目前，數控機床
的發展日新月(yuè)異，高速化、高精(jīng)度化(huà)、複合化、智能(néng)化、開(kāi)放化(huà)、并聯驅動化、網絡化、極端化、綠色化已成(chéng)爲數控機(jī)床
發展的趨勢和(hé)方向。中國作爲一個制(zhì)造大國，主(zhǔ)要還是依(yī)靠勞動力、價格、資源等方(fāng)面的比較優勢(shì)，而在(zài)産品的技術創新與自主開發方(fāng)面與國外同行的(de)差距還很大。中國的數控産業不能安于現狀，應該抓住機會不斷發展(zhǎn)，努力發展自己(jǐ)的先進技術，加大技(jì)術創新與人才培訓力度，提高企業綜合(hé)服務能力，努力縮短與發達國家之間的差距。力(lì)争早日實現數控(kòng)機床産品從低端到高端、從初(chū)級産品(pǐn)加工到高精尖(jiān)産品制造的(de)轉變，實現從中國制造到中國創造、從制造大國到制造強國的轉變
1、高(gāo)速化
随(suí)着汽車、國防、航(háng)空、航天等工業的高速發展以及鋁合金等新材料的應用(yòng)，對數控機床加工
的高速化要求越來越高。
（1）主軸
轉速：機床采用電(diàn)主軸(zhóu)
（内裝式主軸電機），主軸最高轉速達200000r/min；
（2）進給率：在分辨率爲0.01μm時，最大進給率達到240m/min且可獲(huò)得複雜型面的精确加工；
（3）運算速度：微處理器的迅速(sù)發(fā)展爲數控系(xì)統
向高速、高精度方向(xiàng)發展提供了保障，開發出CPU已發展到32位以及64位的數控系統，頻率提高到幾百(bǎi)兆赫、上千兆赫。由于運算速(sù)度的極大提高，使(shǐ)得當分辨率爲0.1μm、0.01μm時(shí)仍能獲得高達24～240m/min的進給速度；
（4）換刀速度：目前國外先進加工中心
的刀具
交換時間普遍已在1s左右，高的已達0.5s。德國(guó)Chiron公司将刀(dāo)庫
設計成籃(lán)子樣式(shì)，以主軸爲軸心，刀具在圓周布置，其(qí)刀到刀的換刀時間僅0.9s。
2、高(gāo)精度化
數控機床精度的要求現在已經(jīng)不局限于靜态的幾(jǐ)何精度，機床的運動精度、熱變(biàn)形以及對振動的監測和(hé)補償(cháng)越來越獲得(dé)重視。
（1）提高CNC系統控制精度：采用高速插補技術(shù)，以微小(xiǎo)程序段實現連續進給，使CNC控制單位(wèi)精細化，并采用高分(fèn)辨率位置檢測(cè)裝置，提高位置檢測精度（日本已開(kāi)發裝有106脈(mò)沖/轉的内藏位置檢測器的交流伺服電機，其位置檢測精度(dù)可達到0.01μm/脈沖），位置伺服系統
采用前(qián)饋控制與非線性控制等方法；
（2）采用誤差補償(cháng)技術：采用(yòng)反向間隙補償(cháng)、絲杆螺距誤差(chà)補償和刀具誤差補償等技術，對設備的(de)熱變形誤差和(hé)空間誤差進行綜合補償。研(yán)究結果(guǒ)表明，綜合誤差補(bǔ)償技術的應用可将(jiāng)加工誤差(chà)減少60%～80%；
（3）采用網(wǎng)格檢查和(hé)提高加工中心的運動軌迹精度，并(bìng)通過仿真預測機床的加工精度，以保證機床的定位(wèi)精度和重複定位精度，使其性能長期穩定，能夠在不同運行條件下完成多種加工(gōng)任務，并保證零件的加(jiā)工質量。
3、功能複合(hé)化
複合機床的含義是指在(zài)一台機床上實(shí)現或盡可能完成從毛坯至(zhì)成品的(de)多種要素加(jiā)工。根據其結構特點可分爲(wèi)工藝(yì)複合型和工序複(fú)合型兩類。工(gōng)藝複合型機床如镗銑(xǐ)鑽複合——加工中(zhōng)心、車銑複(fú)合——車削中心、銑镗鑽車複合——複(fú)合加工中心
等；工序複合型機(jī)床如(rú)多面多軸聯動加工的複合機床和雙主軸車削中心等。采用複合(hé)機床進行加工，減少了工件裝卸、更(gèng)換和調整刀具(jù)的輔(fǔ)助時間以及中間(jiān)過程中(zhōng)産生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了産(chǎn)品制造周期，提高了生(shēng)産效率和制(zhì)造商的市場反應(yīng)能力，相(xiàng)對于傳(chuán)統的工序分散的生産(chǎn)方法具有明顯(xiǎn)的優勢。
