随着汽车、等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已成为制造技术的重要发展趋势。高速加工具有缩短加工时间、加工精度和表面等优点，在模具制造等领域的应用也日益广泛。机床的高速化需要新的数控、高速电主轴和高速伺服进给驱动，以及机床结构的和轻量化。高速加工不仅是设备本身，而是机床、、刀柄、夹具和数控编程技术，以及人员素质的集成。高速化的终目的是化，机床仅是实现的关键之一，绝非全部，生产效率和效益在“刀尖”上。 由于数控机床产业发展迅速，机床是**制造技术和制造信息集成的重要元 素，是发展机器制造业以至整个工业必不可少的复 杂生产工具。数控机床就是在数字控制下，能在尺 寸精度和几何精度两方面完成毛坯零件加工成所需 要形状的工作母机的总称。数控机床是典型的机电 一体化产品，它集微电子技术、计算机技术、测量 技术、传感器技术、自动控制技术及人工智能技术 等多种**技术于一体，并与机械加工工艺紧密结 合，是新一代的机械制造技术装备。与机床相 比，数控机床具有率、高精度、高柔性化及高 集成化等特点，能够很好地解决工艺难题，保证加 工，同时又能大大工人的劳动强度， 生产效率。大力发展数控机床产业不仅仅是我国实 现工厂自动化的基础，也是我国机械制造业技术改 造的必由之路，更是发展高精尖技术产业的重要保 证。我国在 “十一五”装备制造业发展规划纲要中 已经明确提出: 要把以数控机床为代表的基础 装备作为重点发展的七大领域**。随着各种新技 术的迅猛发展，数控机床技术水平高低以及产量已 成为衡量一个工业现代化发展水平的重要标 志。 一 .数控机床的组成 数控机床是机电一体化的典型产品， 是集机床、 计算机、电动机及拖动、动控制、检测等技术 为一体的自动化设备。数控机床的基本组成包括控 制介质、数控装置、伺服、反馈装置及机床本 体，如图 控制介质 数控装置 伺服 统给 反馈装置 机床本体 1.1 控制介质 控制介质是储存数控加工所需要的全部 相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件 的加工程序，因此，控制介质就是指将零件加 息传送到数控装置去的信息载体。控制介质有多种 形式，它随着数控装置类型的不同而不同，常用的 有穿孔带、穿孔卡、磁带、磁盘等。随着数控技术 的发展，穿孔带、穿孔卡趋于淘汰，而利用 CAD/CAM 在计算机编程，然后通过计算机与 数控通信，将程序和数据直接传送给数控装置 的应用越来越广泛。 1.2 数控装置 数控装置是数控机床的核心，人们喻为“中枢 ” 。现代数控机床都采用计算机数控装置，即 CNC （Computer Numerical Control） 。 数控装置 包括输入装置及处理器(CPU)和输出装置等构 成数控装置能完成信息的输入、存储、变换、插补 运算以及实现各种控制功能。 1.3 伺服 伺服是接收数控装置的指令、驱动机床执 行机构运动的驱动部件。包括主轴驱动单元、进给 驱动单元、主轴电机和进给电机等。工作时，伺服 接受数控的指令信息，并按照指令信息的 要求与位置、速度反馈相比较后，带动机床的 部件或执行部件，加工出符合图纸要求的 零件。 1.4 反馈装置 反馈装置是由测量元件和相应的电路组成，其 作用是检测速度和位移，并将信息反馈回来，构成 闭环控制。一些精度要求不高的数控机床，没有反 馈装置，则称为开环。 1.5 机床本体 机床本体是数控机床的实体，是完成实际切削 加工的机械部分，它包括床身、底座、工作台、床 鞍、主轴等。 二.我国数控机床的产生和发展 我国数控机床及技术起始于 1958 年，是由清 华大学和北京机床厂共同研制成功的。我国数 控机床产业的发展一直受到经济状况、数控技 术发展水平与扶持政策的制定等三大因素的影 响圈。总体来说，我国数控机床的发展大致可划分 为 3 个阶段图: (1)封闭式发展阶段 在我国数控机床诞生的初 20 年中， 由于国外 技术以及我国基础条件薄弱，机床总体设计实 力较差，数控机床发展十分，再加之受微电子 技术发展的制约，各种配套基础元部件、数控 等的可靠性较差，工作不，我国数控机床 无式生产，难以形成相应产业。 (2)引进国外**技术，消化吸收，初步建立 起国产化体系阶段 1980 年以来， 在改革开放政 策的指导下，大力支持发展机床行业，先后从 、美国、欧洲等工业发达引进数控、 伺服、数控机床及一些基础功能元部件等。通 过引进相关技术并消化吸收，有效地促进了我国数 控机床产业的发展，使我国在数控技术的研究、开 发及数控机床的生产和应用水平等方面都取得了长 足的发展与进步。 (3)产业化研究，市场竞争阶段 我国数控机床的发展在经历了 30 年的跌宕起 伏后，己经由成长期到成熟期。在此中， 我国国产数控装备的产业化取得了实质性的发展与 进步，在技术水平、品种、等方面都取得了较 大成绩。随着我国国民经济与高新技术产业的** 发展，特别是加入 WTO 以后，对数控机床的需求 日益。 2001 年我国机床工业产值前五 名， 数控机床产量达 1. 75 万台， 比上年增长 28.5 % ; 2004 年数控机床产量达 5. 2 万台， 同比年增长 40% ; 2008 年， 我国金属切削机床年产量达到 61. 7 万台， 其中数控机床产量 12. 2 万台，分别比 2001 年增长 了 2. 21 倍和 5. 97 倍。在 2002 2008 年间，我国 金属切削机床产量年均增长 18. 58%，而同期数控 机床产量年平均增长率高达 33. 22%，大大高于普 通金属切削机床的增长速度，而且数控机床在金属 加工机床总量中的比重也呈逐年上升趋势。此外， 我国机床的数控化率也逐年，机床数控化率己 由 2001 年的 9. 12%上升为 2008 年的 19. 79%，同 时产值数控化率也由 37. 8%到 48.6 %。 三. 数控机床的发展趋势 3.1 高速化 随着国防、汽车、、等工业的告诉发 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)，主轴高转速达 200000r}nin; (2) 进给率:在分辨率为 0. O1l}m 时，大进 给率达到 240m /min 且可复杂型面的 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， 出 CPU 已发展到 32 位以及 64 位的数 控， 到几百兆赫、 上千兆赫。 由于运算速度的极大， 使得当分辨率 为 0. 11}m , 0. O1 lam 时仍能高达 24 一 240m/min 的进给速度 (4) 换刀速度:目前国外**加工中心的 交换时间普遍已在 is 左右，高的已达 0. 5 s。德国 Chi-ron 公司将刀库设计成篮 子样式， 以主轴为轴心， 在圆周布置， 其刀到刀的换刀时间仅 0. 9 s 3. 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。 (1) CNC 控制精度:采用高速插技 术，以微小程序段实现连续进给，使 CNC 控制单位 精细化并采用高分辨率位置检测装置，位置检 测精度(已装有 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. O1l}m 脉冲)，位置伺服采用前馈控制与非 线 J 陛控制等; (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工误差 60%一 80%; (3)采用网格器检查和加工中心的运 动轨迹精度，并通过机床的加工精度，以 保证机床的定位精度和重复定位精度，使其性能长 期， 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! 3. 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!4]。 工艺复合型机床如锁铣钻复合—加工中心、车铣复 合—车削中心、铣锁钻车复合—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， 了工件装卸、更换和的辅助时间以及中间 中产生的误差，了零件加工精度，缩短了 产品制造周期，了生产效率和制造商的市场反 应能力，相对于的工序分散的生产具有明 显的优势。加工的复合化也了机床向模块 化、多轴化发展。