數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)為數(shù)控機(jī)床的技術(shù)進(jìn)步提供了條件。為了滿足市場的需要停士，達(dá)到現(xiàn)代制造技術(shù)對數(shù)控技術(shù)提出的更高的要求舅柜，當(dāng)前，世界數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展主要體現(xiàn)為以下幾方面技術(shù)特征：

　　1但骨、高速励七、高效

　　機(jī)床向高速化方向發(fā)展，不但可大幅度提高加工效率籍纸、降低加工成本剿夫，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效烹驰、優(yōu)質(zhì)姓拂、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。

　　20世紀(jì)90年代以來魄蔗，歐寒肋、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床肆洽，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐易麻。高速主軸單元(電主軸，轉(zhuǎn)速15000－100000r/min)社咒、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動部件(快移速度60~120m/min秽祷，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破位俩，達(dá)到了新的技術(shù)水平矗寂。隨著超高速切削機(jī)理碳胳、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸赠摇、高加/減速度直線電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)(含監(jiān)控系統(tǒng))和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決固逗，為開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

　　目前藕帜，在超高速加工中烫罩，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000~8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬r/min)以上洽故；工作臺的移動速度(進(jìn)給速度)：在分辨率為1微米時(shí)贝攒，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1微米時(shí)时甚，在24m/min以上隘弊；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min荒适。

　　2梨熙、高精度

　　從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向刀诬。其精度從微米級到亞微米級锯忱，乃至納米級(<10nm)，其應(yīng)用范圍日趨廣泛健吃。

　　當(dāng)前闰妓，在機(jī)械加工高精度的要求下，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已由±10μm提高到±5μm陕绢；精密級加工中心的加工精度則從±3~5μm过腰，提高到±1~1.5μm，甚至更高闯揪；超精密加工精度進(jìn)入納米級(0.001微米)橄看，主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01~0.05微米，加工圓度為0.1微米避某，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等暮课。這些機(jī)床一般都采用矢量控制的變頻驅(qū)動電主軸(電機(jī)與主軸一體化)，主軸徑向跳動小于2μm洼荡，軸向竄動小于1μm，軸系不平衡度達(dá)到G0.4級眠琴。

　　高速高精加工機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動下质，主要有“回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加精密高速滾珠絲杠”和“直線電機(jī)直接驅(qū)動”兩種類型。此外诞仓，新興的并聯(lián)機(jī)床也易于實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給缤苫。

　　滾珠絲杠由于工藝成熟速兔，應(yīng)用廣泛，不僅精度能達(dá)到較高(ISO3408 1級)活玲，而且實(shí)現(xiàn)高速化的成本也相對較低涣狗，所以迄今仍為許多高速加工機(jī)床所采用。當(dāng)前使用滾珠絲杠驅(qū)動的高速加工機(jī)床最大移動速度90m/min舒憾，加速度1.5g镀钓。

　　滾珠絲杠屬機(jī)械傳動，在傳動過程中不可避免存在彈性變形镀迂、摩擦和反向間隙丁溅，相應(yīng)地造成運(yùn)動滯后和其它非線性誤差，為了排除這些誤差對加工精度的影響探遵，1993年開始在機(jī)床上應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動窟赏，由于是沒有中間環(huán)節(jié)的“零傳動”，不僅運(yùn)動慣量小箱季、系統(tǒng)剛度大棕健、響應(yīng)快，可以達(dá)到很高的速度和加速度雳雄，而且其行程長度理論上不受限制秕肚，定位精度在高精度位置反饋系統(tǒng)的作用下也易達(dá)到較高水平，是高速高精加工機(jī)床特別是中斯凑、大型機(jī)床較理想的驅(qū)動方式肾俯。目前使用直線電機(jī)的高速高精加工機(jī)床最大快移速度已達(dá)208 m/min，加速度2g蛀颓，并且還有發(fā)展余地乡纸。

　　3、高可靠性

　　隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展艘尊，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)坪秒。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作罚考，無故障率在P(t)＝99%以上煞嫩，則數(shù)控機(jī)床的平均無故障運(yùn)行時(shí)間MTBF就必須大于3000小時(shí)。我們只對一臺數(shù)控機(jī)床而言笼踩，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為10:1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級)逗爹。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333.3小時(shí)，而其中的數(shù)控裝置嚎于、主軸及驅(qū)動等的MTBF就必須大于10萬小時(shí)掘而。

　　當(dāng)前國外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時(shí)以上，驅(qū)動裝置達(dá)30000小時(shí)以上于购，但是袍睡，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距知染。

