目前，數(shu)控機床
的發(fa)展日新月異(yi)，高速化、高精(jīng)度化、複合化(huà)、智能化、開放(fàng)化、并聯驅動(dòng)化、網絡化、極(ji)端化、綠色化(hua)已成爲數控(kong)機床
發展的(de)趨勢和方向(xiang)。中國作爲一(yī)個制造大國(guó)，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(pǐn)的技術創新(xin)與自主開發(fā)方面與國外(wài)同行的差距(ju)還很大。中國(guó)的數控産業(yè)不能安于現(xian)狀，應該抓住(zhu)機會不斷發(fa)展，努力發展(zhan)自己的先進(jin)技術，加大技(jì)術創新與人(rén)才培訓力度(dù)，提高企業綜(zong)合服務能力(lì)，努力縮短與(yu)發達國家之(zhī)間的差距。力(lì)争早日實現(xian)數控機床産(chan)品從低端到(dào)高端、從初級(ji)産品加工到(dao)高精尖産品(pin)制造的轉變(bian)，實現從中國(guo)制造到中國(guo)創造、從制造(zào)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(gong)業的高速發(fa)展以及鋁合(he)金💚等新材料(liao)的應用，對數(shu)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(zhu)軸電機），主軸(zhou)最高轉速達(da)200000r/min；
（2）進給率：在分(fèn)辨率爲0.01μm時，最(zuì)大進給率達(da)到240m/min且可獲得(de)複🥵雜型面的(de)精确加工；
（3）運(yun)算速度：微處(chu)理器的迅速(sù)發展爲數控(kòng)系統
向高速(su)、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(lü)提高到幾百(bǎi)兆赫、上千兆(zhào)赫。由于運算(suan)速度的極大(dà)提高，使得當(dang)分辨率爲0.1μm、0.01μm時(shi)仍能獲得高(gao)達📐24～240m/min的進給速(sù)度；
（4）換刀速度(du)：目前國外先(xiān)進加工中心(xin)
的刀具
交換(huàn)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(yang)式，以主軸爲(wei)軸心，刀具在(zai)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(kong)機床精度的(de)要求現在已(yǐ)經不局限于(yú)靜态的幾何(he)精度🐆，機床的(de)運動精度、熱(rè)變形以及對(dui)振動的監測(cè)和補償越來(lai)越獲得重視(shì)。
（1）提高CNC系統控(kòng)制精度：采用(yong)高速插補技(ji)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(gāo)🌈分辨率位❌置(zhi)檢測裝置，提(tí)高位置檢測(cè)精度（日本已(yi)🛀🏻開發裝有106脈(mò)沖🔴/轉的内藏(cáng)位置檢測器(qi)的交流伺服(fu)電機，其位置(zhì)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(kong)制與非線性(xing)控制等方法(fa)；
（2）采用誤差補(bu)償技術：采用(yong)反向間隙補(bǔ)償、絲杆螺距(jù)💋誤差補償和(he)刀具誤差補(bu)償等技術，對(duì)設備的熱變(biàn)形誤差和空(kōng)間誤差進行(hang)綜合補償。研(yan)究結果表明(ming)，綜合誤💃差補(bu)償技術的應(ying)用可将加工(gōng)🌈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(yu)測機床的加(jiā)工精度，以保(bǎo)證機床的定(ding)位精度和重(zhong)複定🏃🏻位精度(dù)，使其性能長(zhang)期穩定，能夠(gòu)在不㊙️同運行(háng)條件下完成(chéng)多種加工任(ren)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(zhi)在一台機床(chuáng)上實現或盡(jin)可能♋完成從(cong)毛坯至成品(pǐn)的多種要素(sù)加工。