数控机床工作总结(6篇)

时间：2024-05-20 来源：

数控机床工作总结篇1

关键词：数控机床；复杂工件；问题及建议

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.024

目前我国在机床工作中，数控技术被广泛应用。相比于手控机床，数控机床其适用范围非常普遍。在对数控机床进行应用时，基于特征的复杂工件是非常重要的加工零件，因此技术工作人员必须要对复杂工件进行充分具体的了解并加强研究。

1数控机床的总体构造和特点

随着经济和科技的快速发展，我国企业越来越重视工件的质量和产出率，而与工件质量和生产密切相关的是数控机床。数控机床的构造和工作原理，对大多数人来说是比较陌生的，然而对技术人员而言则是极其熟悉的。从其总体构造而言，计算机数控装置是最为重要的一个部位，该位置能够对工件加工的尺径和数据充分设置，保证工作有效落实。除此之外，操作面板的作用和地位也非常之高。数控机床在工作过程中需要工作人员的实时操作，如此方能保证机床的稳定运行，操作面板则是通过控制数控操作全过程，保证工件顺利完成。另外，数控机床构造中海油辅助装置以及电气回路等装置。虽然数控机床和手控机床相比较为复杂，但是其能提升运行效率，因此被广泛应用。从其特点而言，数控机床工作效率很高，工作人员先设置好程序，再手动上好工件，只需要按一下按钮即可让机械自动工作了，工件成品的质量也很有保证。此外，数控机床还有整洁和干净的特点，在过去应用手工机床过程中，工作人员要实时的对机床进行油洗，防止锈蚀产生。而数控机在工作中产生的屑直接掉到槽内，极大降低了垃圾碰撞的情况。另外，在数控工作中，工作人员不会沾染油渍。

2基于特征的复杂工件数控加工关键技术

数控机床对于复杂工件的加工，能对其特点进行很好的诠释。很多复杂工件的特征极其模糊，并且还具有极高的加工难度。复杂工件往往凹凸不平而且大小又不对称，数控机床对于复杂工件的加工，就是应用机床的主轴来带着这些复杂工件做旋转运动，最终使复杂工件得以加工成型。数控机床对于基于特征复杂工件的加工，主要是按照复杂工件的个性需求，先对其所需的型号和尺寸加以设置，将其所需的尺寸通过数字形式输入到数控机床的计算机控制器和控制面板上。工作人员在规定条件下操作，完成对复杂工件的加工。基于特征的复杂工件加工作为数控机床的核心加工技术，不仅能降低企业的经济成本投入，节省技术人员的时间成本，而且能够加快工件生产的生产效率。

3基于特征的复杂工件数控加工关键技术的不足之处

现如今，技术人员对数控机床的应用熟练程度已经达到了很高的水平，数控机床对基于特征复杂工件的关键加工技术也有了相当广泛的应用。然而，在加工的的关键技术方面，仍会出现一些比较困难的问题，虽然这些问题并不严重，但是因这些问题所造成的损失往往很大。如果想要解决问题，就要追根溯源，找到问题产生的根源所在，所以我们就要清楚的了解数控机床对基于特征复杂工件加工所存在的问题，而数控机床的构造和工作原理就是这些问题的根源所在。科技的发展日新月异，数控机床的质量是否达标，也需要长期的实践才能得以确认，以免在加工生产和工件使用中出现重大的问题。在加工一些复杂工件的零件时，加工的技术难度非常大，在技术人员操作的过程中难免出现一些问题。例如，在加工复杂工件过程中，工作人员必须要做好针对复杂工件的装夹工作，之后利用数控机床的主轴旋转，对工件加以车削，最终使工件得以加工完成，而对工件的装夹和车削最容易出现问题，由于操作的力度不够，会导致复杂工件的安装位置不准确，影响工件的最终成型。操作人员的技术水平不足和失误，也常常会导致工件加工的最终尺寸不标准或质量不达标，造成财、物的损失。因此，必须重视上述问题，并寻求解决办法，以减少损失，从而达到增加效益的目的。

