㈠ 數控機床簡述數控機床的發展方向主要有哪些
你好，很高興能夠回答你的問題
總的來說，數控機床是現在工業製造的必備的設備，也是必須的設備之一，進行機械製造的同時，數控機床的使用目的就是可以大大的增加使用的范圍，並且在一定程度上促進工業的生產，提高工作的效率。自從我國數控機床的技術發展到了成熟期以後，各個領域都開始了對於數控機床的廣泛關注。當前我國的機床鑄造產業正處於高速發展時期，產業由量變正走向質變的階段。這一時期也是機床鑄造產業從大到強，更具發展意義的時期。
㈡ 數控加工中心配重哪種更好
我們先要了解數控加工中心配置的作用：主要是減少電機和螺桿的負載，抑制電機和螺桿的發熱，從而保證加工精度，延長電機和螺桿壽命。
1. 配重鐵配重
採用配重塊與鏈條式結構設計，故障率低，用配重鐵的重量來抵消主軸單元的重量，從而提高機床的快移速度，降低絲杠上的負載和減少電機負載。
2.氮氣缸配重
數控加工中心氮氣配重平衡系統包括氮氣瓶、控制系統和平衡缸，氮氣瓶設在立柱的一側，立柱的頂部設有平衡缸，氮氣瓶上設有控制系統，控制系統通過氣管與平衡缸相連接。利用蓄能器原理，控制平衡缸配合主軸箱中的伺服電機上升或下降，同時還可平衡主軸箱的重量，以達到高速度、高精度加工；無需外動力設備，節省能源；加工中心配重氮氣平衡系統可適應高轉速時快速平衡提升下降，無噪音，在加工過程中可使精度和表面粗糙度大幅提升，減去微震動，並能延長螺桿和電機使用壽命。
一般我們常用的小型加工中心，立式加工中心用配重鐵配重就可以了。
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㈢ 簡述數控機床的發展趨勢
引言
從20世紀中葉數控技術出現以來，數控機床給機械製造業帶來了革命性的變化。數控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利於生產管理的現代化以及經濟效益的提高。數控機床是一種高度機電一體化的產品，適用於加工多品種小批量零件、結構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經濟和國防建設發展的重要裝備。
進入21世紀，我國經濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發展的新時期。機床製造業既面臨著機械製造業需求水平提升而引發的製造裝備發展的良機，也遭遇到加入世界貿易組織後激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進數控機床的發展是解決機床製造業持續發展的一個關鍵。隨著製造業對數控機床的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步，數控機床的應用范圍還在不斷擴大，並且不斷發展以更適應生產加工的需要。本文簡要分析了數控機床高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、網路化、多軸化、綠色化等發展趨勢，並提出了我國數控機床發展中存在的一些問題。
數控機床的發展趨勢
1、高速化
隨著汽車、國防、航空、航天等工業的高速發展以及鋁合金等新材料的應用，對數控機床加工的高速化要求越來越高。
2、主軸轉速：機床採用電主軸(內裝式主軸電機)，主軸最高轉速達200000r/min；
進給率：在解析度為0.01μm時，最大進給率達到240m/min且可獲得復雜型面的精確加工；
3、運算速度：微處理器的迅速發展為數控系統向高速、高精度方向發展提供了保障，開發出CPU已發展到32位以及64位的數控系統，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由於運算速度的極大提高，使得當解析度為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，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時間僅0.9s。
5、高精度化
數控機床精度的要求現在已經不局限於靜態的幾何精度，機床的運動精度、熱變形以及對振動的監測和補償越來越獲得重視。
6、提高CNC系統控制精度：採用高速插補技術，以微小程序段實現連續進給，使CNC控制單位精細化，並採用高解析度位置檢測裝置，提高位置檢測精度(日本已開發裝有106脈沖/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/脈沖)，位置伺服系統採用前饋控制與非線性控制等方法；
7、採用誤差補償技術：採用反向間隙補償、絲桿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合補償。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應用可將加工誤差減少60%～80%；
採用網格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，並通過模擬預測機床的加工精度，以保證機床的定位精度和重復定位精度，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。
1、功能復合化
復合機床的含義是指在一台機床上實現或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據其結構特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床如鏜銑鑽復合——加工中心、車銑復合——車削中心、銑鏜鑽車復合——復合加工中心等；工序復合型機床如多面多軸聯動加工的復合機床和雙主軸車削中心等。採用復合機床進行加工，減少了工件裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤差，提高了零件加工精度，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，相對於傳統的工序分散的生產方法具有明顯的優勢。
