目前，數(shù)控機床
的發(fa)展日新月異(yi)，高速化、高精(jing)度化、複合化(hua)、智能化、開放(fàng)🏒化、并聯驅動(dong)化、網絡化、極(ji)端化、綠色化(huà)已成爲數控(kong)機床
發展的(de)趨勢和方向(xiàng)。中國作爲一(yi)個制造大國(guó)，主要還是依(yī)靠勞動力、價(jia)格、資源等方(fāng)面的比較優(yōu)勢，而在産品(pin)的技術創新(xin)與自主開發(fa)方面與國外(wài)同行的差距(ju)還很大。中國(guo)的數控産業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應該抓住(zhu)機會不斷發(fa)展，努力發展(zhǎn)自己的先進(jìn)技術，加大技(jì)術創新與人(rén)才培訓力度(dù)，提高企業綜(zong)合服務能力(li)，努力縮短與(yǔ)發達國家之(zhi)間的差距。力(li)争早日實現(xiàn)數控機床産(chan)品從低端到(dào)高端、從初級(jí)産品加工到(dào)高精尖産品(pin)制造的轉變(bian)，實現從中國(guo)制造到中國(guó)創造、從制造(zao)大國到制造(zao)強國的轉變(bian)
1、高速化
随着(zhe)汽車、國防、航(hang)空、航天等工(gōng)業的高速發(fā)展以及鋁合(he)金等新材料(liao)的應用，對數(shù)控機床加工(gōng)
的高速化要(yao)求越來越高(gāo)。
（1）主軸
轉速：機(ji)床采用電主(zhu)軸
（内裝式主(zhu)軸電機），主軸(zhóu)最高轉速達(dá)200000r/min；
（2）進給率：在分(fen)辨率爲0.01μm時，最(zui)大進給率達(dá)到240m/min且可獲得(de)複雜型面🏃🏻的(de)精确加工；
（3）運(yun)算速度：微處(chu)理器的迅速(su)發展爲數控(kòng)系統
向高速(su)、高精度方向(xiàng)發展提供了(le)保障，開發出(chu)CPU已發展到⛱️32位(wei)以及64位的數(shu)控系統，頻率(lü)提高到幾百(bǎi)兆赫🔞、上千兆(zhào)赫。由于👨❤️👨運算(suàn)速度的極大(dà)提高，使得當(dāng)分辨率爲0.1μm、0.01μm時(shi)仍能獲得高(gāo)達24～240m/min的進給✨速(sù)度；
（4）換刀速度(dù)：目前國外先(xiān)進加工中心(xin)
的刀具
交換(huàn)時間普遍已(yi)在1s左右，高的(de)已達0.5s。德國Chiron公(gōng)司将刀庫
設(shè)計成籃子樣(yàng)式，以主軸爲(wèi)軸心，刀具在(zai)圓周布置🛀🏻，其(qi)刀🌈到刀的換(huàn)刀時間僅0.9s。
2、高(gao)精度化
數控(kòng)機床精度的(de)要求現在已(yǐ)經不局限于(yú)靜态的幾🧡何(hé)精度，機床的(de)運動精度、熱(rè)變形以及對(dui)振動的監測(cè)和補償越來(lai)越獲得重視(shì)。
（1）提高CNC系統控(kong)制精度：采用(yong)高速插補技(jì)術，以微小程(chéng)序段實現連(lian)續進給，使CNC控(kong)制單位精細(xì)化，并采用高(gāo)分辨率位置(zhi)檢測裝置，提(tí)高位置檢測(cè)精度（日本已(yi)開發裝有106脈(mò)沖/轉的内藏(cáng)位置檢測器(qi)的交流伺服(fú)電機，其位置(zhi)檢測精度可(kě)達到0.01μm/脈沖），位(wei)置伺服系統(tǒng)
采用前饋控(kòng)制與非線性(xing)控制等方法(fa)；
