未來我國數控車床的現狀和發(fā)展趨勢

數控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數字化已是現代發(fā)展的大趨勢。當前數控車床呈現以下發(fā)展趨勢。

1.高速、高精密化

高速、精密是機床發(fā)展永恒的目標。隨著科學技術突飛猛進的發(fā)展，機電產品更新換代速度加快，對零件加工的精度和表面質量的要求也愈來愈高。為滿足這個復雜多變市場的需求，當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機的成功應用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導程空心內冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導軌副等機床功能部件的面市，也為機床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。

數控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動的轉動慣量，提高了主軸動態(tài)響應速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運轉時皮帶和帶輪等傳動的振動和噪聲問題。采用電主軸結構可使主軸轉速達到10000r/min以上。

直線電機驅動速度高，加減速特性好，有優(yōu)越的響應特性和跟隨精度。用直線電機作伺服驅動，省去了滾珠絲杠這一中間傳動環(huán)節(jié)，消除了傳動間隙(包括反向間隙)，運動慣量小，系統(tǒng)剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。

直線滾動導軌副，由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動摩擦，磨損小，發(fā)熱可忽略不計，有非常好的熱穩(wěn)定性，提高了全程的定位精度和重復定位精度。

通過直線電機和直線滾動導軌副的應用，可使機床的快速移動速度由目前的10～20m/mim提高到60～80m/min，甚至高達120m/min。

2.高可靠性

數控機床的可靠性是數控機床產品質量的一項關鍵性指標。數控機床能否發(fā)揮其高性能、高精度和率，并獲得良好的效益，關鍵取決于其可靠性的高低。

3.數控車床設計CAD化、結構設計模塊化

隨著計算機應用的普及及軟件技術的發(fā)展，CAD技術得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進行設計方案選擇和大件整機的靜、動態(tài)特性分析、計算、預測及優(yōu)化設計，可以對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎上在設計階段就可以看出產品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設計成本，提高市場競爭能力。

通過對機床部件進行模塊化設計，不僅能減少重復性勞動，而且可以快速響應市場，縮短產品開發(fā)設計周期。

4.功能復合化

功能復合化的目的是進一步提高機床的生產效率，使用于非加工輔助時間減至zui少。通過功能的復合化，可以擴大機床的使用范圍、提率，實現一機多用、一機多能，即一臺數控車床既可以實現車削功能，也可以實現銑削加工；或在以銑為主的機床上也可以實現磨削加工。寶雞機床廠已經研制成功的CX25Y數控車銑復合中心，該機床同時具有X、Z軸以及C軸和Y軸。通過C軸和Y軸，可以實現平面銑削和偏孔、槽的加工。該機床還配置有強動力刀架和副主軸。副主軸采用內藏式電主軸結構，通過數控系統(tǒng)可直接實現主、副主軸轉速同步。該機床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。

5.智能化、網絡化、柔性化和集成化

21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。智能化的內容包括在數控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方面的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內容，以方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

網絡化數控裝備是近年來機床發(fā)展的一個熱點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現新的制造模式，如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。

數控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數控單機、加工中心和數控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發(fā)展。柔性自動化技術是制造業(yè)適應動態(tài)市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯網和集成為目標，注重加強單元技術的開拓和完善。CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數控機床及其構成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP及MTS等聯結，向信息集成方向發(fā)展。網絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。

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