加工過程的復合化也導致了機床向模塊化、多軸化發展。德國Index公司最新推出的車削加工中心是模塊化結構，該加工中心能夠完成車削、銑削、鑽削、滾齒、磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復雜零件的全部加工。隨著現代機械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯動數控機床越來越受到各大企業的歡迎。
在2005年中國國際機床展覽會(CIMT2005)上，國內外製造商展出了形式各異的多軸加工機床(包括雙主軸、雙刀架、9軸控制等)以及可實現4～5軸聯動的五軸高速門式加工中心、五軸聯動高速銑削中心等。
2、控制智能化
隨著人工智慧技術的發展，為了滿足製造業生產柔性化、製造自動化的發展需求，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面：
加工過程自適應控制技術：通過監測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統的或現代的演算法進行識別，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)和加工指令，使設備處於最佳運行狀態，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度並提高設備運行的安全性；
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規律，用現代智能方法，構造基於專家系統或基於模型的「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、縮短生產准備時間的目的；
智能故障自診斷與自修復技術：根據已有的故障信息，應用現代智能方法實現故障的快速准確定位；
智能故障回放和故障模擬技術：能夠完整記錄系統的各種信息，對數控機床發生的各種錯誤和事故進行回放和模擬，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的辦法，積累生產經驗；
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系統，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，並自動對控制系統參數進行優化和調整，使驅動系統獲得最佳運行；
智能4M數控系統：在製造過程中，加工、檢測一體化是實現快速製造、快速檢測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)融合在一個系統中，實現信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。
3、體系開放化
向未來技術開放：由於軟硬體介面都遵循公認的標准協議，只需少量的重新設計和調整，新一代的通用軟硬體資源就可能被現有系統所採納、吸收和兼容，這就意味著系統的開發費用將大大降低而系統性能與可靠性將不斷改善並處於長生命周期；
向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充功能、提供硬軟體產品的各種組合以滿足特殊應用要求；
數控標準的建立：國際上正在研究和制定一種新的CNC系統標准ISO14649(STEP-NC)，以提供一種不依賴於具體系統的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個製造過程乃至各個工業領域產品信息的標准化。標准化的編程語言，既方便用戶使用，又降低了和操作效率直接有關的勞動消耗。
4、驅動並聯化
並聯運動機床克服了傳統機床串聯機構移動部件質量大、系統剛度低、刀具只能沿固定導軌進給、作業自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸(一般為動平台)與機座(一般為靜平台)之間採用多桿並聯聯接機構驅動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平台獲得相應自由度的運動，可實現多坐標聯動數控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復雜特種零件的加工，具有現代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優點。
並聯機床作為一種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向，受到了國際機床行業的高度重視，被認為是「自發明數控技術以來在機床行業中最有意義的進步」和「21世紀新一代數控加工設備」。
5、端化(大型化和微型化)
國防、航空、航天事業的發展和能源等基礎產業裝備的大型化需要大型且性能良好的數控機床的支撐。而超精密加工技術和微納米技術是21世紀的戰略技術，需發展能適應微小型尺寸和微納米加工精度的新型製造工藝和裝備，所以微型機床包括微切削加工(車、銑、磨)機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力機等的需求量正在逐漸增大。
6、信息交互網路化
對於面臨激烈競爭的企業來說，使數控機床具有雙向、高速的聯網通訊功能，以保證信息流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現網路資源共享，又能實現數控機床的遠程監視、控制、培訓、教學、管理，還可實現數控裝備的數字化服務(數控機床故障的遠程診斷、維護等)。例如，日本Mazak公司推出新一代的加工中心配備了一個稱為信息塔(e-Tower)的外部設備，包括計算機、手機、機外和機內攝像頭等，能夠實現語音、圖形、視像和文本的通信故障報警顯示、在線幫助排除故障等功能，是獨立的、自主管理的製造單元。
7、新型功能部件
為了提高數控機床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括：
