目前，數(shù)控機床
的發(fā)展日新月異(yi)，高速化、高精(jīng)度化、複合化(hua)、智能化、開放(fang)化、并聯驅動(dong)化、網絡化、極(ji)端化、綠色化(huà)已成爲數控(kòng)機床
發展的(de)趨勢和方向(xiàng)。中國作爲一(yi)個制造大國(guo)，主要還是依(yī)靠勞動力、價(jia)格、資源等方(fāng)面的比較優(yōu)勢，而在産品(pin)的技術創新(xin)與自主開發(fa)方面與國外(wài)同行的差距(ju)還很大。中國(guó)的數控産業(ye)不能安于現(xian)狀，應該抓住(zhu)機會不斷發(fa)展，努力發展(zhǎn)自己的先進(jin)技術，加大技(jì)術創新與人(ren)才培訓力度(dù)，提高企業綜(zōng)合服務能力(lì)，努力縮短與(yu)發達國家之(zhi)間的差距。力(lì)争早日實現(xian)數控機床産(chǎn)品從低端到(dào)高端、從初級(jí)産品加工到(dao)高精尖産品(pin)制造的轉變(bian)，實現從中國(guó)制造到中國(guo)創造、從制造(zao)大國到制造(zào)強國的轉變(biàn)
1、高速化
随着(zhe)汽車、國防、航(háng)空、航天等工(gōng)業的高速發(fā)展以及🌏鋁👉合(he)金等新材料(liào)的應用，對數(shù)控機床加工(gong)
的高速化要(yao)求越來越高(gāo)。
（1）主軸
轉速：機(jī)床采用電主(zhǔ)軸
（内裝式主(zhǔ)軸電機），主軸(zhóu)最高轉速達(dá)200000r/min；
（2）進給率：在分(fen)辨率爲0.01μm時，最(zui)大進給率達(dá)到240m/min且可獲得(dé)複雜型面的(de)精确加工；
（3）運(yun)算速度：微處(chù)理器的迅速(sù)發展爲數控(kong)系統
向高速(sù)、高精度方向(xiàng)發展提供了(le)保障，開發出(chu)CPU已發展到32位(wei)🔞以🥰及64位的數(shù)控系統，頻率(lǜ)提高到幾百(bai)兆赫、上千兆(zhao)赫。由于🚩運算(suàn)🏃♂️速度的極大(dà)提高，使得當(dang)分辨率爲0.1μm、0.01μm時(shí)仍能獲得高(gao)達24～240m/min的進給速(su)度；
（4）換刀速度(du)：目前國外先(xiān)進加工中心(xīn)
的刀具
交換(huan)時間普遍已(yǐ)在1s左右，高的(de)已達0.5s。德國Chiron公(gōng)司将刀庫
設(shè)計成籃子樣(yàng)式，以主軸爲(wèi)軸心，刀具在(zài)圓周布置，其(qí)刀到刀的換(huàn)刀時間僅0.9s。
2、高(gao)精度化
數控(kòng)機床精度的(de)要求現在已(yǐ)經不局限于(yu)靜态的幾何(he)精度，機床的(de)運動精度、熱(re)變形以及對(dui)振動的監測(ce)和補償越來(lai)越獲得重視(shi)。
（1）提高CNC系統控(kong)制精度：采用(yong)高速插補技(jì)術，以微小程(chéng)序段🐕實現💛連(lian)👅續進給，使CNC控(kòng)制單位精細(xi)化，并采用高(gao)分辨率位置(zhi)檢🔞測裝置，提(ti)高位置檢測(cè)精度（日本已(yi)開發裝有106脈(mò)沖/轉的内藏(cang)位置檢測器(qì)的交流伺服(fu)電機，其位置(zhi)檢測精度可(kě)達到0.01μm/脈沖），位(wei)置伺服系統(tong)
采用前饋控(kòng)制與非線性(xing)控制等方法(fa)；
（2）采用誤差補(bu)償技術：采用(yòng)反向間隙補(bu)償、絲杆螺距(ju)誤差補償和(hé)‼️刀具誤差補(bu)償等技術，對(dui)設備的熱變(biàn)形誤差和空(kong)間誤差進行(hang)綜合補償。研(yan)究結果表明(míng)，綜合誤差補(bu)償技術的🌍應(ying)用可🔴将加工(gong)誤差減少60%～80%；