根據其(qí)結構特點可(kě)分爲💋工藝複(fu)合型和工序(xu)複合型兩類(lei)。工藝複合🍓型(xíng)機床如镗銑(xi)💋鑽複合——加工(gong)中心、車銑複(fu)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(zhóu)聯動加工的(de)複合機床和(he)雙主☔軸車削(xue)中心等。采用(yong)複合機床進(jin)行加工，減少(shao)了❓工件裝卸(xiè)、更換和調整(zheng)刀具的輔助(zhu)時間以及中(zhong)間過程中産(chǎn)生☎️的誤差，提(ti)高了零件加(jiā)工精度，縮短(duan)了産品制造(zao)♉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(tong)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(jī)床向模塊化(huà)、多軸化發展(zhan)。德國Index公司最(zui)新推出的車(che)削加工中心(xīn)是模塊化🐉結(jie)構，該加工中(zhōng)心能夠完成(cheng)車削、銑削、鑽(zuan)削、滾齒、磨削(xuē)、激光熱處理(li)等多種工序(xu)，可完成複雜(zá)零件的全部(bu)加工。随着現(xian)代機械加工(gong)要求的⭐不斷(duan)提高，大量的(de)多軸聯動數(shù)控機♊床越來(lái)越受🛀到各大(dà)企業✌️的歡迎(ying)。在2005年中國國(guó)際機床展
覽(lan)會（CIMT2005）上，國内外(wài)制造商展出(chū)了形式各異(yi)的多軸加工(gōng)❗機床（包括雙(shuāng)主軸、雙刀架(jià)、9軸控制等）以(yi)及可實現4～5軸(zhóu)聯🚶動的五軸(zhou)高速門式加(jia)工中心、五軸(zhóu)聯動高速銑(xi)削中心等。
4、控(kòng)制智能化
随(sui)着人工智能(néng)技術的發展(zhan)，爲了滿足制(zhi)造業生産柔(rou)性化、制造自(zi)動化的發展(zhan)需求，數控機(jī)床的智能化(hua)程度在不斷(duàn)提高🚶♀️。具體體(ti)現在以下幾(jǐ)個方面：
（1）加工(gong)過程自适應(ying)控制技術：通(tong)過監測加工(gong)過程中的切(qie)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(huò)現✔️代的♍算法(fǎ)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(shù)（主軸轉速、進(jin)給速度）和加(jia)工指令♊，使設(shè)備處于最佳(jia)運行狀态，以(yi)提高加工精(jīng)度、降低加工(gōng)🏃♂️表面粗糙度(dù)并提高設備(bei)運行的安全(quan)性；
（2）加工參數(shu)的智能優化(huà)與選擇：将工(gōng)藝專家或技(jì)師的經驗、零(ling)件加工的一(yī)般與特殊規(guī)律，用現代智(zhi)能💘方法，構造(zao)基于專家系(xì)統或基于模(mo)型的“加工參(cān)數的智能🌐優(you)化與🏃選擇器(qi)⁉️”，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(suō)短生産準備(bèi)時間的目的(de)；
（3）智能故障自(zì)診斷與自修(xiu)複技術：根據(ju)已有的故障(zhang)🚩信息，應用現(xiàn)代智能方法(fa)實現故障的(de)快速準确定(ding)位；
（4）智能故障(zhang)回放和故障(zhàng)仿真技術：能(néng)夠完整記錄(lu)系統的各種(zhǒng)信息，對數控(kòng)機床發生的(de)各種錯誤和(hé)事故進行回(huí)放和仿真，用(yòng)以🙇🏻确定錯誤(wu)引起的原因(yin)，找🚶♀️出解決問(wen)題的辦法，積(ji)累生産經驗(yan)；
