數控機床未來四大發展趨勢

 目前，數控機床的發（fā）展日（rì）新月異，高（gāo）速化、高精度化、複（fù）合（hé）化（huà）、智能化、開放化、並聯驅動化、網絡化、極端化、綠色化已成為數（shù）控機床發展的趨勢和方向。
    中國作為（wéi）一個製造大國，主要還（hái）是依靠勞動力、價格、資源等方麵的比（bǐ）較優勢，而在產品的技術創新與自主開（kāi）發方麵與國外同行的差距還很大。中國的數控產業不能（néng）安於現狀，應該抓住機會不斷發展，努力發展自己的先進技術，加大技術創新與（yǔ）人才培訓力度，提高企業綜合（hé）服務能力，努力（lì）縮短與發達國家之間（jiān）的（de）差距（jù）。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（chǎn）品製造的轉變，實現從中國製造到中（zhōng）國創造、從製造大國到製造強國的轉變。
    1、高速（sù）化
    隨著汽車、國防、航空、航天等工業（yè）的高速發展以及鋁合金等新材料（liào）的應用，對數控機床加工的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（zhǔ）軸電機），主（zhǔ）軸最高轉速達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（kě）獲得複雜型麵的精確加（jiā）工；
    3）運算（suàn）速度：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保障，開（kāi）發出CPU已發展到（dào）32位（wèi）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）速度的極大提高，使得當分辨率（lǜ）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：目前國外先進加工中心的刀具交換時間普遍已在1s左右，高的（de）已達0.5s。德國Chiron公司將刀庫設（shè）計（jì）成籃子樣式，以主（zhǔ）軸為軸心，刀具在圓（yuán）周布置，其刀到刀的換刀時間僅0.9s。
    2、高精（jīng）度化
    數控機床精度的要（yào）求現在（zài）已經（jīng）不局限於靜態（tài）的幾何精度，機床的運動（dòng）精度、熱變形以及對振動的監（jiān）測和補償（cháng）越（yuè）來越獲得重視。
    1）提高CNC係統控製精度：采用高速插補技術，以微小程序段實現連（lián）續進給，使CNC控製單位精細化，並采用高分（fèn）辨率位（wèi）置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本已開發裝有（yǒu）106脈衝/轉的內藏位置檢（jiǎn）測（cè）器的交流伺服電機（jī），其位置檢測精度（dù）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、絲杆螺距誤差補償和刀具誤差補償等技術，對設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜（zōng）合補償。研究結果表明，綜合（hé）誤差補償技術的應用可（kě）將加工誤差（chà）減少60%～80%；
    3）采用網格檢查和（hé）提高加工中心的運動軌跡精度，並通過仿（fǎng）真預測機床（chuáng）的加（jiā）工精度，以保證機床的（de）定（dìng）位精度和（hé）重複定位精度，使其性能長期穩（wěn）定，能夠在不同運行條（tiáo）件下完成多種加工任務，並保證零件的（de）加工質量。
    3、功能複合化
    複合機床的含義是指在一台機床上實（shí）現或（huò）盡可能完（wán）成從毛坯至成品的多種要（yào）素加工。根據其結構特（tè）點可分為（wéi）工藝（yì）複（fù）合型和工序複合型兩類。工藝複合型機（jī）床如鏜銑鑽複合（hé）——加工中心、車銑複合——車削中心、銑鏜鑽車複合——複合加（jiā）工中（zhōng）心等；工序複合型機床如多（duō）麵多軸聯動加（jiā）工的複合機床（chuáng）和雙主軸車削中心等（děng）。采用複合機床進行加工，減少了工件裝（zhuāng）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，提高了零件（jiàn）加工精度（dù），縮（suō）短了產品製造（zào）周期，提（tí）高了生（shēng）產效率（lǜ）和製造商的市場反應能（néng）力，相對於傳統的工序分散的生產方法具（jù）有明顯的優勢。
    4、控製智能化
