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数控机床数控机床发展趋势|数控机床的发展趋势是什么?2020年数控机床行业发展现状和前景分析

数控机床的发展趋势
是什么?数控机床是数字控制机床的简称 ， 是一种装有程序控制系统的自动化机床 。 该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序 ， 并将其译码 ， 用代码化的数字表示 ， 通过信息载体输入数控装置 。 经运算处理由数控装置发出各种控制信号 ， 控制机床的动作 ， 按图纸要求的形状和尺寸 ， 自动地将零件加工出来 。
数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题 ， 是一种柔性的、高效能的自动化机床 ， 代表了现代机床控制技术的发展方向 ， 是一种典型的机电一体化产品 。
数控机床行业发展趋势
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 。 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、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CNC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工误差减少60%～80%;
(3)采用网格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 。
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 。 工艺复合型机床如镗铣钻复合——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Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构 ， 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提高 ， 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年中国国际机床展览会(CIMT2005)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 。
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 ， 以辩识出刀具的受力、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;


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