（2）采用誤差補(bu)償技術：采用(yòng)反向間隙補(bu)償、絲杆螺距(jù)誤差補償❄️和(he)刀具誤差補(bǔ)償等技術，對(dui)設備的熱變(biàn)形誤差和👅空(kong)間誤差進行(háng)綜合補償。研(yán)究結果表明(míng)，綜合誤差補(bu)償技術的🔴應(yīng)用可将加工(gong)誤差減少60%～80%；
（3）采(cǎi)用網格檢查(cha)和提高加工(gong)中心的運動(dong)軌迹精度，并(bìng)通過仿真🔞預(yu)測機床的加(jia)工精度，以保(bǎo)證機床的♻️定(ding)位精度和重(zhòng)複定位精度(dù)，使其性能長(zhang)期穩定，能夠(gòu)在不👄同運行(hang)條件下完成(chéng)多種加工任(rèn)務，并保證零(líng)件的加工質(zhi)量。
3、功能複合(hé)化
複合機床(chuáng)的含義是指(zhǐ)在一台機床(chuang)上實現或盡(jìn)可能完🐪成🚶♀️從(cong)毛坯至成品(pin)的多種要素(su)加工。根據其(qí)結構特點可(kě)分爲📱工藝複(fú)合型和工序(xu)複合型兩類(lèi)。工藝複合型(xíng)機床如镗銑(xǐ)鑽複合——加工(gōng)中心、車銑複(fu)合——車削中心(xin)、銑镗鑽車複(fú)合——複合加工(gong)中心
等；工序(xù)複合型機床(chuáng)如多面多軸(zhóu)聯動加工的(de)複合機床和(he)雙主🌐軸車削(xuē)中心等。采用(yòng)複合機床進(jìn)行加工，減🌏少(shǎo)了工件裝卸(xiè)、更換和調整(zheng)刀具的輔助(zhu)時間💰以及中(zhong)間過程中産(chǎn)生的誤差，提(tí)高了零件加(jiā)工精度，縮短(duǎn)了産品制造(zao)周期，提高㊙️了(le)生産效率和(he)制造商的市(shì)場反🚶♀️應能力(lì)，相對于傳統(tong)的工序分散(san)的生💔産方法(fǎ)具有❓明👅顯的(de)優勢。
加工過(guò)程的複合化(hua)也導緻了機(jī)床向模塊化(huà)、多軸🐕化發展(zhǎn)。德國Index公司最(zui)新推出的車(chē)削加工中心(xīn)是模塊化結(jié)構，該加工中(zhōng)💃心能夠完成(cheng)車削、銑削、鑽(zuan)削、滾齒、磨削(xue)、激光熱🧑🏽🤝🧑🏻處理(li)等多種工序(xù)，可完成複雜(zá)零件的全部(bu)加工。随着現(xiàn)代機械加工(gong)要求的不斷(duàn)提高，大量的(de)多軸㊙️聯動數(shu)控機床越來(lai)越受到各大(dà)企業的歡迎(ying)。在2005年中🧑🏾🤝🧑🏼國國(guo)際機床展
覽(lan)會（CIMT2005）上，國内外(wai)制造商展出(chū)了形式各異(yi)的多軸加工(gong)機床（包括雙(shuang)主軸、雙刀架(jià)、9軸控制等）以(yi)及可實現4～5軸(zhou)聯動的五軸(zhóu)高速門式加(jia)工中心、五軸(zhou)聯動高速❓銑(xǐ)削中心等。
4、控(kong)制智能化
随(suí)着人工智能(néng)技術的發展(zhǎn)，爲了滿足制(zhì)造業生産柔(róu)性化、制造自(zi)動化的發展(zhan)需求，數控機(jī)床的智能化(hua)程度在🔱不斷(duàn)提高。具體體(ti)現在以下幾(jǐ)個方面：
（1）加工(gōng)過程自适應(ying)控制技術：通(tōng)過監測加工(gōng)過程中的切(qie)削力、主軸和(he)進給電機的(de)功率、電流、電(dian)壓等信🌈息，利(li)用傳統的或(huò)現⛹🏻♀️代的算法(fa)進行識别，以(yi)辯識出刀具(jù)的受力、磨損(sun)、破損狀态及(ji)❓機床加工的(de)穩定性狀态(tài)，并根據這些(xie)狀态實時調(diào)整加工參數(shu)（主軸轉速、進(jìn)給速度）和加(jiā)工指令，使設(shè)備處于最佳(jia)運行狀态，以(yi)提高加工精(jing)度、降低加工(gong)表面粗糙度(du)并提高設備(bei)運行的安全(quan)性；
