數控機床本身的發展趨勢是什麼

A. 數控機床發展趨勢

月19日從第七屆中國國際機床展獲悉，隨著科學技術不斷發展，數控機床的發展也越來越快，數控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發展。 高性能：隨著數控系統集成度的增強，數控機床也實現多台集中控制，甚至遠距離遙控。高精度：數控機床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數控機床各軸運行的速度將大大加快。高柔性：數控機床的柔性化將向自動化程度更高的方向發展，將管理、物流及各相應輔機集成柔性製造系統。模塊化：數控機床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發展，這既有利於製造商又有利於客戶。 我國近幾年數控機床雖然發展較快，但與國際先進水平還存在一定的差距，主要表現在：可靠性差，外觀質量差，產品開發周期長，應變能力差。為了縮小與世界先進水平的差距，有關專家建議機床企業應在以下6個方面著力研究：1．加大力度實施質量工程，提高數控機床的無故障率。2．跟蹤國際水平，使數控機床向高效高精方面發展。3．加大成套設計開發能力上求突破。4．發揮服務優勢，擴大市場佔有率。5．多品種製造，滿足不同層次的用戶。6．模塊化設計，縮短 開發周期，快速響應市場。 數控機床使用范圍越來越大，國內國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇，我們只有緊跟先進技術進步的大方向，並不斷創新，才能趕超世界先進水平。 中國冶金報