高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸部件的集成，具有體積小、轉速高、可無級調速等一系列優點，在各種新型數控機床中已經獲得廣泛的應用；
直線電動機：近年來，直線電動機的應用日益廣泛，雖然其價格高於傳統的伺服系統，但由於負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等關鍵技術的應用，機械傳動結構得到簡化，機床的動態性能有了提高。如：西門子公司生產的1FN1系列三相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應用於高速銑床、加工中心、磨床、並聯機床以及動態性能和運動精度要求高的機床等；德國EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心三向驅動均採用兩個直線電動機；
電滾珠絲桿：電滾珠絲桿是伺服電動機與滾珠絲桿的集成，可以大大簡化數控機床的結構，具有傳動環節少、結構緊湊等一系列優點。
8、高可靠性
數控機床與傳統機床相比，增加了數控系統和相應的監控裝置等，應用了大量的電氣、液壓和機電裝置，易於導致出現失效的概率增大；工業電網電壓的波動和干擾對數控機床的可靠性極為不利，而數控機床加工的零件型面較為復雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬小時以上。為了保證數控機床有高的可靠性，就要精心設計系統、嚴格製造和明確可靠性目標以及通過維修分析故障模式並找出薄弱環節。國外數控系統平均無故障時間在7～10萬小時以上，國產數控系統平均無故障時間僅為10000小時左右，國外整機平均無故障工作時間達800小時以上，而國內最高只有300小時。
9、加工過程綠色化
隨著日趨嚴格的環境與資源約束，製造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環境問題尤為突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現干切削、半干切削節能環保的機床不斷出現，並在不斷發展當中。在21世紀，綠色製造的大趨勢將使各種節能環保機床加速發展，佔領更多的世界市場。
10、多媒體技術的應用
多媒體技術集計算機、聲像和通信技術於一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，因此也對用戶界面提出了圖形化的要求。合理的人性化的用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便於藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和模擬、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。除此以外，在數控技術領域應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，應用於實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等，因此有著重大的應用價值。
㈣ 數控機床新技術特徵都有哪些內容
數控系統技術的突飛猛進為數控機床的技術進步提供了條件。為了滿足市場的需要，達到現代製造技術對數控技術提出的更高的要求，當前，世界數控技術及其裝備的發展主要體現為以下幾方面技術特徵：
1、高速
機床向高速化方向發展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對製造業實現、、低成本生產有廣泛的適用性。
20世紀90年代以來，歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床，加快機床高速化發展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉速15000－100000r/min）、高速且高加/減速度的進給運動部件（快移速度60~120m/min，切削進給速度高達60m/min）、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破，達到了新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統（含監控系統）和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，為開發應用新一代高速數控機床提供了技術基礎。
目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到5000~8000m/min以上；主軸轉數在30000轉/分（有的高達10萬r/min）以上；工作台的移動速度（進給速度）：在解析度為1微米時，在100m/min（有的到200m/min）以上，在解析度為0.1微米時，在24m/min以上；自動換刀速度在1秒以內；小線段插補進給速度達到12m/min。
2、高精度
從精密加工發展到超精密加工，是世界各工業強國致力發展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（<10nm），其應用范圍日趨廣泛。
當前，在機械加工高精度的要求下，普通級數控機床的加工精度已由±10μm提高到±5μm；精密級加工中心的加工精度則從±3~5μm，提高到±1~1.5μm，甚至更高；超精密加工精度進入納米級（0.001微米），主軸回轉精度要求達到0.01~0.05微米，加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。這些機床一般都採用矢量控制的變頻驅動電主軸（電機與主軸一體化），主軸徑向跳動小於2祄，軸向竄動小於1祄，軸系不平衡度達到G0.4級。
高速高精加工機床的進給驅動，主要有「回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠」和「直線電機直接驅動」兩種類型。此外，新興的並聯機床也易於實現高速進給。
