【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系統(tǒng)，占世界市場(chǎng)約 40%左右，其次是德國(guó)的西門(mén)子公司約占 15%以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲地亞，法國(guó)的 NUM，日本的三菱、安川。 國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機(jī)床數(shù)控集團(tuán)、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽(yáng)藝天、廣州數(shù)控、南京新方達(dá)、成都廣泰等，國(guó)產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒(méi)有超過(guò) 300～ 400 套。 近 10 年數(shù)控機(jī)床為適應(yīng)加工技術(shù)發(fā)展，在以下幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進(jìn)步。 （ 1）高速化 由于高速加工技術(shù)普及，機(jī)床普遍提高各方面速度，車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速由 3000～ 4000ｒ /min 提高到 8000～ 10000ｒ /min，銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由 4000～ 8000ｒ /min 提高到 12021ｒ /min、 24000ｒ /min、 40000ｒ /min 以上快速移動(dòng)速度由過(guò)去的 10～ 20ｍ /min 提高到 48ｍ /min、 60ｍ /min、 80ｍ /min、 120ｍ /min 在提高速度的同時(shí)要求提高運(yùn)動(dòng)部件起動(dòng)的加速度，其已由過(guò)去一般機(jī)床的 重力加速度）提高到 ～ 2Ｇ，最高可達(dá) 15Ｇ，直線電機(jī)在 機(jī)床上開(kāi)始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機(jī)。 （ 2）高精度化 數(shù)控機(jī)床的定位精度已由一般的 ～ ，亞微米級(jí)機(jī)床達(dá)到 ，納米級(jí)機(jī)床達(dá)到 ～ ，最小分辨率為 1ｎｍ（ ）的數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床已有產(chǎn)品。 數(shù)控中兩軸以上插補(bǔ)技術(shù)大大提高，納米級(jí)插補(bǔ)使兩軸聯(lián)動(dòng)出的圓弧都可以達(dá)到1μ的圓度，插補(bǔ)前多程序段預(yù)讀，大大提高插補(bǔ)質(zhì)量，并可進(jìn)行自動(dòng)拐角處理等。 （ 3）復(fù)合加工、新結(jié)構(gòu)機(jī)床大量出現(xiàn) 如 5 軸 5 面體復(fù)合加工 機(jī)床， 5 軸 5 聯(lián)動(dòng)加工各類(lèi)異形零件。也派生出各新穎的機(jī)床結(jié)構(gòu)，包括 6 軸虛擬軸機(jī)床，串并聯(lián)鉸鏈機(jī)床等。采用特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運(yùn)算方式，特殊編程要求。 （ 4）使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機(jī)床“如虎添翼”。如內(nèi)冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時(shí)大大提高效率。加工鋼件切削速度能達(dá) 1000ｍ /min，加工鋁件能達(dá) 5000ｍ /min。 （ 5）數(shù)控機(jī)床的開(kāi)放性和聯(lián)網(wǎng)管理，已是使用數(shù)控機(jī)床的基本要求，它不僅是提高第 14 頁(yè) 共 34 頁(yè) 數(shù)控機(jī)床開(kāi)動(dòng)率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手 段的方法。因此，計(jì)算機(jī)集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、異行工程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，這必然成為 21 世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要潮流。 ： 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（ IT、汽車(chē)、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要 的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。 、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) 效率、質(zhì)量是 先進(jìn)制造技術(shù) 的主體。高速、高精加工技 加工準(zhǔn)備 機(jī)床調(diào)試 程序調(diào)試 試切加工 正式加工 檢測(cè)結(jié)束 數(shù)控機(jī)床工程流程圖 術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（ CIRP）將其確定為 21 世紀(jì)的中心研究方向之一。 在轎車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40秒 /輛，而且多品種加工是轎車(chē)裝備必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料 “ 掏空 ” 的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、 剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 從 EMO2021 展會(huì)情況來(lái)看， 高速加工中心 進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/min 左右。目前世界上許多汽車(chē)廠，包括我國(guó)的上海通用汽車(chē)公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。美國(guó)CINCINNATI 公司的 HyperMach 機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá) 60m/min，快速為 100m/min，加速度達(dá) 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3h，在普通銑床加工需 8h；德國(guó) DMG公司的雙主軸車(chē)床的主軸速度及加速度分別達(dá) 12*!000r/mm 和 1g。 在加工精度方面，近 10年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10μm 提高到 5μm ，精密級(jí)加工中心則從 3～ 5μm ，提高到 1～ ，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí) () 。 