our times briefly , have discussed under the ne

25、w environment further deepened in our countrys accession to the WTO and opening to the outside world on this basis, develop technology of numerical control of our country and the importance of theinformation-based level of manufacturing industry of our country and international competitiveness equip

26、s , improves, and has put forward technology of numerical control of our country and some views equipped of developing from two aspects of strategy and tactics.The engineering level of equipment industry and modernized intensity are determining the level of the whole national economy and modernized

27、intensity , numerical control technology and equip , develop new developing new high-tech industry and most advanced industry To can make technology and basic equipment most (national defense industry industries , such as information technology and their industry , biotechnology , industry , aviatio

28、n , spaceflight ,etc. ). Marx has ever said the differences of different economic times, do not lie in what is produced, lie in how produce, with what means of labor produce . Manufacturing technology and equipping the most basic means of production that are that the mankind produced the activity, a

29、nd numerical control technology to equip most central technology. Nowadays the manufacturing industry all around the world adopts the technology of numerical control extensively; in order to improve manufacturing capacity and level, improve the adaptive capacity and competitive power to the changeab

30、le market of the trends. In addition every industrially developed country in the world also classifies the technology and numerical control equipment of numerical control as the strategic materials of the country, not merely take the great measure to develop ones own numerical control technology and

31、 industry, and implement blockading and restrictive policy to our country in high-grade, precision and advanced key technology and equipment of numerical control. In a word, develop taking technology of numerical control as the core advanced manufacturing technology become world all developed countr

32、y; accelerate economic development already in a more cost-effective manner, important route to improve the comprehensive national strength and national position. Numerical control technology to go on technology that control with digital information to mechanical movement and working course, numerica

33、l control equipment whether represented by technology of numerical control new technology make industry and new developing infiltration electromechanics integrated product that form of manufacturing industry to tradition, i.e. what is called digitization equip, its technological range covers a lot o

34、f fields: (1)Mechanical manufacturing technology; (2)Information processing , processing , transmission technology; (3)Automatic controltechnology;(4)Servodrivetechnology;(5)Transducertechnology;(6) Software engineering ,etc.1 Development trend of a numerical control technologyThe application of the

35、 technology of numerical control has not only brought the revolutionary change to traditional manufacturing industry, make the manufacturing industry become the industrialized symbol , and with the constant development of the technology of numerical control and enlargement of application, the develo

36、pment of he some important trades (IT , car , light industry , medical treatment ,etc. ) to the national economy and the peoples livelihood plays a more and more important role, because these trade necessary digitization that equipped has already been the main trend of modern development. According

37、to the technology of numerical control andequipment development trend in the world at present, its main research focus has the following several respect 14.1.1 A high-speed , high finish machining technology and new trend equipped Efficiency, quality are subjects of the advanced manufacturing techno

38、logy. At ahigh speed, high finish machining technology can raise the efficiency greatly, quality and grade to raise product, shorten production cycle and improve the competitive power of market. Japan carry technological research association classify their as one of the 5 loud modern manufacturing t

39、echnologies first for this reason, learn (CIRP ) to confirm it as the centre in the 21st century to study one of the directions in international production engineering. In the field of car industry, produce 40 second when beat such as production of 300,000 /vehicle per year, and many variety process

40、 it is car that equip one of the key problems that must be solved; In the fields of aviation and aerospace industry, its processings spare parts are mostly the thin wall and thin muscle, rigidity very bad, material aluminum or aluminum alloy, in high to cut pace and cut strength very under the littl

41、e situation only, could process these muscles, walls. Adopt large-scale whole aluminium alloy blank method of pay empty make the wing recently, large-scale parts such as the fuselage ,etc. come to substitute a lot of parts to assemble through numerous rivet , screw and other connection ways, make th

42、e intensity , rigidity and dependability of the component improved. All these requirement for processing and equipping and proposing high-speed , high and precise and high flexibility.According to EMO2001 exhibition situation, the high-speed machining center enters for the pace to can reach 80m/min,

43、 even high; air transport competent pace can reach 100m/min about. A lot of car factories in the world at present, including Shanghai General Motors Corporation of our country, adopt, substitute and makethe lathe up with high-speed machining center production line part that make up already. HyperMac

44、h lathe of Company , CINCINNATI of U.S.A. , enter , give pace to be most loud to reach 60m/min, it is 100m/min to be fast, acceleration reach 2g, the rotational speed of the main shaft has already reached 60 000r/min. Processing a thin wall of plane parts, spend 30min only, and same part general at

45、a high speed milling machine process and take 3h, process and need 8h with ordinary milling machine; The paces and acceleration of main shaft of dual main shaft lathes of Germany DMG Company reach 12* separately! 000r/mm and 1g. In machining accuracy, in the past 10 years, ordinary progression has a

46、ccused of the machining accuracy of the lathe to already improve from 10m to 5m, accurate grades of machining center from 3- 5m, raise to 1- 1.5m, and ultraprecision machining accuracy begin , enter getting nanometer already.In machining accuracy, the past 10 years, ordinary progression accuse of ma

47、chining accuracy of lathe raise to 5m , from 3- 5m accurate grades of machining center from 10m already, improve to 1- 1.5m, and the ultraprecision machining accuracy has already begun to enter nanometer (0.01m )ly. In dependability, MTBF value of the foreign numerical control device has already rea

48、ched above 6 000h, MTBF value of the servo system reaches above 30000h, demonstrate very high dependability . For realize at a high speed , high finish machining, related to itfunction part if electric main shaft , straight line electrical machinery get fast development, the application is further expanded .1.2 5 axles link and process and compound and process the lathe to develop fast.Adopt 5 axle link