數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢是什么?數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。
數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。
數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢
1、高速化。
隨著汽車、國防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，對數(shù)控機(jī)床加工的高速化要求越來越高。
(1)主軸轉(zhuǎn)速：機(jī)床采用電主軸(內(nèi)裝式主軸電機(jī))，主軸*轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min;
(2)進(jìn)給率：在分辨率為0.01μm時，*進(jìn)給率達(dá)到240m/min且可獲得復(fù)雜型面的精確加工;
(3)運(yùn)算速度：微處理器的迅速發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速、高精度方向發(fā)展提供了保障，開發(fā)出CPU已發(fā)展到32位以及64位的數(shù)控系統(tǒng)，頻率提高到幾百兆赫、上千兆赫。由于運(yùn)算速度的極大提高，使得當(dāng)分辨率為0.1μm、0.01μm時仍能獲得高達(dá)24～240m/min的進(jìn)給速度;
(4)換刀速度：目前國外先進(jìn)加工中心的刀具交換時間普遍已在1s左右，高的已達(dá)0.5s。德國Chiron公司將刀庫設(shè)計(jì)成籃子樣式，以主軸為軸心，刀具在圓周布置，其刀到刀的換刀時間僅0.9s。
2、高精度化 。
數(shù)控機(jī)床精度的要求現(xiàn)在已經(jīng)不局限于靜態(tài)的幾何精度，機(jī)床的運(yùn)動精度、熱變形以及對振動的監(jiān)測和補(bǔ)償越來越獲得重視。
(1)提高CNC系統(tǒng)控制精度：采用高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC控制單位精細(xì)化，并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度(日本已開發(fā)裝有106脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器的交流伺服電機(jī)，其位置檢測精度可達(dá)到0.01μm/脈沖)，位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法;
(2)采用誤差補(bǔ)償技術(shù)：采用反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，對設(shè)備的熱變形誤差和空間誤差進(jìn)行綜合補(bǔ)償。研究結(jié)果表明，綜合誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少60%～80%;
(3)采用網(wǎng)格檢查和提高加工中心的運(yùn)動軌跡精度，并通過仿真預(yù)測機(jī)床的加工精度，以保證機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不同運(yùn)行條件下完成多種加工任務(wù)，并保證零件的加工質(zhì)量。
3、功能復(fù)合化 。
復(fù)合機(jī)床的含義是指在一臺機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。工藝復(fù)合型機(jī)床如鏜銑鉆復(fù)合——加工中心、車銑復(fù)合——車削中心、銑鏜鉆車復(fù)合——復(fù)合加工中心等;工序復(fù)合型機(jī)床如多面多軸聯(lián)動加工的復(fù)合機(jī)床和雙主軸車削中心等。采用復(fù)合機(jī)床進(jìn)行加工，減少了工件裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時間以及中間過程中產(chǎn)生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場反應(yīng)能力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯的優(yōu)勢。
加工過程的復(fù)合化也導(dǎo)致了機(jī)床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國Index公司*推出的車削加工中心是模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠完成車削、銑削、鉆削、滾齒、磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復(fù)雜零件的全部加工。隨著現(xiàn)代機(jī)械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。在2005年中國國際機(jī)床展覽會(CIMT2005)上，國內(nèi)外制造商展出了形式各異的多軸加工機(jī)床(包括雙主軸、雙刀架、9軸控制等)以及可實(shí)現(xiàn)4～5軸聯(lián)動的五軸高速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑削中心等。
4、控制智能化 。
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，為了滿足制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動化的發(fā)展需求，數(shù)控機(jī)床的智能化程度在不斷提高。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)加工過程自適應(yīng)控制技術(shù)：通過監(jiān)測加工過程中的切削力、主軸和進(jìn)給電機(jī)的功率、電流、電壓等信息，利用傳統(tǒng)的或現(xiàn)代的算法進(jìn)行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀態(tài)及機(jī)床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)，并根據(jù)這些狀態(tài)實(shí)時調(diào)整加工參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度)和加工指令，使設(shè)備處于*運(yùn)行狀態(tài)，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高設(shè)備運(yùn)行的安全性;
(2)加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇：將工藝專家或技師的經(jīng)驗(yàn)、零件加工的一般與特殊規(guī)律，用現(xiàn)代智能方法，構(gòu)造基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇器”，利用它獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，從而達(dá)到提高編程效率和加工工藝水平、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間的目的;
(3)智能故障自診斷與自修復(fù)技術(shù)：根據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法實(shí)現(xiàn)故障的快速準(zhǔn)確定位;
(4)智能故障回放和故障仿真技術(shù)：能夠完整記錄系統(tǒng)的各種信息，對數(shù)控機(jī)床發(fā)生的各種錯誤和事故進(jìn)行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的辦法，積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn);
