目前，數控機床的發（fā）展日新（xīn）月異，高速化（huà）、高精度化、複合化、智能化、開放化、並聯驅動化、網絡化、極端化、綠色化已成為數控機床發展的趨勢和（hé）方向。

      中國（guó）作為一（yī）個製造大國，主（zhǔ）要還是依靠勞動力、價格、資源等方（fāng）麵的比（bǐ）較優勢（shì），而在產品的技術（shù）創新與自主開發方（fāng）麵（miàn）與國外同行的差距還很大（dà）。

      中國的數控產業不能安於（yú）現狀，應該抓住機（jī）會不斷發展，努力發展自己的先進技術，加大（dà）技術創新（xīn）與人才培訓力（lì）度，提高企業綜合服務能力，努力（lì）縮短與發達國家之間的差距。力爭早日實現數控機床產（chǎn）品從低端到高端、從初級產品（pǐn）加工到高精尖產（chǎn）品製造的轉變，實現從中國製造到中（zhōng）國創造（zào）、從製造（zào）大國（guó）到製造強（qiáng）國（guó）的轉變。

      高速化

      隨著汽車（chē）、國防、航空（kōng）、航天等工業的高速發展以及鋁合金等新（xīn）材料的應用，對數控機床加工的高速化要求越來越（yuè）高。

      (1)主（zhǔ）軸轉速：機床采用電主軸，主軸最高（gāo）轉速達200000r/min。

      (2)進給率：在分辨率為0.01μm時，最大進給率達到（dào）240m/min且可獲（huò）得複雜型麵的精確（què）加工。

      (3)運算速度：微處理器（qì）的迅速發展為數控係統向高速、高精度方向發展（zhǎn）提供了（le）保障，開發出CPU已發展到32位以及（jí）64位的數（shù）控係統，頻率提高到幾百兆赫、上千兆（zhào）赫。由於運算速（sù）度的極大提高（gāo），使得當（dāng）分辨率（lǜ）為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達24～240m/min的進給速度。

      (4)換刀速度：目前國外先進加（jiā）工中心的刀具交換時間普遍已在1s左右，高的已達0.5s。德（dé）國Chiron公司將（jiāng）刀庫設計成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀（dāo）時間僅0.9s。

      高精度化

      數控機床精（jīng）度的要求現在已（yǐ）經不局（jú）限於靜（jìng）態的幾何精度，機床的運動精（jīng）度、熱變形以及對振動的監測和補償越來越得（dé）到（dào）重視。

      (1)提高CNC係統控製（zhì）精度：采用高（gāo）速插補（bǔ）技術，以微小程序段實現連續進給，使CNC控製單位（wèi）精（jīng）細化，並采用高分辨率位置（zhì）檢測裝置，提高位置檢測精度，位置伺服係統采用前饋控製與非線性控製等方法。

      (2)采用誤差補償技術：采用反向間隙補償、絲杆螺距誤差補償（cháng）和刀具誤差補償等技術，對（duì）設備的熱變形誤差和空間誤差進行綜合補償。研究（jiū）結果（guǒ）表明，綜合誤差補償技（jì）術的應用（yòng）可將加工（gōng）誤差減少60%～80%。

      (3)采（cǎi）用網格檢（jiǎn）查和提高加工中心的運動軌跡精度：通過仿（fǎng）真預（yù）測機床的加工精度，來保證機床的定位精度和重複定（dìng）位精度，使其性能長期（qī）穩定，能（néng）夠在不同運行條件下完（wán）成多種加工任務，並保證零件的加工質量。

      功能複合化（huà）

      複合機床的含義是（shì）指在一台機床上實（shí）現或盡（jìn）可能完（wán）成從毛坯至成品的多種要素加工（gōng）。根據其結構特點可分（fèn）為工藝複合型和工序複合型兩類。

      工藝複合型機床如鏜銑鑽複合—加工中心、車（chē）銑複合（hé）—車削中心、銑鏜鑽車複合—複合加工中心等（děng）。工序複合型機床如多麵多軸聯動加工的複合機床和雙主軸車削中心等。采（cǎi）用複合機床進行加（jiā）工，減少了工件裝（zhuāng）卸（xiè）、更換和調整（zhěng）刀具的輔助時間以及中間過程中產生的誤（wù）差，提高了零件加工精度，縮短了產品製造周期，提高了生產效率和製（zhì）造商的市場反應能力，相對於傳統（tǒng）的工序分散生產方法有明顯的優勢。

      加工過程的複合化也導致了機（jī）床向模塊化、多軸化發（fā）展。德國（guó）Index公司最新推出（chū）的車削加工（gōng）中心是模塊化（huà）結構，該加工中心（xīn）能夠完成車削、銑削（xuē）、鑽削、滾（gǔn）齒、磨削、激光熱處理（lǐ）等多種工序（xù），可完成複雜零件的全部加工。隨著（zhe）現代機械加工要求的不（bú）斷提高，大量的多軸聯動數控機床越來越（yuè）受（shòu）到各大企業的歡迎。

