【編者按】數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床织刹。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜颖脸、精密、小批量佛岛、多品種的零件加工問(wèn)題翩赐，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床键袱，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向燎窘，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。近20年來(lái)蹄咖，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展褐健，先進(jìn)制造技術(shù)的興起和不斷成熟，對(duì)數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求澜汤。那么數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)如何呢蚜迅？

1.向高速度、高精度方向發(fā)展

速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)俊抵，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次谁不、產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力坐梯。

在加工精度方面，近10年來(lái)拍谐，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm烛缔，精密級(jí)加工中心則從3~5μm提高到1~1.5μm馏段，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)（0.001μm）轩拨。加工精度的提高不僅在于采用了滾珠絲杠副、靜壓導(dǎo)軌亭颈、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌婚廷、磁浮導(dǎo)軌等部件，提高了CNC系統(tǒng)的控制精度悠蹬，應(yīng)用了高分辨率位置檢測(cè)裝置藏苫，而且也在于使用了各種誤差補(bǔ)償技術(shù)，如絲杠螺距誤差補(bǔ)償跛拌、刀具誤差補(bǔ)償信炬、熱變形誤差補(bǔ)償、空間誤差綜合補(bǔ)償?shù)取?/p>

在加工速度方面却痴，高速加工源于20世紀(jì)90年代初移蔼，以電主軸和直線電機(jī)的應(yīng)用為特征，使主軸轉(zhuǎn)速大大提高漩判，進(jìn)給速度達(dá)60m／min以上备饭，進(jìn)給加速度和減速度達(dá)到1~2g以上，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)100000r/min以上摘沥。高速進(jìn)給要求數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)算速度快幼健、采樣周期短，還要求數(shù)控系統(tǒng)具有足夠的超前路徑加（減）速優(yōu)化預(yù)處理能力（前瞻處理）熊镣，有些系統(tǒng)可提前處理5000個(gè)程序段卑雁。為保證加工速度，高檔數(shù)控系統(tǒng)可在每秒內(nèi)進(jìn)行2000~10000次進(jìn)給速度的改變绪囱。

2.向柔性化测蹲、功能集成化方向發(fā)展

數(shù)控機(jī)床在提高單機(jī)柔性化的同時(shí)，朝單元柔性化和系統(tǒng)化方向發(fā)展毕箍，如出現(xiàn)了數(shù)控多軸加工中心弛房、換刀換箱式加工中心等具有柔性的高效加工設(shè)備；出現(xiàn)了由多臺(tái)數(shù)控機(jī)床組成底層加工設(shè)備的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell而柑，F(xiàn)MC）文捶、柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS）媒咳、柔性加工線（FlexibleManufacturingLine粹排，F(xiàn)ML）种远。

在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上，自動(dòng)換刀裝置顽耳、自動(dòng)工作臺(tái)交換裝置等已成為基本裝置坠敷。隨著數(shù)控機(jī)床向柔性化方向的發(fā)展，功能集成化更多地體現(xiàn)在：工件自動(dòng)裝卸今捕，工件自動(dòng)定位数屁，刀具自動(dòng)對(duì)刀，工件自動(dòng)測(cè)量與補(bǔ)償希咒，集鉆透格、車(chē)、鏜顺良、銑韭拙、磨為一體的“萬(wàn)能加工”和集裝卸、加工些栅、測(cè)量為一體的“完整加工”等祥扒。

3.向智能化方向發(fā)展

隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展至沸。在新一代的數(shù)控系統(tǒng)中鼻蟆，由于采用“進(jìn)化計(jì)算”（EvolutionaryComputation）、“模糊系統(tǒng)”（FuzzySystem）和“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”（NeuralNetwork）等控制機(jī)理颈侈，性能大大提高鸯两，具有加工過(guò)程的自適應(yīng)控制、負(fù)載自動(dòng)識(shí)別长豁、工藝參數(shù)自生成钧唐、運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、智能診斷匠襟、智能監(jiān)控等功能钝侠。

（1）引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)由于在實(shí)際加工過(guò)程中，影響加工精度因素較多酸舍，如工件余量不均勻帅韧、材料硬度不均勻、刀具磨損啃勉、工件變形忽舟、機(jī)床熱變形等。這些因素事先難以預(yù)知淮阐，以致在實(shí)際加工中叮阅，很難用最佳參數(shù)進(jìn)行切削。引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù)的目的是使加工系統(tǒng)能根據(jù)切削條件的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)切削用量等參數(shù)泣特，使加工過(guò)程保持最佳工作狀態(tài)浩姥，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度凡宅，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。