滾珠絲杠由於工藝成熟，應用廣泛，不僅精度能達到較高（ISO3408 1級），而且實現高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為許多高速加工機床所採用。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。
滾珠絲杠屬機械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應地造成運動滯後和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響，1993年開始在機床上應用直線電機直接驅動，由於是沒有中間環節的「零傳動」，不僅運動慣量小、系統剛度大、響應快，可以達到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統的作用下也易達到較高水平，是高速高精加工機床特別是中、大型機床較理想的驅動方式。目前使用直線電機的高速高精加工機床最大快移速度已達208 m/min，加速度2g，並且還有發展餘地。
3、高可靠性
隨著數控機床網路化應用的發展，數控機床的高可靠性已經成為數控系統製造商和數控機床製造商追求的目標。對於每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內連續正常工作，無故障率在P（t）＝99%以上，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大於3000小時。我們只對一台數控機床而言，如主機與數控系統的失效率之比為10:1（數控的可靠比主機高一個數量級）。此時數控系統的MTBF就要大於33333.3小時，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大於10萬小時。
當前國外數控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。
4、復合化
在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一台機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發展很快的機種。
柔性製造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾後，機床便能按照數控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鑽、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進行同一類工藝方法多工序復合加工的機床。事實證明，機床復合加工能提高加工精度和加工效率，節省佔地面積特別是能縮短零件的加工周期。
5、多軸化
隨著5軸聯動數控系統和編程軟體的普及，5軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點，由於在加工自由曲面時，5軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，並且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3軸聯動控制的機床無法避免切速接近於零的球頭銑刀端部參予切削，因此，5軸聯動機床以其無可替代的性能優勢已經成為各大機床廠家積極開發和競爭的焦點。
最近，國外還在研究6軸聯動控制使用非旋轉刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。
6、智能化
智能化是21世紀製造技術發展的一個大方向。智能加工是一種基於神經網路控制、模糊控制、數字化網路技術和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預才能解決的問題。智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：
為追求加工效率和加工質量的智能化，如自適應控制，工藝參數自動生成；
為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；
簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；
智能診斷、智能監控，方便系統的診斷及維修等。
世界上正在進行研究的智能化切削加工系統很多，其中日本智能化數控裝置研究會針對鑽削的智能加工方案具有代表性。
7、 網路化
控機床的網路化，主要指機床通過所配裝的數控系統與外部的其它控制系統或上位計算機進行網路連接和網路控制。數控機床一般首先面向生產現場和企業內部的區域網，然後再經由網際網路通向企業外部，這就是所謂Internet/Intranet技術。
隨著網路技術的成熟和發展，最近業界又提出了數字製造的概念。數字製造，又稱「e-製造」，是機械製造企業現代化的標志之一，也是國際先進機床製造商當今標准配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量採用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。機械製造企業在普遍採用CAD/CAM的基礎上，越加廣泛地使用數控加工設備。數控應用軟體日趨豐富和具有「人性化」。虛擬設計、虛擬製造等技術也越來越多地為工程技術人員所追求。通過軟體智能替代復雜的硬體，正在成為當代機床發展的重要趨勢。在數字製造的目標下，通過流程再造和信息化改造，ERP等一批先進企業管理軟體已經脫穎而出，為企業創造出更高的經濟效益。
8、柔性化