德国 Index 公司新推出的车削 加工中心是模块化结构(如图 1 所示!3])， 该加工中 心能够完成车削、铣削、钻削、滚齿、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，大量的多轴联 动数控机床越来越受到各大企业的欢迎。在 2005 年机床展览会(CCINTI'2005)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 轴控制等)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! 3.4 控制智能化 随着人工智能技术的发展， 为了制造业生 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。具体体现在以下几个方面: (1)加工自适应控制技术: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，利用的或现代的算法进行识别，以 辩识出的受力、磨损、破损状态及机床加工的 性状态， 并根据这些状态实时加工参数(主 轴转速、 进给速度)和加工指令， 使设备处于佳运 行状态，以加工精度、加工表面粗糙度并 设备运行的性; (2)加工参数的智能与选择:将工艺**或技 师的、零件加工的一般与特殊规律，用现代 智能，构造基于**或基于模型的”加工 参数的智能与选择器” ，利用它的加 工参数，从而达到编程效率和加工工艺水平、 缩短生产时间的目的; （3）智能故障自诊断与自修复技术:根据已有的 故障信息，应用现代智能实现故障的**准确 定位; （4）智能故障回放和故障技术:能够完整记 录的各种信息，对数控机床发生的各种错误和 事故进行回放和，用以确定错误引起的原因， 找出解决问题的办法，积累生产! （ 5 ）智能化交流伺服驱动装置 : 能自动识别负 载，并自动参数的智能化伺服，包括智能 主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱 动装置能自动识别电机及负载的转动惯量，并自动 对控制参数进行和，使驱动 佳运行; （6）智能 4M 数控:在制造中，加工、 检测一体化是实现**制造、**检测和**响应 的 有 效 途 径 ， 将 测 量 (Measarement 、 建 模 (Modelting} , 加 工 (Manuficturing 、 机 器 操 作 (Manipulator)四者(即 4M)融合在一个中，实 现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作 的一体化。 3.5 新型功能部件 为了数控机床各方面的性能， 具有高精度 和高可靠性的新型功能部件的应用成为必然。具有 代表性的新型功能部件包括: （1）高频电主轴:高频电主轴是高频电动机与 主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调 速等一系列优点，在各种新型数控机床中已经 广泛的应用; (2)直线电动机:近年来， 直线电动机的应用日 益广泛，虽然其价格高于的伺服，但由于 负载变化扰动、热变形补偿、隔磁和防护等关键技 术的应用，机械传动结构简化，机床的动态性 能有了。如:西门子公司生产的 1 FN 1 系列三 相交流永磁式同步直线电动机已开始广泛应用于 高速铣床、加工中心、磨床、并联机床以及动态性 能和运动精度要求高的机床等;德国 EX-0ELL-0 公 司的 XHC 加工中心三向驱动均采用两个直线电 动机 （ 3) 电滚珠丝杆 :电滚珠丝杆是伺服电动机与 滚珠丝杆的集成，可以大大简化数控机床的结构， 具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。 、 四.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。使用同一台机床完成铣削、车削、钻削等工序所带来的诸多益处意味着多任务机床正日益受到欢迎。无需在不同的机床之间转换，而能够在同一台机床上完成零件加工的好处显而易见。这不仅了以准时制进行生产的可能性，同时也了加工的性。如今的一种新趋势是，主轴时扭矩和功率越来越大；另一种趋势是控制更加强大，灵活性更高，并且能向几个方向。还有一种趋势目前正出现在汽车制造业。小批量生产的连续