（2）加工參數(shu)的智能優化(huà)與選擇：将工(gōng)藝專家或技(jì)師的經驗、零(líng)件加工的一(yī)般與特殊規(guī)律，用現代智(zhì)能方法，構造(zao)基于專家系(xì)統或基于模(mo)型的“加工參(can)數💋的智能優(yōu)化與選擇器(qì)✂️”，利用它獲得(de)優化的加工(gōng)參數，從而達(da)到提高編程(cheng)效率和加工(gōng)工藝水平、縮(suo)短生産準備(bei)時間的目的(de)；
（3）智能故障自(zì)診斷與自修(xiu)複技術：根據(ju)已有的故障(zhang)信息，應🔞用現(xiàn)✨代智能方法(fǎ)實現故障的(de)快速準确定(ding)位；
（4）智能故障(zhàng)回放和故障(zhàng)仿真技術：能(néng)夠完整記錄(lu)系統的各種(zhong)信息，對數控(kong)機床發生的(de)各種錯誤和(he)事🌈故進行回(huí)放和☂️仿真，用(yòng)以确定錯誤(wù)引起的原因(yin)，找出解決問(wèn)題的辦法，積(jī)累生産經驗(yàn)；
（5）智能化交流(liú)伺服驅動裝(zhuāng)置：能自動識(shí)别負載，并自(zi)動調整🌈參數(shù)的智能化伺(si)服系統，包括(kuo)智能主軸交(jiao)🌏流驅動裝置(zhì)和智能📐化進(jin)給伺服裝置(zhi)。這種驅動裝(zhuang)置能自📱動識(shí)别電機及負(fu)載的轉動慣(guan)量，并自動對(duì)控制系統參(cān)數進行優化(huà)和調整，使驅(qu)動系統獲得(dé)最佳運行；
（6）智(zhi)能4M數控系統(tǒng)：在制造過程(cheng)中，加工、檢測(ce)一體化是實(shi)現快速制造(zào)、快速檢測和(he)快速響應的(de)有效途徑，将(jiāng)測量（Measurement）、建🔞模（Modelling）、加(jiā)工（Manufacturing）、機器操作(zuò)（Manipulator）四者（即4M）融合(he)在一個系統(tǒng)中，實現信息(xī)✏️共享，促進測(cè)量、建模、加㊙️工(gong)、裝夾、操作的(de)一體化。
5、德體(ti)系開放化
（1）向(xiàng)未來技術開(kāi)放：由于軟硬(ying)件接口都遵(zūn)循公認的🛀🏻标(biao)準協議，隻需(xu)少量的重新(xīn)設計和調整(zhěng)，新一代的通(tong)用軟硬件資(zī)源就可能被(bèi)現有系統所(suo)采納、吸收和(he)兼容，這就意(yi)味着系統的(de)開發費用将(jiang)大大降低而(er)系統性能與(yu)可靠性将不(bú)斷改善并處(chu)🌏于長生命周(zhou)期；
（2）向用戶特(te)殊要求開放(fàng)：更新産品、擴(kuo)充功能、提供(gòng)硬軟件産品(pin)的🈲各種組合(he)以滿足特殊(shu)應用要求；
（3）數(shu)控标準的建(jiàn)立：國際上正(zhèng)在研究和制(zhì)定一種新的(de)CNC系統标準✂️ISO14649（STEP-NC），以(yi)提供一種不(bú)依賴于具體(ti)系統的中🚶♀️性(xing)機制，能夠描(miáo)述産品整♌個(ge)生命周期内(nèi)的統一數據(ju)模型，從而實(shí)現整個制造(zao)過💛程乃至各(ge)個工業領域(yu)産品信息的(de)标準化。标準(zhun)化的編程語(yu)言，既方便用(yong)戶使用，又降(jiang)低了和操♌作(zuo)效率直接有(you)關的勞動消(xiāo)耗。
6、驅動并聯(lian)化
