數控機床未來四（sì）大發展趨勢

 目前，數控機床的發展日新月異，高速化、高精度化、複合化、智能化、開放化、並聯驅動（dòng）化、網（wǎng）絡化、極端化、綠色化已成為數控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（kào）勞動力、價格、資源等方麵的（de）比（bǐ）較（jiào）優勢，而在產品的技術創（chuàng）新與自主開發（fā）方麵與國外同行的差（chà）距還很大。中國的（de）數控產業不能安於現狀，應該抓住機會不斷發展，努力發展自己的先進技術，加大技術創（chuàng）新與人才培訓力度，提高企業綜（zōng）合服務（wù）能力，努力縮短與發達（dá）國家之（zhī）間的差距。中國力爭早日實現數控機床產品從低端到高端、從初級（jí）產品加工到高精尖產品（pǐn）製造（zào）的轉變，實現（xiàn）從中國製造到中國創造、從製造大國到製造強國的轉變。
    1、高（gāo）速化
    隨著汽車、國防、航空（kōng）、航天等工業的高速發展以及鋁合金（jīn）等（děng）新材料的應用，對數控機床加工的（de）高速化要求越來越高。
    1）主軸轉（zhuǎn）速：機床采用電主軸（內裝式主軸電（diàn）機），主軸最高轉速達200000r/min；
    2）進給率：在分辨率為0.01μm時，最大進（jìn）給率達到240m/min且可獲得複雜型麵的精確加工；
    3）運算速度：微（wēi）處理器的迅速發（fā）展為數控係統向高速（sù）、高精度方（fāng）向發展提供（gòng）了保障（zhàng），開發出CPU已發展到（dào）32位以及64位（wèi）的數控係統，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由於運算速度的極大提高，使得當分辨率為（wéi）0.1μm、0.01μm時仍能獲得（dé）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刀具交換時間普（pǔ）遍已在1s左右，高的（de）已達0.5s。德國Chiron公司將刀庫設計成籃子樣式，以（yǐ）主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀（dāo）到刀的換刀時間僅0.9s。
    2、高精度化
    數控（kòng）機床精度的要（yào）求（qiú）現在已經不局限於靜（jìng）態的幾何精度，機床的運動精（jīng）度、熱變形以及對振動的監測和補償越（yuè）來（lái）越獲得（dé）重視。
    1）提高（gāo）CNC係統控製精度：采（cǎi）用高速插補（bǔ）技（jì）術，以微小程序（xù）段實現連續（xù）進給，使CNC控製單位精（jīng）細化，並采用高分辨（biàn）率位（wèi）置檢測裝（zhuāng）置，提高位置檢測精度（日本已（yǐ）開發裝有106脈衝/轉的內藏位置檢測器的交流伺服（fú）電機，其位（wèi）置檢測精度可達到0.01μm/脈衝），位置伺服係統采用前饋控製與非線性控製等方（fāng）法；
    2）采用誤（wù）差補償技術（shù）：采用反向間隙補償（cháng）、絲杆螺距誤差（chà）補償（cháng）和刀具誤差補償等技術，對設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償（cháng）。研究結果表明（míng），綜合誤差補償技術的應用可將加（jiā）工誤差減（jiǎn）少60%～80%；
    3）采用網格檢查（chá）和（hé）提高（gāo）加工中（zhōng）心的運動軌（guǐ）跡精度，並（bìng）通過仿真預測機（jī）床的加工精度，以保證機床的定位精度和重複定位精度，使其性能（néng）長期穩定，能夠在不同運行條件下完成多種加工（gōng）任務，並保證零件的加工質量（liàng）。
    3、功能複合化
    複合機床的含義是指在一台機床上實現（xiàn）或盡（jìn）可能完成從毛坯至成品的多（duō）種要素加工。根據其結（jié）構特點可分為工（gōng）藝複合型和工序複合型兩類。工藝複合型機床如鏜銑鑽複合——加工中心、車銑複合——車（chē）削中（zhōng）心（xīn）、銑鏜鑽車複合（hé）——複合加工中心等；工序複合型機床如多（duō）麵多軸聯動加（jiā）工的複合機床和雙（shuāng）主軸車削中（zhōng）心等。采用複合機床進行加工，減（jiǎn）少了工件裝卸、更換和調整刀具的（de）輔助（zhù）時間以及中（zhōng）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（zhōu）期（qī），提高（gāo）了生產效率和製（zhì）造商的市場反應能（néng）力（lì），相對於傳統的工序分散的生（shēng）產方法具有明顯的優勢。
    4、控製智能化
    隨（suí）著人工智能技術的發展，為了滿足（zú）製造業生（shēng）產柔性化、製造自（zì）動化的發展需求，數控機床的智能化（huà）程度在不斷提高（gāo）。具體體（tǐ）現在以下幾個方麵（miàn）：
