數控機床未（wèi）來四大（dà）發展趨勢

 目前，數控機床（chuáng）的（de）發展日新（xīn）月異，高速化（huà）、高精度化、複合化、智能化、開放化、並聯驅動（dòng）化、網絡化、極端化、綠色化（huà）已成為數控（kòng）機床發展的趨勢和方向。
    中國作為一個製造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方麵的比較（jiào）優勢，而在產品的技術創新與自主開發方麵與國外同行的差距還很大。中國的數控產業不（bú）能安於現狀，應該抓住機會不斷發展，努力發展自己的先進技術（shù），加大技（jì）術創新與人才培訓力度，提高企業綜合服務能力，努力縮短與（yǔ）發（fā）達國家之間的差距。中國力（lì）爭早日實現數控機（jī）床產品從低端到高端、從初級產品加工到高精尖（jiān）產品（pǐn）製造的轉變，實現從中國製造到中國創造、從製造（zào）大國到製造（zào）強國的轉變。
    1、高速化
    隨著汽車、國防（fáng）、航空、航天（tiān）等工業的高速發（fā）展以及鋁合金等新（xīn）材料的應用，對數控機床加工的高速化要求越來越高。
    1）主軸轉速：機床（chuáng）采用電主軸（內裝式主軸電機），主軸最高轉速（sù）達（dá）200000r/min；
    2）進（jìn）給率：在分（fèn）辨率為0.01μm時，最大進給率達到240m/min且可獲得複雜（zá）型麵的精確加工；
    3）運算速度（dù）：微處理器的迅速發展為（wéi）數控係統向高速、高精度方（fāng）向發展提供了保障，開發出CPU已發展到（dào）32位（wèi）以及64位的數控係統，頻率提高（gāo）到幾百兆赫、上千兆赫。由於（yú）運算速度的極大提高，使得當分辨率為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達24～240m/min的進給速度；
    4）換刀速度：目前國外先進加工中心的（de）刀具交換時間普遍已在1s左右，高的已達0.5s。德國Chiron公司將刀（dāo）庫設計成（chéng）籃子樣式，以（yǐ）主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時間僅0.9s。
    2、高精度化
    數控機床精度的要求現在已經不局限於靜態的幾何精度（dù），機（jī）床的運動精度、熱變形以及對振動的監測和補償越來越獲得重視。
    1）提高CNC係統控（kòng）製精度：采用高速插補技術，以微小程序段實現連續進給，使CNC控製單位精細化，並采用高分辨率位置檢測裝（zhuāng）置，提高位置檢測精度（日本（běn）已（yǐ）開發裝有106脈衝/轉的內藏位置（zhì）檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度可達到0.01μm/脈衝（chōng）），位置伺（sì）服係統采用前饋控（kòng）製與非線性控製等方法（fǎ）；
    2）采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲杆（gǎn）螺距（jù）誤差補償和（hé）刀具誤差補償（cháng）等（děng）技術，對設備的（de）熱變形誤差和空間（jiān）誤差進行綜合補償。研究結果表明，綜合誤差補償技術（shù）的應用可將加工誤差減少60%～80%；
    3）采用網格檢（jiǎn）查和（hé）提高加工中心（xīn）的運動軌跡精度，並通（tōng）過仿真預測機床的加工精度，以（yǐ）保證（zhèng）機床的定位（wèi）精度和重複定位精度，使其性能長期穩定，能夠在不同運行（háng）條件下完成（chéng）多種加工任務，並保證零件的（de）加工質（zhì）量。
    3、功能複合化
    複合機（jī）床的含義是指在一（yī）台機床上實現或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素（sù）加（jiā）工。根據其結構特點可分為工藝複（fù）合型（xíng）和（hé）工序（xù）複合型兩類。工（gōng）藝複合（hé）型機床如鏜（táng）銑鑽複合——加工（gōng）中心、車（chē）銑（xǐ）複合——車削中心、銑鏜鑽車複（fù）合（hé）——複合加工（gōng）中心（xīn）等；工序複合型機床如多麵多軸聯動加工的複合機床和雙主軸車削中心等。采用複合機床進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產品製造周期，提高了生產效率和製造商的（de）市場反應能力，相（xiàng）對於傳統的工序分散的生產方法具有明顯的優勢。
    4、控製智能化
    隨著人工智能技術的發展，為（wéi）了滿足製造業生產柔性化、製造自動化的發展需求，數控機床的智能化程度在不斷提（tí）高。具體體現在以下幾（jǐ）個（gè）方麵：