(5)智能化交流伺服驅(qū)動裝置：能自動識別負(fù)載，并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動裝置和智能化進(jìn)給伺服裝置。這種驅(qū)動裝置能自動識別電機(jī)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量，并自動對控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得*運(yùn)行;
(6)智能4M數(shù)控系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實(shí)現(xiàn)快速制造、快速檢測和快速響應(yīng)的有效途徑，將測量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、機(jī)器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一個系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)信息共享，促進(jìn)測量、建模、加工、裝夾、操作的一體化。
2020年數(shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和前景分析
根據(jù)中研產(chǎn)業(yè)研究院《2020-2025年數(shù)控機(jī)床行業(yè)市場深度分析及發(fā)展策略研究報(bào)告》分析：
*數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)智能制造的工作母機(jī)，是衡量一個國家裝備制造業(yè)發(fā)展水平和產(chǎn)品質(zhì)量的重要標(biāo)志。
近年來，我國已經(jīng)連續(xù)多年成為世界*的機(jī)床裝備生產(chǎn)國、消費(fèi)國和進(jìn)口國，中高端機(jī)床市場份額進(jìn)一步提升，市場對“高精尖”機(jī)床設(shè)備的需求更是發(fā)生著從無到有的變化。然而，盡管中國數(shù)控機(jī)床市場規(guī)模龐大，但*數(shù)控機(jī)床國產(chǎn)化率甚至不到10%，不僅高端機(jī)床和技術(shù)被限制進(jìn)口，市場也被外來企業(yè)不斷蠶食。
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的大腦，在數(shù)控機(jī)床中扮演著非常重要的角色。我國數(shù)控系統(tǒng)雖然取得了較大的發(fā)展，但*數(shù)控機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)90%以上都是國外產(chǎn)品，特別是*數(shù)控機(jī)床。*數(shù)控系統(tǒng)是決定機(jī)床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素，而國外對我國至今仍進(jìn)行封鎖限制，成為制約我國*數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的中高端市場被德國西門子、日本FANUC瓜分。低端市場是國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的天下，數(shù)十家系統(tǒng)廠擠在這個狹小的市場區(qū)域內(nèi)激烈搏殺。
目前數(shù)控機(jī)床雖然能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)，但根據(jù)機(jī)床雜志社的數(shù)據(jù)，國內(nèi)客戶在購買機(jī)床時主要考慮可靠性、性價比、售后服務(wù)等，而國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的主要問題前兩位是“精度和穩(wěn)定性差”、“故障多發(fā)”，與消費(fèi)者的需要還有一段距離。此外，由于缺乏核心技術(shù)，大量的國產(chǎn)企業(yè)只能淪為*端機(jī)床的生產(chǎn)商，機(jī)床價格低廉、品質(zhì)規(guī)范化管理方面差、故障率高。甚至有一些企業(yè)只是代表組裝機(jī)床，用戶自行購買光機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、絲桿、刀庫等部件。
高端數(shù)控機(jī)床是智能制造最重要的關(guān)鍵裝備之一，對智能制造有著重要的意義。為了促進(jìn)我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，近幾年，國家出臺一系列政策以支持?jǐn)?shù)控機(jī)床行業(yè)發(fā)展。根據(jù)工信部2016年的《智能制造工程實(shí)施指南(2016-2020)》，我國數(shù)控機(jī)床國產(chǎn)化率將在2020年超過50%。2015年10月，國家制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會發(fā)布的《(中國制造2025)重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線圖》對未來十年我國*數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向作出規(guī)劃。未來十年，我國數(shù)控機(jī)床將重點(diǎn)針對航空航天裝備、汽車、電子信息設(shè)備等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，開發(fā)*數(shù)控機(jī)床、先進(jìn)成形裝備及成組工藝生產(chǎn)線。
此外，*數(shù)控機(jī)床裝備重大專項(xiàng)從2009年開始啟動，持續(xù)投入上百億的經(jīng)費(fèi)，顯示了政府對于發(fā)展*數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備的決心。2019年1月28日，“*數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)2019年度再次啟動，涉及數(shù)控機(jī)床的有16個課題。政策以及經(jīng)費(fèi)的支持大大的促進(jìn)了*數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。
《2020-2025年數(shù)控機(jī)床行業(yè)市場深度分析及發(fā)展策略研究報(bào)告》報(bào)告由中研普華咨詢公司領(lǐng)銜撰寫，在大量周密的市場調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計(jì)局、國家商務(wù)部、國家發(fā)改委、國家經(jīng)濟(jì)信息中心、國務(wù)院發(fā)展研究中心、國家海關(guān)總署、全國商業(yè)信息中心、中國經(jīng)濟(jì)景氣監(jiān)測中心、中國行業(yè)研究網(wǎng)、國內(nèi)外相關(guān)報(bào)刊雜志的基礎(chǔ)信息以及數(shù)控機(jī)床專業(yè)研究單位等公布和提供的大量資料。對我國數(shù)控機(jī)床的行業(yè)現(xiàn)狀、市場各類經(jīng)營指標(biāo)的情況、重點(diǎn)企業(yè)狀況、區(qū)域市場發(fā)展情況等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的闡述和深入的分析，著重對數(shù)控機(jī)床業(yè)務(wù)的發(fā)展進(jìn)行詳盡深入的分析，并根據(jù)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的政策經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境對數(shù)控機(jī)床行業(yè)潛在的風(fēng)險和防范建議進(jìn)行分析。更詳實(shí)的產(chǎn)業(yè)研究分析請點(diǎn)擊中研產(chǎn)業(yè)研究院《2020-2025年數(shù)控機(jī)床行業(yè)市場深度分析及發(fā)展策略研究報(bào)告》