    1）加工過程自適應控製技術：通過監測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功（gōng）率、電流、電壓等（děng）信息（xī），利（lì）用傳統的或現代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀（zhuàng）態及機床加工的穩定性狀態，並根據這些狀態實時調整加（jiā）工參數（主軸（zhóu）轉速、進給速度）和加工（gōng）指令，使設備處於最（zuì）佳（jiā）運行狀態，以提高加工精度、降低加工表麵粗糙度並提高設備運行（háng）的安全性；
    2）加工參數的智能優化與選擇：將工藝專家或技師的經驗、零（líng）件加工的一（yī）般與特殊規律，用現代智（zhì）能方法，構造基於專家係（xì）統或基於模（mó）型的（de）“加工（gōng）參數的智能優（yōu）化與選擇器”，利用它獲得（dé）優化的加工參（cān）數，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、縮短（duǎn）生產準備時間的目的（de）；
    3）智（zhì）能故障自診斷與自修複技術：根據已有的故障信（xìn）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：能夠完整記錄（lù）係統的各（gè）種信息，對數控機床發生的（de）各種錯（cuò）誤和事故（gù）進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找（zhǎo）出解決（jué）問（wèn）題的辦法，積累生產經驗；
    5）智能化交流伺（sì）服驅動裝置：能自（zì）動識別負載，並自動調整參數的智能化伺服係統，包括智能主（zhǔ）軸交流驅動裝置和智能化進給伺（sì）服裝置。這種驅動（dòng）裝置（zhì）能自動識別電機及負載的轉動慣量，並自動對控製（zhì）係統參數進行優（yōu）化和調整（zhěng），使驅動係（xì）統獲得最佳運行（háng）；
    6）智能4M數控係（xì）統：在製造過程中，加工、檢測一體化是實現快速製造、快速檢測和快速響應的有效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加（jiā）工（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即4M）融合在一個係統中，實現信息共享，促進測量、建（jiàn）模、加工、裝夾、操作的一體化。
    國產數控機床缺乏核心技術（shù），從高性能數控係統到關鍵功能部（bù）件基本都（dōu）依賴進口，即使近幾年有（yǒu）些國內製（zhì）造商艱難地創出了自己的品牌，但其產（chǎn）品的功能、性（xìng）能的可靠性仍然與國（guó）外產品有一（yī）定差距。近幾年國（guó）產數（shù）控機床製造（zào）商通（tōng）過技術引進、海內外並購重組以（yǐ）及國外采購等獲得了一些先進（jìn）數控技術，但缺乏對機床結構與精度、可靠性（xìng）、人性化設計等基礎性技（jì）術的研究，忽視了自主開（kāi）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，同樣難以得到大多數用戶的認可。
    一些國產數控機床製造商不夠重視整體工藝與製造水平的（de）提高，加工手段基本以普（pǔ）通機床與低效刀具為主，裝配（pèi）調試完全靠（kào）手工，加工質（zhì）量在生產進度的緊（jǐn）逼下不能得到穩定與提高。另外很多國產數控機床製造商的生產管理依然沿用原始的手工台賬管理方式，工藝水平和管理效（xiào）率（lǜ）低下使得企業無法形成足夠生產規模。如國外機床製造商（shāng）能做到每周裝調出產品（pǐn），而國內的生產周期過長且很難（nán）控製。因此我們在（zài）引進（jìn）技（jì）術的同時應注意加強自身工藝技術改造和管理水（shuǐ）平的提（tí）升。
    由於數控機（jī）床產業發展迅速，一部（bù）分企業不顧長遠（yuǎn）利益，對（duì）提高自身的綜合服務水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，隻注重推銷而不注重售（shòu）前與售後服務。有些企業派出的人員對生產的數控機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好數控機床，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，用戶自然對製造（zào）商缺（quē）乏信心。
    製造商的服務應從研究用戶（hù）的加工產品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助用戶進行設備選（xuǎn）型，推薦先進工藝與工輔（fǔ）具，配備專業的培訓人員和良好（hǎo）的培訓環境，幫助用戶發揮機床的最大效益（yì）、加工出高質量的最終產品，這樣才（cái）能逐步得到用戶的認（rèn）同，提高國產數控機床的市場占有率。