自動換刀裝置國外發展現狀

① 刀庫的發展趨勢

德傑刀庫目前，世界先進製造技術不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術的應
用，柔性製造系統的迅速發展和計算機集成系統的不斷成熟，對數控加工技術提
出了更高的要求。當今數控機床正在朝著以下幾個方向發展：
1．德傑刀庫高速度、高精度化。速度和精度是數控機床的兩個重要指標，它直接關
繫到加工效率和產品質量。目前，數控系統採用位數、頻率更高的處理器，以提
高系統的基本運算速度。同時，採用超大規模的集成電路和多微處理器結構，以
提高系統的數據處理能力，即提高插補運算的速度和精度，並採用直線電動機直
接驅動機床工作台的直線伺服進給方式，其高速度和動態響應特性相當優越。采
用前饋控制技術，使追蹤滯後誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。
為適應超高速加工的要求，數控機床採用主軸電動機與機床主軸合二為一的
結構形式，實現了變頻電動機與機床主軸一體化，主軸電機的軸承採用磁浮軸
承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前，陶瓷刀具和金剛石塗層刀具
已開始得到應用。
2．德傑刀庫多功能化。配有自動換刀機構（德傑刀庫容量可達100把以上）的各類加
工中心，能在同一台機床上同時實現銑削、鏜削、鑽削、車削、鉸孔、擴孔、攻
螺紋等多種工序加工，現代數控機床還採用了多主軸、多面體切削，即同時對一
個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數控系統由於採用了多CPU結構
和分級中斷控制方式，即可在一台機床上同時進行零件加工和程序編制，實現所
謂的「前台加工，後台編輯」。為了適應柔性製造系統和計算機集成系統的要
求，數控系統具有遠距離串列介面，甚至可以聯網，實現數控機床之間的數據通
信，也可以直接對多台數控機床進行控制。
3．智能化。現代數控機床將引進自適應控制技術，根據切削條件的變化，
自動調節工作參數，使加工過程中能保持最佳工作狀態，從而得到較高的加工精
度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。具有
自診斷、自修復功能，在整個工作狀態中，系統隨時對CNC系統本身以及與其
相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現故障時，立即採用停機等措施，並
進行故障報警，提示發生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊離線，而
接通備用模塊，以確保無人化工作環境的要求。為實現更高的故障診斷要求，其
發展趨勢是採用人工智慧專家診斷系統。
4．數控編程自動化。隨著計算機應用技術的發展，目前CAD／CAM圖
形互動式自動編程已得到較多的應用，是數控技術發展的新趨勢。它是利用CA
D繪制的零件加工圖樣，再經計算機內的刀具軌跡數據進行計算和後置處理，從
而自動生成NC零件加工程序，以實現CAD與CAM的集成。隨著CIMS技
術的發展，當前又出現了CAD／CAPP／CAM集成的全自動編程方式，它
與CAD／CAM系統編程的最大區別是其編程所需的加工工藝參數不必由人工
參與，直接從系統內的CAPP資料庫獲得。
5．可靠性最大化。數控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標。數控
系統將採用更高集成度的電路晶元，利用大規模或超大規模的專用及混合式集成
電路，以減少元器件的數量，來提高可靠性。通過硬體功能軟體化，以適應各種
控制功能的要求，同時採用硬體結構機床本體的模塊化、標准化和通用化及系列
化，使得既提高硬體生產批量，又便於組織生產和質量把關。還通過自動運行啟
動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現對系統內硬體、軟體和各種
外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術，
對重要部件採用「冗餘」設計，以實現故障自恢復；利用各種測試、監控技術，
當生產超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進行相應的保護。
6．控制系統小型化。數控系統小型化便於將機、電裝置結合為一體。目前
主要採用超大規模集成元件、多層印刷電路板，採用三維安裝方法，使電子元器
件得以高密度安裝，較大規模縮小系統的佔有空間。而利用新型的彩色液晶薄型
顯示器替代傳統的陰極射線管，將使數控操作系統進一步小型化。這樣可以方便
地將它安裝在機床設備上，更便於對數控機床的操作使用。

② 數控機床發展史

自美國在50年代末搞出世界一台數控車床後，機床製造業就進入了數控時代。 美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、製造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。

1.美國的數控發展史

美國政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,並且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究「效率」和「創新」，注重基礎科研。

因而在機床技術上不斷創新，如1952年研製出世界第一台數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研製成FMS、1987年首創開放式數控系統等。

在上世紀80代政府一度放鬆了引導，致使數控機床產量增加緩慢，於1982年被後進的日本超過，並大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。

2.德國的數控發展史

德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研製出第一台數控機床後，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研並重。

德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統，均為世界聞名，競相採用。

3.日本的數控發展史

日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如「機振法」、「機電法」、「機信法」等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，甚至青出於藍而勝於藍。

自1958年研製出第一台數控機床後，1978年產量(7,342台)超過美國(5,688台)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604台，出口27,409台，佔59%)。

4.我國的現狀

我國數控技術的發展起步於二十世紀五十年代，通過「六五」期間引進數控技術，「七五」期間組織消化吸收「科技攻關」，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。

特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國。

(2)自動換刀裝置國外發展現狀擴展閱讀：

數控機床是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數以及輔助功能。

按照數控機床規定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內容記錄在控制介質上，然後輸入到數控機床的數控裝置中，從而指揮機床加工零件。

數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，並將其解碼，從而使機床動作並加工零件。

數控機床與普通機床相比，數控機床有如下特點：

1 加工精度高，具有穩定的加工質量；

2 可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件；

3 加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節省生產准備時間；

4 機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產率高（一般為普通機床的3~5倍）；

5機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；

6 對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高。

數控車床可以配備兩種刀架：

①專用刀架：由車床生產廠商自己開發，所使用的刀柄也是專用的。這種刀架的優點是製造成本低，但缺乏通用性。

②通用刀架：根據一定的通用標准（如VDI，德國工程師協會）而生產的刀架，數控車床生產廠商可以根據數控車床的功能要求進行選擇配置。

③ 鑽床的現況分析與發展（國內外）（高分）

樓主,你的問題范圍太廣
本人先簡單給你分析下吧:

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深孔鑽床發展概況:

廣泛地在我國紡織機械、石油機械、印刷機械、包裝機械、醫療器械、航空航天、汽車拖拉機、橡塑模具以及發電機製造、機床製造等行業有關零件的深孔加工得到應用。

基本上可以分三大類:

（一）普通型單座標深孔鑽床。
我國於1989年我公司的前身德州機床廠為了滿足國內加工的需要，自行設計製造了最大鑽孔直徑20毫米、最大加工深度500、1000毫米的Z2102型深孔鑽床，這是我國第一台利用槍鑽法鑽削的深孔鑽床，1990年通過原機械工業部部級鑒定，並評為國家級新產品，填補國內空白，真正投入市場用於生產是在半年以後，中間經過用戶批量試驗認同，才逐漸推上市場，到目前我公司僅深孔鑽床產品年產值已達千萬元。該產品已由普通繼電器控制的Z2102、可編程式控制制器控制的ZP2102、發展到現在由電氣數字控制系統控制和應用其他先進技術的ZK2102、ZK2102A，其中為了提高加工效率,滿足大批量生產的要求,又開發了雙主軸的ZP2102X2、ZK2102X2數控深孔鑽床系列及其他專機等。

上世紀70年代初，深孔鑽床在世界上還是採用普通繼電器控制的。如70年代~80年代進入我國的美國的ELDORADO公司的MEGA50，德國TBT公司的T30-3-250，NAGEL公司的B4-H30-C/L，日本神崎高級精工製作所的DEG型等深孔鑽床都是採用繼電器控制的。80年代後期由於數控技術的出現才逐漸開始在深孔鑽床上得到應用，特別是90年以後這種先進技術才得到推廣。如TBT公司90年代初上市的ML系列深孔鑽床除進給系統由機械無級變速器改為採用交流伺服電機驅動滾珠絲杠副，進給用滑台導軌採用滾動直線導軌以外，鑽桿箱傳動為了保證高速旋轉、精度平穩，由交換皮帶輪及皮帶，和雙速電機驅動的有級傳動變為無級調速的變頻電機到電主軸驅動，為鑽削小孔深孔鑽床和提高深孔鑽床的水平質量創造了有利條件。這可以從下述對比的幾項主要技術參數看出，深孔鑽床發展情況:（ML系列是近期的、T30系列是過去的）

型號項目 ML200 ML250 T30-3-250 單位
鑽孔范圍 1軸 0.9~15 2~25 4~18 mm
2軸 0.9~10 2~18 mm
3軸 1~11 1~11 mm
4軸 1~10 1~10 mm
進給速度范圍 0~15000(無級) 0~15000(無級) 35~320(無級) mm/min
主軸功率 2.4 7.5/2X4 KW
快速移動速度 15000 15000 3500 mm/min
主軸轉速 1000~24000(無級) 1000~9000(無級) 1375~6100(無級) r/min
① 鑽削孔徑向小方向延伸，說明技術含量高，質量要求嚴格。
② 主軸向多軸發展,可以同時加工多件工件，提高加工效率。③主軸轉速高，應用先進的電主軸，運轉平穩、精度提高。④進給速度范圍廣且大，因此深孔鑽床這些年來由於先進技術的應用，水平提高很快。

（二）專用型深孔鑽床。
近些年來為了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或與加工零件中心線成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各個國家而專門開發研製多種專用深孔鑽床。例如專門為了加工曲軸上的油孔，連桿上的斜油孔，平行孔和飼料機械上料模的多個徑向出料孔等。如：TBT公司生產的特別適用於加工摩托車到輕型卡車的各種中小型曲軸油孔的BW200-KW深孔鑽床；特別適用於大中型卡車曲軸油孔的BW250-KW深孔鑽床，它們均具有X、Y、Z、W四軸數控。該公司為了客戶需要,在一條生產線上可以加工多種不同品種的曲軸油孔，於2000年設計製造了第一台柔性曲軸加工中心，可以加工2～12缸不同曲軸上所有的油孔。英國MOLLART公司生產製造的專為加工顆粒擠出模具而開發的具有六等分六根主軸同時加工同一工件上六個孔的專用深孔鑽床。該工件孔數量多達 36000個。全都是數控系統控制的。

