鸿昶瑞解析电数控机床发展的趋势和方向

1. 高速化

随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。

a.主轴转速：机床采用电主轴(内装式主轴电机)，主轴最高转速达200000r/min；

b. 进给率：在分辨率为0.01μm时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型的精确加工；

c. 运算速度：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。由于运算速度的极大提高，使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24～240m/min的进给速度；

d. 换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0.5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式，以主轴为轴心，刀具在圆周布置，其刀到刀的换刀时间仅0.9s。

2. 高精度化

数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。

a. 提高CNC系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提 高位置检测精度，位置伺服系统采用前馈控制与 非线性控制等方法；

b. 采用误差补偿技术：采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术，对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。

c. 采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度: 通过仿真预测机床的加工精度，以保证机床的定位精度和重复定位精度，使其性能长期稳定，能够在不同运行条件下完成多种加工任务，并保证零件的加工质量。

3. 功能复合化

复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。 加工中心能够完成 车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序，可完成复杂零件的全部加工。随着现代机械加工要求的不断提高，大量的多轴联动数控机床越来越受到各 大企业的欢迎。

4. 控制智能化

随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面：

5. 体系开放化

a. 向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，可采纳、吸收和兼容新一代通用软硬件。

b. 向用户特殊要求开放：更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求;

c. 数控标准的建立：标准化的编程语言，既方便用户 使用，又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。

6. 驱动并联化

可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工，并联机床被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。

7. 极端化(大型化和微型化)

国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装备的大型化需要大型且性能良好的数控机床的支撑。而超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技 术，需发展能适应微小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备。

8. 信息交互网络化

既可以实现网络资源共享，又能实现数控机床的远程监视、控制、远程诊断、维护。

9. 加工过程绿色化

近年来不用或少用冷却液、实现干切削、半干切削节能环保的机床不断出现， 绿色制造的大趋势使各种节能环保机床加速发展。

10. 多媒体技术的应用

多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。可以做到信息处理综合化、智能化，应用于实时监控 系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等，因此有着重大的应用价值。

目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。