1、數(shù)控機床現(xiàn)狀及發(fā)展趨向剖析數(shù)控機床的觀點數(shù)控機床就是在數(shù)字控制下，能在尺寸精度和幾何精度雙方面達(dá)成金屬毛坯零件加工成所需要形狀的工作母機的總稱。數(shù)控機床往常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其余協(xié)助系統(tǒng)構(gòu)成。國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)顯現(xiàn)狀一、國產(chǎn)數(shù)控機床與國際先進(jìn)水平差距漸漸減小數(shù)控機床是今世機械制造業(yè)的主流裝備，國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展經(jīng)歷HotTag了30年跌蕩起伏，已經(jīng)由成長久進(jìn)入了成熟期，可供給市場1,500種數(shù)控機床，覆蓋超重型機床、高精度機床、特種加工機床、鍛壓設(shè)施、前沿高技術(shù)機床等領(lǐng)域，產(chǎn)品種類可與日、德、意、美等國齊驅(qū)并駕。特別是在五軸聯(lián)動數(shù)控機床、數(shù)控超重型機床、立式臥式加工中

2、心、數(shù)控車床、數(shù)控齒輪加工機床領(lǐng)域部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。此中，五軸(坐標(biāo))聯(lián)動數(shù)控機床是數(shù)控機床技術(shù)的制高點標(biāo)記之一。它集計算機控制、高性能伺服驅(qū)動和精美加工技術(shù)于一體，應(yīng)用于復(fù)雜曲面的高效、精美、自動化加工，是發(fā)電、船舶、航天航空、模具、高精美儀器等民用工業(yè)和軍工部門急迫需要的重點加工設(shè)施。五軸聯(lián)動數(shù)控機床的應(yīng)用，其加工效率相當(dāng)于2臺三軸機床，甚至能夠完好省去某些大型自動化生產(chǎn)線的投資，大大節(jié)儉了占地空間和工作在不一樣制造單元之間的周轉(zhuǎn)運輸時間及費用。國產(chǎn)五軸聯(lián)動數(shù)控機床品種日趨增加，國際強手對中國限制的五軸聯(lián)動加工中心、五軸數(shù)控銑床、五軸龍門銑床、五軸落地銑鏜床等均在國內(nèi)研制成功，

3、改變了國際強手對數(shù)控機床家產(chǎn)的壟斷場面。二、國產(chǎn)數(shù)控機床存在的問題因為中國技術(shù)水平易工業(yè)基礎(chǔ)還比較落伍，數(shù)控機床的性能、水平易可*性與工業(yè)發(fā)達(dá)國家對比，差距仍是很大，特別是數(shù)控系統(tǒng)的控制可*性還較差，數(shù)控家產(chǎn)還沒有真實形成。所以加快進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的工程化、商品化攻關(guān)，趕快建成與完美數(shù)控機床和數(shù)控家產(chǎn)成為目前的主要任務(wù)。目前主要問題有：三、核心技術(shù)嚴(yán)重缺少統(tǒng)計數(shù)據(jù)表示，數(shù)控機床的核心技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)，由顯示器、控制器伺服、伺服電機和各樣開關(guān)、傳感器構(gòu)成，中國90%需要外國入口。如在上海設(shè)廠的德國吉特邁公司和意大利利雅路機床公司，在煙臺建廠的韓國大宇綜合機械株式會社，所有的核心技術(shù)都被外方掌握。國內(nèi)能做

4、的中、高端數(shù)控機床，更多處于組裝和制造環(huán)節(jié)，廣泛未掌握核心技術(shù)。國產(chǎn)數(shù)控機床的重點零零件和重點技術(shù)主要依靠入口，國內(nèi)真實大而強的公司其實不多。目前生界最大的3家廠商是：日本發(fā)那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛才開始家產(chǎn)化、水平質(zhì)量一般。高品位的系統(tǒng)全都是入口。華中數(shù)控近幾年發(fā)展快速，軟件水平相當(dāng)不錯，但在電器硬件方面還需進(jìn)一步提升。目前國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。數(shù)控功能零件是此外一個單薄環(huán)節(jié)。四、民族品牌與國際品牌差距顯然2004年6月一份廣東機床用戶的抽查狀況流露，在數(shù)控機床的各個品牌之中，用戶對歐洲、日本、美國、

