机床发展趋势

数控机床的发展趋势

【内容摘要】 随着科学技术的发展、世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。如今数控机床正在不断采用最新技术成果，朝着高速化、多功能化、智能化、数控系统小型化、数控编程自动化、更高可靠性等方向发展。

【关键词】：数控技术 发展趋势 机械制造 智能 功能

从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了半个世纪历程。随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以及一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。

一、性能的发展方向

1、高速度、高精度化

高速化是指数控机床的高速切削和高速插补进给，目标是在保证加工精度的前提下，提高加工速度。高精度是指数控机床能够达到的分辨率、定位精度、重复定位精度等。效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争力。近年来，电主轴、直线电机以及新型刀具的应用，使数控机床的加工速度得到了极大的提高，车削和铣削速度已达到5000~8000m/min以上；主轴转数在30000r/min(有的高达100000r/min)以上；进给速度在分辨率为1um时，达到100m/min(有的到200m/min)以上；分辨率为0.1um时，达到24m/min以上；自动换刀速度在1s以内；小时段插补进给速度达到12m/min。加工精度方面，普通机床的加工精度已经由10um提高到5um，紧密级加工中心则由3~5um提高到1~1.5um，而超精密加工精度已经开始进入纳米级（0.001um）。

数控机床的发展与趋势

一 绪论

1.数控机床的产生

在机械制造行业中，机床是一中主要的生产设备。机械制造行业的产品，气结构日趋复杂，精度和性能要求日趋提高，因此对生产设备——机床也相应地提出了高效率，高精度和高自动化的要求。

大批量生产的产品，如汽车，家用电器等的零件，为了提高产量和质量，广泛采用组合机床，凸轮控制的多刀多工位机床一级专用的自动生产线和自动化车间进行加工。但这类专用机床和生产设备准备周期长，使更新产品及修改加工工艺的时间较长，费用较高，制约了产品的更新换代。

在制造行业中，单件和小批量产品占到70%~80%，这类产品的零件一般都采用通用机床来加工，通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品的质量。特别一些由曲线，曲面组成的复杂零件，只能借助划线和样板用手工操作的方法来加工，或利用靠模和仿形机床来加工，其加工精度和生产效率仍会受到很大的限制。

数控机床，就是为了解决单件，小批量，特别的复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。1 9 4 6年计算机的问世， 给机床工业的发展进行了一次新的革命， 1 9 5 2，年将计算机技术与伺服驱动技术应用于普通机床诞生了现代的数控机床。数控机床的诞生，使机械制造业的发展进入了一个心的阶段。在这之后，经历了近 3 0年的发展，克服了电子设备不可靠编程异常困难和价格极为昂贵等缺点。直到上世纪7 O年代末，8 O年代初数控技术才成熟到可以大规模地应用于生产。

1 9 5 9年出现了在数控立式铣床上，增加了刀库和自动换刀的机械手从而发明了加工中心。更换不同类型的刀具即可实现不同类型工序的加工。加工中心将铣、 钻、 镗、 锪、 铰、攻螺纹等工序集中在一台机床上，从而实现了复合化， 它不仅省去了工序问的运输、存放、 和等待时间而且还省去了多次定位和装夹时间， 还免去了由于多次定位装夹而带来 的误差，大大提高了零件的加工精度 。加工中心的出现对金属切削工业的影响极为重大和深远 。

数控机床未来发展趋势

随着制造业的不断发展和技术的进步，数控机床在未来的发展中将持续迎来新的趋势。以下是数控机床未来发展的几个趋势：

1. 智能化：随着人工智能技术的不断发展，数控机床将更加智能化。通过将人工智能应用于数控机床中，可以实现自动调整工艺参数、自适应切削等功能。智能化的数控机床可以提高生产效率、降低人工成本，提高产品质量。

2. 自动化：随着机器人技术的不断发展，数控机床与机器人的结合将成为未来的趋势。通过与机器人的自动化配合，可以实现自动装夹、自动换刀、自动测量等功能，提高生产效率和产品质量。

3. 网络化：数控机床将更加网络化，实现远程监控和管理。通过将数控机床与互联网连接，可以实时监测生产状态、进行远程维修和调试，提高生产效率和运营管理水平。

4. 精度和稳定性提高：随着加工精度和产品质量要求的不断提高，数控机床将在未来进一步提高精度和稳定性。通过采用更加精密的传感器、控制系统和执行机构等技术，可以实现更高的加工精度和更稳定的运行。