數控技術和裝備發展趨勢及對策

1 數控技術的發展趨勢
數控技術的應用不但給傳統製造業帶來了革命性的變化，使製造業成為工業化的象徵，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業（it、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面〔1～4〕。
1．1 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢
效率、質量是先進製造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現代製造技術之一，國際生產工程學會（cirp）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。
在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來採用大型整體鋁合金坯料「掏空」的方法來製造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從emo2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經採用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國cincinnati公司的hypermach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國dmg公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，並且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數控裝置的mtbf值已達6 000h以上，伺服系統的mtbf值達到30000h以上，表現出非常高的可靠性。
為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。
1.2 5軸聯動加工和復合加工機床快速發展
採用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1台5軸聯動機床的效率可以等於2台3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。
當前由於電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其製造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發展。
在emo2001展會上，新日本工機的5面加工機床採用復合主軸頭，可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一台機床上實現，還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工，可由cnc系統控制或cad/cam直接或間接控制。
1.3 智能化、開放式、網路化成為當代數控系統發展的主要趨勢
21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，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方面的智能化，如加工過程的自適應控制，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、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。
為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟體的產業化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數控系統進行研究，如美國的ngc(the next generation work-station/machine control)、歐共體的osaca(open system architecture for control within automation systems)、日本的osec(open system environment for controller)，中國的onc(open numerical control system)等。數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平台上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，並可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平台、數控系統功能庫以及數控系統功能軟體開發工具等是當前研究的核心。
網路化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網路化將極大地滿足生產線、製造系統、製造企業對信息集成的需求，也是實現新的製造模式如敏捷製造、虛擬企業、全球製造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統製造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，如在emo2001展中，日本山崎馬扎克（mazak)公司展出的「cyberproction center」（智能生產控制中心，簡稱cpc)；日本大隈（okuma）機床公司展出「it plaza」（信息技術廣場，簡稱it廣場)；德國西門子(siemens)公司展出的open manufacturing environment（開放製造環境，簡稱ome）等，反映了數控機床加工向網路化方向發展的趨勢。
1.4 重視新技術標准、規范的建立
1.4.1 關於數控系統設計開發規范
如前所述，開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃，並進行開放式體系結構數控系統規范(omac、osaca、osec)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規范的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的onc數控系統的規范框架的研究和制定。
1.4.2 關於數控標准
數控標準是製造業信息化發展的一種趨勢。數控技術誕生後的50年間的信息交換都是基於iso6983標准，即採用g，m代碼描述如何（how）加工，其本質特徵是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現代數控技術高速發展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的cnc系統標准iso14649（step－nc)，其目的是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。
step-nc的出現可能是數控技術領域的一次革命，對於數控技術的發展乃至整個製造業，將產生深遠的影響。首先，step-nc提出一種嶄新的製造理念，傳統的製造理念中，nc加工程序都集中在單個計算機上。而在新標准下，nc程序可以分散在互聯網上，這正是數控技術開放式、網路化發展的方向。其次，step-nc數控系統還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視step-nc的研究，歐洲發起了step-nc的ims計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個cad/cam/capp/cnc用戶、廠商和學術機構。美國的step tools公司是全球范圍內製造業數據交換軟體的開發者，他已經開發了用作數控機床加工信息交換的超級模型(super model)，其目標是用統一的規范描述所有加工過程。目前這種新的數據交換格式已經在配備了siemens、fidia以及歐洲osaca-nc數控系統的原型樣機上進行了驗證。
2 對我國數控技術及其產業發展的基本估計
我國數控技術起步於1958年，近50年的發展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由於國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在國家的「六五」、「七五」期間以及「八五」的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由於改革開放和國家的重視，以及研究開發環境和國際環境的改善，我國數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的「八五」的後期和「九五」期間，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在「九五」末期，國產數控機床的國內市場佔有率達50％，配國產數控系統（普及型）也達到了10％。
縱觀我國數控技術近50年的發展歷程，特別是經過4個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數控技術發展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控系統、伺服驅動、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，部分技術已商品化、產業化。
b.初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控系統生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服系統和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。
c.建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。
雖然在數控技術的研究開發以及產業化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發，尤其是在產業化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術水平有差距，在某些方面發展速度也有差距，即一些高精尖的數控裝備的技術水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數控技術水平和產業化水平估計大致如下。
a.技術水平上，與國外先進水平大約落後10～15年，在高精尖技術方面則更大。
b.產業化水平上，市場佔有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規模生產；功能部件專業化生產水平及成套能力較低；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數控系統尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。
c.可持續發展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發、工程化能力較弱；數控技術應用領域拓展力度不強；相關標准規范的研究、制定滯後。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認識方面。對國產數控產業進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術的角度關注數控產業化問題的時候多，從系統的、產業鏈的角度綜合考慮數控產業化問題的時候少；沒有建立完整的高質量的配套體系、完善的培訓、服務網路等支撐體系。
c.機制方面。不良機製造成人才流失，又制約了技術及技術路線創新、產品創新，且制約了規劃的有效實施，往往規劃理想，實施困難。
d.技術方面。企業在技術方面自主創新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標准落後，水平較低，數控系統新標准研究不夠。
3 對我國數控技術和產業化發展的戰略思考
3.1 戰略考慮
我國是製造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是後端的轉移，即要掌握先進製造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國製造業將進一步「空芯」。我們以資源、環境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際「加工中心」和「組裝中心」，而非掌握核心技術的製造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代製造業的發展進程。
我們應站在國家安全戰略的高度來重視數控技術和產業問題，首先從社會安全看，因為製造業是我國就業人口最多的行業，製造業發展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業的壓力，保障社會的穩定；其次從國防安全看，西方發達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰略物質，對我國實現禁運和限制，「東芝事件」和「考克斯報告」就是最好的例證。
3.2 發展策略
從我國基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國製造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導21世紀初期我國製造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術、配套技術作為研究開發的內容，實現製造裝備業的跨躍式發展。
強調市場需求為導向，即以數控終端產品為主，以整機（如量大面廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、重點行業關鍵設備等）帶動數控產業的發展。重點解決數控系統和相關功能部件（數字化伺服系統與電機、高速電主軸系統和新型裝備的附件等）的可靠性和生產規模問題。沒有規模就不會有高可靠性的產品；沒有規模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品；當然，沒有規模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發方面，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以「做得出、用得上、賣得掉」為目標，按國家意志實施攻關，以解決國家之急需。
在競爭前數控技術方面，強調創新，強調研究開發具有自主知識產權的技術和產品，為我國數控產業、裝備製造業乃至整個製造業的可持續發展奠定基礎。

B. 數控技術的發展趨勢是什麼

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、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。

3、功能復合化

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。

4、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。

數控技術由機床本體、數控系統及外圍技術三部分組成。

機床本體主要由床身、立柱、導軌、工作台等基礎件和刀架、刀庫等配套件組成。

數控系統由輸入/輸出設備、計算機數控（Computer Numerical Control，CNC）裝置、可編程式控制制器（Programmable Logic Control，PLC）及主軸伺服驅動裝置、進給伺服驅動裝置以及測量裝置等組成。其中，計算機數控裝置是數控系統的核心。

外圍技術主要包括工具技術（主要指刀具系統）、編程技術和管理技術。

C. 數控機床有什麼發展趨勢

數控機床有什麼發展趨勢

中國力爭早日實現數控機床產品從低端到高端、從初級產品加工到高精尖產品製造的轉變，實現從中國製造到中國創造、從製造大國到製造強國的轉變。下面，我為大家講講數控機床有什麼發展趨勢，希望對大家有所幫助!