4基于特征的复杂工件数控加工关键技术的改进措施

数控机床对基于特征复杂工件加工所存在的问题，极大的影响了对数控机床技术的应用，这些问题是当前必须要解决的。针对这些问题，必须做出相应的改进措施或解决办法，并最终应用于数控机床技术之中，最终达到减损增收的目的。其一，针对复杂工件加工过程，在加工之前，工作人员需要对复杂工件、数控机床的车刀和车架进行检查和勘测，检查合格之后方可进行基于特征复杂工件的加工，从而使问题发生的概率得以降低。其二，工作人员要在数控机床出厂之前对其进行仔细的检测，并对其功能进行逐一测试，以减少出厂使用后的错误发生。其三是针对数控机床操作人员问题，需要在选拔时就考虑操作人员的细心问题，聘用一些技术熟练，工作细心的技术人员，并且在上岗前，进行岗前在培训和测试，以检验技术人员的水平是否能达到标准，在技术人员上岗之后，要定期的对技术人员进行技术培训和素质教育，要使技术人员不仅在技术层面达到精通，而且在工件的加工过程中也能达到细致和耐心。企业要极强对考核制度的健全和完善，做好奖罚措施，将工作人员生产的产品的验证结果和其薪酬挂钩，从而促进其提升个人技能。企业也要加强管理制度的建设，做到对基于特征复杂工件加工的全过程管理。

5总结

现如今我国工厂生产逐步实现了自动化和智能化，手工机床逐渐被数控机床所代替，发挥了良好的效益。基于特征的复杂工件因其特征明显，加工复杂，应用数控加工关键技术非常具有必要性。企业在复杂元件生产时一定要加强管理和检验，做好质量控制，加强职工培训，为基于特征的复杂工件数控加工质量提供保证。

参考文献：

[1]周奎，曾祥录，陶华.工件旋转与刀轴摆动数控加工关键技术研究[J].机床与液压，2010（14）：3-5.

[2]邓朝晖，刘战强，张晓红.高速高效加工领域科学技术发展研究[J].机械工程学报，2010（23）：106-120.

[3]杨志红.基于反求工程的复杂曲面数控加工关键技术的研究[J].机械制造与自动化，2008（04）：98-100.

数控机床工作总结篇2

[关键词]数控车数控实训撞刀解决措施

中图分类号：TH文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）35-0042-01

随着机械加工技术的发展，数控机床技术也变的越来越普遍，在机械行业中得到广泛应用。企业对数控车人才的需求日益加大，这就促使职业院校加大了对数控车实训设备的投入，培养符合企业需要的高素质技能型人才。本文从数控车实训教学的实际情况出发，针对学生在操作数控车床的加工过程中出现的撞刀原因进行了分析探讨，总结了数控车操作过程中发生撞刀的原因，并提出了切实可行的解决措施，以减少撞刀事故的发生。

1撞刀原因分析

撞刀是指刀具（包括刀架、拖板等）在移动过程中与工件、卡盘或尾座发生意外碰撞的机故。数控车床操作初学者，容易撞刀，撞刀是数控车床操作新手最有可能发生的事故，一旦发生撞刀事故，轻者影响机床精度，重者造成机床损坏，使机床的加工精度丧失，甚至造成人身事故，必须引起操作者的高度重视。在长期的教学过程中发现学生在操作数控车床时容易撞刀，导致学生不敢碰机床。撞刀原因很多，大致可归纳为操作机床不当和编程时考虑不周全所造成的撞刀。本文从这两方面进行分析，总结出撞刀的各种因素。从而让学生实训时，减少撞刀几率。

1.1机床操作不当造成的撞刀

数控机床操作不当会造成刀架或车刀与工件、主轴卡盘或尾架发生碰撞。主要从以下各方面分析：

（1）工件没固定好。工件在加工时候，长的工件，会引起甩尾，震动引起撞刀。

（2）安装刀具错误。在安装刀具时一定要使刀位点对准主轴中心线，即刀具安装好后试切工件右端面，切完右端面后刀位点应在工件右端面中心。

（3）刀架或车刀与尾架发生碰撞。回参考点或退刀时，应该Z向使刀架或车刀远离主轴，避免发生碰撞。

（4）试切法对刀时走刀过快或背吃刀量过大。刀具在加工工件时，一定要注意加工的背吃刀量，如果过大，会造成刀具和工件的撞刀。粗加工应优先选用较大切削深度，一般取2-4mm，精加工一般取0.3-0.5mm。