5、韓國和中國臺灣等數(shù)控機床品牌的關(guān)注度已占所有市場的60%以上。品牌著名度上的差距，致使用戶在選擇加工設(shè)施時把更多的時機給了外國數(shù)控機床行業(yè)的一些“實力派”。如哈爾濱某發(fā)動機(公司)有限公司的缸體生產(chǎn)線是一條全自動加工線，其粗加工采用韓國大宇重工的專機自動線，精加工則采用了英國CROSSHULLE公司的專機自動線，缸蓋加工線是由德國公司制造的高速加工中心和專機自動線、德國產(chǎn)的全自動在線丈量機、日本產(chǎn)的全自動密封檢測機和沖洗機構(gòu)成的。曲軸生產(chǎn)線為全自動柔性流水生產(chǎn)線，精加工線由日本的數(shù)控高速CBN磨床、動均衡機、拋光機等構(gòu)成。數(shù)控機床的發(fā)展趨向高速化跟著汽車、國防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁

6、合金等新資料的應(yīng)用，對數(shù)控機床加工的高速化要求愈來愈高。（1）主軸轉(zhuǎn)速：機床采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機），主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min；2）進(jìn)給率：在分辨率為m時，最大進(jìn)給率達(dá)到240m/min且可獲取復(fù)雜型面的精準(zhǔn)加工；3）運算速度：微辦理器的快速發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展供給了保障，開發(fā)出CPU已發(fā)展到32位以及64位的數(shù)控系統(tǒng)，頻次提升到幾百兆赫、上千兆赫。因為運算速度的極大提升，使適當(dāng)分辨率為m、m時還能獲取高達(dá)24240m/min的進(jìn)給速度；4）換刀速度：目前外國先進(jìn)加工中心的刀具互換時間廣泛已在1s左右，高的已達(dá)。德國Chiron公司將刀庫設(shè)計成籃子款式，以主軸為

7、軸心，刀具在圓周部署，其刀到刀的換刀時間僅。高精度化數(shù)控機床精度的要求此刻已經(jīng)不限制于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和賠償愈來愈獲取重視。1）提升CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術(shù)，以細(xì)小程序段實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC控制單位精美化，并采用高分辨率地點檢測裝置，提升地點檢測精度（日本已開發(fā)裝有106脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏地點檢測器的溝通伺服電機，其地點檢測精度可達(dá)到m/脈沖），地點伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法；2）采用偏差賠償技術(shù)：采用反向空隙賠償、絲桿螺距偏差賠償和刀具偏差賠償?shù)燃夹g(shù)，對設(shè)施的熱變形偏差和空間偏差進(jìn)行綜合賠償。研究結(jié)果表示，綜合偏差賠償技術(shù)的應(yīng)用可將

8、加工偏差減少60%80%；3）采用網(wǎng)格解碼器檢查和提升加工中心的運動軌跡精度，并經(jīng)過仿真展望機床的加工精度，以保證機床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長久穩(wěn)固，能夠在不一樣運轉(zhuǎn)條件下達(dá)成多種加工任務(wù)，并保證零件的加工質(zhì)量。功能復(fù)合化復(fù)合機床的含義是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能達(dá)成從毛坯至成品的多種因素加工。依據(jù)其結(jié)構(gòu)特色可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。工藝復(fù)合型機床如鏜銑鉆復(fù)合加工中心、車銑復(fù)合車削中心、銑鏜鉆車復(fù)合復(fù)合加工中心等；工序復(fù)合型機床如多面多軸聯(lián)動加工的復(fù)合機床和雙主軸車削中心等。采用復(fù)合機床進(jìn)行加工，減少了工件裝卸、改換和調(diào)整刀具的輔助時間以及中間過程中產(chǎn)生的偏差，提升了零件加

9、工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提升了生產(chǎn)效率和制造商的市場反響能力，相關(guān)于傳統(tǒng)的工序分別的生產(chǎn)方法擁有顯然的優(yōu)勢。?加工過程的復(fù)合化也致使了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國Index公司最新推出的車削加工中心是模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠達(dá)成車削、銑削、鉆削、滾齒、磨削、激光熱辦理等多種工序，可達(dá)成復(fù)雜零件的所有加工。跟著現(xiàn)代機械加工要求的不停提升，大批的多軸聯(lián)動數(shù)控機床愈來愈遇到各大公司的歡迎。在2005年中國國際機床博覽會（CIMT2005）上，國內(nèi)外制造商展出了形式各異的多軸加工機床（包含雙主軸、雙刀架、9軸控制等）以及可實現(xiàn)4軸聯(lián)動的五軸高速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑削中心等?？刂浦悄芑?/p>