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。

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：

(1)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;

(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;

(3)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;

(4)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;

(5)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;

(6)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。

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。

(1)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;

(2)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。

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。

(1)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;

(2)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%;

(3)採用網格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。

德體系開放化

(1)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;

(2)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;

(3)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。

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。

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。

國產數控機床缺乏核心技術，從高性能數控系統到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通過技術引進、海內外並購重組以及國外采購等獲得了一些先進數控技術，但缺乏對機床結構與精度、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培育，國產數控機床的技術水平、性能和質量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數用戶的認可。

一些國產數控機床製造商不夠重視整體工藝與製造水平的提高，加工手段基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調試完全靠手工，加工質量在生產進度的緊逼下不能得到穩定與提高。另外很多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管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業無法形成足夠生產規模。如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長且很難控制。因此我們在引進技術的同時應注意加強自身工藝技術改造和管理水平的提升。

由於數控機床產業發展迅速，一部分企業不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售後服務。有些企業派出的人員對生產的數控機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好數控機床，更不能指導用戶使用好機床;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戶的加工產品、工藝、生產類型、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，幫助用戶發揮機床的最大效益、加工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佔有率。

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」。

極端化(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。

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。

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：

(1)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;

(2)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;

(3)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。

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。

數控機床發展前景

近年來，我國的數控機床無論從產品種類、技術水平、質量和產量上都取得高速發展，在一些關鍵技術方面也已取得重大突破。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。然而，與快速發展的數控機床行業相比，我國從事數控機床行業的技能人才始終供不應求，據權威部門統計，當前我國製造業十大重點領域對人才需求量較大，預計到2020年，高檔數控機床和機器人領域人才缺口為300萬人。

如今，製造業對數控機床人才的需求大大增加，就業待遇優厚。很多企業反映，數控機床人才「一將難求」，因為搶手，數控機床人才的身價持續上漲，月收入都在1.5萬元以上。據我了解，河北省邯鄲市曲周縣職教中心已經把數控機床專業作為重點發展專業，勢必做強做大該專業，為中國製造輸送一批批技能人才。

當下，數控機床作為工業4.0重要發展領域，已經成為主要工業國家重點競爭領域。中國數控機床產業在國家戰略的支持下，近年來呈現出快速發展態勢，技術追趕勢頭不可阻擋。在新一輪產業發展周期中，中國有望通過加大技術研發實現數控機床產業的彎道超車。因此，在產業發展大好的優勢下，數控機床人才的就業前景將是一片光明。

高檔數控機床發展前景

當前機床行業下游用戶需求結構出現高端化發展態勢，多個行業都將進行大范圍、深層次的結構調整和升級改造，對於高質量、高技術水平機床產品需求迫切，總體上來說，中高檔數控機床市場需求上升較快，用戶需要更多高速、高精度、復合、柔性、多軸聯動、智能、高剛度、大功率的數控機床，發展前景廣闊。例如，汽車行業表現出生產大批量、多品種、車型更新快的發展趨勢，新能源汽車發展加速，從而要求加工設備朝著精密、高效、智能化方向不斷發展。在航空航天產業領域，隨著民用飛機需求量的劇增以及軍用飛機的跨代發展，新一代飛機朝著輕質化、高可靠性、長壽命、高隱身性、多構型、快速響應及低成本製造等方向發展，新一代技術急切需要更先進的加工裝備來承載，航空製造裝備朝著自動化、柔性化、數字化和智能化等方向發展。例如，在「兩機專項」致力於突破的飛機發動機製造中，發動機葉片、整機機匣和葉盤等典型零件逐漸向尺寸大型化、型面復雜化、結構輕量化和製造精密化發展，尤其是高強度的高溫耐熱合金等新型輕質材料的大量應用，這些整體結構件的幾何構型復雜且難加工，對大扭矩、高精度數控機床提出新的更高要求。燃氣輪機的大型結構件和大型設備異地維修所需的便攜性或可移動式多軸聯動數控裝備，這種用無固定基座、可重構拼組的小機床加工大型工件的加工方式對新型數控裝備的結構設計、工藝規格和高能效加工技術提出更大挑戰。