（5）智能化交流(liú)伺服驅動裝(zhuang)置：能自動識(shí)别負載，并自(zì)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(zhì)和智能化進(jin)給伺服裝置(zhì)。這種驅動裝(zhuang)置能自🥵動識(shi)别電機及負(fù)載的轉動慣(guàn)量，并自動對(dui)控制系統參(can)數進行優化(huà)和調整，使驅(qū)動系統獲得(dé)最佳運行；
（6）智(zhì)能4M數控系統(tong)：在制造過程(cheng)中，加工、檢測(cè)一體化是實(shí)現快速制❓造(zào)、快速檢測和(he)快速響應的(de)有效途徑，将(jiāng)測量（Measurement）、建💰模（Modelling）、加(jia)工（Manufacturing）、機器操💯作(zuo)（Manipulator）四者（即4M）融合(hé)在一個系統(tǒng)中，實現信息(xi)共享，促進測(ce)量、建模、加工(gong)、裝夾、操作✊的(de)一體化。
5、德體(tǐ)系開放化
（1）向(xiàng)未來技術開(kai)放：由于軟硬(ying)件接口都遵(zūn)循公認的标(biao)準協議，隻需(xū)少量的重新(xīn)設計和調整(zhěng)，新一代的通(tong)用軟硬件資(zi)源就可能被(bèi)現有系統所(suǒ)采納、吸收和(hé)兼容，這就意(yì)味着系統的(de)開發費用将(jiang)大大降低而(er)系統性能與(yu)可靠性将不(bú)斷⛱️改善并處(chù)于長生命周(zhōu)期；
（2）向用戶特(tè)殊要求開放(fang)：更新産品、擴(kuò)充功能、提供(gòng)硬軟件産品(pǐn)的各種組合(hé)以滿足特殊(shū)應用要求；
（3）數(shu)控标準的建(jian)立：國際上正(zheng)在研究和制(zhi)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(tǐ)系統的中性(xing)機制，能夠描(miáo)👈述産🚶♀️品整個(gè)生命周期内(nèi)的統一數據(jù)模型❤️，從而實(shí)現整個制造(zao)過🔱程乃至各(gè)個工業領🚶域(yu)産品信💃息的(de)标準化。标準(zhǔn)化的編程語(yu)言，既方便用(yòng)戶使用，又降(jiàng)低了和操作(zuo)效率直接👈有(yǒu)關的勞動消(xiāo)耗。
6、驅動并聯(lian)化
并聯運動(dòng)機床克服了(le)傳統機床串(chuan)聯機構移動(dòng)部件質🏃♂️量大(dà)、系統剛度低(dī)、刀具隻能沿(yán)固定導軌
進(jin)給、作業自由(you)度偏低、設備(bèi)加工靈活性(xing)和機動性⛷️不(bu)夠等固有缺(que)陷，在機床主(zhu)軸（一般爲動(dòng)平台
）與機座(zuo)（一般爲靜平(píng)台）之間采用(yòng)多杆并聯聯(lian)接機構驅動(dòng)🏃🏻♂️，通過控制杆(gǎn)系中杆的長(zhǎng)度使杆系支(zhī)撐的平台獲(huo)得相應自由(you)🔴度的運動，可(kě)實現多坐标(biao)聯動數控加(jiā)工、裝配和測(cè)量多種功能(neng)，更能滿足複(fú)雜特種零件(jian)的加工，具有(you)⛱️現代機器人(rén)的模塊化程(cheng)度高、重量輕(qīng)和速度快等(děng)優點。并聯機(ji)床作爲一種(zhǒng)新型的加工(gong)設備❤️，已🧡成爲(wèi)當前機床技(ji)術的一個重(zhong)要研究方向(xiang)，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(bu)”和“21世紀新一(yī)代數控加工(gong)設備”。
7、極端化(hua)（大型化和微(wei)型化）
國防、航(háng)空、航天事業(yè)的發展和能(néng)源等基礎産(chǎn)業裝🌐備的大(da)型化需要大(dà)型且性能良(liáng)好的數控機(jī)床的支撐。而(ér)超㊙️精密加工(gong)技術和微納(na)米技術是21世(shi)紀的戰略技(jì)術，需發展能(neng)适應微小✉️型(xing)尺寸🍉和微納(nà)米加工精度(dù)的新型制造(zao)工藝和裝備(bèi)，所以微型機(jī)床包括微切(qiē)削加🌂工（車、銑(xǐ)、磨）機⭐床、微電(diàn)加工機床
、微(wēi)激光加工機(jī)床
和微型壓(ya)力機
等的需(xū)求量正在逐(zhu)漸增大。
8、信息(xi)交互網絡化(huà)
