數（shù）控機床未來四大發展趨勢

 目前，數控機（jī）床的發展日新月異，高（gāo）速化（huà）、高精度化、複合化、智（zhì）能化、開（kāi）放（fàng）化（huà）、並聯驅動化、網絡化、極端化、綠色化（huà）已成為數控機（jī）床發展（zhǎn）的趨勢和方向。
    中國作為一個製造大國，主要還是依靠勞動（dòng）力、價格、資（zī）源等（děng）方麵的比較優勢，而在（zài）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（kòng）產（chǎn）業不能安（ān）於現狀（zhuàng），應該抓住機會不斷發展，努力發展自己（jǐ）的先進技術，加大技術創新與人才培訓力度，提高企業（yè）綜合（hé）服務能力（lì），努力縮短與發達國家之間的差距。中國力爭早日實現數（shù）控（kòng）機床產品從低端到高端、從初級產（chǎn）品加工到高精尖產品製造的轉變，實現從中國製造到中國創造、從製造大國到製造強國的轉（zhuǎn）變。
    1、高速化
    隨著（zhe）汽車、國防、航空、航天等工業的高速發展以及鋁合金（jīn）等新材料的應用，對（duì）數（shù）控機床加工的（de）高速化要求越來越高。
    1）主軸轉速：機床采用電主軸（內裝式主軸電機），主軸最（zuì）高轉速達200000r/min；
    2）進給率：在分辨（biàn）率為0.01μm時，最大進給率達到240m/min且可獲得複（fù）雜型麵（miàn）的精確（què）加（jiā）工；
    3）運算速度：微處（chù）理器的迅速發展（zhǎn）為數控係統向高速、高精度方（fāng）向發展提供了保障（zhàng），開發出CPU已發展（zhǎn）到32位以及64位的數控係統，頻率提（tí）高到幾百兆赫、上千兆赫。由（yóu）於（yú）運算速度的（de）極大提高，使得當分（fèn）辨率為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達24～240m/min的進給速度；
    4）換（huàn）刀速度：目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已（yǐ）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，以主軸為軸心，刀具（jù）在圓周布置，其刀到（dào）刀的換刀時間僅0.9s。
    2、高精度（dù）化
    數控機床精度的要求現在已經不局限於靜（jìng）態的幾何（hé）精度，機床的（de）運動精（jīng）度、熱變形以及對振（zhèn）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：采用高速插補技術，以微小程（chéng）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置，提高位置檢測精度（日本已開發裝有106脈衝/轉的內藏（cáng）位（wèi）置檢測器（qì）的交流伺服電機，其位置檢測精度可（kě）達到0.01μm/脈衝），位置伺服係（xì）統采用前饋控製與（yǔ）非線性控製等方法；
    2）采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲杆螺距（jù）誤差補償和（hé）刀具誤差補償等技術，對設備（bèi）的熱變形（xíng）誤差和空間誤差進行綜合補償。研究結果表明，綜合（hé）誤差補償技術的應（yīng）用可將加工（gōng）誤差減少60%～80%；
    3）采（cǎi）用網格檢查和提高加工中心的（de）運動軌跡精度，並通（tōng）過仿真（zhēn）預測機床的加工精度，以保證機床的定位精度和（hé）重複定位精度，使其性能長期穩定，能（néng）夠在不同運行條件下完成多種加工任務，並保證（zhèng）零件的加工質量。
    3、功能複合化
    複合（hé）機床的含義（yì）是指在一台機床上實現或盡可能完成從毛坯（pī）至成品的多種要素加（jiā）工。根據其結構特（tè）點可分（fèn）為工藝複合型和工序複（fù）合型兩類。工藝（yì）複合（hé）型機床如鏜銑鑽複合——加工中（zhōng）心、車銑複合——車削中（zhōng）心、銑鏜鑽車複合——複合加工中心等；工序複合型機床如多麵（miàn）多軸（zhóu）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（dāo）具的輔助時間以（yǐ）及中間過程中產生的誤差，提高了零件加（jiā）工精度，縮短了產品製造周期，提高了生產效率和製造商的市場反應能力（lì），相對於傳統的工序分（fèn）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，為了（le）滿足製造業生產柔性化、製造自動化的發展（zhǎn）需求，數控機床的智能化程度在不斷提高。具體體現在以下幾個方麵：