10、著人工智能技術(shù)的發(fā)展，為了知足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化的發(fā)展需求，數(shù)控機床的智能化程度在不停提升。詳細(xì)表此刻以下幾個方面：（1）加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)：經(jīng)過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進(jìn)給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進(jìn)行辨別，以辯識出刀具的受力、磨損、損壞狀態(tài)及機床加工的穩(wěn)固性狀態(tài)，并依據(jù)這些狀態(tài)及時調(diào)整加工參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度）和加工指令，使設(shè)施處于最正確運轉(zhuǎn)狀態(tài)，以提升加工精度、降低加工表面粗拙度并提升設(shè)施運轉(zhuǎn)的安全性；2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇：將工藝專家或技師的經(jīng)驗、零件加工的一般與特別規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，結(jié)構(gòu)鑒于專家系統(tǒng)或鑒于模型的“加工參數(shù)的智

11、能優(yōu)化與選擇器”，利用它獲取優(yōu)化的加工參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到提升編程效率和加工工藝水平、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間的目的；3）智能故障自診療與自修復(fù)技術(shù)：依據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法實現(xiàn)故障的快速正確立位；4）智能故障回放和故障仿真技術(shù)：能夠完好記錄系統(tǒng)的各樣信息，對數(shù)控機床發(fā)生的各樣錯誤和事故進(jìn)行回放和仿真，用以確立錯誤惹起的原由，找出解決問題的方法，累積生產(chǎn)經(jīng)驗；5）智能化溝通伺服驅(qū)動裝置：能自動辨別負(fù)載，并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包含智能主軸溝通驅(qū)動裝置和智能化進(jìn)給伺服飾置。這類驅(qū)動裝置能自動辨別電機及負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動系統(tǒng)獲取最正確運轉(zhuǎn)；6）智能4M

12、數(shù)控系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、快速檢測和快速響應(yīng)的有效門路，將丈量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即4M）交融在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息共享，促使丈量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。系統(tǒng)開放化1）向?qū)砑夹g(shù)開放：因為軟硬件接口都按照公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，只要少許的從頭設(shè)計和調(diào)整，新一代的通用軟硬件資源便可能被現(xiàn)有系統(tǒng)所采用、汲取和兼容，這就意味著系統(tǒng)的開發(fā)花費將大大降低而系統(tǒng)性能與靠譜性將不停改良并處于長生命周期；2）向用戶特別要求開放：更新產(chǎn)品、擴大功能、供給硬軟件產(chǎn)品的各樣

13、組合以知足特別應(yīng)用要求；（3）數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的成立：國際上正在研究和擬訂一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP-NC），以供給一種不依靠于詳細(xì)系統(tǒng)的中性體制，能夠描繪產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的一致數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而實現(xiàn)整個制造過程以致各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率真接相關(guān)的勞動耗費。驅(qū)動并聯(lián)化并聯(lián)運動機床戰(zhàn)勝了傳統(tǒng)機床串連機構(gòu)挪動零件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只好沿固定導(dǎo)軌進(jìn)給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)施加工靈巧性和靈巧性不夠等固出缺點，在機床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構(gòu)驅(qū)動，經(jīng)過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲取

14、相應(yīng)自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工、裝置和丈量多種功能，更能知足復(fù)雜特種零件的加工，擁有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等長處。并聯(lián)機床作為一種新式的加工設(shè)施，已成為目前機床技術(shù)的一個重要研究方向，遇到了國際機床行業(yè)的高度重視，被以為是“自覺明數(shù)控技術(shù)以來在機床行業(yè)中最存心義的進(jìn)步”和“21世紀(jì)新一代數(shù)控加工設(shè)施”。極端化(大型化和微型化)國防、航空、航天事業(yè)的發(fā)展和能源等基礎(chǔ)家產(chǎn)裝備的大型化需要大型且性能優(yōu)秀的數(shù)控機床的支撐。而超精美加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略技術(shù)，需發(fā)展能適應(yīng)細(xì)小型尺寸和微納米加工精度的新式制造工藝和裝備，所以微型機床包含微切削加工(車、銑、磨)機

