【摘要】：數(shù)控機床在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著不可替代的角色。為了深入了解國家裝備工業(yè)的發(fā)展，學習和研究數(shù)控機床在工業(yè)發(fā)展中的重要地位，本文基于對數(shù)控機床關健技術的簡要介紹，分析了數(shù)控機床未來的發(fā)展趨勢，指出了數(shù)控機床未來高速、高精度、網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展的趨勢。

【關鍵詞】：數(shù)控機床；關健技術；發(fā)展趨勢

1.數(shù)控機床應用關鍵技術

目前，高檔數(shù)控機床多是五軸聯(lián)動的數(shù)控機床，五軸聯(lián)動數(shù)控機床已成為航空航天、船舶制造等重工業(yè)以及精密儀器加工等精密工業(yè)最重要的加工工具。同時，它也是技術難度最大，應用范圍最廣的數(shù)控機床技術。五軸聯(lián)動數(shù)控機床一般采用“3+2”的結構，不僅可以實現(xiàn)X/Y/Z三個軸的運動，還可以實現(xiàn)另外兩個軸的回轉(zhuǎn)。五軸聯(lián)動數(shù)控機床主要可分為立式加工中心、臥式加工中心、搖籃式加工中心等。以立式加工中心為例，立式五軸加工中心的回轉(zhuǎn)軸可分為以下兩種實現(xiàn)方式：一是工作臺回轉(zhuǎn)軸；二是依靠主軸頭的回轉(zhuǎn)；除此以外，臥式加工中心還有通過工作臺旋轉(zhuǎn)和主軸頭擺動結合的五軸聯(lián)動結構。國外五軸聯(lián)動數(shù)控機床以歐美、日本為代表，這些國家或地區(qū)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床代表了目前數(shù)控領域此項技術的最高水平。而國內(nèi)

由于工業(yè)基礎薄弱的內(nèi)部因素和國外技術封鎖的外部因素，目前的整體水平還很低，雖然，經(jīng)過了科研機構、高校、企業(yè)的不斷努力，但以五軸聯(lián)動數(shù)控機床為代表的高檔數(shù)控機床的穩(wěn)定性和加工精度方面還遠遠無法與國外相比。但近幾年，我國五軸聯(lián)動數(shù)控機床發(fā)展很快，技術上已有一些突破，并形成了一些成熟的產(chǎn)品。

2.誤差補償基數(shù)

現(xiàn)代工業(yè)對于加工產(chǎn)品的品質(zhì)要求越來越高，而加工過程中的誤差正是影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。為了消除誤差帶來的不良影響，盡

可能地提高加工產(chǎn)品的質(zhì)量，在數(shù)控機床加工方面采取誤差補償技術，來補償固有誤差，實現(xiàn)高精加工。對數(shù)控機床誤差進行誤差補償，首先要從誤差來源處著手。由于數(shù)控機床一般主要由床身、立柱、主軸和各種直線導軌或轉(zhuǎn)軸等幾部分組成，以上每一部分在安裝和工作中都會造成誤差的產(chǎn)生。

談到誤差補償技術，主要有以下幾個方面：誤差建模技術、誤差測量技術及補償實施技術。誤差建模誤差補償前提，其主要可以分為誤差綜合建模和誤差元素建模；誤差測量方法可以分為直接誤差測量和間接誤差辨識。以上工作的最終目的是為了對誤差進行合理補償，誤差補償在時間尺度上可以分為離線和實時補償。所謂離線補償，就是根據(jù)測量得到的誤差在后期對機床進行誤差補償，但離線補償時只能針對機床穩(wěn)定的誤差。對于有生產(chǎn)環(huán)節(jié)重點所產(chǎn)生的誤差，因其和所處溫度場緊密相關，因此，需要使用實時補償方法。誤差補償實施技術研究的關鍵在于提高補償?shù)膶崟r性、準確性、有效性和簡便性。

3.數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展趨勢

數(shù)控機床是數(shù)字控制機床，是用數(shù)宇化信息來實現(xiàn)工件與刀具相對運動軌跡、切削加工工藝參數(shù)及各類輔助操作等步驟自動控制的高效率加工機床，在國民經(jīng)濟中有著重要的地位和作用。

3.1精密與超精密化

從精密加工發(fā)展到超精密加工，是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（<10nm ），其應用范圍日趨廣泛。超精密加工主要包括超精密切削、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工。隨著新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術。近10多年來，精密級加工中心的加工精度則從±3μm提高到±1.5μm。

3.2復合化

在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量不斷減少的同時，加工的產(chǎn)品形狀日益復雜，多軸化控制的機床適合加工形狀復雜的工件。另一方而，產(chǎn)品周期的縮短要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求，這就要求一臺機床能夠處理以往需要幾臺機床處理的工序。復合加工機床突出體現(xiàn)了工件在一次裝卡中完成大部分或全部加工工序，從而達到減少機床和夾具、免去工序間的搬運和儲存、提高工件加工精度、縮短加工周期和節(jié)約作業(yè)而積的口的。復合加工機床已成為機床發(fā)展的一個重要方向。

3.3智能化

現(xiàn)代數(shù)控機床將引進自適應控制技術，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表而粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產(chǎn)效率具有自診斷、自修復功能，在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設備進行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障時，立即采用停機等措施，并進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可以自動使故障模塊脫機，而接通備用模塊，以確保無人化工作環(huán)境的要求。為實現(xiàn)更高的故障診斷要求，其發(fā)展趨勢是采用人工智能專家診斷系統(tǒng)。

4.結語

數(shù)控機床作為現(xiàn)代工業(yè)的基石，發(fā)展前景廣闊，發(fā)展動力充足。目前，通過現(xiàn)代的先進技術數(shù)控機床的加工效率和加工質(zhì)量已大大提

高，自動化發(fā)展成果豐碩，并且數(shù)控機床已具備一定的智能，未來還將沿著高速、高精、高效化、網(wǎng)絡化、智能化的方向繼續(xù)發(fā)展。

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