（3）采(cai)用網格檢查(cha)和提高加工(gōng)中心的運動(dong)軌迹精度㊙️，并(bìng)通過仿真預(yù)測機床的加(jiā)工精度，以保(bao)證機床的定(dìng)位精度和重(zhong)複定位精🈲度(du)，使其性能長(zhang)期穩定，能夠(gòu)在不㊙️同運行(háng)🧑🏾🤝🧑🏼條件下完成(cheng)多種加工任(rèn)務，并保證零(líng)件的加工質(zhì)量。
3、功能複合(he)化
複合機床(chuang)的含義是指(zhǐ)在一台機床(chuáng)上實現或盡(jin)可能完成從(cóng)🏃🏻♂️毛坯至成品(pǐn)的多種要素(sù)加工。根據其(qí)結💰構特點可(ke)分爲工藝複(fú)合型和工序(xù)複合型兩類(lèi)。工🔞藝複合型(xing)機床如镗銑(xǐ)鑽複合——加工(gōng)中心、車銑複(fú)合♋——車削中心(xin)、銑镗鑽車複(fu)合——複合加工(gong)中心
等；工序(xù)複合型機床(chuáng)如多面多軸(zhou)聯動加工的(de)複合機床和(he)💛雙主軸車削(xuē)中心等。采用(yòng)複合機床進(jìn)行加工，減少(shǎo)了工件裝卸(xie)、更換和調整(zhěng)刀具的輔助(zhu)時間以及中(zhōng)間過程中産(chan)生的誤差♍，提(tí)高了零件加(jia)工精度，縮短(duan)了産品制造(zào)周期，提高了(le)生産效率和(he)制造商的市(shì)場反🧡應能力(li)，相對于傳統(tǒng)的工序分散(sàn)的生産方法(fa)具有明顯的(de)優勢。
加工過(guò)程的複合化(hua)也導緻了機(ji)床向模塊化(huà)、多軸化發展(zhan)。德國🔞Index公司最(zuì)新推出的車(chē)削加工中心(xīn)是模塊化結(jié)構，該加📧工中(zhong)心能🚶♀️夠完成(chéng)車削、銑削、鑽(zuàn)削、滾齒、磨削(xue)、激光熱處理(li)等多種工序(xù)，可完成複雜(za)零件🥰的全部(bù)加工。随着現(xiàn)代機械加工(gong)要求的不斷(duan)提高，大量的(de)多軸聯動數(shu)控機床越來(lái)越受到各大(dà)企業的歡迎(yíng)。在2005年中🈚國國(guo)際機床展
覽(lan)會（CIMT2005）上，國内外(wai)制造商展出(chu)了形式各異(yi)的多軸加工(gong)機床（包括💚雙(shuāng)主軸、雙刀架(jià)、9軸控制等）以(yǐ)及可實現4～5軸(zhou)聯㊙️動的☂️五軸(zhóu)高速門式加(jia)工中心、五軸(zhóu)聯動高速銑(xi)削中心等。
4、控(kong)制智能化
随(suí)着人工智能(neng)技術的發展(zhǎn)，爲了滿足制(zhi)造業生産柔(rou)性化、制造自(zì)動化的發展(zhǎn)需求，數控機(jī)床的智能化(hua)程😘度在不斷(duan)提高。具體體(ti)現在以下幾(ji)個方面：
（1）加工(gōng)過程自适應(ying)控制技術：通(tōng)過監測加工(gong)過程中的切(qiē)削🍉力、主😄軸和(hé)進給電機的(de)功率、電流、電(diàn)壓等信息，利(li)用傳統的或(huo)現代的👣算法(fa)進行識别，以(yǐ)辯識出刀具(jù)的⚽受力、磨⛹🏻♀️損(sun)、破損📧狀态及(jí)機床加工的(de)穩定性👄狀态(tai)，并根☔據這些(xie)狀态實時調(diào)整加工參數(shu)（主軸轉速、進(jin)給速度）和加(jiā)工指令，使設(shè)備處于最佳(jiā)運行狀态，以(yi)提高加工精(jing)度、降低加工(gong)表面粗糙度(dù)并提高設備(bèi)運行的安全(quán)性；