并聯運動(dòng)機床克服了(le)傳統機床串(chuàn)聯機構移動(dong)部件質量大(dà)、系統剛度低(di)、刀具隻能沿(yan)固定導軌
進(jìn)給、作業自由(yóu)度偏低、設備(bei)加工靈活性(xing)和機動性不(bú)夠等固有缺(quē)陷，在機床主(zhǔ)軸（一般爲動(dòng)平台
）與機座(zuo)（一般爲靜平(píng)台）之間采用(yòng)多杆并聯聯(lián)接機構💚驅動(dòng)✍️，通過控制杆(gan)系中杆的長(zhang)度使杆系支(zhi)撐的平台獲(huo)得相應自由(you)度的運動，可(kě)實現多坐标(biao)聯動🔱數控加(jia)工、裝配和測(ce)量多種功能(neng)，更能滿足複(fu)雜特種零件(jiàn)的加工，具有(yǒu)現代機器人(rén)的模塊化程(chéng)度高🔞、重量輕(qīng)和速度快等(deng)優點。并聯機(jī)床作爲一種(zhǒng)新型的加工(gong)設備，已成爲(wèi)當前機床技(jì)術的一個重(zhòng)要研究方向(xiàng)，受到了國際(ji)機床行業的(de)高🔞度重視，被(bèi)認爲是“自發(fā)明數控技術(shu)以來在機床(chuáng)行業中最有(yǒu)意義的進步(bu)”和“21世紀新一(yi)代數控加工(gong)設備”。
7、極端化(huà)（大型化和微(wei)型化）
國防、航(háng)空、航天事業(yè)的發展和能(néng)源等基礎産(chan)業裝備的☁️大(dà)型化需要大(dà)型且性能良(liáng)好的數控機(ji)床的支撐✍️。而(ér)超精密加工(gōng)技術和微納(nà)米技術是21世(shi)紀的戰略技(ji)🚶♀️術，需發展能(neng)适應微小型(xing)尺寸和微納(na)米加工精度(du)的新型制造(zao)工藝和裝備(bèi)，所以微型機(ji)床包括微切(qie)削加工（車、銑(xi)、磨）機床、微電(dian)加工機床
、微(wēi)激光加工機(jī)床
和微型壓(yā)力機
等的需(xū)求量正在逐(zhu)漸增大。
8、信息(xi)交互網絡化(huà)
對于面臨激(jī)烈競争的企(qi)業來說，使數(shu)控機床具有(you)雙向、高速的(de)聯網通訊功(gong)能，以保證信(xìn)息流在車間(jian)各個部門間(jian)暢通無阻是(shi)非常重要的(de)。既可以實現(xian)網絡資源共(gòng)享，又能實現(xian)數控機床的(de)遠程監視、控(kòng)制、培訓、教學(xué)、管理，還可實(shí)現數控裝備(bei)的數字化服(fu)務（數控機床(chuang)故障的遠程(cheng)診斷、維護等(deng)）。例如，日本Mazak公(gōng)司推出新一(yi)代的加工中(zhōng)心配備了一(yī)個稱爲信息(xi)塔（e-Tower）的外部設(she)備，包括計算(suàn)機、手機、機外(wai)和機内攝像(xiàng)頭等，能夠實(shi)現語音、圖形(xíng)、視像和文本(běn)的通信故障(zhang)報警顯示、在(zài)線幫助排除(chu)故障等功能(néng)，是獨立的、自(zì)主管理的制(zhi)造單元。
9、新型(xing)功能部件
爲(wei)了提高數控(kong)機床各方面(miàn)的性能，具有(yǒu)高精度和☂️高(gāo)🐪可靠性🛀的新(xīn)型功能部件(jian)的應用成爲(wei)必然。具有代(dai)表🚶性的新型(xíng)功能部件包(bao)括：
（1）高頻電主(zhu)軸：高頻電主(zhu)軸是高頻電(diàn)動機與主軸(zhou)部件的集成(chéng)，具有體積小(xiao)、轉速高、可無(wu)級調速等一(yī)系列優點，在(zai)各種新型數(shu)控機床中已(yǐ)經獲得廣泛(fàn)的應用；
