工具有如下特点:加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条
件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高o数控机床是一种高度机电一体化的产品，
适用于加工多品种小批童零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、
价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及
要求100%检验的零件。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的
重要装备。
进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业
既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组
织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一
个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数
控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了
数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋
势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。
2.数控机床的发展趋势
2.1高速化随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机
床加工的高速化要求越来越高。
(1)主轴转速:机床采用电主轴(内装式主轴电机)，主轴最高转速达200000r/min ;
(2)进给率:在分辨率为0.01μm时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的
精确加工;
(3)运算速度:微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，
开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫星空体育。由于
运算速度的极大提高，使得当分辨率为0.1μm、0.01μm时仍能获得高达24~ 240m/min的
进给速度;
(4)换刀速度:目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0.
5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式，以主轴为轴心，刀具在圆周布置，其刀到刀
的换刀时间仅0.9s。
2.2高精度化
数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及
对振动的监测和补偿越来越获得重视。
(1)提高CNC系统控制精度:采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使C
NC控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度(日本已开发装有
106脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机，其位置检测精度可达到0.01μm/脉冲)，
位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法;
(2)采用误差补偿技术:采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技
术，对设备的热变形误差和空间误差进行综合补偿。研究结果表明，综合误差补偿技术的应
用可将加I误差减少60%~80%;
(3)采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度，并通过仿真预测机床的加
工精度，以保证机床的定位精度和重复定位精度，使其性能长期稳定，能够在不同运行条件
下完成多种加工任务，并保证零件的加工质量。
2.3功能复合化
复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。根
据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类o工艺复合型机床如镗铣钻复合一 加工
中心、车铣复合--车削中心 、铣镗钻车复合--复合加工中心等;工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差,提高了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工 序分散的生产方法具有明显的优势。
加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。德国Inex公司最新推出的车
南加工中心是模块化结构，该加工中心能够完成车削、铁削、钻削、涉、磨削.激光热处
理等多种工序，可完成复杂零件的全部加工。随着现代机械加工要求的不断提高，大里的多
轴联动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。
在2005年中国国际机床展览会(CMT200)0上，国内外制造商展出了形式各异的多轴
加工机床(包括双主轴、双刀架、9铀控制等)以及可实现4~5轴联动的五轴高速门式加.
工中心、五轴联动高速铣削中心等。
2.4控制智能化
随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控
机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面:
(1)加工过程自适应控制技术:通过监测加工过程中的切削力、主轴和进给电机的功
率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辨识出刀具的受力、磨损、
破损状态及机床加工的稳定性状态，并根据这些状态实时调整加工参数(主轴转速、进给速
度)和加工指令，使设备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高
设备运行的安全性;
(2)加工参数的智能优化与选择:将工艺专家或技师的经验、零件加工的一般与特殊
规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的"加工参数的智能优化与选择器”，
利用它获得优化的加工参数，从而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的
目的;
(3)智能故障自诊断与自修复技术:根据已有的故障信息，应用现代智能方法实现故
障的快速准确定位;
(4)智能故障回放和故障仿真技术:能够完整记录系统的各种信息，对数控机床发生
的各种错误和事故进行回放和仿真，用以确定错误引起的原因，找出解决问题的办法，积累
生产经验;
(5)智能化交流伺服驱动装置:能自动识别负载，并自动调整参数的智能化伺服系统，
包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置o这种驱动装置能自动识别电机及负载的
转动惯里，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得最佳运行;
6, M数控系统: 在制造过程中.加虹、始别一体化是实现快速制造、 快理检刑
加工( Manufact
和快速响应的有效途径，将测里(Mesuement、建模(edelin、
uring)、机器操作(Maipulator)
四者(即4M)融合在一个系统中，实现信息共享，促
进剿量、建模、加工、装夹、操作的一体化。
2.5体系开放化
(向未来技术开放:由于软硬件接口都道循公认的标准协议，只糯少里的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统
的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期;
(2)向用户特殊要求开放:更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足
特殊应用要求;
(3)数控标准的建立:国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649 (ST
EP-NC)，以提供-种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统
一数据模型，从而实现整个制造过程乃至各个工业领域产品信息的标准化。标准化的编程语
言，既方便用户使用，又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。
2.6驱动并联化
并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定
导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，在机床主轴(- -般
为动平台)与机座(一般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的
长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多
种功能，更能满足复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快
等优点。
并联机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向，受到了
国际机床行业的高度重视，被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步“和
“21世纪新-代数控加工设备”。
3.我国数控机床发展现状及思考
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五’期间引进数控技术，“七五”
期间组织消化吸收科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近
几年，我国数控产业发展迅速，1998~2004年国产数控机床产里和消费里的年平均增长率
分别为39.3%34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连
续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第-大国，2004 年中国机床主机消费高达9
4.6亿美元，但进出口逆差严重，国产机床市场占有率连年下降，1999年是33.6%，2003
年仅占27.7%。1999年机床进口额为8.78亿美元(7624台)，2003年达27.1亿美元(2
3320台)，相当于同年国内数控机床产值的2.7倍。国内数控机床制造企业在中高档与大
型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能.