（三）三座標數控深孔鑽床。
隨著家電市場銷售量增大，塑料製品增長速度加快，塑料模具製造業蓬勃發展，深孔鑽床為了滿足模具上的水孔、射銷孔等孔系的深孔加工。由過去的單一座標軸的深孔鑽床加工發展到需要加工座標孔系的多孔加工而開發的三座標數控深孔鑽床近些年來發展很快。1995年我公司為了滿足廣東美的空調設備有限公司開發了我國第一台為塑料模具上多孔系加工的ZK2103型三座標數控深孔鑽床，為了滿足模具製造業發展的需要，又開發了除了鑽削深孔以外，還可以進行銑削、攻絲等多功能的ZXK2103深孔鑽銑中心和三座標數控ZK2103A、ZKA2102型深孔鑽床。此類機床世界上有關國家發展很快，不僅有三座標(三軸數控軸)深孔鑽床，而且數控軸已發展到四軸、五軸，有的已到六軸的全自動六軸數控槍鑽加工中心或數控銑鑽中心，它們都有自動換刀裝置。前幾年存儲刀具的刀庫只有12把或24把，而且自動換刀裝置不包括細長的槍鑽，現在不但刀具庫存儲數量增加，而且槍鑽也自動更換之列，這是一個很大的發展。如：德國IXI0N公司的TLF1004型四軸數控（X、Y、Z、B）深孔鑽床刀具刀庫存儲24把，TBT公司的T30/320－1050KT，FTS深孔鑽削中心，滾筒式刀具庫24把（其中8種不同直徑、每種三件），它們的槍鑽都不包括在自動換刀之列。現在的英國MOLLART公司的FMC系列全自動六軸數控槍鑽加工中心、鑽孔直徑范圍：φ5～φ50mm最大鑽孔深度1350mm，除了鑽削以外還有銑削、攻絲功能。當剛性攻絲M30滿足不了時，還可以用標准銑刀及螺旋銑削方式通過數控插補功能來加工大螺紋，它的自動換刀裝置具有90把刀，其中包括長度達到1500 mm槍鑽的自動更換，其獨到之處是對這長鑽頭的特殊輔助支承，在加工過程能自動就位和撤回，該機床還有用戶化編程軟體GE .FANUC數控系統。可編程參數：主軸進給速度、鑽孔深度、及對加工工程中進行監控。為了擴大機床加工規格範圍，有的深孔鑽床既具有槍鑽法鑽削深孔、銑削平面、剛性攻絲的功能，又具有內排屑鑽削（BTA法）鑽孔的功能，以便鑽削大孔及加大機床柔性。如：德國IX10N公司的1A5TL－1600－5重型深孔鑽銑復合加工中心，五軸數控其主要技術參數：鑽孔直徑范圍：φ3～φ36（65）mm，其中大於φ35mm的孔徑可用BTA法進行鑽削。一次鑽削深度1600mm，最大鑽削深度2100mm，銑削能力250（400）cm3/min，主軸轉速300（75）～6000r/min，五軸數控：W、X、Y、Z、B、A（-25°～+15°），按「A」其中W－鑽銑單元水平移動；X－工作台橫向移動；Y－鑽銑單元垂直移動；Z－立柱縱向移動；B－工作台旋轉；A－鑽銑單元擺動。再如德國TBT公司的MD30-KW深孔鑽銑床，其主要技術參數：鑽孔范圍：φ4～φ25mm，最大鑽削深度1000mm，銑削能力350cm3/min，麻花鑽鑽孔最大φ30mm，攻絲M24X3, 數控軸數：X、Y、Z、W、B、A還有C軸，此機床具有很大的柔性，除了加工垂直於平面上的和斜面上鑽削深孔以外，還可以利用「C」軸對曲軸上任何位置上的油孔進行鑽削。
近些年來，除深孔鑽床有很大發展以外，深孔鑽槍本身也有很大變化。過去槍鑽規格一般為φ2～φ30mm左右，現在已發展到φ0.9～φ40mm甚至到50mm.。德國BOTEK公司的槍鑽規格已標准化到φ0.9～φ50mm，特別是其中大於φ18mm的鑽頭可用機夾刀頭，它是一種不重磨鑽頭，刀刃磨損後轉位、刀片磨損後更換刀片或導向墊，不會傷害或廢棄刀桿、刀柄等。
綜上所述現代利用槍鑽鑽削深孔的機床及刀具與其他機床一樣發展很快，向數控多軸化、多功能化發展，不久的將來環保型的深孔鑽床亦將陸續出現。以減少或消除油煙霧對人體的影響。

NO.2

印製板數控鑽床的發展:

參考資料 http://www.cqvip.com/content/citation.dll?ID=10175919

希望給你帶來幫助!

④ 快速自動換刀技術都有哪些結構裝置

除了在傳統換刀裝置的基礎上提高動作速度外，還出現了一些新方法和新結構換刀裝置。
（1）多主軸換刀
這種機床沒有傳統的刀庫和換刀裝置，而是採用多個主軸並排固定在主軸架上，一般為3～18個。每個主軸由各自的電動機直接驅動，並且每個主軸上安裝了不同的刀具。換刀時不是主軸上的刀具交換，而是安裝在夾具上的工件快速從一個主軸的加工位置移動到另一個裝有不同刀具的主軸，實現換刀並立即加工。這個移動時間就是換刀時間，而且非常短。由夾具快速移動完成換刀，省去了復雜的換刀機構。這種結構的機床和通常的加工中心結構已大不相同。不僅可以用於需要快速換刀的加工，而且可以多軸同時加工，適合在高效率生產線上使用。
（2）雙主軸換刀
加工中心有兩個工作主軸，但不是同時用於切削加工。一個主軸用於加工，另一個主軸在此期間更換刀具。但需要換刀時，加工的主軸迅速退出，換好刀具的主軸立即進入加工。由於兩個過程可以同時進行，換刀時間實際就是已經裝好刀具的兩個主軸的換位時間，使輔助時間減到最少，即機床切屑到切屑換刀時間達到最短。由於有兩個主軸，這種機床的刀庫和換刀機械手可以是一套，也可以是兩套。兩個主軸可以用1.0～1.5s的時間移動到加工位置並啟動加速到加工的最大速度。具體的交換時間取決於機床的尺寸。
（3）刀庫布置在主軸周圍的轉塔方式
這種方式，刀庫本身就相當於機械手，即通過刀庫拔插刀並採用順序換刀，使機床切屑到切屑換刀時間較短。這種方式如果要實現任意換刀，則就隨所選刀在刀庫的位置不同而存在時間長短不等，最遠的刀可能切屑到切屑換刀時間較長。因此，這種方式作為高速自動換刀裝置只能採用順序選刀的方式。
（4）多機械手方式
同樣，刀庫布置在主軸的周圍，但採用每把刀有一個機械手的方式使換刀幾乎沒有時間的損失，並可以採用任意選刀的方式。
根據高速機床新的結構特點設計刀庫和換刀裝置的形式和位置。例如，傳統的立式加工中心的刀庫和換刀裝置多裝在立柱一側：而高速加工中心則多為立柱移動的進給方式，為減輕運動件質量，刀庫和換刀裝置不宜再裝在立柱上。
採用新方法進行刀具快速交換。不用刀庫和機械手方式，而改用其它方式換刀。例如不用換刀，用換主軸的方法。
利用新開發的加工中心的主軸部件可作6自由度高速運動這一特點，讓主軸直接參與換刀過程，不僅可使刀庫配置位置靈活，而且可減少刀庫運動的自由度，顯著簡化刀庫和換刀裝置的結構。
適合於高速加工中心的刀柄。HSK刀柄質量輕，拔插刀行程短，可以使自動換刀裝置的速度提高。快速自動換刀裝置採用HSK空心短錐柄刀是發展的趨勢。

