无锡康驰精密、中国台湾东台精机

中国数控机床发展日新月异 积极实现制造强国

　　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、较端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。中国作为一个制造大国，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**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。中国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**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。

　　1、高速化

　　随着汽车、*、航空、**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)，主轴较1高转速达200000r/min;

　　(2)进给率：在分辨率为0.01μm时，较1大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精1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**，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。由于运算速度的较大提高，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1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公司较1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，使设备处于较1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*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*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1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1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。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得较1佳运行;

　　(6)智能4M数控系统：在制造过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作的一体化。

　　5、德体系开放化

　　(1)向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，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(STEP-NC)，以提供一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。

　　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(一般为动平台)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较有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。

2015中档数控机床附件产物市场

　　目前，整个机床附件行业发展迅猛，对机床附件的需求量激增，国内市场容量很大。尤其是近几年来，我国汽车工业与铁路工程的迅速发展，使机床行业市场更加旺盛，也带动了配套产业机床附件与机床工具行业的发展。

　　2014年在我国国民经济高速发展的大环境下，机床附件行业受到机械加工业市场的强劲拉动，中国台湾东台精机，近年来持续保持市场需求旺盛、企业生产快速增长的局面。行业企业经济效益明显好转。目前，国内中低档数控机床附件产品的市场，基本由国内产品**，部分产品如数控分度头、刀杆还有一定的批量出口。但是，近几年来中国台湾地区的产品大量涌入，中档数控机床附件产品的市场竞争力越来越激烈。目前来看2015年应该还会延续这个势头。

　　国外及中国台湾商为了进入我国大陆市场，产品价格逐步调低，其市场份额也在逐步扩大。目前由于国内产品在售前技术业务交流及售后服务比国外厂商有明显优势，使国产数控机床附件产品能够不断发展。但随着外商采用大陆本地化生产方式后，我们就会失去这些优势。近几年部分发展中国家的机床工具行业发展速度加快，也逐步向大陆市场进口机床附件等，并有一定的价格竞争优势。例如：印度企业，正在快速发展各类机床附件产品，塑料拖链，钢制拖链，机床防护罩，机床工作灯，机床垫铁在价格方面与其他进口商相比也有一定优势。

　　就机床附件的品种而言，大部分品种国内机床附件企业都有，也基本属于专业化生产，能够满足主机的需要。某些新技术附件国内暂时只有个别研究机构或厂家处于研究阶段，没有形成生产能力，主机基本依赖进口配套。另外，高效数控机床用动力卡盘、刀杆的高速特性及夹持精度均比国外有较大差距。

　　国内数控机床附件产品的生产制造水平相较起前几年有一定提高。塑料拖链，钢制拖链，机床防护罩，机床工作灯，机床垫铁等产品，规格及品种不断完善，结构不断改进，主要性能和可靠性方面均有很大提高。目前，国产数控机床附件应该说能够满足中档数控机床的配套需要，但为某些高端水平数控机床配套的机床附件与国外相比仍有差距，主要差距的原因在于大部分附件企业规模小、整体装备制造能力、协作配套能力、企业自身技术改造能力不足。这也是目前我国产品水平较国外产品水平低的主要原因。需要国内企业加大技改投入，提高生产制造能力，扩大生产规模，积极应对技术创新的关卡、提升自身服务能力。