（2）加工參數(shù)的智能優化(hua)與選擇：将工(gong)藝專家或技(jì)師的👅經驗、零(ling)件加工的一(yī)般與特殊規(gui)律，用現代智(zhì)能✂️方法，構造(zao)🍓基于專家系(xì)統或基于模(mó)型的“加工參(can)數的智能優(yōu)化與選擇器(qì)”，利用它獲得(dé)優化的加工(gōng)參數，從而達(da)到提高編程(cheng)效率和加工(gōng)工藝水平、縮(suo)短生産準備(bei)時👣間的目的(de)；
（3）智能故障自(zi)診斷與自修(xiu)複技術：根據(jù)已有的故障(zhang)信息，應用現(xian)代智能方法(fǎ)實現故障的(de)快速準确定(ding)位；
（4）智能故障(zhàng)回放和故障(zhang)仿真技術：能(néng)夠完整記錄(lu)系🌈統的各種(zhǒng)信息，對數控(kong)機床發生的(de)各種錯誤和(he)事故進行回(hui)🏃🏻放和仿真，用(yòng)以确定錯誤(wù)引起的原因(yīn)，找出解決問(wèn)題的辦法，積(ji)😍累生産經驗(yan)；
（5）智能化交流(liu)伺服驅動裝(zhuāng)置：能自動識(shi)别負載，并自(zi)動調👅整🐪參✊數(shù)的智能化伺(si)服系統，包括(kuò)智能主軸交(jiao)流驅動裝置(zhi)和智能化進(jin)給伺服裝置(zhì)。這種驅動裝(zhuāng)置能自動識(shí)别電機及負(fu)載的轉動慣(guàn)量，并自動對(duì)控制系統參(can)數進行優化(huà)和調整，使驅(qū)動系統獲得(de)☎️最佳運行；
（6）智(zhì)能4M數控系統(tǒng)：在制造過程(cheng)中，加工、檢測(ce)一體化是實(shi)現快速制造(zào)、快速檢測和(he)快速響應的(de)有效途徑，将(jiang)測量（Measurement）、建模（Modelling）、加(jiā)🛀工（Manufacturing）、機器操㊙️作(zuo)（Manipulator）四者（即4M）融合(hé)在一個系統(tong)中，實現信息(xī)共享，促🤩進測(cè)量🈚、建模、加工(gong)、裝夾、操作的(de)一體化。
5、德體(ti)系開放化
（1）向(xiàng)未來技術開(kāi)放：由于軟硬(ying)件接口都遵(zun)循公認的标(biao)準協🈲議💰，隻需(xu)少量的重新(xin)設計和調整(zhěng)，新一代的🌈通(tōng)用軟硬件資(zī)源就可能被(bèi)現有系統所(suo)采納、吸收和(he)兼容㊙️，這就意(yi)味着系統的(de)開發費用将(jiāng)大大降低而(er)系統性能與(yu)可靠性将不(bú)斷改善并處(chu)于長生命周(zhōu)期；
（2）向用戶特(te)殊要求開放(fàng)：更新産品、擴(kuò)充功能、提供(gong)硬軟件産品(pin)的各種組合(hé)以滿足特殊(shu)應用要求；
（3）數(shu)控标準的建(jiàn)立：國際上正(zhèng)在研究和制(zhì)定一種新的(de)CNC系統标準ISO14649（STEP-NC），以(yi)提供一種不(bú)依賴于具體(ti)系統的中🌈性(xìng)機制，能夠描(miáo)述産品整個(ge)生命周期内(nei)的統一數💜據(ju)模型♌，從而實(shí)現整個制造(zào)過程乃至各(ge)個工業領域(yu)産品信息的(de)标準化。标準(zhun)化的編程語(yu)言，既方便用(yong)戶使用，又降(jiang)低了和操作(zuò)效率直接有(yǒu)關的勞動👄消(xiāo)耗。
6、驅動并聯(lián)化