      控製智能化

      隨著（zhe）人工智能技術的發展，為了滿足製造業生（shēng）產柔性化、製造自動化的發展需求，數控機床的智能化程度在不斷提高。具體體現在以下幾個方麵：

      (1)加工（gōng）過程自（zì）適（shì）應控製技術：通過監測加工過程中的切削力、主軸和進（jìn）給電機的功率、電流、電壓等（děng）信息（xī），利用傳統的或現代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀態及機（jī）床加工的穩定性狀態，並根據這些狀態實時調整加工參數和加工指（zhǐ）令，使設備處於最佳運行狀態（tài），以提高加工精度、降低加工表麵粗糙度並提高設（shè）備運行的安全性。

      (2)加（jiā）工參數的智能優化與（yǔ）選（xuǎn）擇：將工藝專家或技師的經驗、零件加（jiā）工的一般與特殊規律（lǜ），用現代智能方法，構（gòu）造基於專家係統或基於模型（xíng）的“加工參數的智能（néng）優化與選擇器”，利用它獲得優化的加工參數，從而達到提高編程效（xiào）率和加工工藝水平、縮短生產（chǎn）準備時間的目的。

      (3)智能故障自診斷與自修複技術：根據（jù）已有的故障信息，應用現代智能方法實現故障的快速準確定位。

      (4)智能故障回放和故障仿真技術：能夠完整記（jì）錄係統的各種信（xìn）息，對數控機床發（fā）生的各種錯誤和事故進行（háng）回（huí）放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的辦法，積累生產經驗。

      (5)智能化交流伺服驅動裝置：能自動識別負載，並自動調整參（cān）數的智能化（huà）伺服係統，包括智能主軸交流驅動裝置（zhì）和智能化進給伺服裝置。這種驅（qū）動裝（zhuāng）置能自動識別（bié）電機及負載的轉動慣量，並自（zì）動對控製（zhì）係統參數進行優化和調整，使驅動係統獲得最佳運行。

      (6)智能4M數控係統：在製造過程中，加（jiā）工（gōng）、檢（jiǎn）測一體化是實現快速製造、快速檢測和（hé）快速響應的有效（xiào）途徑，將測量(Measurement)、建模(Modelling)、加（jiā）工(Manufacturing)、機器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一個係統中，實現信息共（gòng）享，促進測（cè）量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。

      德體係開放化

      (1)向未來技術開放（fàng）：由於軟（ruǎn）硬件接口都遵循公認的標準協議，隻需少量的（de）重新設計和（hé）調整，新一代的通用軟硬件資源就可能被現有係（xì）統所采納、吸收和兼容，這就意味著係統的開發費（fèi）用將大大降低（dī）而係統性能與可靠性將（jiāng）不斷改善並處於長生命周期。

      (2)向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充功（gōng）能、提供硬軟件產品（pǐn）的各（gè）種組合以滿足特殊應用要求。

      (3)數控標準的建立：國際上（shàng）正在研究和製定（dìng）一種新的CNC係統標準ISO14649(STEP-NC)，以提供一種不依賴於具體係統的中性機製，能夠描述產（chǎn）品整個生命周期內的統一數據（jù）模型，從而實現整個製造過程乃至（zhì）各（gè）個工業領（lǐng）域產品信息的標準化（huà）。標準化的編程語言，既方便用戶（hù）使用，又降低了和（hé）操作（zuò）效率直接有關（guān）的（de）勞動消耗（hào）。

      驅動並聯（lián）化

      並聯運動機床克服了傳統機床（chuáng）串聯機構移動部件質量大、係統剛度低、刀（dāo）具（jù）隻能（néng）沿固定導軌進給、作業自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在（zài）機床（chuáng）主軸(一般為動平台)與機座(一般為靜平台)之間采用多杆（gǎn）並聯聯接機（jī）構驅動，通過控製杆係中杆的長度使杆係支撐的平台獲得（dé）相應自由度的運動，可實現（xiàn）多坐標聯動數控加工、裝（zhuāng）配和測量（liàng）多種（zhǒng）功能，更能滿足複雜（zá）特種零件的加工，具有現代（dài）機器人的模塊化程度高、重（chóng）量輕和速度（dù）快等優點。

      並聯機床作（zuò）為一種新型的加工設備，已成為當前機（jī）床技術（shù）的一個重要研究方向，受到了（le）國際機床行業的高（gāo）度重視，被認為是“自發明數控技術以來在（zài）機床行業中最有意義的進步（bù）”和“21世紀新一（yī）代（dài）數控加工設備”。

      極（jí）端化(大型（xíng）化和微（wēi）型化)