（5）对刀不准确造成的撞刀。

（6）机械零点坐标与绝对和相对坐标一致。校验程序完毕后要回参考点，在校验程序时机床是锁住不动的，而刀具相对工件加工在模拟运行（绝对坐标和相对坐标在变化），这时的坐标与实际位置不符，需用返回参考点的方法，保证机械零点坐标与绝对和相对坐标一致。这一环节有时不注意在校验程序后没有发现问题就进行加工操作，会造成撞刀现象。

（7）数控车床执行程序正常加工过程中，由于操作者误操作使程序停下来，如果操作者按“RESET”复位后，立即进行循环启动，此时容易造成刀具与工件发生碰撞。因为运行的默认值与程序的设定值发生变化，按“RESET”复位，则把数控系统复位到初始状态，清除了保存在DRAM内的预读程序信息，会改变刀具移动指令及主轴转速。在自动运行程序过程中，如出现误停车导致程序停止运行，此时将模式改为编辑方式，按“RESET”复位程序，再重新运行程序。

1.2程序编写不当造成的撞刀

程序编制是数控加工最重要的环节，提高编程技巧可以在很大程度上避免一些不必要的碰撞安全事故，总结并在以下各方面分析：

（1）G00坐标设置离毛坯太近。一般编程时候在工件右端，1mm。

（2）换刀时，未使用G00指令远离工件。换刀需要用G00，远离工件。以防止车刀与工件产生干涉。

（3）加工螺纹时误把导程（F）当作进给速度，如：G92X40Z-20F2写成G92X40Z-20F80。

（4）程序坐标值编写或者输入有误。

（5）加工完零件退刀时先走Z向，远离工件，再走X向。

2撞刀常见现象解决方法

经过以上总结和分析，根据常见的撞刀原因，结合实际操作经验，现提出如下几点对策：

（1）编写的程序需要仔细检查。系统较老的机床，需要输入标点符号，更需要编程人员仔细认真。

（2）检查好的程序需要在机床程序里面校验图形。利用数控机床的图形校验的功能可以检验程序的轮廓，减少错误率。

（3）装刀长度出错。刀具长度不够，刀具的刃长不够，都会导致干涉现象，另外刀具的装夹方式有误，也能导致撞刀。需要刀路轨迹模拟，明确加工部位。按程序单上的刀具进行选择和复核是否正确。

（4）正确对刀并设置刀补，Z方向试切对刀时，必须注意对刀使用的Z向零点应与编程使用的Z向零点统一，避免因工件坐标系设置不统一而造成撞刀。

（5）在调试程序加工第一件工件时，一定要仔细检查程序，试加工时单段运行，随时控制进给率，随时看剩余行程，加工前应模拟运行一次，单段运行，再正式加工。看看有没有意外的刀具路径出现，一旦出错，迅速急停，特别是初学者，要注意急停按钮的应用。

（6）将刀架移动到安全位置，按下锁住机床和空运行键进行空运行操作，主要观察运行轨迹是否正确，且仿真运行后要回参考点校验。

（7）如果加工时必须使用尾架，安装刀具时必须考虑到在X方向电动刀架与尾架不发生碰撞的极限位置，在Z方向拖板与尾架不发生碰撞的极限位置。

（8）建议在计算机上用模拟软件模拟程序，进行检验，再把程序拷贝到机床上可以减少错误。

3结束语

要避免数控车床撞刀事故的发生应以预防为主。机床操作者首先应熟悉数控系统的各种操作，掌握系统功能键，达到熟练操作，减少失误，将误操作的概率降至最低点；其次在编写加工程序时，应根据工件特点进行，按工件的形状及加工位置确定退刀和回零的顺序是先退X向，还是先退Z向；再次应注意机床的保养，在平时加工后，丝杠，导轨应擦拭干净，避免切屑等杂物夹在滚珠丝杠和导轨内，造成加工出现误差，损伤导轨，影响加工；同时，操作人员还要掌握一些异常情况发生时紧急处理方法。如按暂停、急停及切断电源等来最大限度的减少碰撞事故发生带来的损失。

参考文献

[1]郝新成.实习中数控车撞刀事故的防范[J].实践与探索，2011（3）：266-267

[2]袁锋.数控车床培训教程[M].北京：机械工业出版社，2005.

