自20世紀中葉數控技術出現以來，數控機床給機械制造業帶來了革命性的變化。數控加工具有以下特點:加工柔性好，加工精度高，生產率高，減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件，有利於生產管理的現代化和經濟效益的提高。數控機床是壹種機電壹體化程度很高的產品，適用於加工多種小批量零件、結構復雜、精度要求高的零件、需要頻繁修改的零件、過於昂貴而不能報廢的關鍵零件、需要精密復制的零件、需要縮短生產周期的零件和需要100%檢驗的零件。數控機床的特點和應用範圍使其成為國民經濟和國防發展的重要裝備。
進入21世紀，中國經濟全面融入國際社會，進入蓬勃發展的新時期。機床制造業不僅面臨著機械制造業需求水平上升帶來的制造裝備發展的機遇，還面臨著中國加入世界貿易組織後激烈的國際市場競爭的壓力。加快發展數控機床是解決機床制造業可持續發展的關鍵。隨著制造業對數控機床的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步，數控機床的應用範圍仍在不斷擴大和發展，以滿足生產加工的需要。簡要分析了數控機床的高速、高精度、復合化、智能化、開放性、網絡化、多軸化和綠色化等發展趨勢，提出了我國數控機床發展中存在的壹些問題。
數控機床的發展趨勢
1，高速
隨著汽車、國防、航空、航天等行業的快速發展和鋁合金等新材料的應用，對數控機床高速加工的要求越來越高。
2.主軸轉速:機床采用電主軸(內置主軸電機)，最高主軸轉速達到200000 r/min；
進給速度:分辨率為0.01μm時，最大進給速度達到240m/min，可精確加工復雜曲面；
3.運算速度:微處理器的快速發展為數控系統向高速、高精度方向發展提供了保證。開發了32位和64位CPU的數控系統，頻率提高到幾百兆赫和千兆赫。由於運算速度的極大提高，在分辨率為0.1μm和0.01μm時，進給速度仍可高達24 ~ 240m/min；
4.換刀速度:目前國外先進加工中心的換刀時間壹般在1s左右，高的已經達到0.5s，德國凱龍星公司將刀庫設計成籃式，以主軸為軸，刀具按圓周排列，換刀時間僅0.9s
5、精度高
數控機床的精度要求現在已經不局限於靜態的幾何精度，機床的運動精度、熱變形、振動監測和補償也越來越受到重視。
6.提高數控系統的控制精度:采用高速插補技術，實現微小程序段連續進給，細化數控控制單元，采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度(日本研制了內置位置檢測器的交流伺服電機，106脈沖/轉，位置檢測精度可達0.01μm/脈沖)，位置伺服系統采用前饋控制和非線性控制。
7.采用誤差補償技術:采用反向間隙補償、螺距誤差補償和刀具誤差補償，綜合補償設備的熱變形誤差和空間誤差。研究結果表明，綜合誤差補償技術的應用可使加工誤差降低60% ~ 80%。
利用網格解碼器檢查和提高加工中心的軌跡精度，通過仿真預測機床的加工精度，保證機床的定位精度和重復定位精度，使其性能長期穩定，完成不同工況下的各種加工任務，保證零件的加工質量。
1，功能復合
復合機床的含義是指在壹臺機床上實現或完成從毛坯到成品的各種要素加工。按其結構特點可分為工藝化合物和工藝化合物兩種。加工復合機床如鏜、銑、鉆復合加工中心、車銑復合加工中心、銑、鏜、鉆復合加工中心等。加工復合機床，如多面多軸聯動加工復合機床、雙軸車削中心等。使用復合機床進行加工，減少了工件裝卸、刀具更換和調整的輔助時間，減少了中間過程的誤差，提高了零件的加工精度，縮短了產品制造周期，提高了生產效率和制造商的市場響應能力，與傳統的工序分散的生產方式相比具有明顯的優勢。
