數控機床*早誕生於美國。1948年，美國帕森斯公司在研製加工直升機葉片輪廓檢查用樣板的機床（chuáng）時，提出了數控機床的設想，後（hòu）受美國空軍委托與麻省理工學院合作，於1952年試製了世界上**台三坐標數（shù）控立式銑床，其數控係統采用電子管。

  1960年（nián）開始，德國、日本、中國等都陸續（xù）地開發、生產及使用數控機床，中（zhōng）國於1968年由北京**機床廠研製出（chū）**台（tái）數控機床。

  1974年微處理器直接用於數控機床，進一步促進（jìn）了（le）數控機床（chuáng）的普及應（yīng）用和飛速發展。

  1、高速（sù）化

  隨著汽車、國防、航空、航天等工業的高速（sù）發展以及鋁合金等新材料的（de）應用，對數控機床加工的高速化要求越來越高（gāo）。

  主軸轉（zhuǎn）速：機（jī）床采用電主軸，主軸*高轉速達200000r/min;

  進給率：在分辨率為0.01μm時，*大進（jìn）給率達到240m/min且可獲得複雜型麵的精確（què）加工;

  運算速度：微處理器的迅速發展為數控（kòng）係統向高速、高精度方向發展提供了（le）保（bǎo）障，開發出CPU已發展到32位以及64位（wèi）的數控係統，頻率提高到幾（jǐ）百兆赫、上千兆赫。由於運算速度的極（jí）大提高，使得當分辨率為0.1μm、0.01μm時（shí）仍能獲得高達24～240m/min的進給速度;

  換刀速度：目前國外先進加工中心的刀具交換（huàn）時間普遍已在1s左（zuǒ）右，高（gāo）的已達0.5s。德國（guó）Chiron公司將刀庫設計成籃子樣式，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、高精度化

  數控機床精度的要求現（xiàn）在（zài）已經不局限於靜態的幾（jǐ）何精度，機床（chuáng）的運動精度、熱變形以及對振動的監測和補償越來越獲得重視。

  近10年來，普通級（jí）數控機床的加工精度已由10μm提高（gāo）到5μm，精密級加（jiā）工（gōng）中心則從3~5μm提高到1~1.5μm，並且超精密加工（gōng）精度已開始進入納米級。

  提高CNC係統控（kòng）製精度（dù）：采用高速插補技（jì）術（shù），以微小程（chéng）序段實現連續進給，使CNC控製單位精細化，並采用高分辨率（lǜ）位置檢測裝置，提高位置檢測精度，位置伺服係（xì）統采用前饋控製與非線性控製等方法;

  采用誤差補償技術（shù）：采用反向間隙（xì）補償、絲杆螺距誤差補償和刀具誤差補償等技術，對設備的熱變（biàn）形誤差和（hé）空間誤差進行綜合補償。研究結果表明，綜合誤差（chà）補（bǔ）償技術的應用（yòng）可將加工誤差減少60%～80%;

  采（cǎi）用網格檢查（chá）和提高加工中心的運動軌跡精度，並通過仿真預測機床的加工精度，以保證機床的定位精度和重複定位精度，使其性能長期穩定（dìng），能夠在不同運行條件下完成多種加工（gōng）任務，並保證零件的（de）加工質量（liàng）。

  加工（gōng）精度的提高不僅在於采用了滾（gǔn）珠絲杠副、靜壓（yā）導軌、直線滾動導軌、磁浮導軌等部件（jiàn），提高了CNC係（xì）統（tǒng）的控製精（jīng）度（dù），應用了高分辨率位置檢測裝置（zhì），而且也在於使（shǐ）用了各種誤差補償技術，如絲杠螺距誤差補（bǔ）償、刀具（jù）誤差（chà）補（bǔ）償、熱變形誤差補償、空（kōng）間誤差綜（zōng）合補（bǔ）償等。

  3、向柔性化，功能複合化及集成化（huà）方向發展（zhǎn）

  複合機床的含義是（shì）指在一台機床上實現或盡可能完成從毛坯至成品的多種要（yào）素加工。根據其結構特點可（kě）分為工藝複合型和工序（xù）複合型兩類。工藝複合型機床如鏜銑鑽複合——加（jiā）工（gōng）中心、車銑複合（hé）——車削中心、銑鏜鑽車複合——複合加工中心等（děng）;工序複合型機床（chuáng）如多麵多軸聯（lián）動加工（gōng）的複（fù）合機床和雙主軸車削中心等。采用複（fù）合（hé）機床進行加工，減少了工件（jiàn）裝卸、更換和調整刀具的輔助時間以及中間過程中（zhōng）產生的誤差（chà），提高（gāo）了零件加工精度，縮短（duǎn）了產品製造周期，提高了生產效率和製造商的市（shì）場反應能力，相對（duì）於傳統的工序分散的（de）生產（chǎn）方（fāng）法具有明顯（xiǎn）的優勢。