加工過程的複合化也導(dǎo)緻了機床向模塊化、多軸化(huà)發展。德國(guó)Index公司最新(xīn)推出的車(chē)削加工中心是模塊化結構，該加工中心(xīn)能夠完成車削、銑削、鑽削、滾齒、磨削、激光熱處(chù)理等多種工序，可完成(chéng)複雜零件的(de)全部加工。随着現代機械加工要求的不斷(duàn)提高，大量(liàng)的多軸(zhóu)聯動數控機床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。在2005年中國國際機床展
覽會（CIMT2005）上，國内(nèi)外制造商(shāng)展出了形式各異的多軸加工(gōng)機床（包括雙主軸、雙(shuāng)刀架、9軸控(kòng)制等）以及可實現4～5軸聯動(dòng)的五軸高(gāo)速門式加工中心、五軸聯(lián)動高速銑(xǐ)削中心等(děng)。
4、控制智能(néng)化
随着人工智能技術的發展，爲(wèi)了滿足制造業生産柔性化、制造自動(dòng)化的發展需求，數控(kòng)機床(chuáng)的智能(néng)化(huà)程度在不斷提(tí)高。具體體現在以下幾個方面：
（1）加工(gōng)過程自适應控制(zhì)技術：通過監測加工過程中的切削力、主軸和進(jìn)給電機的功率、電流(liú)、電壓等信息，利用傳統的或現代的算法進行(háng)識别，以辯識出刀具的受力、磨損、破(pò)損狀态及機床加工的穩定(dìng)性狀态，并根(gēn)據這(zhè)些狀态實(shí)時調整加工參數（主軸轉速、進給速度）和加工指令，使設備處于最佳運行狀态，以提(tí)高加工精度(dù)、降低加工表面(miàn)粗糙度并提高設備運行的安全性；
（2）加工參數的智能優(yōu)化與選擇：将工(gōng)藝專家或技師的經驗、零件加工的一般與特殊規律，用現代智能方法，構造基于專家(jiā)系統或基于模型的(de)“加工參數的智能優化與選擇器”，利用(yòng)它獲得(dé)優化的(de)加工參(cān)數，從而達到提高編程效率和(hé)加工工藝水平、縮短生産準備時間的目的；
（3）智能故障自診斷與自修複(fú)技術：根據已有的(de)故障信息，應用現(xiàn)代智能方法實現故障的快速準确定(dìng)位；
（4）智能故障回放和故障仿真技術：能夠完整(zhěng)記錄(lù)系統的各種信息，對數控機床發生的各(gè)種錯誤和事(shì)故進行回放和仿真，用以确定錯誤引起的原因，找出(chū)解(jiě)決問題的辦法，積累生産經驗；
（5）智能化交流伺服驅動裝置：能(néng)自動識别(bié)負載，并自動調整參數的(de)智能化(huà)伺服系統，包括智能主軸交流驅動(dòng)裝置和(hé)智能化進給伺服裝置。這(zhè)種驅動裝置能自動識别(bié)電機及負載(zǎi)的(de)轉動慣量(liàng)，并自動對控制系統參數(shù)進行優化和調整，使驅動(dòng)系統獲得最佳運行(háng)；
（6）智能4M數控系統：在制(zhì)造過(guò)程中，加工、檢測(cè)一體化是實現快速制造、快速檢測和快速響應的有效途徑(jìng)，将測量（Measurement）、建模（Modelling）、加工（Manufacturing）、機器操作(zuò)（Manipulator）四(sì)者（即4M）融合在一個系統中，實現信息共享，促進測量(liàng)、建模、加工、裝夾、操作的一體化。
5、德體(tǐ)系開(kāi)放化
（1）向未(wèi)來技術開放：由于軟硬件接口(kǒu)都遵循(xún)公認的标準協議(yì)，隻需少量的重新設計和調整，新一(yī)代的通用軟(ruǎn)硬件資(zī)源就可能被現有系統(tǒng)所采納、吸收和兼容，這就意味着系統的開發費用将大大降低而系統性能與可靠性将不斷改善(shàn)并處于長生命周期；
（2）向用戶特殊要求開放：更(gèng)新産品、擴充功(gōng)能、提供硬(yìng)軟件産品的各種(zhǒng)組(zǔ)合以滿足(zú)特殊應用要求；
（3）數控(kòng)标準的(de)建立：國際上正在研究和制定一種新的CNC系統标準ISO14649（STEP-NC），以提供一種不(bú)依賴于具體系統的中性機制，能夠描述産品整(zhěng)個生命周期(qī)内的統一數據模型，從而實現整個制造過(guò)程乃(nǎi)至各個工業領域産品信息的标準化。标準化(huà)的編程(chéng)語言，既方便用戶使用，又降低了和操(cāo)作效率直接有關的勞動消耗(hào)。
6、驅動并聯化
并聯運動(dòng)機床克(kè)服了(le)傳統(tǒng)機床串聯機構移動部件質量大、系統剛度低、刀具隻能沿固定(dìng)導軌