[3]周保牛.数控车削技术[M].北京：高等教育出版社，2007：335-338.

数控机床工作总结篇3

局域网通信把分散系统通过一条公用的通信介质联接在一起,适用于本身具有网络通信接口或经过扩展后具有网络接口的数控机床。数控机床通过网络接口与车间局域网进行连接,能够很好的实现数据传输和数据共享。此外,这种通信方式还具有高可靠性、高速率以及容易进行扩展[7]等优点。数控设备列表,如表1所示。在需要进行网络DNC通信管理的数控设备中,精雕机床和沈阳机床配备的数控系统都具有开放的网络接口,FANUC数控机床也可以通过追加快速以太网板(FastEthernetBoard)扩展网络通信接口。所以,为了避免异构组网[8]形式,同时鉴于现场总线和串行通信方式的局限性,本系统中采用基于局域网和TCP/IP协议的通信方式。

2、网络连接总体方案

开发DNC网络通信系统的长远目标是实现数字化车间管理系统。面向多平台网络DNC通信系统的总体联网方案,如图1所示。该方案采用工业以太网进行局域网间的通信,实现了多平台数控系统的集成。向上,DNC主机通过基于以太网技术的TCP/IP协议转换与校园主干网相连,实现与CAD/CAM中心的无缝连接。在车间设备层,DNC主机通过交换机与各数控设备相连,实现对精雕机床、沈阳机床以及FANUC机床的通信管理。在下层通信中,DNC主机与数控设备之间采用一对多的关系,即通过交换机或者集线器等设备,一台DNC主机可与多台数控设备进行通信,这样的联网结构控制简单、便于整个系统的管理和扩展。

3、DNC网络通信软件的开发

DNC网络通信系统由通信软件和通信网络两部分构成。通信网络主要包括DNC主机、通信接口、数控设备以及数据传输介质等,通信网络的建立是实现DNC网络通信的基础。通信软件安装在DNC主机上,完成加工程序的上传、下载管理以及数控机床信息的实时采集等功能,通信软件的开发是整个DNC网络通信系统的关键。

3.1软件架构和工作流程

采用C++语言,在Qt4.8.6环境下创建操作管理界面。操作管理人员通过系统操作管理界面层,调用动态链接库(DLL)文件与底层数控设备进行数据传输和信息共享,实现人机交互通信。工作流程图,如图2所示。DNC网络通信软件采用双线程的工作方式使文件传输与信息采集相互独立,通信过程互不干涉。系统的主线程为机床信息采集线程,该线程主要完成机床运行状态、报警信息、程序信息、主轴和刀具信息、以及机床文件信息的读取任务。当收到程序传输命令后,程序传输线程启动,机床信息采集线程和程序传输线程同时进行,程序传输结束,程序传输线程自动断开。

3.2通信软件开发

3.2.1DNC主机与精雕数控机床的通信

精雕数控机床的通信接口为标准C接口,在使用时需要将库函数NcMonIO.dll、NcMonIO.lib及头文件NcMonInterface.h复制到工作目录下并在项目文件中添加对头文件和库函数的引用。通信的建立需要通过调用函数CreateJDMachMon()和函数ConnectJDMach()创建机床监控对象,并与精雕数控机床之间建立连接。建立通信后,调用库函数读取机床报警信息、加工时间、主轴进给、主轴转速、坐标、程序状态、程序号、和当前刀具号等各种机床状态信息,还可获得最多1024个的加工程序列表。精雕系统文件传输流程图,如图3所示。精雕数控系统文件的传输是以一个完整的文件形式进行的,不需要对文件进行分割等操作。如从机床上下载文件到DNC主机,需要调用函ReceiveFile(),只要输入机床端文件和本地文件的完整名称,就可以把机床文件下载到DNC计算机上。通信结束调用函数DisConnectJDMach()和DeleteJDMachMon()断开通信系统与数控机床的连接,同时调撤销已经建立的机床监控对象。