加工過程的復合化也導致了模塊化和多軸機床的發展。德國Index公司最新的車削中心為模塊化結構，可完成車、銑、鉆、滾、磨、激光熱處理等多種工序，可完成復雜零件的全部加工。隨著現代加工要求的不斷提高，大量多軸數控機床越來越受到各大企業的歡迎。
在2005年中國國際機床展覽會(CIMT2005)上，國內外廠商展出了各種多軸加工機床(包括雙主軸、雙刀架、9軸控制等。)，以及可以實現4-5軸聯動的五軸高速龍門加工中心和五軸高速銑削中心。
2.智能控制
隨著人工智能技術的發展，為了滿足制造柔性和制造自動化的發展需要，數控機床的智能化程度也在不斷提高。具體體現在以下幾個方面:
加工過程自適應控制技術:通過監測加工過程中主軸和進給電機的切削力、功率、電流和電壓，利用傳統或現代算法識別刀具的應力、磨損和損傷狀態以及機床加工的穩定狀態，並根據這些狀態實時調整加工參數(主軸轉速和進給速度)和加工指令，使設備處於最佳運行狀態，從而提高加工精度，降低加工表面粗糙度和加工速度。
加工參數的智能優化與選擇:以工藝專家或技術人員的經驗為基礎，根據零件加工的壹般和特殊規律，用現代智能方法構建壹個基於專家系統或模型的“加工參數智能優化與選擇器”，利用它獲得優化的加工參數，以提高編程效率和加工技術水平，縮短生產準備時間；
智能故障自診斷自修復技術:根據現有故障信息，應用現代智能方法，實現快速準確的故障定位；
智能故障回放和故障模擬技術:能完整記錄系統的各種信息，回放和模擬數控機床的各種錯誤和事故，從而確定錯誤原因，找出解決問題的方法，積累生產經驗；
智能交流伺服驅動裝置:能自動識別負載並調整參數的智能伺服系統，包括智能主軸交流驅動裝置和智能進給伺服裝置。這種驅動裝置可以自動識別電機和負載的轉動慣量，自動優化調整控制系統的參數，使驅動系統得到最佳運行；
智能4M數控系統:在制造過程中，機檢壹體化是實現快速制造、快速檢測、快速響應的有效途徑。將測量、建模、制造和機器操作員(即4M)集成到壹個系統中，實現信息共享，促進測量、建模和機械手。
3.開放系統。
對未來技術開放:由於軟硬件接口遵循公認的標準協議，只需少量的重新設計和調整，新壹代通用軟硬件資源就可能被現有系統采用、吸收和兼容，這意味著系統的開發成本將大大降低，系統性能和可靠性將不斷提高，並處於長生命周期內；
對用戶特殊要求開放:更新產品，擴展功能，提供各種軟硬件產品組合，滿足特殊應用需求；
CNC標準的建立:國際上正在研究制定新的CNC系統標準ISO14649(STEP-NC)，以期提供壹種不依賴於特定系統的中性機制，能夠描述整個產品生命周期的統壹數據模型，從而實現整個制造過程乃至各個工業領域的產品信息標準化。標準化的編程語言不僅方便用戶使用，還減少了直接關系到運行效率的人工消耗。
4、並行驅動
並聯運動機床克服了傳統機床串聯機構固有的缺陷，如運動部件質量大、系統剛度低、工作自由度低、設備加工的柔性和可操作性不足等。多桿並聯機構用於驅動機床主軸(壹般為動平臺)和機床底座(壹般為靜平臺)，由桿系支撐的平臺可以通過控制桿系中桿的長度獲得相應的自由運動。可實現多坐標聯動數控加工、裝配、測量等多種功能，能更好地滿足復雜特殊零件的加工。它具有現代機器人模塊化程度高、重量輕、速度快的優點。
並聯機床作為壹種新型加工設備，已經成為機床技術的壹個重要研究方向，受到了國際機床行業的高度重視。被認為是“數控技術發明以來機床行業最有意義的進步”，“21世紀新壹代數控加工設備”。
