1引言
從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來， 閥門雙面機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工，，減輕操作者勞動強度、勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機床是 一種高度機電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)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(guān)鍵零件、要求復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和建設(shè)發(fā)展的重要裝備。
進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機床制造業(yè)既面臨著機械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機床的發(fā)展是 解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求以及計算機技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本文簡要分析了數(shù)控機床高速化、化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢，并提出了我國數(shù)控機床發(fā)展中存在的一些問題。
2數(shù)控機床的發(fā)展趨勢
2.1高速化
隨著汽車、、航空航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，對數(shù)控機床加工的高速化要求越來越高。
(1)主軸轉(zhuǎn)速：機床采用電主軸(內(nèi)裝式主軸電機)，主軸較高轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min；
(2)進(jìn)給率：在分辨率為0.01μm時，較大進(jìn)給率達(dá)到240m/min且可獲得復(fù)雜型面的加工；
(3)運算速度：微處理器的發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速、方向發(fā)展提供了，出CPU已發(fā)展到32位以及64位的數(shù)控系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由于運算速度的提高，使得當(dāng)分辨率為0.1μm，0.01μm時仍能獲得高達(dá)24~240m/min的進(jìn)給速度；
(4)換刀速度：目前加工中心的刀具交換時間普遍已在1s左右，高的已達(dá)0.5s。德國Chiron公司將刀庫設(shè)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。
2.2化
三面數(shù)控鏜孔機床精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機床的運動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補償越來越獲得重視。
(1)提高CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補技術(shù)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC控制單位化并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度(日本已裝有106脈腳轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度可達(dá)到0.1μm/脈沖)，位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法；
(2)采用誤差補償技術(shù)：采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g(shù)，對設(shè)各的熱變形誤差和空間誤差進(jìn)行綜合補償。研究結(jié)果表明，綜合誤差補償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少60%一80%；
(3)采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，并通過仿真預(yù)測機床的加工精度，以機床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不同運行條件下完成多種加工任務(wù)，并零件的加工質(zhì)量。
2.3功能復(fù)合化
復(fù)合機床的含義是 指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。工藝復(fù)合型機床如鎖銑鉆復(fù)合—加工中心、車銑復(fù)合—車削中心、銑鎖鉆車復(fù)合—復(fù)合加工中心等；工序復(fù)合型機床如多面多軸聯(lián)動加工的復(fù)合機床和雙主軸車削中心等。采用復(fù)合機床進(jìn)行加工，減少了工件裝卸、換和調(diào)整刀具的輔助時間以及中間過程中產(chǎn)生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場反應(yīng)能力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯的優(yōu)越。
加工過程的復(fù)合化也導(dǎo)致了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。車削加工中心是 模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠完成車削、銑削、鉆削、滾齒、磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復(fù)雜零件的全部加工。隨著現(xiàn)代機械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動數(shù)控機床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。
