数控系统的讲解与机床制造的阶段-尊龙官方平台

数控系统大多采用直流伺服系统。直流伺服电机具有良好的宽调速性能。输出转矩大，过载能力强，伺服系统也由开环控制发展为闭环控制，因而在工业及相关领域获得了较加普遍的运用。但是，随着现代工业的快速发展，其相应设备如精密数控机床、工业机器人等对电伺服系统提出越来越高的要求，尤其是精度、可靠性等性能。而传统直流电动机采用的是机械式换向器，在应用过程中面临很多问题，如电刷和换向器易磨损，维护工作量大，成本高；换向器换向时会产生火花，使电机的高转速及应用环境受到限制；直流电机结构复杂、成本高、对其他设备易产生干扰交流伺服系统针对直流电动机的缺点，人们一直在努力寻求以交流伺服电动机取代具有机械换向器和电刷的直流伺服电动机的方法，以达到各种应用领域，尤其是高精度、高性能伺服驱动领域的需要。

但是由于交流电机具有强祸合、非线性的特性，控制很复杂，所以高性能运用一直受到局限自80年代以来，随着电子电力等各项技术的发展，特别是现代控制理论的发展，在矢量控制算法方面的突破，原来一直困扰着交流电动机的问题得以解决，交流伺服发展越来越快直线伺服系统永磁同步直线电机在推力、动态性能、定位精度方面比其他直线电机较具优越性，因而pml越来越多的用于直线伺服系统中。但由于直线伺服系统存在很大的参数摄动和负载扰动，此外还存在“边端效应”等问题，因此，采用传统的比例(p)或比例积分(pi)位置调节器的矢量控制系统很难达到高性能伺服系统的要求。

国内机床制造企业长期处于这种被动局面，究其原因，是没有掌握机床整机设计、制造和使用的核心技术，其根本是缺乏技术研制和创新能力。在，s工emens在环球招揽成千上万的工程师、研制人员为其工作，实验室面积与生产面积达到1：1，实验室环绕巨大的装配车间，数倍于生产面积，形成一个实验城……。

国内机床制造企业，政策上过分追求效益和业绩，口号上时时不忘创新，而在人才培养和技术积累这些重要环节上政策不凸显，持续性不足：相关技术资料严重稀缺；大部分厂房都用于一线制造和装配，而用于设计研制的实验室、研制室却是少之又少；人才较是凤毛麟角，技术人员忙于应付项目报告。同时，在为数不多的企业实验室中，相关研制人员全部被商用软件束缚了思维和手脚，一台机床的设计与分析全部依赖进入口商用软件，尽管软件操作很娴熟，但对软件背后的力学、电磁学、控制论等基础理论知识缺乏深究，也无法研制出一台好的数控机床。当前，需清醒地认识到，仅仅熟练掌握商用软件的使用根本无法帮助掌握机床设计、制造的核心技术。另外，创新不是一蹦而就的，而是对知识、技术长期积累的必然结果，这在数控机床这种技术密集型产品上较是如此。对比之下，机床企业缺少知识积累、人才储备和技术研制，就谈不上技术突破和创新。现在，机床产业正处在我国实施制造强国战略布局的前沿，科研院所需发挥基础研讨的能力，尽快取得核心关键技术的突破，并与企业紧密合作，大力推进优良数控机床的设计、制造以及使用中相关核心技术的研制，这样才能看到国产机床实现“弯道超车”的希望。

机床的生命周期主要包括设计、制造和使用3个阶段，是一个复杂的系统工程。当前，国产机床制造企业存在诸多问题：在设计阶段，机床机械结构多参照展会和技术手册，仿制同类型机床，其静、动刚度需通过经验公式估算、反复修正和改进才能达到设计要求，这种被动设计方式周期长、投入大、缺乏主动性。在伺服控制系统方面，国产机床特别是优良数控机床主要选择s工emens，fanuc及he}enhain等进入口产品，其选型仅依靠功率、扭矩等几个基本参数，这些系统也少有少量功能和少量参数对国产机床开放和使用，几乎是一个“黑箱子”。

在机床制造阶段，机床几何精度由于缺乏主动设计手段，往往需要装配过程的反复调试、矫正予以保障。另外，国产机床机械系统的装配工艺也没有定量化的指导原则，批量生产的机床精度一致性得不到保障，其动态特性差异很大，无法准确预知。对于伺服控制系统，国内企业只能参考提供的调试手册，对对象本身的运行机理并不很清楚，一些功能模块不知如何使用，总是处在被动境地。在机床使用阶段，由于国内机床制造企业缺乏对用户工艺的了解研讨，而数控机床用户也仅仅关注加工生产，缺乏对机床特性和加工性能的认识，在加工工艺的制定和参数选择上，多凭工艺人员的习惯和经验，缺乏理论性、定量化的指导原则，造成机床加工速率很低、人力和物力资源的严重浪费。目前，这种国产数控机床与用户加工工艺没有深入结合的局面造成好机床用不好、也造不出好机床的困境，没有形成“工艺牵引装备，装备支撑工艺”的良性循环。