3.2.2DNC主机与FANUC数控机床的通信

FANUC(0i-MC系列)数控机床提供的FOCAS2[9]应用程序接口为C++接口。同精雕机床和沈阳机床相比,FANUC数控机床在通信时不仅要引用主要负责应用程序与数控机床数据读取的Fwlib32.dll库文件,还要引用负责实现DNC主机与数控设备之间的TCP/IP通信库文件Fwlibe1.dll。实现与FANUC数控机床通信首先要调用cnc_allclibhndl3()函数,分派数据库句柄,并使用指定的IP地址连接CNC。与FANUC数控机床连接成功后就可以调用FOCAS提供的大量函数,实时读取机床的状态信息,并管理加工文件。在程序传输实现方面,FANUC系统不像精雕系统那样按完整文件的形式传输,而是以文本的形式传输,文件传输流程,如图4所示。与其它数控系统不同,FANUC0i-MC系统在调用某些函数时,需要对相应的机床参数进行设定,才可以读取到正确的数据,如调用函数cnc_rdngrp()和cnc_rdlife()读取刀组号、刀具号和刀具寿命信息时,需设置机床参数8132#0为1。通信结束要调用函数cnc_freelibhnd(l)释放函数库句柄指针。

3.2.3DNC主机与沈阳数控机床的通信

沈阳机床是基于.net技术的通信接口库函数,C++调用.net库有COM、CLR等多种技术,这里采用COM的方式。在编程之前使用Regasm.exe注册C#代码实现的DncClient_Com.DLL文件,然后将库文件DncClient.dll、DncClient.lib和头文件DncClient.h复制到工作目录下,并在项目文件中添加对文件的引用。通信的建立首先要通过DncClient::II5MachinePtrpi5来创建机床监控对象。在初始化I5通信类后,使用connec(t)函数连接到远程i5数控系统,连接成功后,可直接访问i5通信类的属性即可获得机床运行状态、理论坐标、实际坐标、刀具号以及工件加工时间数量等相关参数当前值。通信结束,要调用disconnec(t)函数断开到远程i5数控系统的连接。目前沈阳机床通信接口暂未开放文件传输函数接口,所以不能实现加工文件的传输以及对机床文件的管理功能。

4、实际应用

应用面向多平台的DNC网络通信软件可以与精雕、沈阳和FANUC三种不同系统的数控设备进行通信,传输、管理数控文件,采集、监控数控设备基本信息,具体表现如下。上传、下载数控加工文件将在CAD/CAM中心生成的数控加工程序快捷、准确的传输到相应的数控设备中,也可将数控机床上的加工程序下载到DNC主机中,对加工程序进行统一的备份管理。管理加工文件可在DNC主机端浏览数控机床端的文件,也可对其进行查找、删除、重命名等管理,如图5所示。采集、监控数控设备基本信息在DNC主机端能够采集、监控数控设备的状态信息、坐标和程序信息、刀具和主轴信息等数控设备运行基本信息。以FANUC数控机床为例,通过图5和图6比较,表明面向多平台的DNC网络通信系统可以实时、准确的采集、监控数控设备的基本信息。

数控机床工作总结篇4

在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。

为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。

1总体战略

制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。

1.1以科技创新为先导

中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。

为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。

1.2在商品化上狠下工夫

近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。

影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。

另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。

因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。

1.3将管理和营销作为产业发展重点

经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境［1］。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。

因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。

1.4大力加强技术支持和服务

数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。

1.5坚持可持续发展道路

可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。

国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证［2］。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。

2技术途径

2.1发展具有中国特色的新一代PC数控系统

数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。

实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年［3］）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。

目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。

几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能（如细插补、位置伺服控制等），从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品，在国内现有工艺条件下，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性，因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳，对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响，使得不少用户现在还心有余悸。

因此，我们在开发新型数控系统时，应优先选用新型高性能CPU（如高主频的PentiumII、PentiumIII等）作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样，可大幅度减小系统硬件的规模。此外，还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术，从而全面提高系统的可靠性。

由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺服控制功能。这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。

