數控機床未來四大發展趨勢

 目前（qián），數控機（jī）床的發展日新月異（yì），高速化、高精度化、複合（hé）化、智能化、開放化、並聯驅動化、網絡化、極端化、綠色（sè）化已成為數控機床發展的（de）趨勢和方向。
    中國作（zuò）為一個製造大國，主（zhǔ）要還是依靠勞（láo）動力、價格、資源等方麵的（de）比（bǐ）較優（yōu）勢，而在（zài）產品的（de）技術創（chuàng）新與（yǔ）自主開發方麵與國外同行的差距還很（hěn）大。中國的數控產業不能安於（yú）現狀，應該抓住機會不斷發展，努力發展（zhǎn）自己的先進（jìn）技術，加大技術創新與人才培訓力度（dù），提高企業綜合服（fú）務能力，努力縮短與發達國家之間的差距。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製造的轉變，實現從中國製（zhì）造到中國創造、從（cóng）製造大國到製造強國的轉變。
    1、高速化
    隨著汽車、國防、航空、航天等工（gōng）業（yè）的高速發展以（yǐ）及鋁合金等新材料的應用，對數控機床加工的高速化要（yào）求越來越高。
    1）主軸轉速：機床采用電主軸（內（nèi）裝式主軸電機），主軸最高轉（zhuǎn）速（sù）達200000r/min；
    2）進給率：在（zài）分辨率（lǜ）為0.01μm時，最大進給率達（dá）到240m/min且可獲（huò）得複雜型（xíng）麵的精確（què）加工；
    3）運算速度（dù）：微處理（lǐ）器（qì）的迅速發（fā）展（zhǎn）為數控係統向（xiàng）高速、高精度方（fāng）向發展提供了保障，開發出CPU已發展到32位以及64位的數控係統，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由於運算（suàn）速度的（de）極大提高（gāo），使（shǐ）得當分辨率為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達24～240m/min的（de）進給（gěi）速度；
    4）換刀速度：目前國外（wài）先進加工中心的刀具交換時間普遍已（yǐ）在1s左右，高的已（yǐ）達0.5s。德國Chiron公司將刀庫設計成（chéng）籃（lán）子（zǐ）樣式，以主（zhǔ）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（jīng）度化
    數控機床精（jīng）度的要求（qiú）現在已經不局限於靜態的幾何精度，機床（chuáng）的運動精度、熱變形以及對振動的監測和（hé）補償越來越獲得重視。
    1）提高CNC係統控製精度：采用高速插補技（jì）術，以微（wēi）小程序段（duàn）實現連續進給，使CNC控製單位精細化，並采用高分（fèn）辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已開發裝有106脈衝（chōng）/轉的內藏位置檢測器（qì）的交流伺服電機，其（qí）位置檢測（cè）精度可達到0.01μm/脈衝），位置伺服（fú）係統采用前饋控製與非線性控製等方（fāng）法；
    2）采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲（sī）杆螺距誤差補償和刀（dāo）具誤差補償等技術（shù），對設備的熱（rè）變形誤差和空間誤差進行（háng）綜合補償。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應用可將加工誤差減少60%～80%；
    3）采用網格檢查（chá）和提高加工中心的（de）運動軌跡精度，並通過仿真預測機床的加工精度，以（yǐ）保證機床的定位精度和重（chóng）複（fù）定位精度，使其（qí）性能長期穩定，能夠在不（bú）同運行條件下完成多種加工任務，並保證零（líng）件的加工質量。
    3、功能複合化
    複（fù）合機床的含義是指在一台機床上實現或盡可能完成從毛坯至成品的多種（zhǒng）要素加工。根據其（qí）結構特點可（kě）分（fèn）為（wéi）工藝複合型和工序複合型兩類。工藝複（fù）合型機床如鏜銑鑽複合——加工（gōng）中心、車銑複合——車削中心、銑鏜鑽車複合——複合加工中心等；工序複合型機床如多麵多軸聯動加工的（de）複合機床和雙主軸車削中心等。采用複合機床進行加工，減（jiǎn）少了工（gōng）件裝（zhuāng）卸、更換和調（diào）整（zhěng）刀具的輔助時（shí）間以及中（zhōng）間過程中產生的誤差，提高了零（líng）件加工精度，縮（suō）短了產品製造周期，提高（gāo）了生產效率和製造商的市場反應能力，相對於傳統的工序（xù）分散的生產方法具有明顯的（de）優勢（shì）。
    4、控製（zhì）智能化
    隨著人工智能技術的發展，為了滿足製造業生產柔性化、製（zhì）造自動化的發展需求，數（shù）控機床（chuáng）的智能化程度在不斷（duàn）提高。具體體現在以下幾個方麵：