5. 环保节能：对于数控机床的环保要求也越来越高。未来的数控机床将更加注重节能减排和资源循环利用。通过采用高效节能的电机、控制系统和加工方法等技术，可以实现能源的最大利用和减少废弃物的产生。

6. 多功能化：数控机床将趋向于多功能化。未来的数控机床将不仅仅局限于单一的加工任务，同时可以实现多种不同的加工操作。通过改变工装和工艺参数，数控机床可以适应不同的加工需求，提高生产灵活性和适应性。

7. 定制化：随着消费需求的个性化越来越强烈，数控机床将向定制化方向发展。未来的数控机床可以通过软件和控制系统的调整，实现对产品的个性化加工，满足消费者不同的需求。

总之，数控机床未来的发展趋势是向智能化、自动化、网络化、高精度、环保节能、多功能化和定制化发展的。这些趋势将推动数控机床技术不断创新和进步，为制造业带来更大的效益和发展空间。

分析近年中国机床业的发展变化

近年来国内机床行业产量、需求均平稳增长，但产品进口依存度仍旧较高，尤其是高端数控机床、高精度机床等。从行业获利能力看，总体获利能力仍旧较强，盈利能力比较乐观。

2009年我国首次成为世界机床第一大生产国，全年金属加工机床产值153亿美元，同比增长7.6%；消费197.9亿美元，同比增长0.5%。中国机床产业未来5至10年的发展趋势如果同样用一句话进行概括的话，就是要“实现由大而不强，向既强又大的转变”.途径是：转变发展方式、调整产业和产品结构，实现产业升级。下面从市场、产业和技术三个层面进行分析：

1.市场变化趋势

(1)国内市场需求将继续保持快速增长2009年，随着国民经济的发展和市场需求提高，特别是来自汽车制造、高速铁路建设、高速公路建设、绿色能源建设(太阳能综合利用、核电、风电、水电；石油天然气的开采和输送)、工程机械、大型飞机、支线飞机以及船舶制造等行业快速发展的拉动，国内机床消费量还会有巨大的上升空间，预计年平均仍将保持两位数增长，在国际市场方面，中国机床产品的主要出口市场仍然是欧美和东南亚，同时新兴经济体的需求将呈现快速增长态势。出口产品结构将以中低档产品为主向中高档数控机床、高档刃量具和成套设备为主转变。预计今后十年，中国机床出口排名有望进入世界前三名之列。

(2)市场需求水平提高，市场细分加剧在中国从“制造大国”向“制造强国”转变的过程中，国民经济重点行业核心制造领域对数控机床产品的需求结构和水平将发生较大变化，主要表现在：陆路交通及交通工具制造业将成为国民经济的发展重点，其中汽车制造业将快速发展，预计2020年产量达到1500万辆以上，排名将跃居世界第一。为满足节能、环保、安全的需要，所需设备的精度、效率和自动化要求将大幅度提高。高速铁路建设也将全面展开，货运专线网络初具规模，最高时速将达到300公里以上。在以上建设中，不仅需要大量通用数控机床，而且还需要大量专用数控加工设备，尤其是成套生产线。这些都将提升中国机床市场的需求水平。航空制造业将以发展支线飞机为重点，同时启动大飞机的研制，重视发展通用飞机、民用直升机和转包生产，初步实现民用飞机产业化；航天制造业以发展载人航天与探月工程、大容量通信卫星、新一代大推力无毒无污染运载火箭、高分辨率对地观测系统为重点。上述项目的启动和实施将需要大量高速、高精度、复合型数控机床产品，由于被加工材料性能(复合材料超硬、粘软等)和形状(超大尺寸薄壁件、复杂空间曲面等)的特殊性，对加工设备和工艺能力都提出前所未有的挑战。能源产业将重点发展大型高效清洁发电装备，包括百万千瓦级核电机组、大型水电机组及抽水蓄能机组、超临界火电机组、燃气-蒸汽联合循环机组、大功率风力发电机组等。预测2020年电力装机容量将达到14亿千瓦，大型高效清洁发电装备的制造能力将有很大的提升空间，相应制造设备的缺口还是很大的。船舶制造业预计到2015年造船能力将达到2800万载重吨，有可能成为第一造船大国。未来5~10年将重点发展大型海洋石油工程装备、30万吨矿石和原油运输船、海上浮动生产储油轮(FPSO)、10000标箱以上集装箱船、LNG运输船等大型高技术、高附加值船舶及大功率柴油机等配套装备。制造水平将有一个新的提升。