    1）加工過（guò）程自適應控製技術：通過監測加工過程（chéng）中（zhōng）的切削力、主軸和進給電（diàn）機的功率、電流、電壓（yā）等信息，利（lì）用傳統的（de）或現代的算法進行識（shí）別，以辯（biàn）識出刀具的受（shòu）力、磨損、破損狀態及機床加工的穩定性狀態（tài），並根據這些狀態實時調整加工參數（主軸（zhóu）轉速、進給速度）和加（jiā）工指令，使設備處於最佳（jiā）運行狀態，以提（tí）高加工精度、降低加工表（biǎo）麵粗糙度並提高設備運（yùn）行（háng）的安全性；
    2）加工參（cān）數的智能優化與選（xuǎn）擇：將工藝專家或技師的經驗、零件加工的一般與特（tè）殊規律，用現代智能方法，構造基於專家係（xì）統（tǒng）或基於模型的“加工參數的智能優化與選擇器”，利用它獲得優化的加工參數，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、縮短生（shēng）產準備時間的（de）目的；
    3）智能故障自診斷與自修複技術：根據已有的故障信息，應用現代智能方法實現故障的快速準確定位；
    4）智能故障回放和故障仿真技術：能夠完（wán）整（zhěng）記錄係統的各種信息，對數（shù）控機床發生的各（gè）種錯誤（wù）和事故進行回放和仿真，用以確定錯（cuò）誤引起的原因，找出解決（jué）問題的辦法，積累生產經驗；
    5）智能化交流伺服驅動裝置：能自動識別負載，並自（zì）動調整參數（shù）的智能化伺服係統，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝（zhuāng）置。這種驅動裝置能自（zì）動識別電機及負載的轉動慣（guàn）量，並自動對控製（zhì）係統參數進（jìn）行優化和調整，使（shǐ）驅動係統獲得最佳運行；
    6）智能4M數控係統（tǒng）：在製造（zào）過程中，加工、檢測一體化是實現快速製造、快速檢測和快（kuài）速響應的有效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即4M）融合在一個係統（tǒng）中，實現信息共享，促進測（cè）量、建模、加工、裝（zhuāng）夾、操作的一體化。
    國產數控機床缺（quē）乏核（hé）心（xīn）技術，從高性能數控係統到關（guān）鍵功能部件基本都依（yī）賴進口，即使近幾年有些國內製（zhì）造商艱難地（dì）創出了自己的品牌（pái），但（dàn）其產品的功（gōng）能、性能的可靠性仍然與國外產品有（yǒu）一定差距（jù）。近幾（jǐ）年國產數控機床製造商（shāng）通過技（jì）術引進、海內外（wài）並購重（chóng）組以（yǐ）及國外采購等獲得了一些先進數控技術（shù），但缺乏對機床結構與精度、可靠性、人性化設計等（děng）基礎（chǔ）性技術的研究，忽視（shì）了自主開發能力的培育，國產數控機床的技術水平、性能和質量與國外還有較大差距（jù），同樣難以得到（dào）大多數用戶的認可。
    一些國產數控機床製造商不夠重視整體工藝（yì）與製造水（shuǐ）平的（de）提高，加工手段基本以普通機床與低效（xiào）刀具（jù）為主，裝配調試完全靠手工，加工質量在（zài）生產進度的緊逼下不能得到（dào）穩定與提高。另外很（hěn）多國產數控機床製造商的生產管（guǎn）理依然沿（yán）用原始（shǐ）的手工台賬管理方（fāng）式，工藝水平和管理效率低下（xià）使得企業無（wú）法形成（chéng）足夠生（shēng）產規模。如國外機床製造商能（néng）做到每周裝調出產品，而國內的（de）生產周期過長且很難控製。因此我們在引進技術的（de）同時（shí）應注意加強自身工藝技術改造和管理水平的提升。
    由於數控機床產業發展迅速，一部分企業不顧長遠利益，對提高（gāo）自身的綜合服務水平不夠重視，甚至對服務缺（quē）乏真正的（de）理解，隻注重推銷而不注（zhù）重售前與售後服務。有些企業（yè）派出（chū）的人員對生產（chǎn）的數控機床缺乏足夠了解（jiě），不會使用或使用不好數控機床（chuáng），更不能指導用戶使用好機床；有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案，用（yòng）戶自然對製造商（shāng）缺乏信（xìn）心。
    製造商的服務應從研（yán）究用戶的加工產品、工藝（yì）、生產類型（xíng）、質量要求入手，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工（gōng）藝（yì）與工輔具，配備專業的培訓人員和良好的培訓環境，幫助用戶（hù）發揮（huī）機床的最（zuì）大（dà）效益、加工出高質量的最終產品（pǐn），這樣才能逐步得到用戶的認同（tóng），提高國產數控機床的市場占有率。