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浅析数控机床的发展进程及趋势

自20世纪末开始，我国制造业就开始了逐渐由制造大国向制造

强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业

绩。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，既是生产

力要素，又是重要商品。机床的发展和革新在一定程度上能映射

出加工技术的主要趋势。

数控机床的发展进程

自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC

〔NumericalControl〕和计算机数控CNC〔ComputerNumerical

Control〕2个阶段。

始于90年代初，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正

朝着以个人计算机(PC)为基础，向着开放化、智能化、网络化等

方面进一步发展。数控机床通常由控制系统、进给伺服系统、检

测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。其中进给伺服系统

作为数控机床的重要功能部件，其性能是决定数控机床加工性能

的极其重要的技术指标。

数控机床的发展趋势

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展

的新时期。机床制造业既面临着机械制造业必须求水平提升而引

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发的制造装备发展的良机，也遭碰到加入世界贸易组织后激烈的

国际市场竞争的压力，加速推动数控机床的发展是解决机床制造

业继续发展的一个关键。数控机床正向以下几个方面发展。

(1〕高速化：新一代数控机床为提升生产效率，向超高速方向

发展，采纳新型功能部件主轴转速达15,000r/min以上。而高速

切削是指刀具切削刃相对与零件表面的切削运动速度超过一般切

削5～10倍，体现在数控机床上的主轴转速、进给率、运算速度

等。

(2〕高精度化：当前，在机械加工高精度的要求下，世界各工

业强国已经不能满足于精密加工了，而是把超精密加工作为数控

机床的将来发展方向。其精度已经从微米级发展到亚微米级，甚

至纳米级。

(3〕功能复合化：工件一次装夹，能进行多种工序复合加工，

可大大地提升生产效率和加工精度，是机床一贯追求的。机床已

逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。

(4〕控制智能化：随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，

数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，

不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控

制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功

能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊

断和故障监控功能更趋完善。

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(5〕体系开放化：计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快

地更新换代。许多数控系统生产厂家利用Pc机丰富的软硬件资源

开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控

系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩大性。

(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，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。

(7〕极端化：国防、航空、航天事业的发展和能源等基础产业装

备的大型化必须要大型且性能优良的数控机床的支撑。而超精密

加工技术和微纳米技术是21世纪的战略技术，必须发展能适应微

小型尺寸和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备，所以微型机

床的必须求量正在逐渐增大。

(8〕信息交互网络化：关于面临激烈竞争的企业来说，使数控

机床具有双