数控机床技术发展趋势
摘要:文章论述了数控机床的生产量和应用程度是衡量一个国家工业化程度和技术水平的重要
标志之一，强调了发展数控技术应在速度、精度、多功能、网络化以及环保等方面具有更高的要求。
关键词:数拉机床;技术;发展趋势
现在世界上很多发达的工业化国家在生产中广
泛应用数控机床。从1952年美国麻省理工学院研
制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了半个
世纪历程。随着电子技术和控制技术的飞速发展，
当今的数控系统功能已经非常强大，而且随着数控
技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生
的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起
着越来越重要的作用。当今一个国家数控机床的生
产量和应用程度，已成为衡量一个国家工业化程度
和技术水平的重要标志之一。随着科学技术的发
展，世界先进技术的兴起和不断成熟，对数控技术提
出了更高的要求。当今数控机床正在不断采用最新
成果，朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系
统化、网络化、高可靠性与环保等方向发展。
1高速度与高精度化
速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直
接关系到加工效率和产品的质量。高速度、高精度
加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档
次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本
先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，
国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中
心研究方向之一。特别是在超高速切削、超精密加
工技术的实施中，对机床各坐标轴位移速度和定位
精度提出了更高的要求;另外，这两项技术指标又是
相互制约的，也就是说要求位移速度越高，定位精度
就越难提高。
从EM02001展会情况来看，高速加工中心进
给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达
100m/min左右。美国CINCINNATI公司的Hy-
perMach机床进给速度最大达60m/min，快速为
100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 OOOr/
min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的
零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需
8h;德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加
速度分别达12 X 1 OOOr/mm和lgo
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床
的加工精度已由lOpm提高到5j.em，精密级加工中
心则从3一5j.em，提高到1一1. 5pm，并且超精密加
工精度已开始进人纳米级(O.Olp m).
2多功能化
在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工
件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速
上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同
的加工功能整合在同一台机床上，因此数控机床实
现了一机多能，以最大限度地提高设备利用率。另
外前台加工、后台编辑的前后台功能，充分提高其工
作效率和机床利用率。数控机床还具有更高的通讯
功能，现代数控机床除具有通信口，DNC功能外，还
具有网络功能。
3网络化
数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的
其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控
制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的
局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所
谓Internet/ Intranet技术。
随着网络技术的成熟和发展，最近业界又提出
了数字制造的概念。数字制造，又称“e一制造”，是
机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机
床制造商当今标准配置的供货方式。随着信息化技
术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机
床时要求具有远程通讯服务等功能。
数控系统的网络化进一步促进了柔性自动化制
造技术的发展，现代柔性制造系统从点(数控单机、
加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC. FMS.
FTL}FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体
(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展。柔
性自动化技术以易于联网和集成为目标，同时注重
加强单元技术的开拓、完善，数控机床及其构成柔性
制造系统能方便地与CAD, CAM. CAPP. MTS联
结，向信息集成方向发展，网络系统向开放、集成和
智能化方向发展。
4高可靠性
数控机床的可靠性取决于数控系统和各伺服驱
动单元的可靠性。随着数控机床网络化应用的发
展，数控机床的高可靠性已经成为数控系统制造商
和数控机床制造商追求的目标。对于每天工作两班
的无人工厂而言，如果要求在16h内连续正常工作，
无故障率在P(t) -99%以上，则数控机床的平均无
故障运行时间MTBF就必须大于3 OOOh。我们只
对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率
之比为10:1(数控的可靠比主机高一个数量级)。
此时数控系统的MTBF就要大于33 333. 3h，而其
中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于
10万h。当前国外数控装置的MTBF值已达6 OOOh
以上，驱动装置达30 OOOh以上，但是，可以看到距
理想的目标还有差距。
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