我國數(shù)控機(jī)床現(xiàn)況與技術(shù)發(fā)展策略

1、我國數(shù)控機(jī)床現(xiàn)況與技術(shù)發(fā)展策略我國數(shù)控機(jī)床現(xiàn)況與技術(shù)發(fā)展策略2005-06-30 10:19:26文/盛伯浩北京機(jī)床研究所我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量持續(xù)高速增長，根據(jù)市場(chǎng)需求和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)重點(diǎn)推進(jìn)高效、精 密為核心的數(shù)控機(jī)床“uni”級(jí)工程，加強(qiáng)發(fā)展高性能、高可靠性數(shù)控功能部件，積極開 展復(fù)合加工機(jī)床、超精密數(shù)控機(jī)床和可重構(gòu)制造系統(tǒng)的工程化研究等相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控機(jī)床及由數(shù)控機(jī)床組成的柔性化制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)機(jī)械加工裝備產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字 化金業(yè)的重要基礎(chǔ)，它的發(fā)展一巳備受人們關(guān)注。數(shù)控機(jī)床以其卓越的柔性自動(dòng)化的性 能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人它開創(chuàng)了機(jī)械產(chǎn)品向機(jī)電一 體化發(fā)展的先

2、河，因此數(shù)控技術(shù)成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)。通過持續(xù)的開發(fā)研 究以及對(duì)信息技術(shù)的深化應(yīng)用，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床性能和質(zhì)量的進(jìn)一步提升，使數(shù)控機(jī)床成 為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要制造裝備。近6年來，我國數(shù)控金切機(jī)床（簡稱數(shù)控機(jī)床）產(chǎn)量一直以年均增長超過30%速度發(fā) 展。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),2004年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量為51860臺(tái),同比增長40.8%,數(shù)控機(jī)床的消費(fèi) 量約74000臺(tái)，同比增長32%。數(shù)控機(jī)床需求的旺盛也促進(jìn)了 2004年內(nèi)新建的三資和民營 機(jī)床廠以及數(shù)控機(jī)床品種的明顯增加。與此同時(shí)，我國進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床數(shù)量也在逐年同步增加，而且進(jìn)口數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)額的 增長趨勢(shì)更快。2004年數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口

3、數(shù)量同比年增長30%,而進(jìn)口消費(fèi)額的增長卻達(dá) 52%,從而導(dǎo)致國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)額中的所占比例已不足30%。z所以出現(xiàn)這一 現(xiàn)象，其主要原因在于國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)技術(shù)和附加值高的高效、精密和高性能人型、重型數(shù)控 機(jī)床需求增長，需要依靠進(jìn)口解決。振興我國數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)占有率應(yīng)著重于剖析數(shù)控機(jī)床及由其組成的制造系統(tǒng)（生產(chǎn)線） 的技術(shù)現(xiàn)況及發(fā)展趨勢(shì)，探討使其能適應(yīng)變批量，多品種、高質(zhì)量、低成本以及具有快速 響應(yīng)的柔性和符合環(huán)保的未來生產(chǎn)模式的解決方案。數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)而臨挑戰(zhàn)從20世紀(jì)90年代后期起，由于工業(yè)現(xiàn)代化和國防與高技術(shù)工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)先進(jìn)制 造裝備的數(shù)控機(jī)床提出了旺盛的需求（圖1）。從1992

4、2004年12年間，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量 和消費(fèi)量的平均年增長率分別為17. 5%和17. 7%,而19982004年6年間的年平均增長率 卻分別達(dá)39. 3%和34. 9%0本世紀(jì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)口量占消費(fèi)量的比例，也由上個(gè)世紀(jì)90年代 的55%降至45%左右。在數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平方面，曲于市場(chǎng)需求的拉動(dòng)和國家科技計(jì)劃 引導(dǎo)與支持，中高檔數(shù)控機(jī)床的開發(fā)也取得了較大的進(jìn)展。在五軸聯(lián)動(dòng)、復(fù)合加工、高速 加工、超精加工和數(shù)字化設(shè)計(jì)等一批關(guān)鍵技術(shù)上取得了突破，自主開發(fā)了包括人型、五軸 聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，精密及超精密數(shù)控機(jī)床和-些成套生產(chǎn)線，并形成了一批中檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn) 業(yè)化基地。在良好的發(fā)展形勢(shì)下，-些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也提示著