⑤ 誰了解自動換刀電主軸相關知識，有相關鏈接或者推薦書籍也好，麻煩了各位高手啊

[編輯本段]快速自動換刀技術的產生背景高速加工中心是高速機床的典型產品，高速功能部件如電主軸、高速絲杠和直線電動機的發展應用極大地提高了切削效率。為了配合機床的高效率，作為加工中心的重要部件之一的自動換刀裝置（ATC）的高速化也相應成為高速加工中心的重要技術內容。
隨著切削速度的提高，切削時間的不斷縮短，對換刀時間的要求也在逐步提高，換刀的速度已成為高水平加工中心的一項重要指標。
由於加工中心的自動換刀要求可靠准確，而且結構相對比較復雜，提高換刀速度技術難度大。目前國外機床先進企業生產的高速加工中心為了適應高速加工，大都配備了快速自動換刀裝置，很多採用了新技術、新方法。本文將介紹一些提高換刀速度的技術方法和國外先進高速加工中心的快速自動換刀技術，希望對我國高速加工中心的發展有些幫助。 [編輯本段]快速自動換刀技術的基本內容快速自動換刀技術是以減少輔助加工時間為主要目的，綜合考慮機床的各方面因素，在盡可能短的時間內完成刀具交換的技術方法。該技術包括刀庫的設置、換刀方式、換刀執行機構和適應高速機床的結構特點等。
（1）換刀速度指標
衡量換刀速度的方法主要有三種：①刀到刀換刀時間：②切削到切削換刀時間：③切屑到切屑換刀時間。由於切屑到切屑換刀時間基本上就是加工中心兩次切削之間的時間，反映了加工中心換刀所佔用的輔助時間，因此切屑到切屑換刀時間應是衡量加工中心效率高低的最直接指標。而刀到刀換刀時間則主要反映自動換刀裝置本身性能的好壞，更適合作為機床自動換刀裝置的性能指標。這兩種方法通常用來評價換刀速度。至於換刀時間多少才是高速機床的快速自動換刀裝置並沒有確定的指標，在技術條件可能的情況下，應盡可能提高換刀速度。
（2）提高換刀速度的基本原則
加工中心自動刀具交換的基本出發點是在多種刀具參與的加工過程中，通過自動換刀，減少輔助加工時間。在高速加工中心上，由於切削速度的大幅度提高，自動換刀裝置和刀庫的配置要考慮盡可能縮短換刀時間，從而和高速切削的機床相配合。
加工中心的換刀裝置通常由刀庫和刀具交換機構組成，常用的有機械手式和無機械手式等方式。刀庫的形式和擺放位置也不一樣。為了適合高速運動的需要，高速加工中心在結構上已和傳統的加工中心不同，以刀具運動進給為主，減小運動件的質量已成為高速加工中心設計的主流。因此，設計換刀裝置時，要充分考慮到高速機床的新結構特徵。
在設置高速加工中心上的換刀裝置時，時間並不是唯一的考慮因素。首先，應在換刀動作準確、可靠的基礎上提高換刀速度。特別是ATC是加工中心功能部件中故障率相對比較高的部分，這一點尤其重要：其次，要根據應用對象和性能價格比選配ATC。在換刀時間對生產過程影響大的應用場合，要盡可能提高換刀速度。例如，在汽車等生產線上，換刀時間和換刀次數要計入零件生產節拍。而在另外一些地方，如模具型腔加工，換刀速度的選擇就可以放寬一些。 [編輯本段]提高換刀速度的主要技術方法適合於高速加工中心的快速自動換刀技術主要有以下幾個方面：
在傳統的自動換刀裝置的基礎上提高動作速度，或採用動作速度更快的機構和驅動元件。例如，機械凸輪結構的換刀速度要大大高於液壓和氣動結構。日本SODIC公司生產的MC450立式加工中心的機械凸輪結構的快速換刀裝置，刀到刀換刀時間只有0.6s。
根據高速機床新的結構特點設計刀庫和換刀裝置的形式和位置。例如，傳統的立式加工中心的刀庫和換刀裝置多裝在立柱一側：而高速加工中心則多為立柱移動的進給方式，為減輕運動件質量，刀庫和換刀裝置不宜再裝在立柱上。
採用新方法進行刀具快速交換。不用刀庫和機械手方式，而改用其它方式換刀。例如不用換刀，用換主軸的方法。
利用新開發的加工中心的主軸部件可作6自由度高速運動這一特點，讓主軸直接參與換刀過程，不僅可使刀庫配置位置靈活，而且可減少刀庫運動的自由度，顯著簡化刀庫和換刀裝置的結構。
適合於高速加工中心的刀柄。HSK刀柄質量輕，拔插刀行程短，可以使自動換刀裝置的速度提高。快速自動換刀裝置採用HSK空心短錐柄刀是發展的趨勢。 [編輯本段]快速換刀的一些結構方法除了在傳統換刀裝置的基礎上提高動作速度外，還出現了一些新方法和新結構換刀裝置。
（1）多主軸換刀
這種機床沒有傳統的刀庫和換刀裝置，而是採用多個主軸並排固定在主軸架上，一般為3～18個。每個主軸由各自的電動機直接驅動，並且每個主軸上安裝了不同的刀具。換刀時不是主軸上的刀具交換，而是安裝在夾具上的工件快速從一個主軸的加工位置移動到另一個裝有不同刀具的主軸，實現換刀並立即加工。這個移動時間就是換刀時間，而且非常短。由夾具快速移動完成換刀，省去了復雜的換刀機構。奧地利ANGERG公司生產的這種結構的機床，實現了切屑到切屑換刀時間僅為0.4s。是目前世界上切屑到切屑換刀時間最短的機床。這種結構的機床和通常的加工中心結構已大不相同。不僅可以用於需要快速換刀的加工，而且可以多軸同時加工，適合在高效率生產線上使用。
（2）雙主軸換刀
加工中心有兩個工作主軸，但不是同時用於切削加工。一個主軸用於加工，另一個主軸在此期間更換刀具。但需要換刀時，加工的主軸迅速退出，換好刀具的主軸立即進入加工。由於兩個過程可以同時進行，換刀時間實際就是已經裝好刀具的兩個主軸的換位時間，使輔助時間減到最少，即機床切屑到切屑換刀時間達到最短。由於有兩個主軸，這種機床的刀庫和換刀機械手可以是一套，也可以是兩套。如德國Alfing-Kessler公司生產的加工中心採用雙主軸系統，使用一套刀庫和換刀機械手。而德國Hornsberg-Lamb公司生產的HSC-500、HSC-630、HFC-630加工中心有兩個主軸和兩套換刀系統。兩個主軸可以用1.0～1.5s的時間移動到加工位置並啟動加速到加工的最大速度。具體的交換時間取決於機床的尺寸。
（3）刀庫布置在主軸周圍的轉塔方式
這種方式，刀庫本身就相當於機械手，即通過刀庫拔插刀並採用順序換刀，使機床切屑到切屑換刀時間較短。這種方式如果要實現任意換刀，則就隨所選刀在刀庫的位置不同而存在時間長短不等，最遠的刀可能切屑到切屑換刀時間較長。因此，這種方式作為高速自動換刀裝置只能採用順序選刀的方式。
（4）多機械手方式
同樣，刀庫布置在主軸的周圍，但採用每把刀有一個機械手的方式使換刀幾乎沒有時間的損失，並可以採用任意選刀的方式。德國CHIRON公司生產的這種結構的機床，實現了切屑到切屑換刀時間僅為1.5s，是目前世界上單主軸機床切屑到切屑換刀時間最短的加工中心。 [編輯本段]行業動態國內外一些技術先進的機床製造公司開發出了多種採用不同技術的具有快速換刀裝置的高速加工中心，一個很重要的特點是換刀技術的多樣化，其目的都是努力縮短刀具交換時間。下表所列是切屑到切屑換刀時間小於4s的高速加工中心。
金屬切削機床的高速化已成為機床發展的重要方向之一，因此，快速換刀技術已經成為高速加工中心技術的重要組成部分。新技術和新方法在不斷地出現和改進，其目的只有一個，即在准確可靠的基礎上，縮短換刀時間，全面提高高速加工中心的切削效率。我國的高速機床製造業應該及時學習和盡快掌握先進的技術方法，不斷提高國產高速加工中心的製造水平。
http://ke..com/view/1649161.htm

