數控（kòng）機床未來四（sì）大發展趨勢

 目前，數控機（jī）床的發展日新月異，高速化、高精度化、複合化、智能化、開放化、並聯驅動化、網（wǎng）絡化、極端化、綠色化已成為（wéi）數（shù）控機床發展的（de）趨勢（shì）和方向。
    中國（guó）作為一個製造大國，主要還是依靠勞動力、價（jià）格、資（zī）源等方麵（miàn）的（de）比較（jiào）優勢，而在產品的技（jì）術創新（xīn）與自主開發（fā）方（fāng）麵與國外同行的差距還很大（dà）。中國的數控產業不（bú）能安於現狀，應該抓住機會不斷發展（zhǎn），努力（lì）發展（zhǎn）自（zì）己的先（xiān）進技術，加大技術創新（xīn）與人才培訓力度，提高企業綜合服務能力（lì），努力縮短與發達國家之間的差距。中國（guó）力爭早日實現數控機床產品從低（dī）端到高端、從初級產品加工到高精尖產品製造的（de）轉變，實現從中國製造（zào）到中國創造、從製造大國到製造強國的轉變。
    1、高（gāo）速化
    隨著汽車、國防、航空、航天等工業的（de）高速發展以及鋁合金（jīn）等新材料的應用，對數控機床加工的高速化要求越來越高（gāo）。
    1）主軸轉速：機床采用電主軸（內裝（zhuāng）式主（zhǔ）軸（zhóu）電機），主軸最高轉（zhuǎn）速達200000r/min；
    2）進給率（lǜ）：在分辨率為0.01μm時，最大進給率達到240m/min且可獲得複雜型麵的精確加工；
    3）運算速（sù）度：微處理器的迅速發展為數控係統向高速、高（gāo）精度方向發展提供了（le）保障，開發（fā）出CPU已發（fā）展到32位以及64位的數控係統，頻率提高到幾百兆赫、上千（qiān）兆赫。由於運算速度的（de）極（jí）大（dà）提高，使得當分辨（biàn）率為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達24～240m/min的進給速度；
    4）換刀速度：目前（qián）國外先進加工中心的刀具（jù）交換時間普遍已在1s左右，高的已達0.5s。德國Chiron公司將刀庫設（shè）計成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時間僅0.9s。
    2、高精度化
    數控機床精度的要求現在已經不局限於靜（jìng）態的幾何精度，機床的運動精度、熱變形以及對（duì）振動的監測和補償越來越獲（huò）得重視。
    1）提高CNC係統控製精度：采用高速插補技術（shù），以微小程序段實現連續進給，使（shǐ）CNC控製單位精細化，並采用高分辨率位置（zhì）檢測裝置，提（tí）高位置檢測精度（日本已開發（fā）裝有106脈衝/轉的內藏位置檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度可達到0.01μm/脈衝），位置伺服係統采用前饋控製與非線性控製等方法；
    2）采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲（sī）杆螺距誤差補償和刀具誤差補償（cháng）等技術，對設備的（de）熱變形誤差和（hé）空間誤（wù）差進行（háng）綜合補償。研究結果（guǒ）表（biǎo）明，綜合誤差補償（cháng）技術的應用可將加工誤差減少60%～80%；
    3）采用網格檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，並通（tōng）過仿（fǎng）真預測機床（chuáng）的加工精度，以保證（zhèng）機床的定位精（jīng）度和重複定位精度，使（shǐ）其性能長期穩定，能夠在不同運行（háng）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（fù）合機床的含義是指在一（yī）台機床上（shàng）實現（xiàn）或盡可能完成（chéng）從毛坯至成品的（de）多種要素加工。根（gēn）據其結構特點可分為工藝複合型和工序複（fù）合型兩類（lèi）。工藝複合型機床如鏜銑鑽（zuàn）複合——加工中心、車銑複合——車削中心、銑鏜鑽（zuàn）車複合——複合加工中心等；工序複合型機床如多麵多（duō）軸聯（lián）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（huàn）和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差，提（tí）高了零件加工精度，縮短了產品製造周期，提高（gāo）了生產效率和製造商的（de）市場反應能力，相對於傳統（tǒng）的工序分散的生（shēng）產方法具有明顯的優勢（shì）。
    4、控製智能化
    隨著（zhe）人工智能技術（shù）的發展，為（wéi）了（le）滿足製造業生產（chǎn）柔性化、製造自動化的發展需求，數控機床的智能化程（chéng）度在不斷（duàn）提高。具體體現在以下幾個（gè）方麵：