15、床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需求量正在漸漸增大。信息交互網(wǎng)絡(luò)化關(guān)于面對強烈競爭的公司來說，使數(shù)控機床擁有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通信功能，以保證信息流在車間各個部門間通暢無阻是特別重要的。既能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享，又能實現(xiàn)數(shù)控機床的遠(yuǎn)程監(jiān)督、控制、培訓(xùn)、教課、管理，還可實現(xiàn)數(shù)控裝備的數(shù)字化服務(wù)(數(shù)控機床故障的遠(yuǎn)程診療、保護(hù)等)。比如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心裝備了一個稱為信息塔(e-Tower)的外面設(shè)備，包含計算機、手機、機外和機內(nèi)攝像優(yōu)等，能夠?qū)崿F(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線幫助清除故障等功能，是獨立的、自主管理的制造單元。新式功能零件為了提升數(shù)控

16、機床各方面的性能，擁有高精度和高靠譜性的新式功能零件的應(yīng)用成為必定。擁有代表性的新式功能零件包含：高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸零件的集成，擁有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無級調(diào)速等一系列長處，在各樣新式數(shù)控機床中已經(jīng)獲取寬泛的應(yīng)用；直線電動機：最近幾年來，直線電動機的應(yīng)用日趨寬泛，固然其價錢高于傳統(tǒng)的伺服系統(tǒng)，但因為負(fù)載變化擾動、熱變形賠償、隔磁和防備等重點技術(shù)的應(yīng)用，機械傳動結(jié)構(gòu)獲取簡化，機床的動向性能有了提升。如：西門子公司生產(chǎn)的1FN1系列三相溝通永磁式同步直線電動機已開始寬泛應(yīng)用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機床以及動向性能和運動精度要求高的機床等；德國EX-CELL-O公司的XH

17、C臥式加工中心三向驅(qū)動均采用兩個直線電動機；電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，能夠大大簡化數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)，擁有傳動環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)緊湊等一系列長處。高靠譜性數(shù)控機床與傳統(tǒng)機床對比，增添了數(shù)控系統(tǒng)和相應(yīng)的監(jiān)控裝置等，應(yīng)用了大批的電氣、液壓和機電裝置，易于致使出現(xiàn)無效的概率增大；工業(yè)電網(wǎng)電壓的顛簸和擾亂對數(shù)控機床的靠譜性極為不利，而數(shù)控機床加工的零件型面較為復(fù)雜，加工周期長，要求均勻無故障時間在2萬小時以上。為了保證數(shù)控機床有高的靠譜性，就要精心設(shè)計系統(tǒng)、嚴(yán)格制造和明確靠譜性目標(biāo)以及經(jīng)過維修剖析故障模式并找出單薄環(huán)節(jié)。外國數(shù)控系統(tǒng)均勻無故障時間在710萬小時以上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)均勻無故

18、障時間僅為10000小時左右，外國整機均勻無故障工作時間達(dá)800小時以上，而國內(nèi)最高只有300小時。加工過程綠色化跟著日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源拘束，制造加工的綠色化愈來愈重要，而中國的資源、環(huán)境問題尤其突出。所以，最近幾年來不用或少用冷卻液、實現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機床不停出現(xiàn)，并在不停發(fā)展中間。在21世紀(jì)，綠色制造的大趨向?qū)⑹垢鳂庸?jié)能環(huán)保機床加快發(fā)展，占據(jù)更多的世界市場。多媒體技術(shù)的應(yīng)用多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機擁有綜合辦理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，所以也對用戶界面提出了圖形化的要求。合理的人性化的用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們能夠經(jīng)過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于宏圖編程和快速編程、三維彩色立體動向圖形顯示、圖形模擬、圖形動向追蹤和仿真、不一樣方向的視圖和局部顯示比率縮放功能的實現(xiàn)。除此之外，在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用多媒體技術(shù)能夠做到信息辦理綜合化、智能化，應(yīng)用于及時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)施的故障診療、生產(chǎn)過程參