这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。

此外，集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。

2.2推进数控功能部件的专业化生产

解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下：

(1)新型永磁电主轴单元电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型，存在以下突出问题：①转子上存在绕组，有大电流流过，因此转子发热严重，直接影响主轴精度；②低速出力小且转矩脉动大，难以满足宽范围切削要求；③效率和功率因素低，不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多；④控制系统复杂、成本高。

因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，将可有效解决现有电主轴存在的问题，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单，因此易于进行专业化大规模生产。当然，这还要攻克主轴支承（陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承）技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。

(2)廉价的高性能伺服系统目前，一套进给交流伺服系统（驱动器+电机）的价格一般都在万元以上，主轴伺服系统的价格高达数万元，已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此，应配合新型集成化国产数控系统的发展，大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口，充分利用我国的永磁资源优势，通过专业化生产可以把电机的造价降下来，而采用智能化的IPM模块作为功率接口也很便宜，因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内，将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内，将是完全可能的。

(3)直线交流伺服系统直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件，目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决，而并联机床的防磁相对容易，因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机，为并联结构机床开发永磁同步型直线电机，从而扬长避短，构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上，可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。

(4)零传动数控转台与摆头数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度，因而必须另辟蹊径开发新型零传动（无机械传动链）数控转台和摆头，以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。

(5)高速高精度检测装置高速高精度是下世纪数控机床发展的主题，这不但需要高性能的控制和驱动，同时还需要高品质的检测环节，因此应在现有技术基础上，进一步开发0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器，此类技术国外对我国是封锁的。

2.3加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗

数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。

(1)大力发展低价位数控机床低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统（包括伺服）按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。

(2)加速开发高速高效数控机床高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条：①通过提高切削速度和进给速度，从而达到成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料（如铝钛合金、模具钢、淬硬钢）和特殊形状零件（如复杂薄壁零件）的高效加工问题。②通过工艺复合，减少工件的安装次数，有效缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法，大幅度减少换刀次数，提高加工效率。④为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批加工的准备时间。

在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此，必须立足国情，结合实际勇于创新，大胆探索新的道路。考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙，不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。

(3)突破重型数控机床的设计制造技术重型数控机床（特别是多坐标重型数控机床）是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的，因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产学研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在下世纪初取得突破性进展。

目前，在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外，还应加强其关键技术研究。例如，重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）CPU冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。此外，在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案，即一组电池在给系统供电时，可对另一组电池进行充电，电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响，从而有效保证系统的可靠性。又如，重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5m，普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动，因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足（或双足）爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术，以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外，机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。

3结语

制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。

我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！

作者简介

周凯男，1954年生。清华大学（北京市100084）精密仪器与机械学系副教授、工学博士。主要从事数控技术、机电控制工程、制造科学与制造系统等方面的研究工作。取得科研成果15项。70余篇。

参考文献

1杨皖苏，严鸿和.机械科学与技术,1997，26(4):1～6

数控机床工作总结篇5

关键词：PLC；数控机床；控制系统

1、可编程控制器

可编程控制器简称PLC，普遍被运用在内部程序的存储工作中，为系统提供了良好的编程条件，用户可以借助该存储器进行计数、算数操作、逻辑运算等活动，而通过输入定时、顺序控制等指令后即可生效，而生产过程中可以依靠PLC进行数字、模拟方式的输入/输出控制。PLC数控机床利用了传统数控机床的优势，同时嵌入了先进的PLC技术、通讯技术、计算机技术，发挥自动控制和微电子的作用，使其满足数控机床运行和新型工业生产的双重要求。

2、数控机床

数控机床以机床本体为基础，通过核心部分数控装置来发号和控制驱动机床，伺服系统发出指令后驱动机床会按照标准流程来执行，数控机床依靠三大主体部门来发挥职能作用，而数控系统会控制机床内部，以数字输入的形式来完成信息输出与输入工作。

3、数控机床控制系统

3.1数控机床控制系统结构组成

数控机床控制系统结构如图1所示，通过输入信息到数控装置中，使其作用于PLC、主轴控制单元、速度控制单元以及伺服电机，机床电器逻辑控制装置，位置检测反馈装置会通过数控装置将信息输出，完成整个系统的联通工作。