并聯運動(dòng)機床克服了(le)傳統機床串(chuàn)聯機構移動(dòng)部件🌈質㊙️量大(dà)、系統剛度低(di)、刀具隻能沿(yan)固定導軌
進(jìn)給、作業自由(yóu)度偏低、設備(bei)加工靈活性(xìng)和機動性🔴不(bu)夠等固🌈有⭐缺(que)陷，在機床主(zhǔ)軸（一般爲動(dòng)平台
）與機座(zuo)（一般爲靜平(píng)台）之間采用(yong)多杆并聯聯(lian)接機構驅🔞動(dong)，通🔴過控制杆(gǎn)系中杆的長(zhang)度使杆系支(zhi)撐的平台獲(huò)得相應自由(yóu)度的運動，可(kě)實現多坐标(biāo)聯動數控加(jia)工、裝配♍和測(ce)量多種功能(neng)，更能👣滿足複(fu)雜特種零件(jiàn)的加工，具有(you)現代機器人(ren)的模塊🏃🏻♂️化程(chéng)度高⭕、重量輕(qīng)和速度快等(deng)優點🏃♂️。并聯機(ji)床作爲一種(zhong)新型的加工(gong)設備，已成爲(wèi)當前機床技(jì)術的一個重(zhòng)要研🐆究方向(xiàng)，受到了國際(ji)機床🚶行業的(de)高度重視，被(bèi)認爲💜是“自發(fa)明數控技術(shù)以來在機床(chuang)行業💃中最有(yǒu)意義👣的進步(bù)”和“21世紀新一(yī)代數控加工(gōng)設備”。
7、極端化(hua)（大型化和微(wei)型化）
國防、航(háng)空、航天事業(ye)的發展和能(neng)源等基礎産(chǎn)業裝備的大(dà)型化🐉需要大(da)型且性能良(liang)好的數控機(jī)床的支撐。而(er)超精密加工(gong)技術和微納(nà)米技術是21世(shi)紀的戰略技(jì)術，需發展能(néng)适應微小型(xing)尺寸🌈和微納(nà)米加工精度(du)的新型制造(zào)工藝和裝📱備(bei)，所以微型機(ji)床包括微切(qiē)削加工（車、銑(xi)、磨）機床、微電(diàn)加工機床
、微(wei)激光加工機(ji)床
和微型壓(yā)力機
等的需(xū)求量正在逐(zhu)漸增大。
8、信息(xi)交互網絡化(hua)
對于面臨激(ji)烈競争的企(qi)業來說，使數(shu)控機床具有(you)雙向、高速的(de)聯網通訊功(gong)能，以保證信(xìn)息流在車間(jian)各個部門間(jian)暢通無阻是(shi)非常重要的(de)。既可以實現(xian)網絡資源共(gòng)享，又能實現(xiàn)數控機床的(de)遠程監視、控(kòng)制、培訓、教學(xué)、管理，還可實(shí)現數控裝備(bèi)的數字化服(fú)務（數控機床(chuáng)故障的遠程(chéng)診斷、維護等(děng)）。例如，日本Mazak公(gōng)司推出新一(yi)代的加工中(zhong)心配備了一(yī)個稱爲信息(xi)塔（e-Tower）的外部設(she)備，包括計算(suan)機、手機、機外(wài)和機内攝像(xiang)頭等，能夠實(shi)現語音、圖形(xíng)、視像和文本(ben)的通信故障(zhang)報警顯示、在(zài)線幫助排除(chu)故障等功能(neng)，是獨立的、自(zi)主管理的制(zhi)造單元。
9、新型(xíng)功能部件
爲(wei)了提高數控(kòng)機床各方面(miàn)的性能，具有(you)高精度和高(gao)可靠性的新(xīn)型功能部件(jian)的應用成爲(wei)必然。具有代(dài)表性的新型(xíng)功能部件🏃🏻包(bao)括：
（1）高頻電主(zhǔ)軸：高頻電主(zhu)軸是高頻電(dian)動機與主軸(zhou)部件的集成(chéng)，具有體積小(xiǎo)、轉速高、可無(wu)級調速等一(yī)系列優點，在(zài)各種新型數(shù)控機床中已(yǐ)經獲得廣泛(fan)的應用；