⑥ 快速自動換刀技術的產生背景

高速加工中心是高速機床的典型產品，高速功能部件如電主軸、高速絲杠和直線電動機的發展應用極大地提高了切削效率。為了配合機床的高效率，作為加工中心的重要部件之一的自動換刀裝置（ATC）的高速化也相應成為高速加工中心的重要技術內容。
隨著切削速度的提高，切削時間的不斷縮短，對換刀時間的要求也在逐步提高，換刀的速度已成為高水平加工中心的一項重要指標。
由於加工中心的自動換刀要求可靠准確，而且結構相對比較復雜，提高換刀速度技術難度大。目前國外機床先進企業生產的高速加工中心為了適應高速加工，大都配備了快速自動換刀裝置，很多採用了新技術、新方法。本文將介紹一些提高換刀速度的技術方法和國外先進高速加工中心的快速自動換刀技術，希望對我國高速加工中心的發展有些幫助。

⑦ 數控機床自動換刀裝置的分類和特點及具體應用

數控機床自動換來刀裝置分為轉塔自式和刀庫式
轉塔式分為回轉刀架和轉塔頭
刀庫式分為刀庫與主軸之間直接換刀、用機械手配合刀庫進行換刀和（用機械手、運輸裝置配合刀庫進行換刀）三種
回轉刀架多為順序換刀，換刀時間短，結構緊湊，容納刀具較少 用於數控車床、數控車削中心機床
其它的太多了我打字太慢請諒解～～

⑧ 什麼是自動換刀裝置

一、自動換刀裝置的形式

自動換刀裝置是數控機床的重要執行機構，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種：

1．回轉刀架換刀；
2．排式刀架換刀；
3．更換主軸頭換刀；
4．帶刀庫的自動換刀系統

在這里我對數控機床常見的這幾種換刀系統逐一介紹，首先介紹一下回轉刀架換刀系統。

二、回轉刀架

數控機床使用的回轉刀架是比較簡單的自動換刀裝置，常用的類型有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。

回轉刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。下面我們結合一台四工位的四方刀架了解一下其換刀過程及原理。並結合換刀原理分析一下四方刀架的常見故障現象及原因。常見機床四方刀架如圖一（左）。
圖一數控機床刀架或刀庫是由機床PLC來進行控制，對於普通的四工位刀架來說，控制比較簡單，一般用於普通的車床。我們分析車床刀架的控制原理其實就是指刀架的整個換刀過程，刀架的換刀過程其實是通過PLC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算。實現刀架的順序控制。另外為了保證換刀能夠正確進行，系統一般還要設置一些相應的系統參數來對換刀過程進行調整。下面我們分析PLC控制下的換刀過程。在分析之前，我們首先了解刀架控制的電氣部分。刀架電氣控制部分如圖二所示。圖二中的a是刀架控制的強電部分，主要是控制刀架電機的正轉和反轉，來控制刀架的正轉和反轉；圖b是刀架控制的交流控制迴路，主要是控制兩個交流接觸器的導通和關閉來實現a中的強電控制；圖c部分是刀架控制的繼電器控制迴路及PLC的輸入及輸出迴路，整個過程的控制最終是由這個模塊來完成的。 圖中各器件的作用如下：