（2）直線(xian)電動機：近年(nián)來，直線電動(dòng)機的應用日(rì)益廣泛⭐，雖然(ran)其價格高于(yu)傳統的伺服(fu)系統，但由于(yú)負載變⭕化擾(rao)動、熱變形補(bu)償、隔磁💯和防(fáng)護等關鍵技(jì)術的應🔅用，機(ji)械傳動結構(gou)得到簡化，機(jī)床的動👉态性(xìng)能有了🐆提高(gao)。如：西門子公(gong)司生産的1FN1系(xì)列三相交流(liú)永磁式👄同步(bu)直線電動機(jī)已開始廣泛(fan)應用于高速(sù)銑床
、加工中(zhong)心、磨床
、并聯(lian)機床以及動(dòng)态性能和運(yùn)動精度要求(qiú)高的機床等(děng)；德🤩國EX-CELL-O公司的(de)XHC卧式加工中(zhong)心
三向驅動(dong)均采用兩個(gè)直線電動機(ji)；
（3）電滾珠絲杆(gǎn)：電滾珠絲杆(gan)是伺服電動(dòng)機與滾珠絲(si)杆🐕的集☎️成👣，可(kě)🌐以大大簡化(hua)數控機床的(de)結構，具有傳(chuan)🧑🏽🤝🧑🏻動環節少、結(jié)構緊湊等一(yi)⭕系列優點。
10、高(gāo)可靠性
數控(kong)機床與傳統(tǒng)機床相比，增(zeng)加了數控系(xi)統和相應🌈的(de)監⁉️控裝置等(děng)，應用了大量(liang)的電氣、液壓(yā)和機電裝置(zhì)，易于導緻出(chu)現失效的概(gai)率增大；工業(yè)電網電壓的(de)波動和幹擾(rao)對數控機床(chuang)的可靠性極(ji)爲不利🤞，而數(shu)控機床加工(gong)的㊙️零件型面(mian)較爲複雜，加(jia)工周期長，要(yao)求平均無故(gù)障時間🍓在2萬(wàn)小時以上。爲(wèi)了保證數控(kong)機床有高的(de)可靠性，就要(yào)精心設計系(xi)統、嚴格制造(zào)和明🔱确可靠(kao)性目标🧡以及(ji)通過維修分(fen)析故障模式(shì)并找出薄弱(ruò)環節。國外數(shù)控系統平均(jun)無故障時間(jian)在7～10萬☔小時以(yǐ)上，國産數控(kòng)🌐系統平均無(wu)故障時間僅(jin)爲10000小時左右(yòu)，國外整機平(ping)均無故障工(gōng)作時間達800小(xiǎo)時以上，而國(guo)内最高隻有(yǒu)300小時。
11、加工過(guò)程綠色化
随(sui)着日趨嚴格(ge)的環境與資(zī)源約束，制造(zào)加工的綠🔞色(sè)化越來🔞越重(zhong)要，而中國的(de)資源、環境問(wèn)題尤爲突出(chu)。因此，近年來(lái)不用或少用(yòng)冷卻液、實現(xiàn)幹切削、半🙇♀️幹(gan)切削節能環(huán)保的機🈚床不(bu)斷出現，并在(zai)不斷發展當(dang)中。在21世🈚紀，綠(lǜ)色制造的大(da)趨勢将使各(gè)種節能環保(bao)機床加速發(fā)展，占領更多(duo)的世界市場(chang)。
12、多媒體技術(shù)的應用
多媒(méi)體技術集計(jì)算機、聲像和(hé)通信技術于(yú)一體，使計算(suàn)機具有綜合(he)處理聲音、文(wén)字、圖像和視(shi)頻信息的能(neng)力，因此也對(dui)用戶界面提(ti)出了圖形化(hua)的要求。合理(li)的人性化的(de)用戶界面極(jí)大地方便了(le)非專業用戶(hu)的使用，人們(men)可以通過窗(chuang)口和菜單進(jìn)行操作，便于(yú)藍圖編程和(he)快速編程、三(san)維彩色立體(tǐ)動态圖形顯(xian)示、圖形模拟(nǐ)、圖形動态跟(gēn)蹤和仿真、不(bú)同方向的視(shi)圖和局部顯(xian)示比例縮放(fàng)功能的實現(xiàn)。除此以外，在(zài)數控技術領(lǐng)域應用多媒(méi)體技術可以(yi)做到信息處(chu)理綜合化、智(zhi)能化，應用于(yu)實時監控系(xi)統和生産現(xian)場設備的故(gu)障診斷、生産(chǎn)過程參數監(jiān)測等，因此有(yǒu)着重大的應(ying)用價值。