對于面臨激(ji)烈競争的企(qǐ)業來說，使數(shù)控機床具有(yǒu)雙向、高速的(de)聯網通訊功(gōng)能，以保證信(xin)息流在車間(jian)各個部門間(jiān)暢通無阻是(shì)非常重要的(de)。既可以實現(xiàn)網絡資源共(gong)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(fu)務（數控機床(chuáng)故障的遠程(cheng)診斷、維護等(děng)）。例如，日本Mazak公(gong)司推出新一(yī)代的加工中(zhong)心配備了一(yī)個稱爲信息(xī)塔（e-Tower）的外部設(she)備，包括計算(suàn)機、手機、機外(wài)和機内攝像(xiang)頭等，能夠實(shí)現語音、圖形(xing)、視像和文本(ben)的通信故障(zhàng)報警顯示、在(zai)線幫助排除(chú)故障等功能(néng)，是獨立的、自(zì)主管理的制(zhi)造單元。
9、新型(xing)功能部件
爲(wèi)了提高數控(kòng)機床各方面(miàn)的性能，具有(yǒu)高精度和高(gao)可靠性的新(xīn)型功能部件(jiàn)的應用成爲(wèi)必然。具有代(dài)表性的新型(xíng)功能部件包(bāo)括：
（1）高頻電主(zhǔ)軸：高頻電主(zhu)軸是高頻電(diàn)動機與主軸(zhou)部件✨的集✉️成(cheng)，具🚩有體積小(xiao)、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(fàn)的應用；
（2）直線(xiàn)電動機：近年(nián)來，直線電動(dòng)機的應用日(rì)益廣泛，雖☀️然(rán)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(fang)護等關鍵技(ji)術的應用，機(ji)械傳動結構(gou)得到簡化，機(ji)床的動态性(xìng)能有了提高(gāo)。如：西門子公(gōng)司生産的1FN1系(xi)列三相交流(liú)永磁式🌈同步(bù)直線電動機(ji)已開始廣泛(fan)應用于高速(su)銑床
、加工中(zhong)心、磨床
、并聯(lian)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(zhong)心
三向驅動(dong)均采用兩個(gè)直線電動機(ji)；
（3）電滾珠絲杆(gan)：電滾珠絲杆(gǎn)是伺服電動(dòng)機與滾珠絲(si)杆的集成，可(kě)以大大簡化(hua)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(kong)機床與傳統(tǒng)機床相比，增(zeng)加了數控系(xì)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(zhì)，易于導緻☎️出(chu)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(jí)爲不利✏️，而數(shù)控機床加工(gong)的零件型面(mian)較爲複雜♊，加(jia)工周期長，要(yào)求平均無故(gù)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(yao)精心設計系(xi)統、嚴格制造(zào)和明🔆确可靠(kào)性目标以及(jí)通過維修分(fèn)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(jian)在7～10萬小時以(yǐ)上，國🌍産數控(kong)系統平均無(wu)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(you)300小時。
11、加工過(guò)程綠色化
随(suí)着日趨嚴格(ge)的環境與資(zī)源約束，制造(zao)加工的綠色(sè)化越來越重(zhòng)要，而中國的(de)資源、環境問(wen)題尤爲突出(chū)。因此，近🌈年來(lai)不用或少用(yong)冷卻液、實現(xian)幹切削、半幹(gan)切削節能環(huán)保的機⭕床不(bú)斷出現，并在(zài)不斷發展當(dāng)中。在21世紀，綠(lü)色制㊙️造的大(dà)趨♌勢将使各(ge)種節能環保(bao)機床加速發(fā)展，占領更多(duo)的世界市場(chang)。