  加工過程的複合化也導致了機床向模（mó）塊化、多軸化發展。德國Index公司*新推出的車削加工中心是模塊（kuài）化結構，該加工中心能夠完成車削、銑削、鑽削、滾齒、磨削（xuē）、激光熱處理等多種工序（xù），可完成複雜零（líng）件的全部加工。隨著現代機械加工要求的不（bú）斷提高，大量（liàng）的多軸聯動數控機床越來（lái）越受到各大企業的歡（huān）迎。在2005年中國國際機床展覽會上，國內外製造商展出了（le）形式各異的多軸加工機床以及可實現4～5軸聯動的五軸高速門式加工中（zhōng）心、五軸聯動高速銑削中心等。

  數控機床在提高單機柔性化的同時，朝單元柔性化和係統化方向發展（zhǎn），如出現了數控多軸加工中（zhōng）心、換刀換箱式加（jiā）工中心等（děng）具（jù）有（yǒu）柔（róu）性的高效加工（gōng）設備;出現了由多（duō）台數（shù）控機床組成底層加工設備的柔性製（zhì）造單元、柔性製造（zào）係（xì）統、柔性加工線。

  在現代數控機床（chuáng）上，自動換刀裝置、自動工作台交換裝置等已成為基本裝置。隨著數（shù）控機床向柔性化方（fāng）向（xiàng）的發展（zhǎn），功能集成化更多地體（tǐ）現在（zài）：工件自動裝卸，工件自動定位，刀具自動對刀，工件自動測量與補償，集鑽、車、鏜、銑、磨為一體的“萬能加（jiā）工”和集裝卸、加工、測量為一體的“完整加工”等。

  4、控製智能化

  隨（suí）著人工智能技術的發展，為了滿足製（zhì）造業生產柔性化、製造自動化的發（fā）展需求，數控機（jī）床的智能化程度在不斷提高。具體體現在以下幾個方麵：

  加工過程自適應控製技（jì）術：通過監（jiān）測加工過程中的切（qiē）削力、主軸和進給電（diàn）機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統的或現代（dài）的算法進（jìn）行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破（pò）損狀態及機床加工的穩定性狀態，並根據這些狀態實時（shí）調整加工參數和（hé）加工指令，使設備處於（yú）*佳運行狀態，以提高加工精度、降低加工表麵粗（cū）糙度並提高設備運行的安全性;

  加工參數的智能（néng）優化與選（xuǎn）擇：將工藝專家或技師（shī）的經驗、零件加工的一般與特（tè）殊（shū）規律，用現代智能方法，構造（zào）基於（yú）專家係統或基於模型的“加工參數的智能優化與選擇器（qì）”，利用它獲得優化的加工參數，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、縮短生（shēng）產準備時間的目的;

  智能故（gù）障自（zì）診斷與自修（xiū）複技術：根據已有的故障信息，應（yīng）用現代智能方法實現故障的快速準確定位;

  智能故障回放和故障仿真技術：能夠（gòu）完整記錄係統的各種信息，對數控機床發生的各種錯誤和事（shì）故進（jìn）行回放和仿真，用以確定錯（cuò）誤引起的原因，找出（chū）解決問題的辦法（fǎ），積累生產經驗;

  智能化交流伺服驅動裝（zhuāng）置：能自動識別（bié）負載，並自（zì）動調整參數的智能化伺服係統，包括智能主軸交流驅動裝置和智（zhì）能化進給伺服裝置。這種驅動裝置能自動（dòng）識別電（diàn）機及負載的轉動慣量，並自（zì）動對控（kòng）製係統參數進行優化和調整，使驅動（dòng）係統獲得*佳運行;

  智能4M數控係統：在製造過程中，加工、檢測一體化是（shì）實現快速製造、快速檢測和快速響應的有效（xiào）途徑，將測（cè）量、建模、加（jiā）工、機器操作四者融合在一個係（xì）統中（zhōng），實現信息共享，促進測量、建模、加工（gōng）、裝（zhuāng）夾（jiá）、操作的一體化。

  5、體係開放化

  向未來技術開放：由（yóu）於軟硬（yìng）件接口都遵循公認的標（biāo）準協議，隻需少量的重新設計和調整，新（xīn）一代的通（tōng）用軟硬件資源就可能（néng）被現有係統所采納、吸收和兼容，這就意味著係統的（de）開發費（fèi）用將大大降低而係（xì）統（tǒng）性能與可靠性將不斷改（gǎi）善並（bìng）處於長生命周期;