5、需要注意的現(xiàn)象：首先，從2000 年起數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量雖冇大幗增長，但從數(shù)量的滿足率來講，近4年來一直徘徊在55%左 右，而未呈現(xiàn)進(jìn)一步增長的趨勢(shì)。其次從市場(chǎng)消費(fèi)額來看，進(jìn)口數(shù)控機(jī)床的金額近幾年一直占消費(fèi)額的70%以上，2004年 估測(cè)町達(dá)73%。進(jìn)口的高檔數(shù)控機(jī)床占全部進(jìn)口金額的75%,足我國數(shù)控機(jī)床消費(fèi)總額的 55%o大量的高檔數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口，主要川于以下三個(gè)領(lǐng)域：高新技術(shù)和國防丁業(yè)領(lǐng)域、重人 基礎(chǔ)裝備制造領(lǐng)域和國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。在高新技術(shù)和國防工業(yè)領(lǐng)域，如航空航天、艦船、軌道交通和核工業(yè)等關(guān)鍵零件加工需 用的五軸聯(lián)動(dòng)高速大重型專門化或?qū)Ｓ脭?shù)控機(jī)床，渦輪盤高速銃床，激光陀螺和核聚變用 鏡

6、片的超粘控機(jī)床等。在重人基礎(chǔ)裝備制造領(lǐng)域，如人型發(fā)電設(shè)備、人型工程機(jī)械、石化和冶金裝備所需的人 重型復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床、高效五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工數(shù)控機(jī)床等。在國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，如汽車制造業(yè)、it制造業(yè)和模具制造業(yè)等關(guān)鍵零件加t需用 的高效精密數(shù)控機(jī)床、高速五軸聯(lián)動(dòng)模具銃床和磁盤磁鼓超精密數(shù)控機(jī)床等。上述領(lǐng)域屮，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及關(guān)鍵零件加工的成套生產(chǎn)線設(shè)備70%以上依賴進(jìn)口，一些人 重型專門化或?qū)Ｓ玫母咝阅軘?shù)控機(jī)床基本上需從國外引進(jìn)。為此，突破高檔數(shù)控機(jī)床及相m的高性能功能部件的關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)高性能人重型數(shù)控 機(jī)床和高效精密數(shù)控機(jī)床以及超精密數(shù)控機(jī)床的研發(fā)和生產(chǎn)能力將成為“十一五”期間急 需關(guān)注的任務(wù)

7、。數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)以數(shù)字化為特征數(shù)控機(jī)床是柔性化制造系統(tǒng)和欣捷化制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)裝備，它的總的發(fā) 展趨勢(shì)是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工藝適用性和經(jīng) 濟(jì)性。具體可歸納為下列八個(gè)方面：1. 持續(xù)地提高經(jīng)濟(jì)加工精度從1950年至2000年的50年內(nèi)加工精度提升100倍左右，即加工精度平均每8年提高1 倍，當(dāng)前的普通加工精度已達(dá)到上世紀(jì)50年代的精密加工水平。以加工中心加工典型件的尺寸精度和形位精度為例対比國內(nèi)外的水平，國內(nèi)大致為 0.0080.010mm,而國際先進(jìn)水平為0. 0020. 003mm,按上述統(tǒng)計(jì)規(guī)律分析差距約為15 年左右。2. 推跡全而高速化實(shí)現(xiàn)高效制造