12、多媒體技術(shù)的應用
多媒(méi)體技術集計(ji)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(wen)字、圖像和視(shì)頻信息的能(neng)力，因此也對(duì)用戶界面提(ti)出了圖形化(huà)的要求。合理(lǐ)的人性化的(de)用戶界面極(jí)大地方便了(le)非專業用戶(hù)的使用，人們(men)可以通過窗(chuāng)口和菜單進(jin)行操作，便于(yú)藍圖編程和(he)快速編程、三(san)維彩色立體(tǐ)動态圖形顯(xian)示、圖形模拟(ni)、圖形動态跟(gen)蹤和仿真、不(bú)同方向的視(shi)圖和局部顯(xian)示比例縮放(fàng)功能的實現(xiàn)。除此以外，在(zài)數控技術領(lǐng)域應用多媒(mei)體技術可以(yǐ)做到信息處(chu)理綜合化、智(zhì)能化，應用于(yú)實時監控系(xi)統和生産現(xian)場設備的故(gù)障診斷、生産(chan)過程參數監(jiān)測等，因此有(yǒu)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(lài)進口，即使近(jìn)幾年有些國(guó)内制造商艱(jiān)難地創出了(le)自己的品牌(pai)，但其産品的(de)功能、性能的(de)可靠性仍然(ran)㊙️與國外産品(pǐn)有一定差距(jù)。近幾🐉年國産(chǎn)數控機床制(zhi)造商通過技(jì)術引進、海内(nei)外并購重組(zu)以及國外采(cǎi)購等獲得了(le)一些先✨進數(shù)控技術，但缺(que)乏對機床結(jie)☔構與精度、可(ke)靠性、人性化(huà)設計等基礎(chu)性技術的研(yan)究，忽視了自(zi)主開發能💋力(li)的培育，國産(chǎn)數控機床的(de)技術水平、性(xìng)能和質🈲量與(yǔ)國外還有較(jiào)大差距，同樣(yàng)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(gou)重視整體工(gong)藝與🐇制造水(shuǐ)平的👈提高，加(jiā)工手段基本(ben)以普通機床(chuang)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(du)的緊逼下不(bú)能得到穩定(ding)與提高。另外(wài)很多國産數(shu)控機床制造(zào)商的生産管(guan)理依然沿用(yòng)原始的手工(gong)台賬管理方(fāng)式，工藝水平(ping)和管理效率(lü)低下🚩使得企(qǐ)業無法形成(chéng)足夠生産規(gui)模。如國外機(jī)床制造商能(neng)做到每周裝(zhuang)調出産品，而(ér)國内的生産(chan)周期過長且(qie)很難控制。因(yīn)此我們在引(yin)進技術🧑🏾🤝🧑🏼的同(tong)時應注意加(jia)強💔自身工藝(yi)技術改造和(he)管理水平的(de)提升㊙️。
由于數(shù)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(shen)的綜合服務(wù)水平不夠重(zhòng)視，甚至對服(fú)務缺乏真正(zheng)的理解，隻注(zhu)重推銷而不(bu)注重售前與(yu)售後服務。有(you)些企業派出(chū)的人員對生(sheng)産的數控機(jī)床缺乏足夠(gou)了解，不會使(shi)用或使用不(bú)好數控機床(chuang)，更不能指導(dao)用戶使用好(hao)機床；有的對(duì)先進高效刀(dāo)具缺乏基本(běn)了解，不能提(ti)供較好的工(gong)藝解決方案(an)，用戶自然對(dui)制造商缺乏(fá)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(xíng)、質量要求入(ru)手，幫助用戶(hù)進行設備選(xuan)型，推薦先進(jin)工藝與工輔(fu)具，配備專業(ye)的培訓人員(yuan)和良好的培(pei)訓環境，幫助(zhu)用戶發揮機(ji)床的最大效(xiao)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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