國産(chǎn)數控機床缺(quē)乏核心技術(shù)，從高性能數(shu)控系統到關(guān)📧鍵功能部件(jiàn)基本都依賴(lài)進口，即使近(jìn)幾年有些國(guó)内制造商🏃🏻艱(jiān)難🏒地創出了(le)自己的品牌(pai)，但其産品的(de)功能、性能👨❤️👨的(de)可靠📧性仍然(ran)與國外🥵産品(pǐn)有一定差距(jù)。近幾年國産(chan)數控機床制(zhi)造商通過技(ji)術引進、海内(nei)外并購重組(zǔ)以及國外采(cǎi)購等獲得了(le)一些先🧡進數(shu)控技術👣，但缺(quē)乏對機床結(jié)構與精度、可(kě)靠性、人性化(hua)設計等基礎(chu)性技術💞的研(yan)究，忽視了自(zì)主開發能力(lì)的培育，國産(chǎn)數⛱️控機床的(de)技術水平、性(xing)能和質量與(yǔ)國外還有較(jiao)大差距，同樣(yàng)難以得到大(dà)多數用🌈戶的(de)認可。
一些國(guo)産數控機床(chuáng)制造商不夠(gou)重視整體工(gong)藝與制造📧水(shui)平💰的提高，加(jiā)工手段基本(ben)以普通機床(chuáng)與低效刀🈚具(ju)爲🚩主，裝配調(diao)試完全靠手(shǒu)工，加工質量(liang)在生産進度(dù)🧡的緊逼下不(bu)能得到穩定(dìng)與提高。另外(wài)很多國産數(shu)控機床制造(zào)㊙️商的生産管(guan)理依然沿用(yong)原始❌的手工(gōng)台賬管理方(fāng)式，工☂️藝水平(píng)和管理效率(lü)低下使得企(qi)業無法形成(chéng)足夠生産規(guī)模。如國外機(jī)床制造商能(néng)做到每周裝(zhuāng)調出産品，而(er)國👅内的生産(chǎn)周期🚩過長且(qie)很難控制。因(yin)🔴此我們在引(yin)進技🈚術的同(tóng)時應🥰注意加(jia)強自身工藝(yi)技❄️術改造和(he)管理水平的(de)提升🐉。
由于數(shù)控機床産業(ye)發展迅速，一(yī)部分企業不(bú)顧長遠利益(yi)，對提高自身(shen)的綜合服務(wù)水平不夠重(zhong)視，甚至對服(fú)務缺乏真正(zhèng)的理解，隻注(zhù)重推銷而不(bú)注重售前與(yu)售後服務。有(yǒu)些企業派出(chu)的人員對生(shēng)産的數控機(ji)床缺乏足夠(gòu)了解，不會使(shǐ)用或使用不(bu)好數控機床(chuáng)，更不能指導(dao)用戶使用好(hao)機床；有的對(duì)先進高效刀(dāo)具缺乏基本(ben)了解，不能提(ti)供較好的工(gōng)藝解決方案(àn)，用戶自然對(duì)制造商缺乏(fa)信心。制造商(shang)的服務應從(cóng)研究用戶的(de)加工産品、工(gōng)藝、生産類型(xíng)、質量要求入(rù)手，幫助用戶(hu)進行設備選(xuǎn)型，推薦先進(jìn)工藝與工輔(fu)具，配備專業(yè)的培訓人員(yuán)和良好的培(pei)訓環境，幫助(zhu)用戶發揮機(jī)床的最大效(xiao)益、加工出高(gāo)質量的最終(zhong)産品，這樣才(cai)能逐步得到(dào)用戶的認同(tóng)，提高國産數(shù)控機床的市(shì)場占有率。
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