8、在刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展的支持下，切削速度不斷地提高。在實(shí)際生產(chǎn)中，車、 銃45號(hào)鋼由1950年的80100in/min,至2000年普遍達(dá)到500600m/min, 50年內(nèi)切削 速度提高了5倍。高速化加丁另一個(gè)特點(diǎn)是人多從單一的高速切削發(fā)展至全面高速化，不 僅要縮短切削時(shí)間，也要力求降低輔助時(shí)間和技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。3. 復(fù)介加工機(jī)床促進(jìn)新一代高效機(jī)床的形成復(fù)介機(jī)床的含義是在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡 可能完成從毛壞至成品的全部加工。復(fù)合機(jī)床根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以分為工藝復(fù)介型和工 序復(fù)合型兩類。工藝復(fù)合型為跨加工類別的復(fù)合機(jī)床，包括不同加工方法和工藝的復(fù)合，如車銃中心、 銃車中心、激光銃削加工機(jī)床、

9、沖壓與激光切割復(fù)合、金屬燒結(jié)與鏡而切削復(fù)合等。工序復(fù)合型應(yīng)用刀具(銃頭)口動(dòng)交換裝置、主軸立臥轉(zhuǎn)換頭、雙擺銃頭、多主軸頭和 多回轉(zhuǎn)刀架等配置，增加工件在一次安裝下的加工工序數(shù)，如多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合機(jī) 床和主涮雙主軸車削中心等。復(fù)合數(shù)控機(jī)床具有良好的工藝適用性，避免了在制品的儲(chǔ)存和傳輸?shù)拳h(huán)節(jié)，有力地支持 了準(zhǔn)時(shí)制造(j1t),因此對(duì)它的研發(fā)已被給了了極人的關(guān)注。4. 工藝適用性的專門化數(shù)控機(jī)床正不斷涌現(xiàn)通過對(duì)機(jī)床布局和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，使對(duì)不同類型的零件加工具有最佳的適用，避免一方而 出現(xiàn)不能發(fā)揮最佳性能,另一方而又存在功能兀余的現(xiàn)象。要解決品種多樣化與經(jīng)濟(jì)性的才盾，這就耍對(duì)機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)提出更

10、高的要求。近年 來對(duì)并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床和混聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床的研究（圖2）以及対可重構(gòu)機(jī)床（reconfigumble machine tools,簡稱rmt）技術(shù)的探索，反映了對(duì)制造裝備能更方便地實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、多樣 化發(fā)展的一個(gè)追求。圖2齊齊哈爾第二機(jī)床集團(tuán)公司與清華大學(xué)介作研制的加工水輪機(jī)葉輪的混聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床，它比通常的五軸聯(lián)動(dòng)龍門銃床的結(jié)構(gòu)有很人的簡約5. 智能化和集成化成為數(shù)字化制造的重耍支撐技術(shù)信息技術(shù)的發(fā)展及其與傳統(tǒng)機(jī)床的和融合，使機(jī)床朝著數(shù)字化、集成化和智能化的方向 發(fā)展。數(shù)字化制造裝備、數(shù)字化生產(chǎn)線、數(shù)字化工廠的應(yīng)用空間將越來越大；而采用科能 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)多信息融合下的巫構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過程適應(yīng)

11、控制、誤差補(bǔ)償智能控制、復(fù) 雜曲面加工運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化控制、故障自診斷和智能維護(hù)以及信息集成等功能，將大大提升 成形和加丄精度、提咼制造效率。6. 發(fā)展適應(yīng)敏捷制造和網(wǎng)絡(luò)化分布式的制造系統(tǒng)回顧近10年來制造系統(tǒng)的發(fā)展歷程，基木上遵循以下兩個(gè)方向：增強(qiáng)制造系統(tǒng)的智能 化和自治管理功能，以提高fmc/fms的快速響應(yīng)能力；發(fā)展兼顧柔性、高效、低成木和高 質(zhì)量且便于重構(gòu)的新型制造系統(tǒng)以適應(yīng)不確定性的市場(chǎng)壞境。這類制造系統(tǒng)稱為快速重組制造系統(tǒng)（rrms）或叮重構(gòu)制造系統(tǒng)（rms）。具原理為通 過対制造系統(tǒng)中的設(shè)備配置的調(diào)整或更換設(shè)備上的功能模塊來迅速構(gòu)成適應(yīng)新產(chǎn)品牛產(chǎn)的 制造系統(tǒng)。這就要求設(shè)備和系統(tǒng)不僅軟