      國防、航空、航天事業的發展和能源等基礎產業裝備的大型化需要大型且性能良好（hǎo）的數（shù）控（kòng）機床支撐。而超精密加工（gōng）技術和微納米技術是21世紀的戰略技術，需發展能適應微小型尺寸和微納（nà）米加工精度的新型製造工藝和裝備（bèi），所以微型機床包（bāo）括微切削加工機（jī）床、微電加工機床（chuáng）、微激光（guāng）加工機床和微型壓力機等的需求量（liàng）正在逐漸增大。

      信息交互網（wǎng）絡化

      對於麵臨激烈（liè）競爭的企業（yè）來說，使數控（kòng）機床具有（yǒu）雙向、高速的聯網通（tōng）訊功能，以保證信息流在車間各（gè）個部門間暢通無阻是非常重要的。既可以實現網絡資源共享（xiǎng），又能實現數（shù）控機床的遠程監視、控製、培訓（xùn）、教學、管（guǎn）理，還可實現數（shù）控裝備的數字化服務。

      新型功（gōng）能（néng）部件

      為了提（tí）高（gāo）數控機床各方麵的性能，具有（yǒu）高精度和高可靠（kào）性的新型功（gōng）能（néng）部件的應用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括：

      (1)高頻電主軸（zhóu）：高頻電（diàn）主軸（zhóu）是高頻電動機與主軸部件的集成，具（jù）有（yǒu）體積小、轉速高、可無級調速等一係列優點，在各種（zhǒng）新型數控機床中已經獲得廣（guǎng）泛的應用。

      (2)直線電動機：近年來，直線電動機的（de）應用日益廣泛，雖然其價格高於傳統的伺服係統，但由於負載變化擾動、熱變形補償、隔磁和防護等（děng）關（guān）鍵技術的應用，機械傳動結構得到簡化，機床的動（dòng）態性能有（yǒu）了提高。如：西門子公司生產的1FN1係列三相交流永磁式同步直線電動機已開始（shǐ）廣泛應用於高速銑床、加工中心、磨床、並（bìng）聯機床（chuáng）以及動態性能和運動精度要求（qiú）高的機床等。德國EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心三向驅動均（jun1）采用兩個直線（xiàn）電動機。

      (3)電滾珠絲杆：電滾珠絲杆是伺（sì）服電動機與滾珠絲杆的集成，可以大大（dà）簡（jiǎn）化數控機床的結構，具有傳動環節少、結構緊湊等一係列優點。

      高可靠性

      數控機床與傳統機床相（xiàng）比，增加了數（shù）控係統和相（xiàng）應的監（jiān）控裝置等，應用了大量的電氣、液壓和機電裝（zhuāng）置，易導致出現失效（xiào）的概率增大。工業電網電壓的波動（dòng）和（hé）幹擾對數控機床（chuáng）的可靠性極為不利，而（ér）數控機床加工的零件（jiàn）型麵較為複（fù）雜，加（jiā）工周期（qī）長，要求平均（jun1）無故障時間在2萬小時以上。

      為了保（bǎo）證數控機床（chuáng）有高的可靠性，就要精心設計係統、嚴格製造和明確可靠性目標以及（jí）通過維（wéi）修分析故障模式並找出薄（báo）弱環節。國外數控係統（tǒng）平均無故障時間在（zài）7～10萬小時（shí）以上（shàng），國產數（shù）控係統平均無故障時間僅為10000小時左右，國外整機平均無故障工（gōng）作時間達（dá）800小（xiǎo）時以上，而國內最高隻有300小時。

      加工過程綠色化

      隨著（zhe）日趨嚴格的環境與資源約束，製造加工的（de）綠（lǜ）色化越來（lái）越重要，而中國的資源、環境問題尤為突出。因此，近年來不用（yòng）或少用冷卻液、實現幹（gàn）切削、半（bàn）幹切削節能環（huán）保的機床不斷出現，並不斷發展。在21世紀，綠色製造的大趨勢將使各種節能環保機床加速發展，占領更（gèng）多的（de）世界市場。

      多媒體技（jì）術的應用

      多媒體技術集計（jì）算機、聲像和通信技術於一體，使計算機具有綜合處理聲音、文（wén）字、圖像和視頻信息的能力，因此也對用戶界麵提（tí）出了圖形化的要求。合理的人性化用戶界麵極大的方便了非專業用戶的使（shǐ）用，人們可以通過窗口和菜（cài）單進行操作，便（biàn）於藍圖編程和快速編程、三維彩（cǎi）色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形（xíng）動態跟（gēn）蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。除此以外，在數控技術領域應用多媒（méi）體技術可（kě）以做到信息處理綜合化、智能化，應用於實時（shí）監控係統和生產現場設（shè）備的故障診斷、生產過程參數監測等（děng），因此（cǐ）有著重大的應用價值。

      製造商的服務應從研究用戶的加工產品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助（zhù）用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業的培訓人員和良好的（de）培訓環境，幫助用戶發揮機床的（de）最（zuì）大效益、加工出高（gāo）質量的（de）最終產品，這樣才能逐步得到用戶的認同（tóng），提高國產數控機床的（de）市場占（zhàn）有率。