装备势必会被取代。大部分的数控设备，其效率通常都可以通过技术改造得到提高和改进。

 

　　科学技术的不断展，数控设备从研制、设计到成批生产的周期不断缩短。与此同时，电
子元器件制造水平和计算机技术的不断提高，使得数控技术越来越精湛。数控技术的可靠性
得到了大大的提高，而成本却大幅度的下降，这些都为数控设备的改造提供了有利的条件。
国外对于数控机床的改造有一个名词是

“机床翻新”(Machine Refit)。在美国，机床改造业被

称为是机床再生业；在日本，机床改造业被称为机床改装业。数控机床改造是指克服现有设
备的技术陈旧状态，促进新技术进步的方法之一，也是对设备生产能力的在扩大，提高设
备质量的重要途径之一。

 

　　数控铣床是机电一体化高技术、高精度、高效率的产品。经验表明，过去的数控铣床中，
一套数控系统的有效使用寿命在

4-6 年。由于数字电子技术的高速发展，世界上名牌的数控

系统制造公司（如西门子、发那科）基本上都是

3 到 5 年更新换代一批产品，所以一套数控

系统在使用

6-7 年后，即使想修理也很难找到配套的零部件，或者价格昂贵。随着电子技术

制造水平的发展和国产数控系统（如广州数控、华中数控）的投入市场，数控系统及其配套
装置的价格在整台铣床中越来越低。例如：

70 年代时达到 50%，90 年代后，逐步降至 1/5

以下。因此，只要花少量投入，就可以使许多关键设备重新恢复功能。

 

　　

3.数控铣床机电一体化设计探讨 

　　从机械技术和电子技术两门专业的差异来看，两者在设计方法上有很大的不同。由于没
有计算机辅助设计，以往传统的机械设计通常是借鉴前人的经验，并着重于形象思维的运
用，所以很多工作都是在图纸上完成的，并力求在图纸设计阶段不断论证完善。电路的设计
一般是建立在实验的基础上，从设计过程来看，因为连接线路的部件都规格化、标准化，而
且在电路板上更换几个部件比较容易，不象机械设计，对于改变其中的零部件不但时间长
而且浪费大。所以机械设计缺乏灵活性，而电路设计更注重的是逻辑思维。从以上机电之间
设计上的差别来看，在科学技术日新月异的今天，数控铣床机电一体化产品的研制，用传
统方法的研发周期长、消耗大，已经是很难适应。所以在此探讨数控铣床机电一体化设计方
法具有有一定的意义。

 

　　

3.1 物理模型方法 

　　追根溯源，机械学、电子学都是建立在物理学的基础上，而纵观自然科学的发展的历史，
两者之间的联系更加紧密。电路理论研究是由早期的力学研究推动的，现在电子学的许多概
念和理念都有模仿机械学的痕迹。如非常相似的

MKB 机械振动系统和电子学方面的 LCR 

电路系统。另外热传导系统、旋转运动系统、液压系统等也都基本上能摸拟成

LCR 电路系统，

并且其状态方程是一样的。所以在进行机电一体化模型设计时，设计者可以根据这个相似原
理将电子系统和机械系统都抽象成物理系统进行处理，这将使得对实体系统的分析变得简
单易行。然后结合状态变量法抽象出数学模型，即状态变量方程。并借助于计算机分析、计算、
处理或直接控制。

 

　　

3.2 系统寻优原则 

　　数控铣床机电一体化设计的核心思想是如何将各种技术有机的融为一体。所以产品设计
应从整体上研究把握。因为产品越复杂，稳定性越差，所以产品的结构和功能要力求以最简
单可行的手法实现复杂的功能。这就意味着要从系统角度优化，使机械与电子技术有机结合
得恰到好处。因为机电系统是一门综合学科，单一技术可能是很平常的，但多种这样的技术
的融合，可能得到协同效应，出现一加一大于二的结果。因此在系统总体设计开始的时候，
系统总的功能指标实现途径、保证方法的寻优是机电一体化设计的关键。

 

　　

4.结语 

　　数控铣床机电一体化技术和产品将是今后技术装备中非常重要的一部分，对关系国计
民生的一些行业的发展起着越来越重要的作用，但是从目前来看，我国在数控装备领域系