數控機床向柔性自動化系統發展的趨勢是：從點（數控單機、加工中心和數控復合加工機床）、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段車間獨立製造島、FA）、體（CIMS、分布式網路集成製造系統）的方向發展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發展。柔性自動化技術是製造業適應動態市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國製造業發展的主流趨勢，是先進製造領域的基礎技術。其重點是以提高系統的可靠性、實用化為前提，以易於聯網和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發展；數控機床及其構成柔性製造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯結，向信息集成方向發展；網路系統向開放、集成和智能化方向發展。
9、綠色化
21世紀的金切機床必須把環保和節能放在重要位置，即要實現切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因為切削液既污染環境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進行，但也包括在特殊氣體氛圍中（氮氣中、冷風中或採用乾式靜電冷卻技術）不使用切削液進行的切削。不過，對於某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實際應用，故又出現了使用極微量潤滑（MQL）的准干切削。目前在歐洲的大批量機械加工中，已有10~15%的加工使用了乾和准干切削。對於面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機床來說，主要是採用准干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經由機床主軸與工具內的中空通道噴向切削區。在各類金切機床中，採用干切削最多的是滾齒機。
總之，數控機床技術的進步和發展為現代製造業的發展提供了良好的條件，促使製造業向著、以及人性化的方向發展。可以預見，隨著數控機床技術的發展和數控機床的廣泛應用，製造業將迎來一次足以撼動傳統製造業模式的深刻革命。
㈤ 數控機床的發展歷程及趨勢
數控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優異而穩定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創了機械產品向機電一體化發展的先河，成為先進製造技術中的一項核心技術。數控系統技術的突飛猛進為數控機床的技術進步提供了條件。當前，數控機床的發展主要體現為以下幾方面：
1 高速、高效
機床向高速化方向發展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對製造業實現高效、優質、低成本生產有廣泛的適用性。20 世紀90 年代以來，歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床，加快機床高速化發展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉速15000 － 100000r/min）、高速且高加/減速度的進給運動部件（快移速度60～120m/min，切削進給速度高達60m/min）、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破，達到了新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統（含監控系統）和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，為開發應用新一代高速數控機床提供了技術基礎。目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到5000～8000m/min以上；主軸轉數在30000 轉/分（有的高達10 萬r/min）以上；工作台的移動速度（進給速度）：在解析度為1 微米時，在100m/min（有的到200m/min） 以上，在解析度為0.1 m 時，在24m/min 以上；自動換刀速度在1 秒以內；小線段插補進給速度達到12m/min。
2 高精度
從精密加工發展到超精密加工，是世界各工業強國致力發展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（#lt;10nm），其應用范圍日趨廣泛。當前，在機械加工高精度的要求下，普通級數控機床的加工精度已由±10 m 提高到±5 m；精密級加工中心的加工精度則從±3～5 m，提高到±1～1.5 m，甚至更高；超精密加工精度進入納米級（0.001m），主軸回轉精度要求達到0.01～0.05 m，加工圓度為0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003 微米等。這些機床一般都採用矢量控制的變頻驅動電主軸（電機與主軸一體化），主軸徑向跳動小於2 m，軸向竄動小於1 m，軸系不平衡度達到G0.4 級。高速高精加工機床的進給驅動，主要有#quot;回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠#quot;和#quot;直線電機直接驅動#quot;兩種類型。此外，新興的並聯機床也易於實現高速進給。滾珠絲杠由於工藝成熟，應用廣泛，不僅精度能達到較高（ISO34081 級），而且實現高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為許多高速加工機床所採用。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。滾珠絲杠屬機械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應地造成運動滯後和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響，1993 年開始在機床上應用直線電機直接驅動，由於是沒有中間環節的#quot;零傳動#quot;，不僅運動慣量小、系統剛度大、響應快，可以達到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統的作用下也易達到較高水平，是高速高精加工機床特別是中、大型機床較理想的驅動方式。目前使用直線電機的高速高精加工機床最大快移速度已達208 m/min，加速度2g，並且還有發展餘地。