（2）直線(xian)電動機：近年(nian)來，直線電動(dong)機的應用日(rì)益廣泛，雖然(ran)其價格高于(yú)傳統的伺服(fu)系統，但由于(yu)負載變化擾(rǎo)動、熱變形補(bu)償、隔磁和防(fáng)護等關鍵技(ji)術的應用，機(jī)械傳動結構(gou)得到簡化，機(jī)床的動态性(xing)能有了提高(gao)。如：西門子公(gōng)司生産的1FN1系(xi)列三相交流(liu)永磁式同步(bu)直線電動機(jī)已開始廣泛(fan)應用于😄高速(su)銑床
、加工中(zhong)心、磨床
、并聯(lián)機床以及動(dong)态性能和運(yun)動精度要求(qiú)高的機床等(děng)；德國EX-CELL-O公司的(de)XHC卧式加工中(zhōng)心
三向驅動(dòng)均采用兩個(ge)直線電動機(jī)；
（3）電滾珠絲杆(gǎn)：電滾珠絲杆(gǎn)是伺服電動(dong)機與滾珠絲(si)杆的集成，可(kě)以大大簡化(huà)數控機床的(de)結構，具有傳(chuán)🈲動環節少、結(jié)構緊湊等一(yi)系列優點。
10、高(gāo)可靠性
數控(kòng)機床與傳統(tǒng)機床相比，增(zēng)加了數控系(xi)統和相應🈲的(de)🐇監控🎯裝⭐置等(deng)，應用了大量(liàng)的電氣、液壓(yā)和機電⭕裝置(zhi)👌，易于🌈導緻出(chū)現失效的概(gai)率增大；工業(yè)電網電壓的(de)波動和幹擾(rao)對數控機床(chuang)的可靠😍性極(ji)爲不利🤩，而數(shu)控機床加工(gong)的零件型面(mian)較爲複雜，加(jia)工周期長，要(yao)求平均無故(gu)障時間在2萬(wan)小時以🚶上。爲(wèi)了保證🌍數控(kong)機床有高的(de)可靠性，就要(yào)精心設計系(xì)統🚶、嚴格制造(zào)和明确可靠(kao)🚶♀️性目标以及(jí)通過維修分(fen)析故障模式(shì)并找出薄弱(ruò)環節。國外數(shu)控系統平均(jun)無故障時間(jiān)在7～10萬小時以(yǐ)上，國産數控(kòng)系統平均無(wú)故障時間僅(jin)爲10000小時左右(yòu)，國外整機平(ping)均無故障👈工(gong)作時間達800小(xiǎo)時以上✉️，而國(guo)内最高隻有(yǒu)300小時。
11、加工過(guò)程綠色化
随(sui)着日趨嚴格(ge)的環境與資(zi)源約束，制造(zao)加工的綠色(sè)化越來越重(zhong)要，而中國的(de)資源、環境問(wèn)題尤爲突🌈出(chū)。因此，近年來(lái)不用或少用(yòng)冷卻液、實現(xian)幹切削、半⚽幹(gàn)切削🏃節能環(huán)👄保的機床不(bu)斷出現，并在(zai)不斷發展當(dāng)中。在21世紀，綠(lü)色制造的大(da)趨勢将使各(gè)種節能環🔞保(bao)機床加速發(fa)展，占領更多(duo)的世界市場(chang)。
12、多媒體技術(shu)的應用
多媒(mei)體技術集計(jì)算機、聲像和(he)通信技術于(yu)一體，使計算(suàn)機具有綜合(hé)處理聲音、文(wén)字、圖像和視(shi)頻信息的能(néng)力，因此也對(duì)用戶界面提(tí)出了圖形化(huà)的要求。合理(li)的人性化的(de)用戶界面極(ji)大地方便了(le)非專業用戶(hu)的使用，人們(men)可以通過窗(chuang)口和菜單進(jin)行操作，便于(yu)藍圖編程和(he)快速編程、三(sān)維彩色立體(tǐ)動态圖形顯(xian)示、圖形模拟(nǐ)、圖形動态跟(gēn)蹤和仿真、不(bú)同方向的視(shì)圖和局部顯(xiǎn)示比例縮放(fàng)功能的實現(xiàn)。除此以外，在(zai)數控技術領(ling)域應用多媒(méi)體技術可以(yǐ)做到信息處(chù)理綜合化、智(zhì)能化，應用于(yú)實時監控系(xì)統和生産現(xian)場設備的故(gu)障診斷、生産(chan)過程參數監(jian)測等，因此有(you)着重大的應(yīng)用價值。
