1、機床的高速化

 
　　隨著汽（qì）車、航空航天等工業輕（qīng）合金材料的廣泛應用（yòng），高速加工已成為製（zhì）造技術的重要發展趨（qū）勢。高速加工具有縮短加工時間、提高（gāo）加工精（jīng）度和表麵質量等（děng）優點，在模具製造等領域的應用也日（rì）益廣泛。機床的高速化（huà）需要新的數控係統、高速電主（zhǔ）軸（zhóu）和高速伺服進給驅（qū）動，以及（jí）機床（chuáng）結構的優化和輕量化（huà）。高速加工不僅是設備本身，而是機床、刀具、刀柄、夾具和數（shù）控編程技術，以及人員素質的（de）集成。高速化的最終目的是高效化，機床僅是實現高效的關鍵之一，絕非全部，生產效率和效益在“刀尖”上。

 
　　2、機床的精密化

 
　　按照加工精度，機床可分為普通機床、精密（mì）機床和超精機床，加工精度大約每8年提高一倍。數控機床的定位精（jīng）度（dù）即將告別（bié）微米時代而進入亞微米時代，超精密數控機床正在向納米（mǐ）進軍。在未來10年，精密化與高速化、智能化和微型化匯合而（ér）成新一代機床。機床的精（jīng）密化不（bú）僅是汽車、電子、醫療器械（xiè）等工業的迫切需求，還直接關（guān）係到航空航天、導彈衛星、新型武器等國防工（gōng）業的現代化。

 
　　3、從工（gōng）序複合到完整加工

 
　　70年代出現的（de）加工（gōng）中心開多工（gōng）序集（jí）成之先河，現已發（fā）展到完（wán）整（zhěng）加（jiā）工，即在一台機床上（shàng）完成複雜零件（jiàn）的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成，一次裝卡就把一個零件加工過程全部完成。由（yóu）於減少裝卡（kǎ）次數，提高了加工精（jīng）度，易於保證（zhèng）過程的高可靠性和實現（xiàn）零缺陷生產。此外（wài），完整加工縮短了加工過（guò）程鏈和輔助時間，減少了（le）機床台數，簡化了物料流，提高了生產設（shè）備的（de）柔性，生產總占地麵積小，使投資更加有效（xiào）。

 
　　4、機床的信息化（huà）

 
　　機床信息化的典型案例是Mazak410H，該機床配備有信（xìn）息塔，實現了工作地的自主管理。信息塔具有語音、文（wén）本和視像等通訊功能。與生（shēng）產計劃調度係統聯網，下（xià）載工作指（zhǐ）令和加工程序。工件（jiàn）試切時（shí），可（kě）在屏幕上觀察加工過程（chéng）。信息（xī）塔實時反（fǎn）映機床工作狀態（tài）和加工進度，並可以（yǐ）通過手機查詢。信息塔同時進行（háng）工作地數據統計分析和刀具壽命管理（lǐ），以及故障報警顯示、在線幫助排除。機床操作權限需經指紋確認。

 
　　5、機床的智能化-測量（liàng）、監控和補償

 
　　機床智能化包括在線（xiàn）測（cè）量、監（jiān）控和補償。數控機床的（de）位置檢測及其閉環控製就是簡單的應（yīng）用案例。為了進一步提高加工精度，機床的圓周運動精度和刀頭（tóu）點的空間位置，可以通過球（qiú）杆儀和激光測量後，輸入數控係統加以補償。未來的數控機（jī）床將會配備各種微型傳感器，以監控切削力、振動、熱變形等所產生的誤差，並（bìng）自動加以（yǐ）補償或（huò）調整機床（chuáng）工作狀態，以提高機床的工作精（jīng）度和穩定性。

 
　　6、機（jī）床的微型化

 
　　隨著納米技術和微機電係統的迅速進展，開發加工微型零件的機床已經提到（dào）日程上來了。微型機床同時具（jù）有高速和精密的特點，最小的微型機床可以放在掌（zhǎng）心之（zhī）中，一（yī）個微型工廠可以放在手提箱（xiāng）中。操作者通過手柄和監視屏幕控製整個工廠的（de）運作。