5、終端(大型和小型)
國防、航空、航天的發展以及能源等基礎產業的大型裝備需要性能良好的大型數控機床的支撐。超精密加工技術和微納技術是265，438+0世紀的戰略技術，需要發展能適應微尺寸和微納加工精度的新型制造技術和裝備。因此，對微型機床的需求，包括微型切削(車削、銑削和磨削)機床、微型電動加工機床、微型激光加工機床和微型壓力機，正在逐步增加。
6、信息交互網絡
對於面臨激烈競爭的企業來說，讓數控機床具備雙向、高速的聯網通訊功能，以保證車間內各部門之間的信息暢通，是非常重要的。它不僅可以實現網絡資源的共享，還可以實現數控機床的遠程監控、控制、培訓、教學和管理，還可以實現數控設備的數字化服務(數控機床故障的遠程診斷和維護等。).比如日本Mazak公司推出的新壹代加工中心，配備了壹個叫e-Tower的外接設備，包括電腦、手機、機器內外的攝像頭等。，可實現語音、圖形、視頻和文本通信故障報警顯示、在線幫助故障排除等功能。這是壹個獨立和自我管理的制造單位。
7.新功能組件
為了提高數控機床各方面的性能，高精度、高可靠性的新型功能部件的應用成為必然。代表性的新功能組件包括:
高頻電主軸:高頻電主軸是高頻電機和主軸部件的集成，具有體積小、速度高、無級調速等壹系列優點，已廣泛應用於各種新型數控機床中；
直線電機:近年來，直線電機得到了廣泛的應用。雖然其價格高於傳統伺服系統，但由於負載變化擾動、熱變形補償、磁隔離和保護等關鍵技術的應用，簡化了機械傳動結構，提高了機床的動態性能。如西門子生產的1FN1系列三相交流永磁同步直線電機，已廣泛應用於高速銑床、加工中心、磨床、並聯機床和具有較高動態性能和運動精度的機床。德國EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心采用兩臺直線電機三向驅動。
電動滾珠絲杠:電動滾珠絲杠是伺服電機和滾珠絲杠的集成，可以大大簡化數控機床的結構，具有傳動環節少、結構緊湊等壹系列優點。
8.高可靠性
與傳統機床相比，數控機床增加了數控系統和相應的監控裝置，大量使用電氣、液壓和機電設備，容易導致故障發生的概率增加。工業電網電壓的波動和幹擾對數控機床的可靠性極為不利，數控機床加工的零件表面復雜，加工周期長，平均要求故障間隔時間在20000小時以上。為了保證數控機床的高可靠性，必須精心設計系統，嚴格制造，明確可靠性目標，通過維修分析故障模式，找出薄弱環節。國外數控系統平均無故障時間在70 ~ 65438+萬小時以上，而國內數控系統平均無故障時間只有10000小時左右。國外機器平均無故障工作時間在800小時以上，國內最高只有300小時。
9.綠色加工
隨著環境和資源約束的日益嚴格，制造和加工的綠色化越來越重要，我國的資源和環境問題尤為突出。因此，近年來節能環保的幹切削和半幹切削機床不斷出現和發展。21世紀，綠色制造的大趨勢將加速各種節能環保型機床的發展，占領更多的世界市場。
多媒體技術的應用。
多媒體技術融合了計算機、視聽和通信技術，使計算機具備了綜合處理聲音、文本、圖像和視頻信息的能力，因此也對用戶界面提出了圖形化的要求。合理、人性化的用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便於實現藍圖編程和快速編程、三維彩色三維動態圖形顯示、圖形仿真、圖形動態跟蹤和模擬、不同方向的視圖和局部顯示的縮放功能。此外，多媒體技術在數控技術領域的應用可以使信息處理全面化、智能化，可以應用於實時監控系統、生產現場設備的故障診斷和生產過程參數的監控，因此具有很大的應用價值。