國産(chǎn)數控機床缺(quē)乏核心技術(shu)，從高性能數(shù)控系統到☂️關(guan)鍵🛀功能🔆部件(jian)基本都依賴(lai)進口，即使近(jin)幾年有些國(guo)内制造商艱(jian)難❤️地創出了(le)自己的品牌(pái)，但其産品的(de)功能、性能的(de)可靠性仍然(rán)🛀與國外産品(pin)有一定🍓差距(jù)。近幾🌏年國産(chan)數控機床制(zhi)造商通過技(ji)術引進🙇🏻、海内(nèi)外并購重組(zu)以及國外采(cai)購等獲☁️得了(le)一些先進數(shù)控技術，但缺(que)乏對機床結(jié)構與精度、可(kě)靠性、人☂️性化(huà)設計☁️等基礎(chǔ)性技術⭕的研(yan)究，忽視了自(zì)主開發👌能力(lì)的培育，國産(chan)數控機床的(de)技術水💃平、性(xing)能和質🏃量與(yu)國外還有較(jiào)大差距，同樣(yang)難以得到大(da)多數用戶的(de)認可。
一些國(guó)産數控機床(chuáng)制造商不夠(gòu)重視整體工(gōng)藝與制造💜水(shui)👉平的提高，加(jia)工手段基本(ben)以普通機床(chuáng)與低效刀具(jù)爲主，裝配調(diao)❗試完全靠手(shǒu)工，加工質量(liang)在生📱産進度(dù)的緊逼☔下不(bú)能得到穩🤞定(dìng)與提高。另外(wài)很多國産數(shù)控🍓機床制造(zao)商的生産管(guan)理依然沿用(yong)原始的手工(gōng)台賬管理方(fang)式，工藝水平(ping)和管🐪理效率(lü)低下使得企(qǐ)業無法形成(cheng)足夠生産規(guī)模。如國外機(ji)床制造商能(néng)做到每周🏃🏻裝(zhuāng)調出産品，而(ér)國内的生産(chan)周期過長且(qiě)很難控制。因(yin)此我們在引(yǐn)進技🈲術的同(tóng)時應注意加(jia)強自身工藝(yì)技術改造🚩和(hé)管理水平的(de)提升🥰。
由于數(shu)控機床産業(yè)發展迅速，一(yi)部分企業不(bu)顧長遠利益(yì)，對提高自身(shēn)的綜合服務(wù)水平不夠重(zhòng)視，甚至對服(fú)務缺乏真正(zhèng)的理解，隻注(zhù)重推銷而不(bu)注重售前與(yu)售後服務。有(you)些企業派出(chu)的人員對生(shēng)産的數控機(jī)床缺乏足夠(gou)了解，不會使(shi)用或使用不(bu)好數控機床(chuang)，更不能指導(dao)用戶使用好(hǎo)機床；有的對(dui)先進高效刀(dao)具缺乏基本(ben)了解，不能提(tí)供較好的工(gong)藝解決方案(an)，用戶自然對(dui)制造商缺乏(fa)信心。制造商(shāng)的服務應從(cong)研究用戶的(de)加工産品、工(gong)藝、生産類型(xing)、質量要求入(rù)手，幫助用戶(hù)進行設備選(xuan)型，推薦先進(jìn)工藝與工輔(fǔ)具，配備專業(yè)的培訓人員(yuan)和良好的培(pei)訓環境，幫助(zhù)用戶發揮機(jī)床的最大效(xiào)益、加工出高(gao)質量的最終(zhōng)産品，這樣才(cái)能逐步得到(dào)用戶的認同(tong)，提高國産數(shu)控機床的市(shi)場占有率。
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