序號 名稱 含義
1 M2 刀架電動機
2 QF3 刀架電動機帶過載保護的電源空開
3 KM5、KM6 刀架電動機正、反轉控制交流接觸器
4 KA1 由急停控制的中間繼電器
5 KA6、KA7 刀架電動機正、反轉控制中間繼電器
6 S1~S4 刀位檢測霍爾開關
7 SB11 手動刀位選擇按鈕
8 SB12 手動換刀啟動按鈕
9 RC3 三相滅弧器
10 RC9、RC10 單相滅弧器

自動刀架控制涉及到的I/O信號如下：

PLC輸入信號：

X2.7：刀架電動機過熱報警輸入；
X3.0~X3.3：1~4號刀到位信號輸入；
X30.6：手動刀位選擇按鈕信號輸入；
X30.7：手動換刀啟動按鈕信號輸入；

PLC輸出信號：

Y0.6：刀架正轉繼電器控制輸出；
Y0.7：刀架反轉繼電器控制輸出。

我們現在已經清楚了刀架控制的I/O信號，下面我們結合這些信號來分析一下換刀過程，刀架換刀有兩種模式，一種是手動換刀，一種是通過T指令進行自動換刀。我們以手動狀態為例，介紹一下換刀過程及常見故障。

1、首先我們將機床調至手動狀態，通過刀位選擇按鍵進行目的刀位選擇，有的系統是利用波段開關的形式進行實現，有的系統是利用記數的形式來實現，比如說通過檢測刀位選擇信號（X30.6）的狀態，如果按下刀位選擇按鍵，X30.6的狀態應該會改變一次，計數器的數值會發生改變，系統選擇的目的刀具也會發生相應的改變。

2、選擇目的刀具完成以後，下面就是將機床刀架的當前刀位轉換到目的刀位。我們按下刀位轉換按鍵X30.7以後。這時系統PLC輸出一個刀架正轉信號Y0.6，KA6吸合；KM5吸合，這時刀架電機開始正向旋轉，刀架開始正轉。

3、刀架在正向旋轉的過程中不停的對刀位輸入信號進行檢測，如圖3所示，每把刀具各有一個霍爾位置檢測開關。各刀具按順序依次經過發磁體位置產生相應的刀位信號。當產生的刀位信號和目的刀位寄存器中的刀位相一致的時候，PLC認為所選刀具已經到位。
圖34、刀具到位以後，刀架仍繼續正向旋轉一段時間，然後停止正向旋轉（Y0.6停止輸出），延時一段時間以後，刀架反轉控制信號Y0.7有效，此時刀架開始反轉，反轉過程其實就是刀架鎖緊的過程，此過程延續一段時間，直到刀架鎖緊到位，但反轉時間不宜過長或過短。過長就有可能燒壞電機或造成電機過熱空開跳閘，時間過短有可能造成刀架不能夠鎖緊。刀架鎖緊以後，整個換刀過程結束。

安全互鎖

1、架電動機長時間旋轉，而檢測不到刀位信號，則認為刀架出現故障，立即停止刀架電動機，以防止將其損壞並報警提示；

2、刀架電動機過熱報警時，停止換刀過程，並禁止自動加工；

我們現在已經對此種刀架的換刀原理有所了解，那麼對於此種刀架在工作過程中常見的一些故障我們應該很容易分析出他的原因。常見的故障現象如下：

故障現象一：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架不轉；

故障現象二：選擇了目標刀位，按下刀位轉換按鈕以後，電動刀架轉個不停；

我們現在就以這兩種比較典型的故障現象來分析一下故障原因，希望大家有所收獲，比如故障現象一；這是比較常見的一種故障現象，出現此現象後我們應該利用怎樣的方法才能夠比較容易去解決。

從上面的敘述中我們已經了解了換刀的整個過程， 如圖四，如果刀架不動，我們應該怎麼樣去檢修呢？

1、首先我們可以利用現象比較明顯，比較容易觀察到的地方來進行判斷，在這里我們可以把接觸器作為一個特殊點，以接觸器為分界點，作出一個初步判斷，可以觀察一下接觸器是否動作，如果接觸器動作我們可以聽到接觸器吸合的聲音，相反則聽不到。

2、接觸器吸合的情況下，我們可以判斷出換刀過程中的① ④沒有問題。那麼問題應該在⑤ 或 ⑥上，具體原因如下：

1）電機電源缺相或電壓過低；

2）接觸器主觸點被燒壞或接觸不良；

3）刀架電機電源相序錯，造成電機旋轉方向發生改變，刀架選刀的過程變成刀架鎖緊的過程；

4）電機被燒壞；

5）刀架鎖得太緊或被機械卡死等。

3、接觸器在沒有吸合的情況下，我們可以判斷出故障原因有可能出在①⑤這幾步上，具體分析過程如下：

1）KM5沒有吸合的情況下，觀察KA6是否吸合，如果KA6已經動作，那麼可以測量一下KM5線圈有沒有燒壞，控制電纜有沒有斷線，KA6的觸點接觸是否良好。

2）如果KA6沒有動作，可以通過觀察PLC的輸入輸出寄存器的狀態來確定刀架正轉信號Y0.6是否有輸出，如果有輸出，可以檢測一下繼電器KA6線圈是否被燒壞，PLC輸出板是否有問題，系統PLC到KA6的連線是否有問題。如果沒有輸出，則檢查一下是否PLC編寫有誤，是否有些換刀條件沒有滿足。