　　4、復(fù)合化

　　在零件加工過程中有大量的無用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)斑胜、上下料控淡、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升止潘、降速上掺炭，為了盡可能降低這些無用時(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機(jī)床上覆山，因此竹伸，復(fù)合功能的機(jī)床成為近年來發(fā)展很快的機(jī)種。

　　柔性制造范疇的機(jī)床復(fù)合加工概念是指將工件一次裝夾后福互，機(jī)床便能按照數(shù)控加工程序刹由，自動進(jìn)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(gè)復(fù)雜形狀零件的主要乃至全部車鹉鉴、銑妨菩、鉆、鏜彪选、磨厚饱、攻絲、鉸孔和擴(kuò)孔等多種加工工序剂现。就棱體類零件而言捕如，加工中心便是最典型的進(jìn)行同一類工藝方法多工序復(fù)合加工的機(jī)床。事實(shí)證明茁臀，機(jī)床復(fù)合加工能提高加工精度和加工效率揩池，節(jié)省占地面積特別是能縮短零件的加工周期。

　　5堆因、多軸化

　　隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及泪桥，5軸聯(lián)動控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開發(fā)熱點(diǎn)，由于在加工自由曲面時(shí)久窟，5軸聯(lián)動控制對球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡單秩冈，并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斥扛，而在3軸聯(lián)動控制的機(jī)床無法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參予切削入问，因此，5軸聯(lián)動機(jī)床以其無可替代的性能優(yōu)勢已經(jīng)成為各大機(jī)床廠家積極開發(fā)和競爭的焦點(diǎn)稀颁。

　　國外還在研究6軸聯(lián)動控制使用非旋轉(zhuǎn)刀具的加工中心队他，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(shí)尚難實(shí)用化。

　　6麸折、智能化

　　智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制粘昨、模糊控制垢啼、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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张肾，以解決加工過程許多不確定性的芭析、要由人工干預(yù)才能解決的問題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：

　　為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化悟唆，如自適應(yīng)控制傀掘，工藝參數(shù)自動生成；

　　為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化拗辜，如前饋控制圃星、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載自動選定模型烤眉、自整定等丘苗；

　　簡化編程、簡化操作的智能化烦盛，如智能化的自動編程梦迂，智能化的人機(jī)界面等；

　　智能診斷紧邑、智能監(jiān)控豫阻，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

　　世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多伞缺，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會針對鉆削的智能加工方案具有代表性苍糠。

　　7、網(wǎng)絡(luò)化

　　數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化犁跪，主要指機(jī)床通過所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制椿息。數(shù)控機(jī)床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部坷衍，這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)寝优。

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念枫耳。數(shù)字制造乏矾，又稱“e-制造”，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一迁杨，也是國際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式钻心。隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來越多的國內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能铅协。機(jī)械制造企業(yè)在普遍采用CAD/CAM的基礎(chǔ)上捷沸，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備摊沉。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有“人性化”。虛擬設(shè)計(jì)痒给、虛擬制造等高端技術(shù)也越來越多地為工程技術(shù)人員所追求用六。通過軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢红狗。在數(shù)字制造的目標(biāo)下烂锤，通過流程再造和信息化改造，ERP等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出暂呈，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益架暗。

　　8、柔性化

　　數(shù)控機(jī)床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)辜辰、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)约粒、線(FMC、FMS敲抄、FTL奈兢、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、FA)碴验、體(CIMS啼插、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展缕陕。柔性自動化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段粱锐，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)扛邑。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性怜浅、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)蔬崩；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓恶座、完善；CNC單機(jī)向高精度沥阳、高速度和高柔性方向發(fā)展跨琳；數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM桐罕、CAPP脉让、MTS聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展功炮；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放溅潜、集成和智能化方向發(fā)展。

　　9、綠色化

　　21世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置墅瑟，即要實(shí)現(xiàn)切削加工工藝的綠色化避扎。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?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)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(jìn)行枢蜗，但也包括在特殊氣體氛圍中(氮?dú)庵蟹謇薄⒗滹L(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù))不使用切削液進(jìn)行的切削。不過古种，對于某些加工方式和工件組合袁虽，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實(shí)際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤滑(MQL)的準(zhǔn)干切削绷荔。目前在歐洲的大批量機(jī)械加工中坠髓，已有10~15%的加工使用了干和準(zhǔn)干切削。對于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機(jī)床來說茄码，主要是采用準(zhǔn)干切削都敛，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類金切機(jī)床中构韵，采用干切削最多的是滾齒機(jī)周蹭。

　　總之，數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件疲恢，促使制造業(yè)向著高效凶朗、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展∠匀可以預(yù)見棚愤，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，制造業(yè)將迎來一次足以撼動傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命杂数。

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