數控機床專業就業方向

我國製造企業已普遍運用先進的數控技術，隨之而來的是對數控人才的大量需求。 數控就業前景美妙在興旺國度中，數控機床曾經大量普遍運用。我國製造業與國際先進工業國度相比存在著很大的差距，機床數控化率還不到2%關於目前我國現有的有限數量的數控機床(大局部為進口產品)也未能充沛應用。原因是多方面的，數控就業人才的匾乏無疑是主要緣由之一、由於數控技術是最典型的、應用最普遍的機電光一體化綜合技術，我國迫切需求大量的從研討開發到運用維修的各個層次的數控技術人才。

一、數控就業的人才需求主要集中在以下的企業和地域：

1、國有大中型企業，特別是目前經濟效益較好的軍工企業和國度嚴重配備製造企業。軍工製造業是我國數控技術的主要應用對象. 有很大的數控就業空間。杭州發電設備廠用6000元月薪招不到數控技術工。

2、隨著民營經濟的飛速開展，我國沿海經濟興旺地域(如廣東，浙江、江蘇、山東)，數控就業人才更是供不應求，主要集中在模具製造企業和汽車零部件製造企業。具有數控學問的模具技工的年薪已開到了30萬元，超越了「博士」。

二、數控人才的學問構造—數控就業技藝需求：

另一個來源就是從企業現有員工中選擇人員參與不同層次的數控技術中、短期培訓，以順應企業對數控人才的急需。這些人員普通具有企業所需的工藝背景、比擬豐厚的理論經歷，但是他們大局部是傳統的機類或電類專業的各級畢業生，學問面較窄，特別是對計算機應用技術和計算機數控系統不太理解。

就業方向

在工業企業，從事數控程序編制、數控設備的使用、維護與技術管理，數控設備銷售與售後服務等工作。數控技術專業在主要面向機械、模具、電子、電氣、輕工等行業，可從事產品設計與加工、數控編程、數控機床操作、數控常用CAM軟體多軸加工、數控設備調試與維修等相關工作。數控技術應用專業的畢業生分配單位的性質分布如下：三資企業佔58%，國有企業佔26%，民營企業佔9%，其他佔5%。數控技術應用專業的畢業生所從事的工作性質分布如下：操作佔55.7%，編程佔13.4%，維修佔9.4%，工藝佔8.0%，生產管理佔7.1%，質量檢測佔4.5%，綜合佔1.2%，營銷佔1.7%，行政管理佔1.4%，其他佔5.5%。

就業前景

數控技術專業是一種集機、電、液、光、計算機、自動控制技術為一體的知識密集型技術,它是製造業實現現代化、柔性化、集成化生產的基礎,同時也是提高產品質量,提高生產率必不可少的物質手段。日本、美國、德國等工業發達國家採用數控技術所獲取經濟效益大致為：操作人員減少50%,成本降低60%,機床利用率達60%--80%,機床台數減少50%,生產面積減少40%。世界製造業由於數控技術的廣泛應用,普通機械逐漸被高效率、高精度的數控設備所替代。數控技術在機械製造業的廣泛應用,已成為國民經濟發展的強大動力。加入世貿組織後,隨著經濟的快速發展,中國正逐步成為「世界製造中心」,數控化率已成為衡量一個國家或企業製造技術水平和經濟實力的重要指標之一(數控化率：設備擁有量中數控設備所佔的比例)。目前我國機床的數控化率僅為1.9%,而日本高達30%,美國超過了40%。在發達國家數控機床已經普遍大量使用,而我國數控技術應用推廣同發達國家相比差距很大。我國數年內將增加40-50萬台數控機床,相應需要60-80萬數控專業技術人才。

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D. 數控機床未來的發展趨勢是怎樣的

謝邀！
按時間推移，我們簡單回顧下機床的發展。
第一台代替手工作業的機器好像要算水力紡織機；然後給大家印象最深的的機床應該是普通車床；然後我們有了越來越多的數控機床和機器人。
這個過程也即——從替代手工，到小批量製造，到（半）自動化生產。
在工廠待過的同事，基本都知道數控機床幾個部分，刀庫和傳動裝置、工業計算機、夾具等裝置。數控機床給我們的製造帶來了更大的效率和精度。
未來，數控機床是什麼樣的？或者說產品發展趨勢如何？可能會是這樣的角度——
1.要求高效率和精度；
2.多功能更強、體積相對更小；
3.集成被加工產品的所有加工工藝於一體，基本實現自動化；
4.設計於製造一體，最大程度智能化；
5.全面的數字化。
製造業是工業的核心，數控機床的發展前景廣闊。