（2）故障自診斷簸眼、自修復(fù)功能在系統(tǒng)整個(gè)工作狀態(tài)中钓闲，利用數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝程序隨時(shí)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷、自檢查疤削。一旦出現(xiàn)故障拉盘，立即采用停機(jī)等措施，并進(jìn)行故障報(bào)警葬聘，提示發(fā)生故障的部位和原因等震头，并利用“冗余”技術(shù)，自動(dòng)使故障模塊脫機(jī)赖相，接通備用模塊。

（3）刀具壽命自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)換刀功能利用紅外手索、聲發(fā)射钳骚、激光等檢測(cè)手段，對(duì)刀具和工件進(jìn)行檢測(cè)唱枝。發(fā)現(xiàn)工件超差貌嫡、刀具磨損和破損等，及時(shí)進(jìn)行報(bào)警该溯、自動(dòng)補(bǔ)償或更換刀具岛抄，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）模式識(shí)別技術(shù)應(yīng)用圖像識(shí)別和聲控技術(shù)狈茉，使機(jī)床自己辨識(shí)圖樣夫椭，按照自然語(yǔ)言命令進(jìn)行加工。

（5）智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)目前已研究能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載并自動(dòng)調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)氯庆，包括智能化主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置蹭秋，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行。

4.向高可靠性方向發(fā)展

數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶(hù)最關(guān)心的主要指標(biāo)堤撵，它主要取決于數(shù)控系統(tǒng)各伺服驅(qū)動(dòng)單元的可靠性仁讨。為提高可靠性，目前主要采取以下措施：

（1）采用更高集成度的電路芯片实昨，采用大規(guī)亩椿恚或超大規(guī)模的專(zhuān)用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量荒给，提高可靠性掐抢。

（2）通過(guò)硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求筷资，同時(shí)通過(guò)硬件結(jié)構(gòu)的模塊化挨这、標(biāo)準(zhǔn)化袭丛、通用化及系列化，提高硬件的生產(chǎn)批量和質(zhì)量嘹冀。

（3）增強(qiáng)故障自診斷饲骂、自恢復(fù)和保護(hù)功能，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)硬件朽突、軟件和各種外部設(shè)備進(jìn)行故障診斷旋逛、報(bào)警。當(dāng)發(fā)生加工超程析口、刀損妥触、干擾、斷電等各種意外時(shí)乱归，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)群镰。

5.向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿(mǎn)足柔性生產(chǎn)線、柔性制造系統(tǒng)终吼、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求镀赌，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式，如敏捷制造（AgileManufacturing际跪，AM）商佛、虛擬企業(yè)（VirtualEnterprise，VE）姆打、全球制造（GlobalManufacturing良姆，GM）的基礎(chǔ)單元。目前先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)為用戶(hù)提供了強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)能力幔戏，除了具有RS232C接口外玛追，還帶有遠(yuǎn)程緩沖功能的DNC接口，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床間的數(shù)據(jù)通信和直接對(duì)多臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制评抚。有的已配備與工業(yè)局域網(wǎng)通信的功能以及網(wǎng)絡(luò)接口豹缀，促進(jìn)了系統(tǒng)集成化和信息綜合化，使遠(yuǎn)程在線編程慨代、遠(yuǎn)程仿真邢笙、遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程監(jiān)控及遠(yuǎn)程故障診斷成為可能品昭。

6.向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展

數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)越化。數(shù)控技術(shù)誕生后的50多年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G侍融、M代碼對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行描述疚逝，顯然，這種面向過(guò)程的描述方法已越來(lái)越不能滿(mǎn)足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此誊爵，國(guó)際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC）灿磁，其目的是提供一種不依賴(lài)于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型匆救，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程嫁橱，乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。

7.向驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化方向發(fā)展

并聯(lián)機(jī)床（又稱(chēng)虛擬軸機(jī)床）是20世紀(jì)最具革命性的機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的突破扭妖，引起了普遍關(guān)注环起。并聯(lián)機(jī)床由基座、平臺(tái)捆革、多根可伸縮桿件組成娘扩，每根桿件的兩端通過(guò)球面支承分別將運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與基座相連，并由伺服電機(jī)和滾珠絲杠按數(shù)控指令實(shí)現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)壮锻，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)主軸部件或工作臺(tái)部件作任意軌跡的運(yùn)動(dòng)琐旁。并聯(lián)機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但數(shù)學(xué)復(fù)雜，整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)牽涉到相當(dāng)龐大的數(shù)學(xué)運(yùn)算躯保，因此并聯(lián)機(jī)床是一種知識(shí)密集型機(jī)構(gòu)旋膳。并聯(lián)機(jī)床與傳統(tǒng)串聯(lián)式機(jī)床相比具有高剛度、高承載能力途事、高速度、高精度擅羞、重量輕尸变、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低减俏、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點(diǎn)召烂，在許多領(lǐng)域都得到了成功的應(yīng)用。

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