3 高可靠性
隨著數控機床網路化應用的發展，數控機床的高可靠性已經成為數控系統製造商和數控機床製造商追求的目標。對於每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16 小時內連續正常工作，無故障率在P（t）＝ 99%以上，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF 就必須大於3000 小時。我們只對一台數控機床而言，如主機與數控系統的失效率之比為10:1（數控的可靠比主機高一個數量級）。此時數控系統的MTBF 就要大於33333.3 小時，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF 就必須大於10 萬小時。當前國外數控裝置的MTBF 值已達6000 小時以上，驅動裝置達30000 小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。
4 復合化
在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一台機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發展很快的機種。柔性製造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾後，機床便能按照數控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鑽、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進行同一類工藝方法多工序復合加工的機床。事實證明，機床復合加工能提高加工精度和加工效率，節省佔地面積特別是能縮短零件的加工周期。
5 多軸化
隨著5 軸聯動數控系統和編程軟體的普及，5 軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點，由於在加工自由曲面時，5 軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，並且能使球頭銑刀在銑削3 維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3 軸聯動控制的機床無法避免切速接近於零的球頭銑刀端部參予切削，因此，5 軸聯動機床以其無可替代的性能優勢已經成為各大機床廠家積極開發和競爭的焦點。最近，國外還在研究6 軸聯動控制使用非旋轉刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。
6 智能化
智能化是21 世紀製造技術發展的一個大方向。智能加工是一種基於神經網路控制、模糊控制、數字化網路技術和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預才能解決的問題。智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量的智能化，如自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；智能診斷、智能監控，方便系統的診斷及維修等。世界上正在進行研究的智能化切削加工系統很多，其中日本智能化數控裝置研究會針對鑽削的智能加工方案具有代表性。
7 網路化
數控機床的網路化，主要指機床通過所配裝的數控系統與外部的其它控制系統或上位計算機進行網路連接和網路控制。數控機床一般首先面向生產現場和企業內部的區域網，然後再經由網際網路通向企業外部，這就是所謂Internet/Intranet 技術。隨著網路技術的成熟和發展，最近業界又提出了數字製造的概念。數字製造，又稱#quot;e-製造#quot;，是機械製造企業現代化的標志之一，也是國際先進機床製造商當今標准配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量採用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。機械製造企業在普遍採用CAD/CAM的基礎上，越加廣泛地使用數控加工設備。數控應用軟體日趨豐富和具有#quot;人性化#quot;。虛擬設計、虛擬製造等高端技術也越來越多地為工程技術人員所追求。通過軟體智能替代復雜的硬體，正在成為當代機床發展的重要趨勢。在數字製造的目標下，通過流程再造和信息化改造，ERP 等一批先進企業管理軟體已經脫穎而出，為企業創造出更高的經濟效益。
8 柔性化
數控機床向柔性自動化系統發展的趨勢是：從點（數控單機、加工中心和數控復合加工機床）、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段車間獨立製造島、FA）、體（CIMS、分布式網路集成製造系統）的方向發展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發展。柔性自動化技術是製造業適應動態市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國製造業發展的主流趨勢，是先進製造領域的基礎技術。其重點是以提高系統的可靠性、實用化為提，以易於聯網和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC 單機向高精度、高速度和高柔性方向發展；數控機床及其構成柔性製造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS 聯結，向信息集成方向發展；網路系統向開放、集成和智能化方向發展。
9 綠色化
