数控机床的现状与发展趋势综述

数控机床的现状与发展趋势综述内容摘要：

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， 所以微型机床包括微切削加工 (车、铣、磨 )机床、微电加工机床、微激光加工机床和微型压力机等的需求量正在逐渐增大。 （八） 信息交互网络化 对于面临激烈竞争的企业来说，使数控机床具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在车间各个部门间畅通无阻是非常重要的。 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、培训、教学、管理，还可实现数控装备的数字化服务 (数控机床故障的远程诊断、维护等 )。 例如，日本 Mazak 公司推出新一代的加工中心配备了一个称为信息塔(eTower)的外部设备，包括计算 机、手机、机外和机内摄像头等，能够实现语音、图形、视像和文本的通信故障报警显示、在线帮助排除故障等功能，是独立的、自主管理的制造单元。 （九） 新型功能部件 为了提高数控机床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。 具有代表性的新型功能部件包括： 高频电主轴：高频电主轴是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点，在各种新型数控机床中已经获得广泛的应用； 直线电动机：近年来，直线电动机的应用日益广泛，虽然其价格高于传统的伺服系统，但由于负载 变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技术的应用，机械传动结构得到简化，机床的动态性能有了提高。 如：西门子公司生产的 1FN1 系列三相交流永 磁式同步直线电动机已开始广泛应用于高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态性能和运动精度要求高的机床等；德国 EXCELLO 公司的 XHC 卧式加工中心三向驱动均采用两个直线电动机； 电滚珠丝杆：电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成，可以大大简化数控机床的结构，具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。 （十） 高可靠性 数控机床与传统机床相比，增加了数控 系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大；工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在 2 万小时以上。 为了保证数控机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。 国外数控系统平均无故障时间在 7～10 万小时以上，国产数控系统平均无故障时间仅为 10000 小时左右，国外整机平均无故障工作时间达 800 小时以上，而国内最高只有 300 小时。 （十一） 加工过程绿色化 随着日趋严格的环境与资源约束，制造加工的绿色化越来越重要，而中国的资源、环境问题尤为突出。 因此，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，并在不断发展当中。 在 21 世纪，绿色制造的大趋势将使各种节能环保机床加速发展，占领更多的世界市场。 （十二） 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，因此也对用户界面提出了图形化的要求。 合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业 用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。 除此以外，在数控技术领域应用多媒体技术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。 二、 中国机床工具十一五数控专项成果展示 “十一五”时期，中国机床工具行业在国家各项方针政策指导下，经过全行业的不懈努力，取得了很大进步，收获了诸多成果。 尤其是重大科技专项的实 施，围绕航空航天、船舶、汽车制造、发电设备等领域，一批关键技术取得重大突破，一批高水平的数控机床和机床附件等新品，引人注目。 （一） 沈阳机床集团 HTM125 车铣复合加工中心 该机为科技重大专项成果，主要针对国内船舶、矿山、发电。