E. 數控機床的發展方向是什麼了

當今，數控機床正不斷吸收最新技術成就，朝著高可靠性、高柔性化、高精度化、高速度化、多功能復合化、製造系統自動化及設計CAD化和宜人化等方向發展。

F. 數控車床的發展趨勢

進入21世紀以來，隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(IT、汽車、輕工、醫療等)的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。總體而言，數控車床呈現以下三個發展趨勢：
1. 高速、高精密化
高速、精密是機床發展永恆的目標。隨著科學技術突飛猛進的發展，機電產品更新換代速度加快，對零件加工的精度和表面質量的要求也愈來愈高。為滿足這個復雜多變市場的需求，當前機床正向高速切削、干切削和准干切削方向發展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機的成功應用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導軌副等機床功能部件的面市，也為機床向高速、精密發展創造了條件。
數控車床採用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環節，大大減少了主傳動的轉動慣量，提高了主軸動態響應速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運轉時皮帶和帶輪等傳動的振動和雜訊問題。採用電主軸結構可使主軸轉速達到10000r/min以上。
直線電機驅動速度高，加減速特性好，有優越的響應特性和跟隨精度。用直線電機作伺服驅動，省去了滾珠絲杠這一中間傳動環節，消除了傳動間隙(包括反向間隙)，運動慣量小，系統剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。
直線滾動導軌副，由於其具有各向間隙為零和非常小的滾動摩擦，磨損小，發熱可忽略不計，有非常好的熱穩定性，提高了全程的定位精度和重復定位精度。通過直線電機和直線滾動導軌副的應用，可使機床的快速移動速度由10～20m/mim提高到60～80m/min，最高高達120m/min。
2.高可靠性
數控機床的可靠性是數控機床產品質量的一項關鍵性指標。數控機床能否發揮其高性能、高精度和高效率，並獲得良好的效益，關鍵取決於其可靠性的高低。
3. 數控車床設計CAD化、結構設計模塊化
隨著計算機應用的普及及軟體技術的發展，CAD技術得到了廣泛發展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進行設計方案選擇和大件整機的靜、動態特性分析、計算、預測及優化設計，可以對整機各工作部件進行動態模擬模擬。在模塊化的基礎上在設計階段就可以看出產品的三維幾何模型和逼真的色彩。採用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設計成本，提高市場競爭能力。

