數控機床未來四大發展趨勢

 目前，數控機床的發展日新月異，高速化（huà）、高精（jīng）度化、複合化、智能化、開放化、並聯驅動化、網絡化、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（yī）個製造大國（guó），主要還是依靠（kào）勞（láo）動力（lì）、價（jià）格（gé）、資源等方麵的比較（jiào）優勢，而在產品的技術（shù）創新與自主開發方麵與國（guó）外同行的差距還很大。中國的數控產業不能安於現狀，應該抓住（zhù）機會不（bú）斷發展，努力發展自己的先進技術，加大技術創（chuàng）新（xīn）與（yǔ）人才培訓力度，提高企業綜合服務能力，努力縮短與發達國家之間的差（chà）距。中國力（lì）爭（zhēng）早日實現數控機（jī）床產品從低端到高端、從（cóng）初級產品加工到高精尖產品製（zhì）造的轉變，實現從中國製（zhì）造到中國創造、從製造大國到製造強國的（de）轉變。
    1、高速化
    隨著（zhe）汽車、國防、航空、航天等工業的高速發展以（yǐ）及鋁合金等新材料的應用，對數控機床加工的高速化要求（qiú）越來越高。
    1）主軸轉速：機床采用電主軸（內裝式主（zhǔ）軸電機），主（zhǔ）軸（zhóu）最高轉速達200000r/min；
    2）進給率：在（zài）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：微處理（lǐ）器的迅速發展為數控係統向高速、高精度方（fāng）向發展提（tí）供了保（bǎo）障，開發（fā）出CPU已（yǐ）發展到32位以及64位（wèi）的（de）數控係統，頻率（lǜ）提高到幾百兆赫、上千兆赫。由（yóu）於運算速度的極大提高，使得當分辨率為0.1μm、0.01μm時仍能獲（huò）得高達24～240m/min的（de）進給速度；
    4）換（huàn）刀速度（dù）：目（mù）前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在（zài）1s左右，高的已達0.5s。德國Chiron公司（sī）將刀庫設計成籃子（zǐ）樣式，以主軸（zhóu）為軸（zhóu）心，刀具在（zài）圓周布置，其刀（dāo）到刀的換刀時間僅0.9s。
    2、高精度化
    數控機床精（jīng）度（dù）的要求現（xiàn）在已經不局（jú）限於靜態的幾何精度（dù），機床（chuáng）的運動精度、熱（rè）變形以及對振動的監測和補償越（yuè）來越獲得重（chóng）視。
    1）提高CNC係統控製精度：采用（yòng）高速插補技術，以微小程序（xù）段實現連（lián）續進給（gěi），使CNC控（kòng）製單位精細化，並采用高分辨率位置檢測裝置（zhì），提（tí）高位置檢測精度（日本已開發裝有106脈衝/轉的（de）內（nèi）藏位置檢測器的交流伺服電機，其位（wèi）置（zhì）檢測精度可達到0.01μm/脈衝），位置伺服係統采（cǎi）用前（qián）饋控製與非線性控製等方法；
    2）采用（yòng）誤（wù）差（chà）補償技術：采用反向間隙補償（cháng）、絲杆螺距誤差補償和刀具誤（wù）差補償等（děng）技術，對（duì）設備的熱變形誤差和（hé）空間誤差進行綜合補償。研究結果表（biǎo）明（míng），綜合誤差補償技術的（de）應用可將加工誤差減少60%～80%；
    3）采用網格檢（jiǎn）查和提高加工中心（xīn）的運動軌（guǐ）跡精度（dù），並通過仿真預測機（jī）床的加工精度，以保證機床的定（dìng）位精度和重複定（dìng）位精（jīng）度，使其性能長期穩定，能夠在不同運行條件下完成多種加工任務，並保證零件的加工質量。
    3、功能複合化
    複合機床的含義是指在一台（tái）機床上實現或盡可能完成從毛坯（pī）至成品的多種要素加工。根據其結構特點可分為工藝複合型和工序複合型兩類。工藝複合型機床如鏜銑鑽複（fù）合——加工中（zhōng）心、車銑複合——車削中心（xīn）、銑鏜（táng）鑽車複合——複合加工中心等；工序複合型（xíng）機床如多麵多軸聯動加工的複合機床和雙主軸車削中（zhōng）心（xīn）等。采用複合機床進（jìn）行（háng）加工，減少（shǎo）了（le）工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間（jiān）以及中間過程中產生的誤差，提（tí）高了零件（jiàn）加工精度，縮短了（le）產品製造周（zhōu）期，提高了生產（chǎn）效率和製造商的市（shì）場反應能力，相對於（yú）傳統的工序分散（sàn）的生產方法具有明顯的優勢。
    4、控（kòng）製智能化
    隨（suí）著人工智能技（jì）術的發展，為了滿足（zú）製造業生（shēng）產柔性化、製造自動化（huà）的發展需求（qiú），數控機床的（de）智能化程度在不斷提高。具體體現在以下幾個方（fāng）麵：