⑨ 自動換刀裝置的常見形式有哪些它們主要區別是什麼各有何優缺點

1、回轉刀架換刀數控來雕刻機上使用的回自轉刀架是一種最簡單的自動換刀系統,根據不同加工對象,可以設計成四方刀架和六角刀架多種形式,回轉刀架上分別安裝多把,並按數控裝置的指令換刀。回轉刀架在結構上必須具有良好的強度和剛性,以承受粗加工時的切削抗力。由於切削加工精度在很大程度上取決於刀尖裝置,於對於數控雕刻機來說,加工過程中刀尖位置不進行人工調整。因此更有必要選擇可靠的定位方案和合理的定位結構,以保證回轉刀架在每次轉位之後,具有盡可能高的重復定位精度。回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制,分為刀架抬起、刀架轉位、刀架壓緊和轉位油缸復位四個流程。

⑩ 數控機床的歷史

數控機床發展史

【摘要】
「科學技術是第一生產力」已成為當今社會發展中至高無上的真理，誰能夠掌握最前沿、最先進的科學技術，誰就能夠在發展中取得主動權，取得巨大的突破與成就。而以數控技術為核心的先進製造技術更是反映一個國家綜合國力的重要標志之一。本文主要介紹了數控機床的定義、發展階段及歷史、世界機床強國及我國的機床發展情況，並對數控機床的未來發展方向作了簡要描述，說明數控機床在當今社會發展中的重要性。通過搜查相關資料，加深了我對機械專業尤其是數控機床的了解，同時明確了當今社會機電一體化的發展潮流和未來的深造方向。

【關鍵字】 發展史 機床強國 發展趨勢

一、 名詞說明

數控，即數字控制（Numerial Control，簡寫為NC）。數控技術，即NC技術，是指用數字化信息（數字量及字元）發出指令並實現自動控制的技術。是近代發展起來的一種自動控制技術。目前，數控技術已經成為現代製造技術的基礎支撐，數控技術和數控裝備是製造工業現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力，關繫到一個國家的戰略地位。因此，世界上個工業發達國家均採取重大措施來發展自己的數控技術及其產業。
數控機床（Numerial Control Machine Tools）是指採用數字控制技術對機床加工過程進行自動控制的一類機床。國際信息處理聯盟第五次技術委員會對數控機床作的定義是：「數控機床是一個裝有程序控制系統的機床，該系統能夠邏輯地處理具有使用代碼或其他編碼指令規定的程序。」它是集現代機械製造技術、自動控制技術及計算機信息技術於一體，採用數控裝置或計算機來部分或全部地取代一般通用機床在加工零件時的各種動作（如啟動、加工順序、改變切削量、主軸變速、選擇刀具、冷卻液開停以及停車等）的人工控制，是高效率、高精度、高柔性和高自動化的光、機、電一體化的數控設備。

二、 數控系統發展階段

1946年誕生了世界上第一台電子計算機，這表明人類創造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農業、工業社會中創造的那些只是增強體力勞動的工具相比，起了質的飛躍，為人類進入信息社會奠定了基礎。
6年後，即在1952年，計算機技術應用到了機床上，在美國誕生了第一台數控機床。從此，傳統機床產生了質的變化。近半個世紀以來，數控系統經歷了兩個階段和六代的發展。

1、數控（NC）階段（1952～1970年）
早期計算機的運算速度低，對當時的科學計算和數據處理影響還不大，但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不採用數字邏輯電路「搭」成一台機床專用計算機作為數控系統，被稱為硬體連接數控（HARD-WIRED NC），簡稱為數控（NC）。隨著元器件的發展，這個階段歷經了三代，即1952年的第一代--電子管；1959年的第二代--晶體管；1965年的第三代--小規模集成電路。

2、計算機數控（CNC）階段（1970年～現在）
到1970年，通用小型計算機業已出現並成批生產。於是將它移植過來作為數控系統的核心部件，從此進入了計算機數控（CNC）階段（把計算機前面應有的「通用」兩個字省略了）。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件--運算器和控制器，採用大規模集成電路技術集成在一塊晶元上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。
到1974年微處理器被應用於數控系統。這是因為小型計算機功能太強，控制一台機床能力有富裕（故當時曾用於控制多台機床，稱之為群控），不如採用微處理器經濟合理。而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結構來解決。由於微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為計算機數控。
到了1990年，PC機（個人計算機，國內習慣稱微機）的性能已發展到很高的階段，可以滿足作為數控系統核心部件的要求。數控系統從此進入了基於PC的階段。
總之，計算機數控階段也經歷了三代。即1970年的第四代--小型計算機；1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基於PC（國外稱為PC-BASED）。
還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數控（即CNC）了，而我國仍習慣稱數控（NC）。所以我們日常講的"數控"，實質上已是指「計算機數控」了。