    1）加工過程（chéng）自適應控製技術：通過監測加工過程中的切削力、主軸（zhóu）和（hé）進給電機的功率、電流、電（diàn）壓等信息，利用傳統的或（huò）現代的（de）算法進行識別，以辯識出刀具的受力（lì）、磨損、破損狀態及機床（chuáng）加工的穩定性狀（zhuàng）態，並根據這些狀態實（shí）時調整加工參數（主軸轉速、進（jìn）給速度）和加工指（zhǐ）令，使設備處於最佳運（yùn）行狀態，以提（tí）高加工精度、降低（dī）加工表麵（miàn）粗（cū）糙度並提高設備運行的安全性；
    2）加工參（cān）數的智能優化與選擇：將工藝專家或技師的（de）經驗、零件加工的一般與特殊規律，用現代智能方法，構造基於專家係統或基於模型的“加工參數的智能優化與選擇器”，利用它獲得優化的（de）加工參數，從而達到提高編程效率和加工工藝水平（píng）、縮短生（shēng）產準（zhǔn）備時間（jiān）的目的；
    3）智能故障（zhàng）自（zì）診斷與自修複技術：根據（jù）已有的故障信息（xī），應用現代智（zhì）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：能夠完整記錄係統（tǒng）的各種信息，對數控機床發生（shēng）的各種（zhǒng）錯誤和（hé）事故進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的（de）原因，找出解決問題的（de）辦法，積累生產經驗；
    5）智能化（huà）交流伺服驅動裝置：能自動（dòng）識別負載，並自動調（diào）整參數（shù）的智能化伺（sì）服係統，包括智能主（zhǔ）軸交流驅動裝置（zhì）和智（zhì）能（néng）化進給伺（sì）服裝置。這種（zhǒng）驅動裝置能自動識別電機及負載（zǎi）的轉動慣量，並自動對控製係統參數進行優化和調整，使驅動係統獲得最佳運行；
    6）智能4M數控係統：在製造（zào）過程中，加工、檢測（cè）一體（tǐ）化是實現快（kuài）速製造、快速（sù）檢測和快速響應的有（yǒu）效途徑，將（jiāng）測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即4M）融合在一個係（xì）統中，實（shí）現（xiàn）信（xìn）息共享，促進測量（liàng）、建（jiàn）模、加工、裝夾、操作的一體化。
    國產（chǎn）數控機床缺乏核心技術，從高性能數控係統到關鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內製造商艱難地創出了自己的品牌（pái），但其產品的功能、性（xìng）能的可靠性仍然與國外（wài）產品有一定差距。近幾年國產（chǎn）數（shù）控機床製造商（shāng）通過技術引進（jìn）、海內（nèi）外並購重組以及（jí）國外采（cǎi）購等獲得了一些先進數控技（jì）術，但缺乏對（duì）機床結構與精度、可靠性、人性化設計等基礎（chǔ）性技術的研究，忽視了自主開發能力的培育，國產數控（kòng）機床的技術水平、性能（néng）和質量與國外還（hái）有較大差距，同樣難以得到大多數用戶的認可。
    一（yī）些國產數控機（jī）床製造商不夠重視（shì）整（zhěng）體工藝與製造水平的提高，加工手段基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調試完全靠手工，加工質量在生（shēng）產進度的緊（jǐn）逼下不能得到穩定與提高。另外很多（duō）國產數控機床製造商的生產（chǎn）管理依然沿用（yòng）原（yuán）始的手工台賬（zhàng）管理方式，工藝水平和（hé）管理效率低下使得企業無法形成足夠生（shēng）產（chǎn）規模。如國外機床製造商能做到每周裝調出產品，而國內的生產周期過長且很難控製。因此我們在引進技（jì）術的同時（shí）應注意加強（qiáng）自身工藝技術改造和管理水平的提（tí）升。
    由於（yú）數控機床產業（yè）發（fā）展迅速，一部分企業不顧長遠利益，對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（jiě），隻注重推銷而不注重售（shòu）前與售後服務。有些（xiē）企業派出的人員對生產的（de）數（shù）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（hǎo）機床；有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提（tí）供較好的工藝解決方案，用戶自然對製造商缺乏（fá）信心。
    製造商的服務應從研究用戶的加工（gōng）產（chǎn）品、工藝、生產（chǎn）類型（xíng）、質量要求入手，幫助用戶（hù）進行設備（bèi）選型，推（tuī）薦先進工藝與工輔具，配備專業（yè）的培訓人員和良好的培訓環境（jìng），幫助用戶發揮機床（chuáng）的（de）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（yòng）戶的認同，提高國產數控機床的市場占有率。