從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工，，減輕操作者勞動強(qiáng)度、勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機(jī)床的特點及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和建設(shè)發(fā)展的重要裝備。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與接軌，進(jìn)入了一個蓬勃發(fā)展的新時期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本文簡要分析了數(shù)控機(jī)床高速化、化、復(fù)合化、智能化、開放化、網(wǎng)絡(luò)化、多軸化、綠色化等發(fā)展趨勢，并提出了我國數(shù)控機(jī)床發(fā)展中存在的一些問題。

數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢

1高速化

隨著汽車、、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))，主軸較高轉(zhuǎn)速達(dá)200000r/min；

(2)進(jìn)給率：在分辨率為0.0lμm時，較大進(jìn)給率達(dá)到240m/min且可獲得復(fù)雜型面的加工；

(3)運算速度：微處理器的發(fā)展為數(shù)控系統(tǒng)向高速、方向發(fā)展提供了，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。由于運算速度的提高，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：目前加工中心的刀具交換時間普遍已在is左右，高的已達(dá)0.5s。德國Chiron公司將刀庫設(shè)計成籃子樣式，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)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC控制單位化并采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度(日本已裝有106脈腳轉(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)各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%一80%；

(3)采用網(wǎng)格解碼器檢查和提高加工中心的運動軌跡精度，并通過仿真預(yù)測機(jī)床的加工精度，以機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，使其性能長期穩(wěn)定，能夠在不同運行條件下完成多種加工任務(wù)，并零件的加工質(zhì)量。

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由下列部分組成：

(1)機(jī)床的基礎(chǔ)件，又稱為機(jī)床大件，通常是指床身、底座、立柱、橫梁、滑座和工作臺等。

(2)主傳動系統(tǒng)。

(3)進(jìn)給運動傳動系統(tǒng)。

(4)實現(xiàn)主軸回轉(zhuǎn)、定位的裝置。

(5)實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動、潤滑、冷卻、排屑、防護(hù)等。

(6)刀架或自動換刀裝置(ATC)。

(7)工作臺交換裝置(APC)。

(8)功能裝置，如刀具破損監(jiān)控、精度檢查和監(jiān)控裝置。

(9)各種反饋裝置和元件。

數(shù)控機(jī)床故障維修一般分機(jī)械故障維修和數(shù)控系統(tǒng)故障維修兩部分。

1. 機(jī)械故障維修的特點

機(jī)械故障維修的顯著特點是先簡后精，即先簡易維修后維修。

簡易維修是由現(xiàn)場維修人員使用一般的檢查工具或通過感覺器官的問、看、聽、摸、嗅等對機(jī)床進(jìn)行故障診斷。例如，可以使用較常用的萬用表瞼測電路的通斷。簡易診斷能測定放障部位，監(jiān)測劣化趨勢，選擇有疑難問題的故障進(jìn)行診斷。

是維修根據(jù)簡易診斷中提出的疑難故障，由專職維修人員利用測試乎段進(jìn)行的定量檢測與分析，找出故障位置、原因和數(shù)據(jù)，以確定較合理的修理方法。

2 數(shù)控系統(tǒng)故障維修的特點

先機(jī)械后電氣。即首先檢查機(jī)械部分是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動、液壓部分是否存在阻塞現(xiàn)象等等。然后再檢查電氣部分。

先外部后內(nèi)部。即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先采用問、看、聽、摸等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。

先簡單后復(fù)雜。先簡單后復(fù)雜，當(dāng)出現(xiàn)多種故障相互交織掩蓋、一時無從下手時，應(yīng)先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。常常在解決簡單故障的過程中，難度大的問題也可能變得容易，或者在排除簡單故障時受到啟發(fā)，從而有了解決復(fù)雜故障的辦法。

先一般后。在排除某一故障時，要先考慮較常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的原因。