三、數控機床發展史

20世紀中期，隨著電子技術的發展，自動信息處理、數據處理以及電子計算機的出現，給自動化技術帶來了新的概念，用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制，推動了機床自動化的發展。
採用數字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實現的。他們在製造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數字電子計算機對機翼加工路徑進行數據處理，並考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到±0.0381mm（±0.0015in），達到了當時的最高水平。
1952年，麻省理工學院在一台立式銑床上，裝上了一套試驗性的數控系統，成功地實現了同時控制三軸的運動。這台數控機床被大家稱為世界上第一台數控機床。
這台機床是一台試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一台工業用的數控機床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產出來。
在此以後，從1960年開始，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。
數控機床中最初出現並獲得使用的是數控銑床，因為數控機床能夠解決普通機床難於勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。
然而，由於當時的數控系統採用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業沒有得到推廣使用。
到了1960年以後，點位控制的數控機床得到了迅速的發展。因為點位控制的數控系統比起輪廓控制的數控系統要簡單得多。因此，數控銑床、沖床、坐標鏜床大量發展，據統計資料表明，到1966年實際使用的約6000台數控機床中，85%是點位控制的機床。
數控機床的發展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數控機床，它能實現工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產品最初是在1959年3月，由美國卡耐&特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鑽頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據穿孔帶的指令自動選擇刀具，並通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現在已經成為數控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、卧式等用於箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用於回轉整體零件加工的車削中心、磨削中心等。
1967年，英國首先把幾台數控機床連接成具有柔性的加工系統，這就是所謂的柔性製造系統（Flexible Manufacturing System&mdash——FMS）之後，美、歐、日等也相繼進行開發及應用。 1974年以後，隨著微電子技術的迅速發展，微處理器直接用於數控機床，使數控的軟體功能加強，發展成計算機數字控制機床（簡稱為CNC機床），進一步推動了數控機床的普及應用和大力發展。
80年代，國際上出現了1～4台加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監控檢驗裝置的柔性製造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成製造系統中使用。
目前，FMS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發展。
所以機床數控技術，被認為是現代機械自動化的基礎技術。

四、世界強國及我國的數控機床發展狀況

美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、製造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。

美國：機床開發以基礎科研為主
美國的特點是，政府重視機床工業，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發展方向、科研任務,並且提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究效率和創新，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研製出世界第一台數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研製成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、製造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國不僅生產宇航等使用的高性能數控機床，也為中小企業生產廉價實用的數控機床。如Haas、Fadal公司等。
美國在發展數控機床上存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放鬆了引導，致使數控機床產量增加緩慢，於1982年被後進的日本超過，並大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。

德國：機床開發注重實用
德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，特別講究實際與實效，堅持以人為本，師徒相傳，不斷提高人員素質。在發展大量大批生產自動化的基礎上，於1956年研製出第一台數控機床後一直堅持實事求是的精神，不斷穩步前進。德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研並重。企業與大學科研部門緊密合作，對用戶產品、加工工藝、機床布局結構、數控機床的共性與特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界，尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統和Heidenhain公司之精密光柵均為世界聞名，競相採用。

日本：機床開發先仿後創
日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如機振法、機電法、機信法等)提出日本數控機床行業的發展方向，並提供充足的研發經費，鼓勵科研機構和企業大力發展數控機床。日本在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，並改進和發展了兩國的成果，並取得了很好的效果，甚至青出於藍而勝於藍。日本也和美、德兩國相似，充分發展大量大批生產自動化，繼而全力發展中小批柔性生產自動化的數控機床。自1958年研製出第一台數控機床後，1978年產量(7342台)超過美國(5688台)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46604台，出口27409台，佔59%)。戰略上先仿後創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，佔去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。在策略上，首先通過學習美國全面質量管理變為職工自覺全體活動，保產品質量，進而加速發展電子、計算機技術進入世界前列，為發展機電一體化的數控機床開道。日本在發展數控機床的過程中，狠抓關鍵，突出發展數控系統。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人，科研人員超過600人，月產能力7,000套，銷售額在世界市場上佔50%，在國內約佔70%，對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。

我國的發展現狀
我國數控技術的發展起步於二十世紀五十年代， 中國於1958年研製出第一台數控機床，發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用於生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先後引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、台灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，並逐步向前發展。通過「六五」期間引進數控技術，「七五」期間組織消化吸收「科技攻關」，我國數控技術和數控產業取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，1998～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床製造企業在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在於國產數控機床的研究開發深度不夠、製造水平依然落後、服務意識與能力欠缺、數控,系統生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
在20餘年間，數控機床的設計和製造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、製造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控機床，使設計、製造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及製造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處於從仿製走向自行開發階段，與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本機電法、機信法那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。
2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率，1999年，我們國家機械加工設備數控化率是5－8％，目前預計是15－20％之間。
目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產數控機床，各廠家也在努力追趕。國內買機床最多的是軍工企業，一個購買計劃里，80％是進口，國產機床滿足不了需要。今後五年內，這個趨勢不會改變。不過就目前國內的需要來講，我國的數控機床目前能滿足中低檔產品的訂貨。

五、數控未來發展的趨勢

數控技術的應用不但給傳統製造業帶來了革命性的變化，使製造業成為工業化的象徵，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。

1、 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢
效率、質量是先進製造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代製造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來採用大型整體鋁合金坯料「掏空」的方法來製造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經採用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，並且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統的MTBF值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。

2、軸聯動加工和復合加工機床快速發展
採用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1台5軸聯動機床的效率可以等於2台3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。
當前由於電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其製造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床採用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一台機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工，可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。

3、 智能化、開放式、網路化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。
為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟體的產業化生產存在的問題。目前許多國家
對開放式系統進行研究。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平台上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，並可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平台、數控系統功能庫以及數控系統功能軟體開發工具等是當前研究的核心。
網路化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網路化將極大地滿足生產線、製造系統、製造企業對信息集成的需求，也是實現新的製造模式如敏捷製造、虛擬企業、全球製造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統製造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的「CyberProction Center」（智能生產控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出「IT plaza」（信息技術廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放製造環境，簡稱OME）等，反映了數控機床加工向網路化方向發展的趨勢。

4、 重視新技術標准、規范的建立
(1) 關於數控系統設計開發規范
如前所述，開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃，並進行開放式體系結構數控系統規范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。
(2) 關於數控標准
數控標準是製造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生後的50年間的信息交換都是基於ISO6983標准，即採用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特徵是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴於具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個製造過程，乃至各個工業領域產品信息的標准化。
STEP-NC的出現可能是數控技術領域的一次革命，對於數控技術的發展乃至整個製造業，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的製造理念，傳統的製造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標准下，NC程序可以分散在互聯網上，這正是數控技術開放式、網路化發展的方向。其次，STEP-NC數控系統還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內製造業數據交換軟體的開發者，他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數控系統的原型樣機上進行了驗證。