    隨（suí）著（zhe）人工智能技術的發展，為了滿足製造業生產柔性化、製造自動化（huà）的發展需求，數控機床的智能化程度（dù）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（jì）術：通過監（jiān）測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統的或現代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀態及機床加（jiā）工的穩定（dìng）性狀態，並根據這些狀態實時調整加工參數（主軸（zhóu）轉速、進給速度）和加工指令，使設備處（chù）於最佳運行狀態，以（yǐ）提高加工精度、降低加（jiā）工表麵粗糙度並提高設備運行的安全性（xìng）；
    2）加工（gōng）參數的智能優化與選（xuǎn）擇：將（jiāng）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（zhuān）家係統或基於模型的“加工參數的智能優化與選擇（zé）器（qì）”，利（lì）用它獲得優化（huà）的加工參數，從而達到提高編程效率（lǜ）和加工工藝水平、縮短（duǎn）生產準備時間的目的；
    3）智能故障自診斷與自修複技術（shù）：根據已有的故障信息（xī），應用現代智能方法實現故障的（de）快（kuài）速準確定位；
    4）智能故（gù）障回放和故障（zhàng）仿真（zhēn）技術：能夠完整記錄係統的各種信息，對數控機床發生的各種錯誤和事故進行回（huí）放（fàng）和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解（jiě）決問題的辦法，積累生產經驗；
    5）智（zhì）能化交流伺服驅動裝置：能自（zì）動識別負載，並（bìng）自動調整參數的智能化伺服（fú）係統，包括（kuò）智能主（zhǔ）軸交流驅（qū）動裝置和智（zhì）能化（huà）進（jìn）給伺服裝置。這種驅動裝置能自動識別電機及負（fù）載的轉動慣量，並自動對控製（zhì）係統參數進行優化和調整，使驅（qū）動係統獲得最佳運行（háng）；
    6）智能4M數控係統（tǒng）：在製造過程中，加（jiā）工、檢測一（yī）體化是實現快速製造、快速檢測和快（kuài）速響（xiǎng）應（yīng）的有效途徑，將測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（gōng）（Manufacturing）、機器操作（Manipulator）四者（zhě）（即4M）融（róng）合在一個係（xì）統中，實現信息共享，促進測量（liàng）、建模、加工、裝夾、操作的一體化。
    國產數控機床缺乏核心技術，從高性能數控係統到關鍵功（gōng）能部件基本都（dōu）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（pǐn）牌，但其產品的功能、性能的（de）可靠性仍然與國外產品有一定（dìng）差距（jù）。近幾年國產數控機床製造商通過技術引（yǐn）進、海內外並購重組以及國外（wài）采購等獲得了一些先進數控技術，但缺（quē）乏對（duì）機床結構與精度、可靠性、人性化設計等基礎性技術的研究，忽視了自主開發能力的（de）培育，國產數控機床的技術水平、性（xìng）能和質量（liàng）與國外還有較（jiào）大差距，同樣難以得到大多數用戶的（de）認可。
    一（yī）些國產數控機床製造商不夠重視整（zhěng）體（tǐ）工藝與製（zhì）造水平的提高，加工手段基本（běn）以普通（tōng）機床與低效刀具為主，裝配調（diào）試完全靠（kào）手工，加工質量在生產進度的緊逼下（xià）不能（néng）得到穩（wěn）定（dìng）與提高（gāo）。另外很多國（guó）產數控機床製造商的生產管理依然沿用原始的（de）手工（gōng）台賬管理方式，工藝水平和管理效率低下（xià）使得企業無法形（xíng）成足夠生產（chǎn）規模。如（rú）國外機床製造商能做到每周裝調出產（chǎn）品，而國內的生產周期過長且很難（nán）控製（zhì）。因此我（wǒ）們在引進技術的同時應注意加強自身工藝技術（shù）改造和管理（lǐ）水平的提（tí）升。
    由於數控機床（chuáng）產業發展（zhǎn）迅速，一部分企業不顧長遠利（lì）益，對提高自身的綜合服務（wù）水平不夠重視，甚至對服（fú）務缺乏真正的理（lǐ）解（jiě），隻注重推銷（xiāo）而（ér）不注重售前與售後服務。有些企業派出的人員對生產的（de）數控機床缺乏足夠了解，不會使用或使（shǐ）用不好（hǎo）數控機床，更（gèng）不能指導用戶（hù）使用好機床（chuáng）；有的（de）對先進（jìn）高效刀具缺乏基本了解，不（bú）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（wù）應從研究用戶的加（jiā）工產品、工藝、生產類（lèi）型、質量要求入手，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業的培訓人員和良好的培訓環境，幫助用（yòng）戶發揮機床的最大效益、加工出高質量的（de）最終產品，這樣（yàng）才能逐步得（dé）到用戶的認同，提（tí）高國產數控機床的市場占有率。