部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，
究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力
欠缺、数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。
我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与
培训服务力度，以缩短与发达国家之间的差距。
（1）不断加强技术创新是提高国产数控机床水平的关键
国产数控机床缺乏核心技术，从高性能数控系统到关键功能部件基本都依赖进口，即使
近几年有些国内制造商艰难地创出了自己的品牌，但其产品的功能、性能的可靠性仍然与国
外产品有-定差距。近几年国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采
购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对机床结构与精度、可靠性、人性化设计等基础性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，国产数控机床的技术水平、性能和质量与国外还有
较大差距，同样难以得到大多数用户的认可。
(2)制造水平与管理手段依然落后
一些国产数控机床制造商不够重视整体工艺与制造水平的提高，加工手段基本以普通机
床与低效刀具为主，装配调试完全靠手工，加工质量在生产进度的紧逼下不能得到稳定与提
高。另外很多国产数控机床制造商的生产管理依然沿用原始的手工台账管理方式，工艺水平
和管理效率低下使得企业无法形成足够生产规模。如国外机床制造商能做到每周装调出产
品，而国内的生产周期过长且很难控制。因此我们在引进技术的同时应注意加强自身工艺技
术改造和管理水平的提升。
(3)服务水平与能力欠缺也是影响国产数控机床占有率的一个重要因素
由于数控机床产业发展迅速，-部分企业不顾长远利益，对提高自身的综合服务水平不.
够重视，甚至对服务缺乏真正的理解，只注重推销而不注重售前与售后服务。有些企业派出
的人员对生产的数控机床缺乏足够了解，不会使用或使用不好数控机床，更不能指导用户使
用好机床;有的对先进高效刀具缺乏基本了解，不能提供较好的工艺解决方案，用户自然对
制造商缺乏信心。制造商的服务应从研究用户的加工产品、工艺、生产类型、质量要求入手，
帮助用户进行设备选型，推荐先进工艺与工辅具，配备专业的培训人员和良好的培训环境，
帮助用户发挥机床的最大效益、加工出高质量的最终产品，这样才能逐步得到用户的认同，
提高国产数控机床的市场占有率。
(4)加大数控专业人才的培养力度
从我国数控机床的发展形式来看需要三种层次的数控技术人才:第-种是熟悉数控机床
的操作及加工工艺、懂得简单的机床维护、能够进行手工或自动编程的车间技术操作人员;
第二种是熟悉数控机床机械结构及数控系统软硬件知识的中级人才，要掌握复杂模具的设计和制造知识，能够熟练应用UG、PRO/E等CAD/CAM软件，同时有扎实的专业理论知识、
较高的英语水平并积累了大里的实践经验;第三种是精通数控机床结构设计以及数控系统电
气设计、能够进行数控机床产品开发及技术创新的数控技术高级人才。我国应根据需要有目
标的加大人才培养力度，为我国的数控机床产业提供强大的技术人才支撑。
4.结语
目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联
驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。
中国作为-个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产
品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应
该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业
综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距力争早日实现数控机床产品从低端到高端、
从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造
强国的转变。星空体育