    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率、電（diàn）流、電壓等（děng）信息，利用傳統的（de）或現代的算法進行（háng）識別，以辯識（shí）出刀具的受力、磨損、破損狀態及（jí）機床加工的穩定性狀態，並根據這些狀態實時調整加工參數（主軸轉速、進給速度）和（hé）加工指令，使設備處於最佳（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（shè）備運行的安全性；
    2）加工參數的智能優化與選（xuǎn）擇：將工藝專家或技師的經驗、零件加工的一般與特殊規律，用現代智能（néng）方法，構造基於專家係統或基於（yú）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、縮短生產準備時間的目的；
    3）智能故障（zhàng）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（de）快速準確定位；
    4）智能故障回（huí）放和故障仿真技術：能夠完整記錄係（xì）統（tǒng）的各種信（xìn）息，對數控機床發生的各種錯誤和事故進行回放（fàng）和仿真，用以確（què）定（dìng）錯（cuò）誤引起的原因（yīn），找出解決問題的辦法，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（hé）智能化進給伺服裝置。這種驅動裝置能自動識別電（diàn）機及負載的轉動慣量，並自動對控製係統參數進行優化和調整，使驅動係統獲（huò）得最佳（jiā）運行；
    6）智能4M數控係統：在製造過程中，加工、檢測一體化是實現快速製造、快速（sù）檢測（cè）和快速響應的有效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即4M）融合在一個係統中（zhōng），實現信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。
    國產數控機床缺乏核心技（jì）術，從高性能（néng）數控係統到關鍵功（gōng）能部件基（jī）本都依賴進口，即使（shǐ）近幾年有些國內製造商艱難地創出了（le）自己的品牌，但其產品的功能、性能的可靠性仍然與國外產品有一（yī）定差（chà）距。近（jìn）幾年國產數控機（jī）床製造商（shāng）通過技（jì）術引進、海內外並（bìng）購重組以及國外采購等獲得了一些先進數控技術，但缺乏對機床結構與精度、可靠性、人性化設計等基礎性技術的（de）研究，忽（hū）視了自主開發能力的培育，國產數控機床的技（jì）術（shù）水平、性能和質量與國外（wài）還有（yǒu）較大差（chà）距，同樣難以得到大多數用戶的認（rèn）可（kě）。
    一些國（guó）產數控機床製造（zào）商不夠重視整（zhěng）體工藝與製造水平的提高，加工手（shǒu）段基本以普（pǔ）通機床與低效刀具為主，裝配調試完（wán）全靠手工，加（jiā）工質（zhì）量在生產進度的緊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管理依然沿用（yòng）原始的手（shǒu）工台賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業無法形成足夠生產規模。如國外機床製造商能做到每周（zhōu）裝調出（chū）產品，而國（guó）內（nèi）的生產周期過長且很（hěn）難控（kòng）製。因此我們在引進技術的同時應注意加強（qiáng）自身工藝技術改造和管理水平的提升（shēng）。
    由（yóu）於數控機床產業發展迅速，一部（bù）分企業不顧長遠利益，對（duì）提（tí）高自身的綜合服務水平（píng）不（bú）夠（gòu）重視，甚至對服務缺乏真（zhēn）正的理解，隻注重推銷而不注重售前與售後服務。有些企（qǐ）業派（pài）出（chū）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（bú）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（néng）提供較好的工藝解決方案，用戶自然對製造商（shāng）缺乏（fá）信心。
    製造商的服務應從研究用戶的加工產品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫（bāng）助用戶進行設（shè）備選（xuǎn）型，推薦先進（jìn）工藝與工輔具，配備專業（yè）的培訓（xùn）人員和良好的培（péi）訓環境，幫助用戶發揮機床的最大效益（yì）、加工出高（gāo）質量的最終產品，這樣（yàng）才能逐步得到用戶的認同，提高國產數（shù）控（kòng）機床的市場占有率。