    1）加工過程自適應控製技術：通過監（jiān）測加工過（guò）程中（zhōng）的切削力（lì）、主軸和進給電機的功率（lǜ）、電流、電壓等信息，利用傳統的或現代的算法進行識別，以（yǐ）辯識出刀（dāo）具的受力、磨損、破損狀態及機（jī）床加工的穩定性狀態，並（bìng）根據這些狀態實時調整加工參數（主軸（zhóu）轉（zhuǎn）速、進給速度（dù））和（hé）加工指令，使設備（bèi）處於最佳運行狀態，以提（tí）高加（jiā）工精度（dù）、降低加工表麵粗糙度並提高設備運行的安全（quán）性；
    2）加工（gōng）參數的智能優化與選擇：將工藝專家或技師的經驗、零件（jiàn）加（jiā）工的一般與特殊規律，用現（xiàn）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（yǔ）選擇器”，利用它獲得優化的加工參數（shù），從而達到（dào）提高編程效率和加工（gōng）工藝水平、縮短生（shēng）產準備時（shí）間的目的；
    3）智能故（gù）障自診斷與自修複技術：根據已（yǐ）有的故障信息，應用現代智能方（fāng）法實現故（gù）障的快速準確定位；
    4）智能故障回放和故障（zhàng）仿真技術：能夠完（wán）整記錄係統的各種信息，對數控機床發生的各種錯誤（wù）和事故進行回放和仿真（zhēn），用（yòng）以確定錯誤引起（qǐ）的原因，找出解決問題的辦法，積累生產（chǎn）經驗；
    5）智能化交（jiāo）流伺服驅動裝置：能自動（dòng）識別負載，並自動調（diào）整參數的智能化伺服（fú）係統，包（bāo）括智能主軸（zhóu）交流驅動裝置和智（zhì）能化進給（gěi）伺服裝置。這（zhè）種驅動裝置能自動識別電機及負載的轉動慣量（liàng），並（bìng）自動對控製係統（tǒng）參數進行優化和調（diào）整，使驅動係統獲得（dé）最佳（jiā）運行；
    6）智能（néng）4M數控（kòng）係統：在製造（zào）過程中，加工、檢測一體化是（shì）實現快速製造、快速檢測（cè）和快速響應的有（yǒu）效途徑，將（jiāng）測量（Measurement）、建模（Modelling）、加（jiā）工（Manufacturing）、機器操作（zuò）（Manipulator）四（sì）者（即4M）融合在一個係統中，實現信息（xī）共（gòng）享，促進測量、建模、加工、裝（zhuāng）夾、操作的一體化。
    國（guó）產數控機床缺乏核心技術，從高（gāo）性能數（shù）控係統到（dào）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（jiān）難（nán）地創出了自己的（de）品牌，但其產品的（de）功能、性能的可靠性仍然與國外產品有一定差距。近幾年（nián）國產數控（kòng）機床製造商通過技（jì）術引進、海內外並購重組（zǔ）以（yǐ）及國外采（cǎi）購等獲得（dé）了一些先進數（shù）控技術，但缺乏對機床結構與精度、可靠性、人性化設計等基（jī）礎性技術的研究（jiū），忽視了自主開發（fā）能力的培育，國產（chǎn）數控機床的技術水平、性能和質量與國外還有較大差（chà）距，同樣難以得到大多數用戶的認可。
    一些國產數控機床製（zhì）造商不夠重視整體工藝與製造水平的提高，加工手段（duàn）基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調試完（wán）全靠手工，加工（gōng）質量在生產進度的緊逼下不能得到穩定與提高。另（lìng）外（wài）很多國產數控（kòng）機（jī）床製造商的生產管（guǎn）理依然沿用原始（shǐ）的手工台（tái）賬管理方式（shì），工藝水平和（hé）管理效率低下使得（dé）企業無法形成足夠生產規模。如（rú）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（guò）長且（qiě）很難控製。因此我們在（zài）引進技術的同時應注意加強自身工（gōng）藝技（jì）術改造和管理水平的提（tí）升（shēng）。
    由於數控機床產業發展迅速，一部分企業不（bú）顧長遠利益，對（duì）提高自身的綜（zōng）合服務水平不夠重（chóng）視，甚至（zhì）對服務缺乏真正的理解，隻注重推銷而不注重售前與售後服務。有些企業（yè）派出的人員對生產的數控機（jī）床缺乏足夠了（le）解，不會使用或使用不好數控機床，更不能指導（dǎo）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（hǎo）的工藝解決（jué）方案，用戶（hù）自然對（duì）製造商缺乏信心。
    製造商的（de）服務應（yīng）從研究（jiū）用戶的（de）加工產品、工藝、生產類型、質量要求入（rù）手，幫助用（yòng）戶進行設備（bèi）選型，推薦先進工（gōng）藝與工輔具，配備專業的培訓人員和良好的培訓環境，幫助用戶發揮機床（chuáng）的最大效益、加工（gōng）出高質量的最終產品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產數控機床的市場占有率。