    1）加工過程自適（shì）應控製技術：通過（guò）監測加工過（guò）程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息（xī），利用傳統的或（huò）現代的算法進行識別，以辯識出（chū）刀具的受力、磨損、破損狀（zhuàng）態及機床加工的穩定性狀態，並根據這些狀態實（shí）時調整加工參數（shù）（主軸轉速、進給速度）和加工指令，使設（shè）備處於最佳運行狀態，以提高加工精度、降低加工（gōng）表麵粗（cū）糙度並提高（gāo）設備運行的安全性；
    2）加工參數的智能優化與選擇：將工藝專家或技師的經驗、零件加工的一般與特殊（shū）規律，用現代智能方法，構造基於（yú）專家係統或基於模型的“加工參數的智能優化與（yǔ）選擇（zé）器”，利用它（tā）獲（huò）得優（yōu）化的加工參數，從而達到提高編程效率和加工工藝水（shuǐ）平、縮短生產準備時間的目（mù）的；
    3）智能故障自（zì）診斷與自（zì）修（xiū）複技術：根據已有（yǒu）的故障信息，應用現代智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（jì）錄係統的各種信息，對數控機床發生的各種錯誤和事故進行回放和（hé）仿真，用以確定錯（cuò）誤（wù）引起的原因，找出解決問題的辦法，積累生產經驗；
    5）智能化（huà）交流伺（sì）服驅動（dòng）裝置：能自動識別負載，並自動（dòng）調整參數的智能化伺服係統，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝置。這種驅動裝置能自動識別電機及負載的轉動慣量，並自動（dòng）對控製係統參數進行優化和調（diào）整，使驅動（dòng）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（cè）一體化是實現快速製造、快（kuài）速檢測和快速響應的有（yǒu）效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加（jiā）工（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（即4M）融合在一個係統中，實現信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作的（de）一體化。
    國產數控機床缺（quē）乏核心技術，從高性能數控係統到關鍵功能（néng）部件基（jī）本都依（yī）賴進口，即使（shǐ）近幾年有些國內製造商艱難地創出了自己的品牌，但其產品的功能、性能的可靠性仍然與國外產品有一定差距。近幾年國產數控機床製造商（shāng）通過技術引進、海內外並購重組以及國外采購等獲得（dé）了一些先（xiān）進數控技術，但缺乏對機床結構與精度、可靠性、人性化（huà）設計等基礎（chǔ）性技術的研究，忽視了自主開發能力的培育，國產數控機床的（de）技（jì）術水平、性（xìng）能和質量與（yǔ）國外還有（yǒu）較大差距，同樣難以得到大（dà）多數用戶的認可（kě）。
    一（yī）些國（guó）產數控機床製造商不夠重視整體工藝與製造水平的提高（gāo），加工（gōng）手段基本（běn）以普通機床（chuáng）與低效刀具為主，裝配調試完全靠（kào）手工（gōng），加工質量在（zài）生產進度的（de）緊逼下不能得到穩（wěn）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原始的手工台賬（zhàng）管理方式，工藝水平和管理效（xiào）率低下使得企業無（wú）法形成足夠生產規模。如國外機床製造商能（néng）做到每周裝調出產品，而國內的生產周期（qī）過長且很難控製。因此我們在引進技術的同時應注意加（jiā）強自身（shēn）工藝技術改造和管理水平的提升。
    由於數控（kòng）機床產業發展迅（xùn）速（sù），一部分企業不顧長遠利益（yì），對提高自身（shēn）的綜合服（fú）務水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，隻注重推（tuī）銷而不注重售前與售後服務。有些企（qǐ）業派出的人（rén）員對生產的數控機床缺乏足夠（gòu）了解，不（bú）會使用或使用不好（hǎo）數（shù）控機（jī）床，更不能指導用戶（hù）使用好機床；有的對（duì）先進高效刀具缺（quē）乏基本了解，不能提供較（jiào）好的工藝解決方案，用戶自然對製造商缺乏信心。
    製造商的服務應從研究用（yòng）戶的加工（gōng）產品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助用戶進行設備（bèi）選型，推薦（jiàn）先進工藝與工輔具，配備專業的培訓人員和良好的培訓環境，幫助用戶發揮機床的最大效益、加工出（chū）高質量的最終產品，這樣才能逐（zhú）步得到用戶的認同，提高國（guó）產數控機床的市場占有率。