G. 數控系統與數控機床技術發展趨勢是什麼

一、數控系統發展趨勢
從1952年美國麻省理工學院研製出首台試驗性數控系統，到現在已走過了46年歷程。數控系統由當初的電子管式起步，經歷了以下幾個發展階段：
分立式晶體管式--小規模集成電路式--大規模集成電路式--小型計算機式--超大規模集成電路--微機式的數控系統。到80年代，總體發展趨勢是：數控裝置由NC向CNC發展；廣泛採用32位CPU組成多微處理器系統；提高系統的集成度，縮小體積，採用模塊化結構，便於裁剪、擴展和功能升級，滿足不同類型數控機床的需要；驅動裝置向交流、數字化方向發展；CNC裝置向人工智慧化方向發展；採用新型的自動編程系統；增強通信功能；數控系統可靠性不斷提高。總之，數控機床技術不斷發展，功能越來越完善，使用越來越方便，可靠性越來越高，性能價格比也越來越高。到1990年，全世界數控系統專業生產廠家年產數控系統約13萬台套。國外數控系統技術發展的總體發展趨勢是：
1、新一代數控系統採用開放式體系結構
進入90年代以來，由於計算機技術的飛速發展，推動數控機床技術更快的更新換代。世界上許多數控系統生產廠家利用PC機豐富的軟硬體資源開發開放式體系結構的新一代數控系統。開放式體系結構使數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，並向智能化、網路化方向大大發展。近幾年許多國家紛紛研究開發這種系統，如美國科學製造中心（NCMS）與*共同領導的「下一代工作站/機床控制器體系結構」NGC，歐共體的「自動化系統中開放式體系結構」OSACA，日本的OSEC計劃等。開發研究成果已得到應用，如Cincinnati-Milacron公司從1995年開始在其生產的加工中心、數控銑床、數控車床等產品中採用了開放式體系結構的A2100系統。開放式體系結構可以大量採用通用微機的先進技術，如多媒體技術，實現聲控自動編程、圖形掃描自動編程等。數控系統繼續向高集成度方向發展，每個晶元上可以集成更多個晶體管，使系統體積更小，更加小型化、微型化。可靠性大大提高。利用多CPU的優勢，實現故障自動排除；增強通信功能，提高進線、聯網能力。開放式體系結構的新一代數控系統，其硬體、軟體和匯流排規范都是對外開放的，由於有充足的軟、硬體資源可供利用，不僅使數控系統製造商和用戶進行的系統集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發帶來極大方便，促進了數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛應用，既可通過升檔或剪裁構成各種檔次的數控系統，又可通過擴展構成不同類型數控機床的數控系統，開發生產周期大大縮短。這種數控系統可隨CPU升級而升級，結構上不必變動。
2、新一代數控系統控制性能大大提高
數控系統在控制性能上向智能化發展。隨著人工智慧在計算機領域的滲透和發展，數控系統引入了自適應控制、模糊系統和神經網路的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能，而且人機界面極為友好，並具有故障診斷專家系統使自診斷和故障監控功能更趨完善。伺服系統智能化的主軸交流驅動和智能化進給伺服裝置，能自動識別負載並自動優化調整參數。直線電機驅動系統已實用化。
總之，新一代數控系統技術水平大大提高，促進了數控機床性能向高精度、高速度、高柔性化方向發展，使柔性自動化加工技術水平不斷提高。
二、數控機床發展趨勢
為了滿足市場和科學技術發展的需要，為了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發展趨勢主要體現在以下幾個方面：
1、高速、高效、高精度、高可靠性
要提高加工效率，首先必須提高切削和進給速度，同時，還要縮短加工時間；要確保加工質量，必須提高機床部件運動軌跡的精度，而可靠性則是上述目標的基本保證。為此，必須要有高性能的數控裝置作保證。
（1）高速、高效
機床向高速化方向發展，可充分發揮現代刀具材料的性能，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。
新一代數控機床（含加工中心）只有通過高速化大幅度縮短切削工時才可能進一步提高其生產率。超高速加工特別是超高速銑削與新一代高速數控機床特別是高速加工中心的開發應用緊密相關。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，應不失時機地開發應用新一代高速數控機床。
依靠快速、准確的數字量傳遞技術對高性能的機床執行部件進行高精密度、高響應速度的實時處理，由於採用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達到5000米~8000米/分以上；主軸轉數在30000轉/分（有的高達10萬轉/分）以上；工作台的移動速度：（進給速度），在解析度為1微米時，在100米/分（有的到200米/分）以上，在解析度為0.1微米時，在24米/分以上；自動換刀速度在1秒以內；小線段插補進給速度達到12米/分。根據高效率、大批量生產需求和電子驅動技術的飛速發展，高速直線電機的推廣應用，開發出一批高速、高效的高速響應的數控機床以滿足汽車、農機等行業的需求。還由於新產品更新換代周期加快，模具、航空、軍事等工業的加工零件不但復雜而且品種增多。
（2）高精度
從精密加工發展到超精密加工（特高精度加工），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。超精密加工主要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細電火花加工、微細電解加工和各種復合加工等）。隨著現代科學技術的發展，對超精密加工技術不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發展新型超精密加工機床，完善現代超精密加工技術，以適應現代科技的發展。
當前，機械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，達到5微米；精密加工精度提高了兩個數量級，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。
精密化是為了適應高新技術發展的需要，也是為了提高普通機電產品的性能、質量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。隨著高新技術的發展和對機電產品性能與質量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高。為了滿足用戶的需要，近10多年來，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。
（3）高可靠性
是指數控系統的可靠性要高於被控設備的可靠性在一個數量級以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠，因為是商品，受性能價格比的約束。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P（t）＝99%以上的話，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大於3000小時。MTBF大於3000小時，對於由不同數量的數控機床構成的無人化工廠差別就大多了，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的話（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。
2、模塊化、智能化、柔性化和集成化
（1）模塊化、專門化與個性化
機床結構模塊化，數控功能專門化，機床性能價格比顯著提高並加快優化。為了適應數控機床多品種、小批量的特點，機床結構模塊化，數控功能專門化，機床性能價格比顯著提高並加快優化。個性化是近幾年來特別明顯的發展趨勢。
（2）智能化
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方面的智能化，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方面的智能化，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、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界面等；
--智能診斷、智能監控方面的內容，方便系統的診斷及維修等。
（3）柔性化和集成化
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。