3.2数控装置的组成

微型计算机为数控装置提供了稳定的基础和条件，使其能满足各项数字控制活动要求，而数控机床通常简称为CNC，它拥有微型计算机机构和数控装置功能模块两大主要部分，为系统运行提供了输入/输出装置、存储器、接口以及总线、中央处理单元，但是针对单一或复杂命令的执行都要启动软件和硬件双重装置，在系统程序的指挥下完成，而控制和管理软件会协调和指挥硬件。

4、基于PLC数控机床控制系统的设计

我们在数控机床控制系统中嵌入可编程控制器，以变频器、电机、光栅尺等装置为主，保持系统的全封闭循环空间，通过存储器编程来加强数控系统的精度，不断增加适用对象数量。数控机床本身能够检测刀位情况，操作换刀、断刀等活动，还能检测和连接通信，进一步提升了数控机床的性能和作用，在实现生产自动化的过程中降低成本、提高生产效率，保证数控机床系统的正常运行。

4.1硬件结构

针对数控机床的硬件设计利用机械部分为基础，通过硬件电路和上下位软件来完成整体构造，数控机床控制系统中的硬件电路发挥着机床驱动的作用，同时能为各部门传递有效的信息，为系统提供最稳固的保护。机械手换刀、断刀检测都是硬件部分提供的功能之一，气缸外壁的电磁感应系统会控制并显示机床机械手的位置，而光纤传感器会随时检查刀具的情况。

4.2系统初始化

系统初始化会提供工作原点复位和机床原点复位两项选择，如图2所示为系统坐标系示意图，在工件原点中放置毛坯和芯模，通过工件、工作和机床三大坐标来完成系统指令。机床原点的复位操作通过数轴的极限开关来控制，而按下复位按钮后机床就会回到初始原点，准确定位旋压加工位置。机床坐标系为整个机床坐标复位工作提供了有效的参照，保证机床待机加工前后的位置符合生产标准，减少位置误差。机床运行过程中零件装卡无恙以及旋压制品装卸正常的基础上要减少原则和位置距离，使得加工起始位置能满足设定原则，机床功能在考虑硬件结构的基础上挖掘可编程控制器的作用。

4.3系统功能模块设计

针对系统功能模块的设计要同时满足硬件和软件双重要求，而只有符合系统运行和硬件结构的软件才能使用于机床中。嵌入下位机软件的过程中需要满足许多条件，当将其放置到SIMO-TIOND环境中时，下位机会接收来自各部门的数据，将机床运行状态和部件执行情况监测出来。

数控机床工作总结篇6

一、虚拟数控机床概述

虚拟数控机床是虚拟制造系统的重要组成之一，由它所完成的数控加工过程仿真为产品设计可制造性分析提供关键数据。在实际数控加工过程中，为了校验数控代码的正确性，需要进行反复试切直至确认数控代码能够完成预定的加工任务。同时数控加工参数也需要反复调试。这些操作不仅效率低下，占用了机器资源，而且有可能引起刀具碰撞而造成经济损失。通过对数控机床建模进而仿真数控加工过程，能节省资源并避免风险。对机床建模和加工过程仿真的好处还体现在通过真实地模拟机床及加工过程的行为来快速地对机床操作人员进行培训，也可帮助机床制造商向潜在的远程客户逼真演示其产品。另外数控加工过程仿真可以产生加工过程关键数据如总体加工时间、刀具轨迹长度、刀具空程运行时间等等。它们被用来进行虚拟制造中加_[方案评估、产品可加工性分析和产品可制造性分析。

二、虚拟数控机床基本原理

虚拟制造技术是机械加工技术中的一项新颖制造技术。在当今全球制造的新时代，虚拟制造为制造业迎接新的挑战提供了一种新的制造策略和方法。它是用计算机相关的交互设备作支撑，对机械加工所涉及的生产和制造活动进行全面建模和仿真，并用多媒体计算机技术创建出一个有逼真的视、听、触等感觉的虚拟现实（VirtualReality）的生产环境（也有称之为临境）。人们应用它可替代由实物构成的真实生产环境，来对机械加工过程进行优化，成为一种能经济地、快速地提高加工质量、生产效率和节约材料的有效方法。而虚拟数控机床则是虚拟制造系统的重要组成部分。