第 15 頁(yè) 共 34 頁(yè) 在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的 MTBF值已達(dá) 6 000h 以上 伺服 系統(tǒng)的 MTBF值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 4 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn) 近年來(lái)被稱(chēng)為個(gè)人計(jì)算機(jī) （ PC）的微型計(jì)算機(jī)發(fā)展很快，大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的高速發(fā)速，使得 PC 的硬件結(jié)構(gòu)做得很小。主 CPU 的運(yùn)行速度越來(lái)越高。 IPC386 的主頻是33MHz， IPC48 586 的主頻可達(dá) 50～ 120MHz，新近 Intel 奔騰處理器（ Pentium），主頻已達(dá) 450MHz。存儲(chǔ) 器容量也很大，體積很小，由于是大批量生產(chǎn)，使成本下降，可靠性提高。在軟件方面，操作系統(tǒng)的發(fā)展，特別是 Windows 的應(yīng)用，使得 PC的操作更為簡(jiǎn)便直觀。 CAD/CAM 的軟件大量地由小型機(jī)、工作站向 PC 移植，三維圖顯示及工藝數(shù)據(jù)庫(kù)在PC 上建立。再加上 PC 的開(kāi)放性，吸引大量技術(shù)人員投入了軟件的開(kāi)發(fā)，使得 PC 的軟件資源極為豐富。因此，更好地利用 PC 的軟、硬件資源，就成為各國(guó)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠發(fā)展CNC 系統(tǒng)十分重要的一種方法。 1992～ 1993 年，首先是在美國(guó)及歐洲的一些小型的數(shù)控設(shè)備廠推出，例如美國(guó)的 ANILAN 公司推 出的 1100、 1200、 1400 系列，意大利 FIDIA 公司的10/20/30 系列，都采用了 PC 作為基板來(lái)開(kāi)發(fā)自己的數(shù)控系統(tǒng)?，F(xiàn)在連日本 FANUC、三菱公司，德國(guó)的 SIEMENS 公司這些以生產(chǎn)專(zhuān)用 CNC 設(shè)備著稱(chēng)的公司，也都把采用 PC資源，作為其發(fā)展的一個(gè)重要方向。他們都強(qiáng)調(diào)自己系統(tǒng)的 “ 開(kāi)放 ” 。日本 FANUC 公司把采用PC 的 CNC 系統(tǒng)稱(chēng)之為開(kāi)放型 CNC 系統(tǒng)，有 150、 160、 180 及 210 等系列，并正發(fā)展一種將 FANUC 智能終端（一種與 IBM PC 兼容的平板式計(jì)算機(jī)）通過(guò)高速光纜與 CNC 裝置連接的模式。我國(guó)中國(guó) 珠峰數(shù)控公司 “ 八五 ” 攻關(guān)成果 “ 中華 Ⅰ 型（ CME988） ” 也采用 PC 作為主控板，使該系統(tǒng)能充分利用 PC的資源，跟隨 PC的發(fā)展而升級(jí)。 2．小型化以滿足機(jī)電一體化的要求 。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的集成度越來(lái)越高，體積越來(lái)越小。數(shù)控設(shè)備廠采用超大規(guī)模集成電路并采用表面安裝工藝（ SMT），實(shí)現(xiàn)了三維立體裝配，將整個(gè)CNC 裝置做得很小，以適應(yīng)機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的要求。日本三菱電機(jī)株式會(huì)社，最近推出的普及型 CNC MELDAS 50 系列及實(shí)用型 CNC MELDAS 520A 系列，這兩個(gè)系列都采用了32位 RISC 微處理器，實(shí)現(xiàn)超小型化的 CNC 裝置，較原來(lái)的 M310 及 L L3A，體積大為減?。?H168mmW76mmD135mm ），安裝面積減小了一半，功能還有所提高。 采用了超薄型顯示器（ EL及 LCD）。這個(gè)系統(tǒng)的微小線段加工能力提升至 64m/min，最大快速進(jìn)給速度為 240m/min，其同步攻螺紋精度較 M310 提高了 3倍，主軸定位時(shí)間縮短了 30%。 3．改善人機(jī)接口，方便用戶(hù)使用 為了使操作者能很容易地掌握數(shù)控機(jī)床的操作，數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠努力地改善人機(jī)接口，簡(jiǎn)化編程，盡量采用對(duì)話方式，使用戶(hù)使用方便，如西班牙 FAGOR 公司生產(chǎn)的 FAGOR 第 16 頁(yè) 共 34 頁(yè) 8050 系列，采用交互式編輯程序指導(dǎo)系統(tǒng)，簡(jiǎn)化程序的編輯，用簡(jiǎn)要的表格編輯程序，利用藍(lán)圖建立程序。其 8050TC 型數(shù)控系統(tǒng)，被稱(chēng)為高檔傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)（ FAGOR800 系列CNC 系統(tǒng)），其操作面板使用了符號(hào)鍵，用戶(hù)可以根據(jù)所需加工零件，選擇加工程序，輸入圖形數(shù)據(jù)后，即可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或全自動(dòng)加工。如果面板上的各種自動(dòng)操作都沒(méi)有被選上，則該 CNC 系統(tǒng)只顯示坐標(biāo)軸的位置值和主軸轉(zhuǎn)速，操作者可以用搖柄或電子手輪對(duì)機(jī)床的各個(gè)軸進(jìn)行手動(dòng)操作，使用極為方便。 4．提高數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的成套性 數(shù)控系統(tǒng)包括 CNC 裝置、主軸及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，以及主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和與其相關(guān)的檢測(cè)反饋元件。一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)性能的好壞是與上述各個(gè)環(huán)節(jié)的 性能密切相關(guān)的。為了滿足機(jī)床用戶(hù)廠的需要，數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)廠都非常重視數(shù)控產(chǎn)品的成套性，使系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能很好地匹配，使用戶(hù)獲得最好的使用效果。 5．研究開(kāi)發(fā)智能型數(shù)控系統(tǒng) 所謂智能型的數(shù)控系統(tǒng)，早在 80年代初期已經(jīng)開(kāi)始研究。當(dāng)時(shí) FANUC公司推出的 FS15系列，就稱(chēng)之為 AI（人工智能） CNC 系統(tǒng)，主要是在故障診斷方面采用了專(zhuān)家系統(tǒng)。系統(tǒng)利用所謂的推理軟件，根據(jù)存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的知識(shí)庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)，分析及查找故障原因。最近FANUC 公司又在開(kāi)展被稱(chēng)為面向 21世紀(jì)的課題