進給、作業自由度偏低、設備(bèi)加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸（一般(bān)爲動平(píng)台
）與機座（一般爲靜平台）之間采用多杆并聯(lián)聯接機構驅動，通過控制杆系中杆的長度使杆系支撐的平台獲得相應自由度的運動，可實現多坐标聯動數控加工(gōng)、裝配和測量多種功能，更能滿足複雜特種零件的加工，具有現代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優點。并聯機床作爲一種新型的加工設備，已成(chéng)爲當(dāng)前機床技術的一(yī)個重要研究方向，受到了國際機(jī)床行業的高度重視，被認爲是“自發明數控技術以來在(zài)機床行業(yè)中最有意義(yì)的進步”和“21世(shì)紀新一代數控(kòng)加工設備”。
7、極端化（大(dà)型化和微型化）
國防、航空、航天事業的發展和能源等基礎産業裝備的(de)大型化需(xū)要大(dà)型且性能良好(hǎo)的數控機(jī)床的支撐。而(ér)超精密加工技術(shù)和微納米技術是21世紀的戰略技術，需發展能适應微小型尺寸和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備，所以微型機床包括微切削加工（車、銑、磨）機(jī)床、微電加工機床
、微激(jī)光加工機床
和微型壓力機
等(děng)的需求(qiú)量正在逐漸增大。
8、信息交(jiāo)互網(wǎng)絡化
對于面臨激烈(liè)競争的企業來說，使(shǐ)數控機床具有雙向(xiàng)、高速的(de)聯網(wǎng)通(tōng)訊功(gōng)能，以保證信息流在車間各個部(bù)門間暢通無阻(zǔ)是非常重要的。既可以實現網絡資源共享，又能實現數控機床的遠程監視、控制、培訓、教學、管理，還可實現數控裝備的數字化服務（數控機床故障的遠程(chéng)診斷(duàn)、維護(hù)等）。例如，日本Mazak公司推出新一代(dài)的加工中心配備了一個稱(chēng)爲信息(xī)塔（e-Tower）的(de)外部設備，包括計算機、手機(jī)、機(jī)外和機内攝像頭等，能夠實現(xiàn)語音、圖形、視像和文本的通信故障報(bào)警顯示、在線幫助排除(chú)故障等功能，是獨立的、自主管理的制造(zào)單元。
9、新型功能部件
爲了提高數控機床各方(fāng)面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的(de)應用成爲(wèi)必然。具有代表性(xìng)的新(xīn)型功能部件包括：
（1）高頻電主軸：高頻電主軸是高頻電動機與主軸部件的集成，具(jù)有體積小、轉(zhuǎn)速高、可無級調速等一系列優點，在各種新型數控機床中已經獲(huò)得廣泛的應用；
（2）直線電動機：近(jìn)年來(lái)，直線電動機的應用日益(yì)廣泛，雖然其價格高于傳統的伺服系(xì)統，但由(yóu)于負載變化擾動、熱變形補償(cháng)、隔磁和防護等關鍵技術的應用，機械傳動結構得到簡化，機床的動态性能(néng)有了提高。如：西(xī)門(mén)子公司生産(chǎn)的1FN1系列三相交流永(yǒng)磁式同步(bù)直線電動(dòng)機已開始廣泛應用于高速銑床
、加(jiā)工中心、磨床
、并聯(lián)機床以及動态性能和運動(dòng)精度要求高的機床等；德國EX-CELL-O公司的XHC卧式加工中心
三向驅動均采用兩個直線電動機；
（3）電滾(gǔn)珠絲(sī)杆：電(diàn)滾珠絲杆是伺服電動機與滾(gǔn)珠絲杆的集成，可以大大簡化數控機床的結(jié)構，具有傳動環節少、結構(gòu)緊湊等一系列優點。
10、高可(kě)靠性(xìng)
數控(kòng)機床與傳統機床相比，增加了數控系統(tǒng)和相應的監控裝(zhuāng)置等，應用了大量的電氣、液壓和機電(diàn)裝置，易(yì)于導緻出現失效的概率增大；工(gōng)業電網電壓的波動和(hé)幹擾對數控機床的可靠性極爲不利，而數控機床(chuáng)加(jiā)工的(de)零件型面較爲複雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬小時以上。爲了保證數控機床(chuáng)有高的可(kě)靠性，就要精心設計系統、嚴格制(zhì)造和明确可靠性目标以及通過維修(xiū)分析故障(zhàng)模式并找出薄弱環節。國(guó)外數控系統平均無故障時間在7～10萬(wàn)小時以上，國産數控系統平(píng)均無故障時間僅爲10000小時(shí)左(zuǒ)右，國外整機平均無故障工(gōng)作(zuò)時間達800小時以上，而(ér)國内最高隻有300小時。