21 世紀的金切機床必須把環保和節能放在重要位置，即要實現切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因為切削液既污染環境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進行，但也包括在特殊氣體氛圍中（氮氣中、冷風中或採用乾式靜電冷卻技術）不使用切削液進行的切削。不過，對於某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實際應用，故又出現了使用極微量潤滑（MQL） 的准干切削。目前在歐洲的大批量機械加工中，已有10～15%的加工使用了乾和准干切削。對於面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機床來說，主要是採用准干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經由機床主軸與工具內的中空通道噴向切削區。在各類金切機床中，採用干切削最多的是滾齒機。總之，數控機床技術的進步和發展為現代製造業的發展提供了良好的條件，促使製造業向著高效、優質以及人性化的方向發展。可以預見，隨著數控機床技術的發展和數控機床的廣泛應用，製造業將迎來一次足以撼動傳統製造業模式的深刻革命。
㈥ 數控機床的現狀及發展趨勢如何
數控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優異而穩定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創了機械產品向機電一體化發展的先河，成為先進製造技術中的一項核心技術。數控系統技術的突飛猛進為數控機床的技術進步提供了條件。當前，數控機床的發展主要體現為以下幾方面：
1 高速、高效
機床向高速化方向發展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度。超高速加工技術對製造業實現高效、優質、低成本生產有廣泛的適用性。20 世紀90 年代以來，歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床，加快機床高速化發展步伐。高速主軸單元（電主軸，轉速15000 － 100000r/min）、高速且高加/減速度的進給運動部件（快移速度60～120m/min，切削進給速度高達60m/min）、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破，達到了新的技術水平。隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅動進給部件以及高性能控制系統（含監控系統）和防護裝置等一系列技術領域中關鍵技術的解決，為開發應用新一代高速數控機床提供了技術基礎。目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達到5000～8000m/min以上；主軸轉數在30000 轉/分（有的高達10 萬r/min）以上；工作台的移動速度（進給速度）：在解析度為1 微米時，在100m/min（有的到200m/min） 以上，在解析度為0.1 m 時，在24m/min 以上；自動換刀速度在1 秒以內；小線段插補進給速度達到12m/min。
2 高精度
從精密加工發展到超精密加工，是世界各工業強國致力發展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（#lt;10nm），其應用范圍日趨廣泛。當前，在機械加工高精度的要求下，普通級數控機床的加工精度已由±10 m 提高到±5 m；精密級加工中心的加工精度則從±3～5 m，提高到±1～1.5 m，甚至更高；超精密加工精度進入納米級（0.001m），主軸回轉精度要求達到0.01～0.05 m，加工圓度為0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003 微米等。這些機床一般都採用矢量控制的變頻驅動電主軸（電機與主軸一體化），主軸徑向跳動小於2 m，軸向竄動小於1 m，軸系不平衡度達到G0.4 級。高速高精加工機床的進給驅動，主要有#quot;回轉伺服電機加精密高速滾珠絲杠#quot;和#quot;直線電機直接驅動#quot;兩種類型。此外，新興的並聯機床也易於實現高速進給。滾珠絲杠由於工藝成熟，應用廣泛，不僅精度能達到較高（ISO34081 級），而且實現高速化的成本也相對較低，所以迄今仍為許多高速加工機床所採用。當前使用滾珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。滾珠絲杠屬機械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應地造成運動滯後和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響，1993 年開始在機床上應用直線電機直接驅動，由於是沒有中間環節的#quot;零傳動#quot;，不僅運動慣量小、系統剛度大、響應快，可以達到很高的速度和加速度，而且其行程長度理論上不受限制，定位精度在高精度位置反饋系統的作用下也易達到較高水平，是高速高精加工機床特別是中、大型機床較理想的驅動方式。目前使用直線電機的高速高精加工機床最大快移速度已達208 m/min，加速度2g，並且還有發展餘地。
3 高可靠性
隨著數控機床網路化應用的發展，數控機床的高可靠性已經成為數控系統製造商和數控機床製造商追求的目標。對於每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16 小時內連續正常工作，無故障率在P（t）＝ 99%以上，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF 就必須大於3000 小時。我們只對一台數控機床而言，如主機與數控系統的失效率之比為10:1（數控的可靠比主機高一個數量級）。此時數控系統的MTBF 就要大於33333.3 小時，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF 就必須大於10 萬小時。當前國外數控裝置的MTBF 值已達6000 小時以上，驅動裝置達30000 小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。