 
　　7、新的並（bìng）聯機構原理

 
　　傳統機（jī）床是按笛卡爾坐標將沿3個坐標軸線的移動X、Y、Z和繞3個坐標軸（zhóu）線轉動A、B、C依次串聯疊加，形成所需的刀具運動軌跡（jì）。並聯運動機床是采用各種類型的杆機（jī）構在空間移轉主軸部件，形成所需的刀具運動軌（guǐ）跡。並聯運動機床具（jù）有結構簡單緊湊、剛（gāng）度高、動態性能好等一係列優點，應用前景廣闊。

 
　　8、新的工藝過程

 
　　除了金屬切削和鍛壓成形外（wài），新的加工工藝方法和過程層出（chū）不（bú）窮，機床的概念正在（zài）變化。激光加工（gōng）領域（yù）日益擴大，除激光切割、激光（guāng）焊接外，激光孔加工、激光三維（wéi）加工、激（jī）光熱處理、激光直接金屬製（zhì）造等應用日益廣泛（fàn）。電加工、超聲（shēng）波加工、疊（dié）層銑削（xuē）、快速成型（xíng）技術（shù）、三維打印（yìn）技（jì）術各顯神（shén）通（tōng）。

 
　　9、新結構和新材料

 
　　機床高速化和精密化要求機床的結構簡化和輕量化，以減（jiǎn）少機床部件運動慣（guàn）量對加工精度的負麵影響，大幅度提高機床的動態（tài）性能。例如，借（jiè）助有限（xiàn）元分析對機床構件進行拓撲優化，設計箱中箱結構，以及采用空心焊（hàn）接結構或鉛合金材（cái）料已經開始從實驗室走向實用。

 
　　10、新的設計方法和手段

 
　　我國機床設計和開發手段要盡快從甩（shuǎi）圖板的二維（wéi）CAD向三維CAD過渡。三維（wéi）建模和仿真是現代設計（jì）的基礎（chǔ），是（shì）企（qǐ）業技術優勢的源泉。在此三維設計基礎上（shàng）進行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快（kuài）新產品的開發速度，保證（zhèng）新（xīn）產品的順利投產，並逐步實現產品生命周期管理。

 
　　11、直接（jiē）驅動技術（shù）

 
　　在傳（chuán）統機床中，電動（dòng）機和機床部件是借助（zhù）耦合元件，如（rú）皮帶、齒（chǐ）輪和聯軸節等（děng）加（jiā）以連接，實（shí）現部件所需（xū）的移動或（huò）旋轉，機和（hé）電是分家（jiā）的。直接驅動技術（shù）是將電動機與機械部件集成為一體，成為機電一體化的功能部（bù）件（jiàn），如直線電動機、電主（zhǔ）軸、電滾珠絲杆和力矩電動機等。直接驅（qū）動技術簡化了機床結構，提高了機床的剛度和動態性能（néng），運動速度和加工精度。

 
　　12、開放式數控係統

 
　　數控係統的開放（fàng）是大勢所趨。目前（qián）開放式（shì）數控係統有三種形式（shì）：1)全開放係統，即基（jī）於微機（jī）的數（shù）控係統，以微機作為平台，采用實時操作係統，開發數控係統的各種功（gōng）能，通過伺服（fú）卡傳送數據，控製坐標（biāo）軸電動機的運動。2)嵌入係統，即CNC+PC，CNC控製坐標軸電（diàn）動機（jī）的運動（dòng），PC作為人機界麵和網絡通信。3)融合（hé）係統，在CNC的基礎上增加PC主板，提供鍵盤操作，提高人機界麵功能，如Siemens840Di和Fanuc210i。

 
　　13、可重組製造係統

 
　　隨（suí）著產品更新換（huàn）代速度的加快，專（zhuān）用機床的可（kě）重構性和製造（zào）係（xì）統的可重組（zǔ）性日益重要。通過數控加工單元和（hé）功能部件的模塊化，可以對製（zhì）造係統進（jìn）行快速重組和（hé）配（pèi）置，以適應變型（xíng）產品的生產需要。機械、電氣和電（diàn）子（zǐ）、液和氣（qì）、以及控製軟件的接口規範化和標準化（huà）是實現可重（chóng）組性的關鍵。

 
　　14、虛擬機床和虛擬製造（zào）

 
　　為了（le）加快新機床的開發速度和質量，在設計階段借助虛擬現實（shí）技術，可以在機床還沒有製造出來以（yǐ）前（qián），就能（néng）夠評價機床設（shè）計的正確性和（hé）使（shǐ）用性能，在早（zǎo）期發現設計過（guò）程的各種失誤，減少損失，提（tí）高新機床開發的質量（liàng）。