③实时多的操作。 线性（磁悬浮）电机的使用是速度和精度的一个重要途径。丰田工机公司展示的线性电机驱动的超高速磨削机床“Linea M II”，线性电机驱动传输部分没有连接丝杆和螺母、电机和丝杆的连接器等传动因素，因此就了由此而造成的弯曲、振动和反跳，工作性能到了原来的3倍以上，了高速和高精度加工的要求。 自从2009年立项以来，再制造理念已经被市场所认可。此外按照规划纲要的要求，再制造作为发展“十二五”循环经济的新亮点，政策支持仍会继续。作为机床行业，再制造产业化步伐将加速。在再制造工业发展较早的发达，机床再制造已经开展了很多年，也形成了较为完整的产业链条。但在我国实行的时间还比较短，且多为单台大重型机床的改造，工艺规范，市场也稍显混乱。 保护地球和工厂本身的操作，对于企业来说已是义不容辞的责任。随着技术的不断进步，现代机床给人的感觉已不再是充满着噪音和钢铁碎末的怪物，而是、清洁、高科技的化身。操纵者也不再是满身油污，而必须电脑、网络等的知识。
2、机床的精密化
按照加工精度，机床可分为普通机床、精密机床和超精机床，加工精度大约每8年一倍。数控机床的定位精度即将告别微米时代而亚微米时代，超精密数控机床正在向纳米进军。在未来10年，精密化与高速化、智能化和微型化汇合而成新一代机床。机床的精密化不仅是汽车、电子、器械等工业的迫切需求，还直接关系到、、新型等国防工业的现代化。
3、从工序复合到完整加工
70年代出现的加工中心开多工序集成之先河，现已发展到完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。完整加工通过工艺集成，一次装卡就把一个零件加工全部完成。由于装卡，了加工精度，易于保证的高可靠性和实现零缺陷生产。此外，完整加工缩短了加工链和辅助时间，了机床台数，简化了物料流，了生产设备的柔性，生产总面积小，使投资更加有效。
4、机床的信息化
歙县加工中心回收（歙县加工中心回收中心）1886215155918862151559 王磊 歙县机床回收 歙县回收机床 歙县二手机床回收 歙县旧机床回收 歙县收购机床 歙县数控机床回收 歙县回收旧机床 歙县回收二手机床 数控车床回收 冲床回收 剪板机回收 加工中心回收 折弯机回收 液压机回收 磨床回收 铣床回收 钻床回收 机床信息化的典型案例是Mazak410H，该机床配备有信息塔，实现了工作地的自主。信息塔具有、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度联网，下载工作指令和加工程序。工件试切时，可在屏幕上观察加工。信息塔实时反映机床工作状态和加工进度，并可以通过手机查询。信息塔同时进行工作地数据统计分析和寿命，以及故障显示、在线帮助排除。机床操作权限需经指纹确认。
5、机床的智能化-测量、监控和补偿
机床智能化包括在线测量、监控和补偿。数控机床的位置检测及其闭环控制就是简单的应用案例。为了进一步加工精度，机床的圆周运动精度和刀头点的空间位置，可以通过球杆仪和激光测量后，输入数控加以补偿。未来的数控机床将会配备各种微型传感器，以监控切削力、振动、热变形等所产生的误差，并自动加以补偿或机床工作状态，以机床的工作精度和性。 （3）数控的建立：上正在研究和制定一种新的CNCISO14649（STEP-NC），以提供一种不依赖于具体的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造乃至各个工业领域产品信息的化。化的编程语言，既方便用户使用，又了和操作效率直接有关的劳动消耗。
2.2 设计、制造绿色化 1．大力推进下一代CNC开放式体系结构的规范。包括分级控制机构及其功能分解按、子、模块的结构设计；工作站内部功能分布式控制和虚拟控制；制造语言、传递报文、人一机界面、操作、传感器、网络接口和实时效据的等的化。CNC技术当前发展水平主要在下列一些方面： 当前，数控机床已成为机床消费的主流。尤其是数控机床属于高端装备制造业，具有高技术含量、高技术附加值的特征，是发展战略性新兴产业重要着力点，未来数控机床市场巨大。 三、信息通信技术的应用