12、件具有開放性，而口硬件也要有開放性成為功能可 重構(gòu)的機(jī)床，即如前面提到的可重構(gòu)機(jī)床（rmt）。7. 向人型化和微小化兩極發(fā)展能源裝備的人型化及航空航天事業(yè)等的發(fā)展，需耍重型 立式臥式加工中心和銃車中心。超蒂密加工技術(shù)和微納米技術(shù)是21世紀(jì)的戰(zhàn)略高技術(shù)，正在形成-個(gè)產(chǎn)業(yè)。需發(fā)展能 適應(yīng)微小型尺寸結(jié)構(gòu)和微納米加工精度的新型制造工藝和裝備。航空航天、tt和國防高新技術(shù)的需求推進(jìn)了超精加工技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。上世紀(jì)60年 代，美國開發(fā)出第一臺(tái)商品化超精密機(jī)床，其加工尺寸精度為土0. 8 u m； 70年代英國克蘭 菲爾德精密丁程研究所批量生產(chǎn)的超精密車床加工的面形精度優(yōu)于0. 1 u m； 80年代美國

13、 li丄實(shí)驗(yàn)室和y-12工廠合作生產(chǎn)的大型超精密金剛石車床的加工平面形度達(dá)0. 0125 p m, 最大加工直徑為2100mmo加工技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)是：加工精度不斷提高，加工尺寸不斷增 加，加工方法多樣化。由于晶片和光學(xué)鏡片等碩脆材料加工的需耍，超精密磨削和研拋以 及非機(jī)械能的特種加工方法使加工精度可優(yōu)于0. 005 u mo8. 配奩裝置和功能部件的詁種質(zhì)量口臻完善不僅數(shù)控系統(tǒng)（含數(shù)控裝苣和伺服騾動(dòng)裝置）有專業(yè)化生產(chǎn)廠，凡關(guān)鍵的通用性功能部 件如電主軸、刀具自動(dòng)交換系統(tǒng)、滾動(dòng)導(dǎo)軌副、直線滾動(dòng)絲杠驅(qū)動(dòng)副、雙擺主軸頭、雙擺 回轉(zhuǎn)臺(tái)和自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀塔等在國外均有一些著名的專業(yè)化生產(chǎn)廠，這對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量

14、，增長 整機(jī)的可靠性和降低成木起著重要的作用。完善的高集成度的專用電路系統(tǒng)的研發(fā)，仍是數(shù)控系統(tǒng)可靠性繼續(xù)增k和結(jié)構(gòu)小型化的 一項(xiàng)重要措施。我國數(shù)控機(jī)床現(xiàn)況與對(duì)策從上世紀(jì)80年代起，我國機(jī)床制造業(yè)的發(fā)展雖冇起伏，但対數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床一直 給予較大的關(guān)注，已具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭力。但在中、高檔數(shù)控機(jī)床方而，與國外一些先 進(jìn)產(chǎn)品與技術(shù)發(fā)展，仍存在較大差距，大部分處于技術(shù)跟蹤階段?；谶@一現(xiàn)實(shí)，為了加 速振興我國的機(jī)床制造業(yè)，當(dāng)前應(yīng)加強(qiáng)八個(gè)方面的研究和發(fā)展工作。1. 以高速化為先導(dǎo)，提高數(shù)控機(jī)床的綜合性能數(shù)控機(jī)床的高速化是提高英高效柔性和高精化的一個(gè)巫要措施。分析中型加工屮心的高 速化與高精化的發(fā)展歷