  向用戶特殊要求開放：更新產品、擴充功能、提供硬軟件產品的各種組合以滿足特殊應用要求;

  數控標準的建立：國際上正在研究和製（zhì）定一種新的CNC係統標準ISO14649，以提供一種不依賴於具體係統的中性機製，能夠描述產品整個生命周期內的統一數據模型，從而實現整個製造過程乃至各個工業領域產品信息的標準化。標準化的編程語言，既方便用戶使用（yòng），又降低了（le）和操作效率直接有關的勞動（dòng）消耗。

  6、驅（qū）動並聯化

  並聯運動機床克服了傳統機床串聯機構移動（dòng）部件質量大、係統剛度低、刀具隻能沿固定導軌進給、作業自由度偏低、設備（bèi）加（jiā）工靈（líng）活性和機動性不夠（gòu）等固有缺陷，在機床主軸與機座（zuò）之間（jiān）采用多杆並聯聯接（jiē）機構驅動，通過控製杆係中杆的長度使杆（gǎn）係支撐的平台獲得相應自由度的（de）運動，可實現（xiàn）多坐標聯動數控（kòng）加工（gōng）、裝配和測量多種功能，更能滿足複雜特種零件的加工，具有現代機（jī）器人的模塊化程（chéng）度高、重量輕和速度快等優點（diǎn）。並聯機床作為一（yī）種新型的加工設備，已成為當前機床技術的一個重要研究方向（xiàng），受到了國際機床行業的高度重視，被認為是“自發明數控技術以來在機床行業中（zhōng）*有意義（yì）的進步”和“21世紀新一代數控加工設備”。

  7、極端化

  國防、航空（kōng）、航天事業的發展和能源等基礎產業裝備的大型化需要大型且性能良好的（de）數控機床（chuáng）的支撐。而超精密加工技術和微納（nà）米技術是21世紀的戰略技術（shù），需發展能適應微小型尺（chǐ）寸（cùn）和微納米加工精度（dù）的新型製造工（gōng）藝和裝備，所以微型機床包括微切削加工機床、微電加工機床、微激光加工機床和微型壓力（lì）機等的需求量正在逐漸增大。

  8、信息交互網絡化

  對於麵臨激烈競爭的企業來說，使數控機床（chuáng）具有雙向、高速的聯網通（tōng）訊功能，以（yǐ）保證信息（xī）流在車間各個部門間暢通無阻是非常重要的。既（jì）可以實現網絡資源共享，又能實現數控機床的遠程監視、控製、培訓、教學、管理，還可實現數控裝備的數字化服務。例如，日本Mazak公司推出新（xīn）一代的加工（gōng）中（zhōng）心配備了一個稱為信息塔的外部設備，包括計算機、手機、機外和機內（nèi）攝像頭等（děng），能夠實（shí）現語音、圖（tú）形、視像和文本的通（tōng）信故障報警顯示、在（zài）線幫助排除（chú）故障（zhàng）等功能，是獨立的、自主管（guǎn）理的製造單元。

  9、新（xīn）型功能部件

  為了提高數控機床各方麵的性能（néng），具有高精度和高可靠性（xìng）的新型功能部（bù）件的（de）應用成為必然。具（jù）有代表性的新（xīn）型功能部件包括：

  高頻電主軸：高頻電主軸是高頻（pín）電動機與（yǔ）主軸部件的（de）集成，具有體積小、轉速高、可（kě）無（wú）級調速等一係列優點，在各種新型數控機床中已經獲得廣泛的應用;

  直線電動機：近年來，直（zhí）線電動機的應用日益廣泛，雖然其價格高於傳統的伺服係統，但由於負（fù）載變化擾動、熱（rè）變形補（bǔ）償、隔磁和防護等關鍵技術的應用，機械傳動結構得到簡化，機床（chuáng）的動態性能有了提高。如：西門子公司生產的（de）1FN1係列三相交流永磁式同步直線電動機已（yǐ）開始廣泛（fàn）應用於高速銑床、加工中（zhōng）心、磨床、並聯機（jī）床（chuáng）以及動態性能和（hé）運動精度要（yào）求高的機床（chuáng）等;德國EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心三向驅動（dòng）均（jun1）采用兩個直線（xiàn）電動機;