11、加工過程綠色化
随着日(rì)趨嚴格的環境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要(yào)，而中國的(de)資源、環境問題尤爲突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現(xiàn)幹切削、半幹切(qiē)削(xuē)節能環保的機(jī)床不(bú)斷出現，并在不(bú)斷發展當中。在21世紀，綠色制造的大趨勢将使各種節能環保機床加(jiā)速發展，占領更多(duō)的世界市場。
12、多媒(méi)體技術的應用
多媒體技術集(jí)計算機、聲像(xiàng)和通信技術于(yú)一體，使計算機(jī)具有綜合處理(lǐ)聲音、文字、圖像和視頻(pín)信息的能力(lì)，因此也對用戶界面提出了圖形(xíng)化的要(yào)求。合(hé)理的人性化的用戶界面(miàn)極大地方便了非(fēi)專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和(hé)快速編程、三維(wéi)彩色立體動态圖形顯示、圖形模拟(nǐ)、圖形動态跟蹤(zōng)和仿真、不同方向(xiàng)的(de)視圖和局部顯示比例縮放功能的(de)實現。除此以外，在數控技術領域應用多(duō)媒體技術可以做到信息處理(lǐ)綜合化、智能化，應用(yòng)于實時監控系(xì)統和生産現場設(shè)備(bèi)的故障診斷、生産過程參(cān)數監測等，因此有着(zhe)重大的應用價值。
國産數控機床(chuáng)缺乏核(hé)心技術，從高性能數控系統到(dào)關鍵功能部件基本都依賴進口，即使近(jìn)幾年有些國内制造(zào)商艱難地創出(chū)了自己的品牌，但(dàn)其産品的功能、性能的可靠性仍然與國外産品有一(yī)定差距。近幾年國産數控機床制造(zào)商通過技術引進、海内外并購重組以及國外采購等(děng)獲得了(le)一些先進數控技術，但缺乏對機床結構與精度、可靠性、人性化設計等基礎性技術的研究，忽視了自主開發能力的培育，國産數控機(jī)床的技術水平、性(xìng)能和質量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數用戶的認可。
一些國産數控機床(chuáng)制造商不夠重視整體(tǐ)工藝與制造水平的提高，加工手段基本以普通(tōng)機床與低效(xiào)刀具爲主，裝配調試完全靠手工，加工質量在生産進度的緊逼下不能得到穩(wěn)定與提高。另外很多國産數控機床制造商的生産管理依然沿用原始的手工台賬(zhàng)管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業無法形成足(zú)夠生産規模。如(rú)國外機床制造(zào)商能做到每周裝調出産品，而國内(nèi)的生産周期過(guò)長且很難(nán)控制。因此(cǐ)我們在引進技術的同時應注意加強自身工藝技(jì)術(shù)改造和管理水平的提升。
由于數控機床産業發展迅速，一部分企業不顧長遠利益，對提(tí)高自身的綜合服務水平不夠重視(shì)，甚至對服務缺乏真正的理解，隻注(zhù)重推銷而不注重售(shòu)前與售後服務(wù)。有些企(qǐ)業派出的人員對生産(chǎn)的數(shù)控機床缺乏足夠了解，不(bú)會使用或使用(yòng)不好數控機床，更不能指導用戶使用好機床(chuáng)；有(yǒu)的對先(xiān)進(jìn)高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案(àn)，用(yòng)戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務應從研究(jiū)用戶的加(jiā)工産品(pǐn)、工藝、生産類型、質量要求入手，幫助用(yòng)戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業的培訓人員和良好的培訓環境，幫助用戶發揮機床的(de)最大(dà)效益、加工出高質量的(de)最(zuì)終産品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國産數控機床的市場占有率。
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