15、程，可以得出，作為表征其切削運(yùn)動(dòng)高速化的主軸最高轉(zhuǎn)速和最人 進(jìn)給速度，人致持續(xù)地以每10年增長1倍的比率上升，rfn表征壓縮機(jī)床輔助時(shí)間的快移 速度（指以滾珠絲杠和旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)）和自動(dòng)換刀/丁作臺(tái)轉(zhuǎn)位速度，基木上以每 1215年翻一番的速度增長。1993年后逐步推廣用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的新技術(shù)，使加 工中心的快移速度比用滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)時(shí)又提高了1倍。高速化的發(fā)展宜注意下列兩方血的問題：（1）從先進(jìn)適用出發(fā)確定高速范圍。由于受刀貝等因索的制約，不宜片而地追求過高 的速度，目前生產(chǎn)小除鋁合金和模具型面銃加t應(yīng)用20000r/inin以上的主軸轉(zhuǎn)速外，對(duì) 于鋼鐵件和鈦合金銃削通常選用的主軸最高轉(zhuǎn)

16、速為1000015000r/min,并要求有較大的主軸扭矩（200nm）；快移速度對(duì)屮型加丁屮心和數(shù)控銃床大多為4080m/min,對(duì)大型 機(jī)床則為2450m/mino（2）高速化要與機(jī)床的結(jié)構(gòu)和控制性能相兀配。因?yàn)橹鬏S轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的提高會(huì)引 起一些負(fù)面影響，使機(jī)床結(jié)構(gòu)和測(cè)量系統(tǒng)的熱變形和位置控制的跟蹤謀差隨z增大。為 此，應(yīng)用信息技術(shù)發(fā)展諸如熱誤差補(bǔ)償、進(jìn)給速度前瞻控制、位置環(huán)前饋控制和加減速平 穩(wěn)控制以及抑制顫振的多點(diǎn)自動(dòng)跟蹤濾波器等一系列先進(jìn)控制技術(shù)，使在高速控制條件f 仍能保證加工精度不斷改善，才能不致事倍功半。除了上述提及的熱誤差和控制精度，還 要注意改善機(jī)床結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)剛度、動(dòng)平

17、衡和刀具的性能等。2. 推進(jìn)（ni工程，研制高效粘密數(shù)控機(jī)床冃前國內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床尚缺少高效、高h(yuǎn)j靠性冃加工精度達(dá)微米級(jí)的產(chǎn)品，圖3示出 了汽車零件加工需求與國產(chǎn)加工中心、cn c銃床、車削屮心和cn c車床等滿足度現(xiàn)狀 （圖中a、b、c區(qū)）的比較。圖3國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床（圖屮a、b、c）與汽車制造業(yè)對(duì)數(shù)控制造裝備在效率和精度方面需求（圖中兩紅線間區(qū)域）的差距比較為此，需研發(fā)一些能兼顧高效化和高精化的數(shù)控制造裝備以適應(yīng)汽車制造業(yè)加工關(guān)鍵零 件的需求，它們的性能用圖3中的d區(qū)域來表示。由于這些數(shù)控制造裝備的加工精度主要 在微米級(jí)（gn）范圍內(nèi)，因此可稱為 （m級(jí)制造裝備及技術(shù)研究，簡稱工程 （mic