4 復合化
在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一台機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發展很快的機種。柔性製造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾後，機床便能按照數控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鑽、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。就棱體類零件而言，加工中心便是最典型的進行同一類工藝方法多工序復合加工的機床。事實證明，機床復合加工能提高加工精度和加工效率，節省佔地面積特別是能縮短零件的加工周期。
5 多軸化
隨著5 軸聯動數控系統和編程軟體的普及，5 軸聯動控制的加工中心和數控銑床已經成為當前的一個開發熱點，由於在加工自由曲面時，5 軸聯動控制對球頭銑刀的數控編程比較簡單，並且能使球頭銑刀在銑削3 維曲面的過程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3 軸聯動控制的機床無法避免切速接近於零的球頭銑刀端部參予切削，因此，5 軸聯動機床以其無可替代的性能優勢已經成為各大機床廠家積極開發和競爭的焦點。最近，國外還在研究6 軸聯動控制使用非旋轉刀具的加工中心，雖然其加工形狀不受限制且切深可以很薄，但加工效率太低一時尚難實用化。
6 智能化
智能化是21 世紀製造技術發展的一個大方向。智能加工是一種基於神經網路控制、模糊控制、數字化網路技術和理論的加工，它是要在加工過程中模擬人類專家的智能活動，以解決加工過程許多不確定性的、要由人工干預才能解決的問題。智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量的智能化，如自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；智能診斷、智能監控，方便系統的診斷及維修等。世界上正在進行研究的智能化切削加工系統很多，其中日本智能化數控裝置研究會針對鑽削的智能加工方案具有代表性。
7 網路化
數控機床的網路化，主要指機床通過所配裝的數控系統與外部的其它控制系統或上位計算機進行網路連接和網路控制。數控機床一般首先面向生產現場和企業內部的區域網，然後再經由網際網路通向企業外部，這就是所謂Internet/Intranet 技術。隨著網路技術的成熟和發展，最近業界又提出了數字製造的概念。數字製造，又稱#quot;e-製造#quot;，是機械製造企業現代化的標志之一，也是國際先進機床製造商當今標准配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量採用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。機械製造企業在普遍採用CAD/CAM的基礎上，越加廣泛地使用數控加工設備。數控應用軟體日趨豐富和具有#quot;人性化#quot;。虛擬設計、虛擬製造等高端技術也越來越多地為工程技術人員所追求。通過軟體智能替代復雜的硬體，正在成為當代機床發展的重要趨勢。在數字製造的目標下，通過流程再造和信息化改造，ERP 等一批先進企業管理軟體已經脫穎而出，為企業創造出更高的經濟效益。
8 柔性化
數控機床向柔性自動化系統發展的趨勢是：從點（數控單機、加工中心和數控復合加工機床）、線（FMC、FMS、FTL、FML）向面（工段車間獨立製造島、FA）、體（CIMS、分布式網路集成製造系統）的方向發展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發展。柔性自動化技術是製造業適應動態市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國製造業發展的主流趨勢，是先進製造領域的基礎技術。其重點是以提高系統的可靠性、實用化為提，以易於聯網和集成為目標；注重加強單元技術的開拓、完善；CNC 單機向高精度、高速度和高柔性方向發展；數控機床及其構成柔性製造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS 聯結，向信息集成方向發展；網路系統向開放、集成和智能化方向發展。
9 綠色化
21 世紀的金切機床必須把環保和節能放在重要位置，即要實現切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因為切削液既污染環境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進行，但也包括在特殊氣體氛圍中（氮氣中、冷風中或採用乾式靜電冷卻技術）不使用切削液進行的切削。不過，對於某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實際應用，故又出現了使用極微量潤滑（MQL） 的准干切削。目前在歐洲的大批量機械加工中，已有10～15%的加工使用了乾和准干切削。對於面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機床來說，主要是採用准干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經由機床主軸與工具內的中空通道噴向切削區。在各類金切機床中，採用干切削最多的是滾齒機。總之，數控機床技術的進步和發展為現代製造業的發展提供了良好的條件，促使製造業向著高效、優質以及人性化的方向發展。可以預見，隨著數控機床技術的發展和數控機床的廣泛應用，製造業將迎來一次足以撼動傳統製造業模式的深刻革命。
http://www.ca18.net/news/content-105064.htm