数控技术和装备发展趋势及对策.docx
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2023-04-01
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数控技术和装备发展趋势及对策
发展趋势表现为一下几点:
1 高速化
（1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达200000r/min；
（2）进给率：在分辨率为 0.01μm 时，最大进给率达到 240m/min 且可获得复杂型面
的精确加工；
（3）运算速度：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保
障，开发出 CPU 已发展到 32 位以及 64 位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫。
由于运算速度的极大提高，使得当分辨率为 0.1μm、0.01μm 时仍能获得高达 24～
240m/min 的进给速度；
（4）换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在 1s 左右，高的已达
0.5s。德国 Chiron 公司将刀库设计成篮子样式，以主轴为轴心，刀具在圆周布置，其刀
到刀的换刀时间仅 0.9s。 2 高精度化
数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以
及对振动的监测和补偿越来越获得重视。
（1）提高 CNC 系统控制精度：采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使
CNC 控制单位精细化，并采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本已开发装
有 106 脉冲/转的内藏位置检测器的交流伺服电机，其位置检测精度可达到 0.01μm/脉
冲），位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法；
（2）采用误差补偿技术：
采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术，对设备的热变形误差和空
间误差进行综合补偿。研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60%～
80%；
（3）采用网格解码器检查和提高加工中心的运动轨迹精度，并通过仿真预测机床的
加工精度，以保证机床的定位精度和重复定位精度，使其性能长期稳定，能够在不同运行
条件下完成多种加工任务，并保证零件的加工质量。
3 功能复合化
复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种
要素加工。根据其结构特点可分为工艺复合型和工序复合型两类。工艺复合型机床如
镗铣钻复合――加工中心、车铣复合――车削中心、铣镗钻车复合――复合加工中心等；
工序复合型机床如多面多轴联动加工的复合机床和双主轴车削中心等。采用复合机床进行
加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，提高了
零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于
传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。
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