18、ro precision machine tool engineering）o3. 發(fā)展復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床、縮短制造過程鏈加快復(fù)合數(shù)控機(jī)床的發(fā)展步伐，提高丁序的集中度，使加工過程鏈集約化，叮以提高多 品種單件和中小批量加工的工效，也利于加工精度的穩(wěn)主性。復(fù)合數(shù)控機(jī)床可以減少在不 同數(shù)控機(jī)床間進(jìn)行t序的轉(zhuǎn)換而引起的待工以及多次上下料等時(shí)間。通常這些時(shí)間占零件 整個(gè)生產(chǎn)周期的40%60%,即使在信息管理良好的情況下,仍將占-20%左右。因此，復(fù)合 數(shù)控機(jī)床具有明顯的技術(shù)效果。對(duì)于大重型數(shù)控機(jī)床應(yīng)川復(fù)合加工技術(shù)更有其重要作用。為了避免復(fù)合機(jī)床因功能的擴(kuò)展而過多地引起結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化和成木的增加，需探求通過

19、 創(chuàng)新技術(shù)擴(kuò)大功能部件的適用面來簡化結(jié)構(gòu)。例如車銃屮心把銃頭與車削回轉(zhuǎn)刀盤合成一 體，倒置式車床把運(yùn)動(dòng)的主軸箱兼作上下料機(jī)械手等。發(fā)展模塊化和可重構(gòu)化的復(fù)合機(jī) 床?？梢苑奖愕蒯槍澮恍┝慵褰M的工藝和工序特點(diǎn)，組成冇針対性的專門化的高效復(fù)合 數(shù)控機(jī)床。4. 高效柔性化的新一代制造系統(tǒng)目前常用的fms/fml 方面其制造裝備的功能儲(chǔ)備通常較多，另一方面，當(dāng)加丁的產(chǎn)品 由于市場(chǎng)需求的變化要作較大的調(diào)整時(shí)，往往既費(fèi)時(shí)乂耗費(fèi)資金。為此，國際上于1995 年開始研究的在可重構(gòu)制造(reconfigurable manufacturing)術(shù)支持下，構(gòu)建具有適應(yīng) 大批量高效柔性化生產(chǎn)的快速重組制造系統(tǒng)(rr

20、ms)是一個(gè)值得注意的發(fā)展動(dòng)向。其核心為制造系統(tǒng)能物理組態(tài)，即根據(jù)加工對(duì)象的 變化方便地進(jìn)行布局和設(shè)備配宜的調(diào)整，發(fā)展了能對(duì)多變的市場(chǎng)需求作岀介理的配港規(guī)劃 和易于調(diào)整的布局方式、適丿應(yīng)重構(gòu)的控制軟件、開放式控制系統(tǒng)和規(guī)范化接口以及能快速 提升系統(tǒng)重組后制造質(zhì)量的診斷系統(tǒng)等技術(shù)，使其兼具專用生產(chǎn)線的高效性能和適用的柔 性以取得更佳的經(jīng)濟(jì)性,國內(nèi)已在生產(chǎn)中取得了初步成功的應(yīng)用。5. 發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化制造單元，推進(jìn)企業(yè)制造能力的高效柔性化在信息化技術(shù)蓬勃發(fā)展的推動(dòng)下，制造業(yè)正面臨著一個(gè)以提升競(jìng)爭能力為h標(biāo)的構(gòu)建全 企業(yè)數(shù)字化時(shí)代。作為主要制造裝備的數(shù)控機(jī)床及其組成的制造系統(tǒng)也將積極地向數(shù)字化 制造邊進(jìn)，

21、成為一個(gè)信息集成和快速實(shí)施的制造單元。當(dāng)前，國內(nèi)外一些機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造企業(yè)在從分布式網(wǎng)絡(luò)化聯(lián)盟制造的角度出發(fā)研究 相適應(yīng)的制造單-元，強(qiáng)化其自治管理能力，能與企業(yè)erp、pdm和cad/capp/cam的信息集 成，進(jìn)而通過與客戶關(guān)系管理(crm)和供應(yīng)鏈管理(scm)的聯(lián)系作出智能決策，實(shí)丿施并 行工程、可視化監(jiān)控等以提高機(jī)床利用率，實(shí)現(xiàn)高效的柔性生產(chǎn)。6. 深化超精密加工技術(shù)研究，促跡高精密機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化超精密加工冃前是指尺寸和位置精度為0. 010.3um,形狀和輪廓精度為0. 003 0. lum,表面粗糙度鋼件rao. 05 u銅件rawo.olum。國內(nèi)研制的超精密數(shù)控車床、數(shù)控銃