H. 數控技術的發展趨勢

高速化發展新趨勢，精密化加工發展新趨勢，開放化發展新趨勢，復合化發展新趨勢。
作為當前先進製造技術的核心，數控技術具有諸多的優點，例如可以利用軟體使信息處理的方式或過程發生改變，而不改變機械與電子裝置，也可以利用字長的差異來表示信息，還可以對數字化信息完成邏輯和數學上的計算。因此，數控技術廣泛應用於機床與機器人的控制當中。

隨著數控技術在我國工業生產中的廣泛應用，我國的製造力和在國際市場上的競爭力明顯增強。

I. 數控機床的六大發展趨勢

隨著世界先進製造技術不斷發展，超高速切削、超精密加工等技術的應用，柔性製造系統的迅速發展和計算機集成系統的不斷成熟，對數控加工技術提出了更高的要求。現今的數控機床行業，將向著以下6個趨勢發展：

1、多功能化。

配有自動換刀機構(刀庫容量可達100把以上)的各類加工中心，能在同一台機床上同時實現 銑 削、鏜削、鑽削、車削、 鉸 孔、擴孔、攻螺紋等多種工序加工，現代數控機床還採用了多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數控系統由於採用了多CPU結構和分級中斷控制方式，即可在一台機床上同時進行零件加工和程序編制，實現所謂的“前台加工，後台編輯”。為了適應柔性製造系統和計算機集成系統的要求，數控系統具有遠距離串列介面，甚至可以聯網，實現數控機床之間的數據通信，也可以直接對多台數控機床進行控制。

2、高速度、高精度化。

速度和精度是數控機床的兩個重要指標，它直接關繫到加工效率和產品質量。目前，數控系統採用位數、頻率更高的處理器，以提高系統的基本運算速度。同時，採用超大規模的集成電路和多微處理器結構，以提高系統的數據處理能力，即提高插補運算的速度和精度。並採用直線電動機直接驅動機床工作台的直線伺服進給方式，其高速度和動態響應特性相當優越。採用前饋控制技術，使追蹤滯後誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。為適應超高速加工的要求，數控機床採用主軸電動機與機床主軸合二為一的結構形式，實現了變頻電動機與機床主軸一體化，主軸電機的軸承採用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前，陶瓷刀具和金剛石塗層刀具已開始得到應用。

3、智能化。

現代數控機床將引進自適應控制技術，根據切削條件的變化，自動調節工作參數，使加工過程中能保持最佳工作狀態，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。具有自診斷、自修復功能，在整個工作狀態中，系統隨時對CNC系統本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現故障時，立即採用停機等措施，並進行故障報警，提示發生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊離線，而接通備用模塊，以確保無人化工作環境的要求。為實現更高的'故障診斷要求，其發展趨勢是採用人工智慧專家診斷系統。

4、數控編程自動化。

隨著計算機應用技術的發展，目前CAD/CAM圖形互動式自動編程已得到較多的應用，是數控技術發展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，再經計算機內的刀具軌跡數據進行計算和後置處理，從而自動生成NC零件加工程序，以實現CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術的發展，當前又出現了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式，它與CAD/CAM系統編程的最大區別是其編程所需的加工工藝參數不必由人工參與，直接從系統內的CAPP資料庫獲得。

5、可靠性最大化。

數控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標。數控系統將採用更高集成度的電路晶元，利用大規模或超大規模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數量，來提高可靠性。通過硬體功能軟體化，以適應各種控制功能的要求，同時採用硬體結構機床本體的模塊化、標准化和通用化及系列化，使得既提高硬體生產批量，又便於組織生產和質量把關。還通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現對系統內硬體、軟體和各種外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障;利用容錯技術，對重要部件採用“冗餘”設計，以實現故障自恢復;利用各種測試、監控技術，當生產超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進行相應的保護。

6、控制系統小型化。

數控系統小型化便於將機、電裝置結合為一體。目前主要採用超大規模集成元件、多層印刷電路板，採用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度安裝，較大規模縮小系統的佔有空間。而利用新型的彩色液晶薄型顯示器替代傳統的陰極射線管，將使數控操作系統進一步小型化。這樣可以方便地將它安裝在機床設備上，更便於對數控機床的操作使用。

J. 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。