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高档数控机床技术分析 高档数控机床是制造智能的重要组成部分，同工业机器人一起是中国制造2025的十大重点领域之一，是高端装备制造业的重点支撑技术，为此对高档数控机床技术做如下分析。 一、技术概况 常见的数控机床加工包括有：锻造、轧制、拉拔、挤压、冲压、车镗钻、铣削、剪切、磨削，以及电化学加工、激光切割加工和火焰切割等各种形式的加工，技术分解如下： 高档数控机床是机器制造中最重要的工具之一，高档数控机床的发展始终是围绕不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和降低劳动强度而进行的，机床的发展经历了三个阶段： 第一阶段是1930～1960年从手动机床向机、电、液高效自动化机床和自动线发展，主要解决减少体力劳动问题。 第二阶段是1952～2006年数字控制机床（Computer numerical control machine tools，简称数控机床）发展。数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，包括加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置。数控机床解决了进一步减少体力和部分脑力劳动问题。 第三阶段是2006年开发出智能机床。2006年9月，日本的山崎马扎克公司在IMTS展会上展出了世界上第一台智能机床。智能机床，是对制造过程能够做出决定的机床；其了解制造的整个过程，能够监控，诊断和修正在生产过程中出现的各类偏差，并且能为生产的最优化提供方案。此外，还能计算出所使用的切削刀具，主轴，轴承和导轨的剩余寿命，让使用者清楚其剩余使用时间和替换时间。智能化机床的加速发展，将进一步解决减少脑力劳动问题。 数控铣削加工是在一般铣削加工的基础上发展起来的一种自动加工设备，两者的加工工艺基本相同，结构也有些相似。数控铣削加工有分为不带刀库和带刀库两大类。其中带刀库的数控铣削加工又称为加工中心。加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类，按控制轴数可分为三轴、四轴和五轴加工中心。工件在加工中心上经一次装夹后，能对两个以上的表面完成多种工序的加工，并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。 数控机床是装备制造业的加工母机和国民经济的重要基础。19世纪70 年代以来，国际上电子技术开始成熟、数控机床进入大规模产业化时期，到1979 年，数控技术已经发展到超大规模集成电路、大容量存储器、可编程接口、遥控接口。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，并随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于向高速度、高精度、复合化和智能化的方向发展。对于智能机床，还需要进一步的完善提高，向智能化、网络化、集成化后的可靠性、稳定性、耐用性更高的方向发展。 二、全球专利申请状况分析 第一代数控机床发展到实用化阶段是在是1955年，因而本文有关高档数控机床的专利申请从1955年开始统计。 图1显示了高档数控机床领域全球专利公开总量随年代的变化趋势，高档数控机床的公开量一直呈现缓慢上涨的趋势，可以看出，全球高档数控机床的发展大致经历了以下四个主要发展阶段： 第一阶段（1955-1968年）为萌芽期。从1952年美国麻省理工学院研制成功世界上第一台数控机床开始，1955年，该类机床进入实用化阶段，在复杂曲面的加工中发挥了重要作用，这就是第一代数控系统。随着自动控制技术、微电子技术、计算机技术、精密测量技术及机械制造技术的发展，数控机床得到了迅速发展，不断更新换代。随后随着1959年晶体管元件问世，数控系统跨入第二代。计算机系统刚刚出现不久，技术也不够发达，人们尝试将控制系统应用在金属加工中，且数控系统的发展也只发展了基础的第一代和第二代。因而该阶段属于技术的引入阶段，其年原创申请量不大 ，且各年申请量呈现波动状态，发展速度持续维持在较低水平，未形成规模效应。 第二阶段（1969-1974年）为第一个快速增长期。1965年，出现了小规模集成电路，数控系统从而发展到第三代。随着计算机技术的发展，出现了以控制软件实现数控功能的计算机数控系统，即CNC系统，使数控机床进入第四代。数控系统随着计算机技术的发展快速发展，使得这一阶段成为全球工业快速发展的一个阶段，许多新兴国家例如中国快速发展工业，从另一个侧面推动了高档数控机床产业的发展。先发展起来的国家，例如美国、德国、日本等对专利的重视程度也逐渐增加，日本进入二战后的快速重建和工业发展阶段，因而这一阶段的专利增量较为明显。 第三阶段（1975-2006年）为平稳发展期。一方面这一阶段全球经济震荡，各个产业和领域的发展速度变缓，从一定程度上阻碍了高档数控机床领域的发展。另一方面，1970年前后，将微处理器为核心的数控系统应用在机床中，即MNC（Micro-Computer Numerical Control）系统，从而使数控机床进入第五代。这使得在机械制造