6、机床的微型化
随着纳米技术和微机电的迅速进展，加工微型零件的机床已经提到日程上来了。微型机床同时具有高速和精密的特点，小的微型机床可以掌心之中，一个微型工厂可以手提箱中。操作者通过手柄和屏幕控制整个工厂的运作。
7、新的并联机构原理
机床是按笛卡尔坐标将沿3个坐标轴线的X、Y、Z和绕3个坐标轴线转动A、B、C依次串联叠加，形成所需的运动轨迹。并联运动机床是采用各种类型的杆机构在空间移转主轴部件，形成所需的运动轨迹。并联运动机床具有结构简单紧凑、刚度高、动态性能好等一系列优点，应用前景广阔。
8、新的工艺
除了金属切削和锻压成形外，新的加工工艺和层出不穷，机床的概念正在变化。激光加工领域日益扩大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三维加工、激光热处理、激光直接金属制造等应用日益广泛。电加工、超声波加工、叠层铣削、**成型技术、三维打印技术各显神通。
9、新结构和新材料
机床高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化，以机床部件运动惯量对加工精度的负面影响，大幅度机床的动态性能。例如，借助有限元分析对机床构件进行拓扑，设计箱中箱结构，以及采用空心焊接结构或铅合金材料已经开始从实验室走向实用。
4．高精度和新型伺服。主要有高性能交流伺服电机；进给用直线电机伺服：基于DSP和RISC芯片的全数字伺服；伺服**响应特性的技术；滑模变结构控制，参数自适应控制，非线性解藕控制等现代控制理论应用于伺服控制，以控制性能和精度；采用新型电力电子器件的PWM技术和变换器，以实现低损耗，无噪声。 2.1 智能、高速、高精度化 我国正处于对生产进行现代化改进阶段，不论是铁路建设电站建设、船舶制造、建设，还是汽车、工程机械、军工行业，均需要大量的高端机床来支撑。而我国重型数控机床95％依赖国外进口。为加强与国外同行竞争优势，解决我国在发展重型数控机床中的关键、核心问题，在数控机床与基础制造装备重大科技专项中，体现出急需的数控重型机床涵盖了重型机床系列的主要产品，也反映出市场需求的发展趋势以及对产品技术水平要求方向。“专项”中有7台数控机床属于重型机床行业范畴，说明对发展数控重型机床产品的期待，牵涉到的多台数控重型机床产品既是急需的装备制造设备，也代表了重型机床行业的技术发展方向。
10、新的设计和手段
我国机床设计和手段要尽快从甩图板的二维CAD向三维CAD过渡。三维建模和是现代设计的基础，是企业技术优势的源泉。在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM的集成，加快新产品的速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期。
11、直接驱动技术
在机床中，电动机和机床部件是借助耦合元件，如皮带、齿轮和联轴节等加以连接，实现部件所需的或，机和电是分家的。直接驱动技术是将电动机与机械部件集成为一体，成为机电一体化的功能部件，如直线电动机、电主轴、电滚珠丝杆和力矩电动机等。直接驱动技术简化了机床结构，了机床的刚度和动态性能，运动速度和加工精度。
12、开放式数控
数控的开放是大势所趋。目前开放式数控有三种形式：1)全开放，即基于微机的数控，以微机作为平台，采用实时操作，数控的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。2)嵌入，即CNC+PC，CNC控制坐标轴电动机的运动，PC作为人机界面和网络通信。3)融合，在CNC的基础上PC主板，提供键盘操作，人机界面功能，如Siemens840Di和Fanuc210i。
13、可重组制造
随着产品更新换代速度的加快，专用机床的可重构性和制造的可重组性日益重要。通过数控加工单元和功能部件的模块化，可以对制造进行**重组和配置，以适应变型产品的生产需要。机械、电气和电子、液和气、以及控制的接口规范化和化是实现可重组性的关键。
14、虚拟机床和虚拟制造
为了加快新机床的速度和，在设计阶段借助虚拟现实技术，可以在机床还没有制造出来以前，就能够评价机床设计的正确性和使用性能，在早期发现设计的各种失误，损失，新机床的。