22、床己投入生產(chǎn)使用(圖4)。當(dāng)前在品種上需發(fā)展超精密磨床和超精密復(fù)合加 工機(jī)床，同時(shí)要進(jìn)一步提升超精密主軸單元、超精密導(dǎo)軌副單元、超精密平穩(wěn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、 超粘密輪廓控制技術(shù)及納米級(jí)分辨率數(shù)控系統(tǒng)的性能并加快其工程化。圖4超精密球面加工機(jī)床及工件超精密機(jī)床主要用于解決高新技術(shù)和國防關(guān)鍵產(chǎn)品的超精密加工，雖然需求量不很大， 但它是一項(xiàng)受國外技術(shù)封鎖的敏感技術(shù)。另一方而,超精密加工技術(shù)的深化研究，它的成 果的f延將有助于需要量人的加工精度在亞微米級(jí)的高精密機(jī)床的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。7. 加快高性能數(shù)控功能部件的研發(fā)，提升數(shù)控機(jī)床品質(zhì)數(shù)控功能部件作為數(shù)控機(jī)床的一個(gè)子系統(tǒng)同樣具有機(jī)電一體化的特征，這也足它區(qū)別于

23、一般配套件和附件之處。因此，它的組成通常是由動(dòng)力能源、信息傳遞反饋與控制、廣義 機(jī)械執(zhí)行裝置三者的總成。這些功能部件有高速運(yùn)動(dòng)的電主軸單元、直接驅(qū)動(dòng)的直線電機(jī)單元和力矩電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)單元等；有先進(jìn)結(jié)構(gòu)精密切削的雙擺主軸頭、數(shù)控動(dòng)力丿j架和主臥轉(zhuǎn)換頭等；有快速交 換及高速的自動(dòng)刀具交換裝置、自動(dòng)托盤交換裝置和刀具在線智能補(bǔ)償（u軸）裝置等。功能部件的研發(fā)及其專業(yè)化生產(chǎn)，不僅能為機(jī)床主機(jī)制造廠提供功能完善和品質(zhì)優(yōu)良的 選件，而且有利于縮短機(jī)床新產(chǎn)品的開發(fā)和制造周期，也有助于降低數(shù)控機(jī)床成木。高性能的功能部件將具冇智能化接口，能與整機(jī)協(xié)調(diào)匹配，并與數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成分布式的 控制，因此，加強(qiáng)為主機(jī)廠的售前服務(wù)，充分滿足主機(jī)的個(gè)性化需求是提高其競(jìng)爭力的重 要措施。功能部件向功能多樣化、運(yùn)行高對(duì)靠性化和結(jié)構(gòu)緊湊化的發(fā)展也將促進(jìn)數(shù)控機(jī)床 復(fù)合化加工的擴(kuò)展并推動(dòng)新一代可重構(gòu)機(jī)床的出現(xiàn)。8. 開展可靠性設(shè)計(jì)，加強(qiáng)全面質(zhì)量管理，保證數(shù)控機(jī)床的可靠性增長數(shù)控機(jī)床多發(fā)的故障率一直是影響我國數(shù)控機(jī)床品質(zhì)的一個(gè)重要問題。尤其是用于批量 牛產(chǎn)的口動(dòng)生產(chǎn)線上，対數(shù)控機(jī)床的可靠性更為重視，通常用平均無故障時(shí)間（以mtbf 表示）的長短來衡量它的可靠性。例如口本遠(yuǎn)州株式會(huì)社2002年提出為汽車行業(yè)提供的 加工中心的冃標(biāo)要求為m