三、虚拟数控机床意义

在虚拟制造环境中，数控加工过程仿真为产品设计可制造性分析提供关键数据。在实际数控加工过程中，为了校验数控代码的正确性，需要进行反复试切直至确认数控代码能够完成预定的加工任务，此时数控加工参数也需要反复调试。这些操作不仅效率低下，占用了机器资源，而且有可能引起刀具与夹具、工件发生碰撞而造成经济损失。通过对数控机床建模进而仿真数控加工过程，能节省资源并避免风险。对机床建模和加工过程仿真的好处还体现在通过真实地模拟机床及加工过程的行为来快速地对机床操作人员进行培训，也可帮助机床制造商向潜在的远程客户逼真演示其产品。另外数控加工过程仿真可以产生加工过程关键数据如总体加工时间、刀具轨迹长度、刀具空程运行时间等等。它们被用来进行虚拟制造中加工方案评估、产品可加工性分析和产品可制造性分析。国内外对数控机床模型展开了广泛而深入的工作，如美国西北大学等7所高校提出了虚拟数控机床的概念。虚拟数控机床，即虚拟制造环境中数控机床模型。美国Lamb公司、Deneb公司等也一直在进行虚拟机床的研究。数控加工过程仿真主要包括两个部分：数控机床建模和切削过程仿真。数控机床模型主要由机床的硬件（或物理）部分和软件部分组成。硬件部分由机床部件、工件、刀具和夹具等构成。软件部分则由CNC控制器构成。切削是一个机床接受数控代码并驱动机床实现加工的过程。在这里，对数控机床建模，即建立虚拟数控机床（VirtualNCMachineTool），是虚拟数控加工过程仿真的关键。

四、虚拟数控机床的组成模块

在总体结构上，一个虚拟数控机床系统和本地/远程客户构成服务器/客户体系。它们建立的连接由不同层次的协议支持。在低层使用连接意义上的协议来使低级数据相互通信。如TCP/IP，1IOP，RM工等。在高层使用语义意义上的协议来支持高级数据传输，如符合STEP标准的产品数据格式、V观L以及预先定义好的（标准的）任务请求/结果回送格式等。由此通过图形接口和符号接口来连接客户和提供服务。在虚拟数控机床接受任务请求后，通过调用调度知识库中的元知识，将任务分解为一系列子任务，并通过服务定位模块将每个子任务分发给响应的子模块。系统共有4个子模块，即NC解释器、计算模块、几何实体和拓扑结构。

虚拟数控机床所应具备的特点如下：

1.良好的结构

良好的结构性包括三个方面。

（1）与真实机床相似的结构.具有与真实机床相似的结构使虚拟机床能模仿真实机床的任何功能而不致因为采用某种近似替代而导致某种结构和信息的失真或丢失一个与真实机床相似的结构能使其设计者以直观的方式设计和修改系统。

（2）虚拟机床各模块的颗粒性.虚拟机床各模块的颗粒性使每个模块能彼此独立地被开发和工作，从而增强了虚拟机床的可操作性和可管理性。

（3）各模块合适的颗粒度.虚拟机床各模块颗粒度的合适与否取决于每个模块的抽象度是否定义合适，以便使虚拟机床既是一个能概括各种类型的数控机床的抽象框架，又能方便地挂接具体的模块来仿真某种特定类型的数控机床。

2.完善的图形接口

完善的图形接口使用户既能象在真实环境中那样完全操作虚拟数控机床，又能完全真实地以图像的形式观察机床运行的各种状态和各种机床运行参数，从而最大限度地提高人机融合程度。

3.完全的符号数据接口

完全的符号数据接口能使虚拟机床的各种静止和运行状态以符号数据的形式被外界感知，从而提供了与其他制造软件的无缝连接。外界也能通过输入符号数据对虚拟机床进行控制。

4.强大的网络支持功能

强大的网络支持功能使虚拟机床为各种真正的制造资源服务，从而在连接意义上提高其与外界制造资源的相互操作性。