  電滾珠絲杆：電滾珠絲杆是伺服電動機與滾珠絲杆的集成，可以大大簡化數控機床的結構，具有傳動環節少、結構緊湊等一係列優點。

  10、高可靠性

  數控機床與傳統機床相比，增加了數控係統（tǒng）和相應的監控（kòng）裝置等，應用了大量的電氣、液壓和機電（diàn）裝置，易於（yú）導（dǎo）致出現失（shī）效的概率增大;工（gōng）業（yè）電網電壓的波動和幹擾對數控機床的可靠性極為不利，而數控機床加工的零件型麵較為複雜，加工周期（qī）長，要（yào）求平均無（wú）故障（zhàng）時間在（zài）2萬小（xiǎo）時以（yǐ）上。為（wéi）了保證（zhèng）數（shù）控機床有（yǒu）高的可靠性，就要精（jīng）心設計係統（tǒng）、嚴格製造和明確可靠性目標以（yǐ）及通過維修分（fèn）析故障模式並找出（chū）薄弱環節。國外數控係統平均無故障時間在7～10萬小時以上，國產數控（kòng）係統平均（jun1）無故障時間僅（jǐn）為10000小時左右，國外整機平均無故障工作時間達800小時以上（shàng），而國內*高隻有300小時。

  11、加工過程綠色化（huà）

  隨著日趨嚴格的環境（jìng）與資源約束，製造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環境問題尤為突出。因（yīn）此（cǐ），近年來（lái）不用或少用冷卻液、實現幹切削、半幹切削節能環保的機床不斷出（chū）現，並在（zài）不斷發展（zhǎn）當中。在21世紀（jì），綠色製（zhì）造的大趨勢將使各種節能環保機床加速發展，占（zhàn）領更多的（de）世界市場。

  12、多媒體（tǐ）技術的應用（yòng）

  多媒體技術集計算機、聲像和通信技（jì）術於一體，使計算機具有綜（zōng）合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力，因（yīn）此也對（duì）用戶界麵（miàn）提出了圖形化的要求。合理的（de）人性化的用戶界麵極（jí）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，便於藍圖編程和快速編（biān）程、三維彩色立體動態（tài）圖形顯示、圖形（xíng）模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向（xiàng）的視圖和局部顯示（shì）比例（lì）縮放功能的實現。除此以外，在數控技術領域應用多媒體技術可以（yǐ）做到（dào）信息處（chù）理綜合化、智能化（huà），應用於實時（shí）監控係統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測（cè）等，因此有著重大的應用（yòng）價值。

  國產數控機床缺乏核心技術，從高性能數控係統到關鍵（jiàn）功能部件基（jī）本都依（yī）賴進口，即使近（jìn）幾年有些國內製造（zào）商艱難地創出了自己的品牌，但其產品的功能、性能的可靠性仍然與國外產（chǎn）品有一定差距。近（jìn）幾年國產數控機床製造商通過技術引進、海內外並購重組以及國外采購等獲得了一些先進數（shù）控技術，但缺（quē）乏對機床結構與精度、可靠性、人性化設計等（děng）基礎性技術的研究，忽視了自主開發能力的培育（yù），國產數控機床的技術水平、性能和質量與國外還有（yǒu）較大差距，同樣難以得到大多數用戶的認可。

  一些國產數（shù）控機床製造商（shāng）不夠重視整體工（gōng）藝與製造水平的提高，加工手段基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調試完全靠手工，加工質量在（zài）生產進度的緊逼（bī）下不能得到穩定與提高。另外很多國產數控機床製造商（shāng）的生（shēng）產管理依然沿用原始的手工台賬管理方式，工藝水（shuǐ）平和管理效率低下使得企業無法形成（chéng）足夠生產（chǎn）規模。如國外機床製造（zào）商能做到每周裝調出產品，而國內的生產周（zhōu）期過長且很難控製。因此（cǐ）88038威尼斯在引進技術的同時應注（zhù）意加強自身工藝技術（shù）改造和管理水平的提升（shēng）。

  由於數控機床產業發展迅速，一部分企業不顧長遠利益，對（duì）提高自身的綜合服務水平不夠重（chóng）視，甚至對服務缺（quē）乏真正的理解，隻注重推（tuī）銷而不注（zhù）重售前與售後服務。有些企業（yè）派出的人員對生產的數控（kòng）機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不（bú）好數控機床，更（gèng）不能（néng）指導用戶使用好機床;有的（de）對先進高效刀具缺乏基本了解，不（bú）能提供較好的工藝解決（jué）方案，用（yòng）戶自然對製造商缺乏信心。製造商的服務（wù）應從研究（jiū）用戶的加（jiā）工產品、工藝、生產類型、質量要求入（rù）手，幫助用戶進行設備選型，推（tuī）薦先進工藝與工輔具，配備專（zhuān）業的培訓人員和良好的（de）培訓環境，幫助用戶發揮機床的*大效益、加工出高質量的*終（zhōng）產品，這樣才能逐步得到用戶的認（rèn）同，提高國產數（shù）控機床的（de）市（shì）場占有（yǒu）率。