数控机床的发展水平和趋势

1.2.1　数控机床的发展水平和趋势

数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用，提高可行性。

1.工序集中

加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散、工件多次装夹引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了工序间的辅助时间，有效地提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。

2.高速、高效、高精度

这三个方面是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，因此在这三个方面的发展也就更为突出。

（1）高速　提高切削速度可以减少机动时间。目前数控机床的主轴转速已普遍达6000r/min（转/分钟），有的高达40 000r/min以上；切削速度达到2000m/min（米/分钟）。传统的砂轮线速度为30～60m/s（米/秒），目前数控磨床的砂轮线速度已达到140～150m/s，甚至高达500m/s，磨削进给线速度可达5～10m/min。

（2）高效　为了减少机床辅助时间，提高机床效率，采取了一系列措施，如：缩短换刀时间，采用新的刀库和换刀机械手，使选刀动作与机动时间重合；采用各种形式的交换工作台，使装卸工件的时间与机动时间重合；广泛采用脱机编程、实现后台输入修改编辑程序，前台加工，缩短新的加工程序在机调试时间。

（3）高精度　工件的加工精度主要取决于机床精度、编程精度、插补精度和伺服精度。目前新型数控机床具有很高的分辨率，达到0.1μm，有的甚至达到0.001μm。为了提高机床精度，采用了各种措施和技术来提高机床的动态、静态刚度；减少热变形，提高其热稳定性，克服爬行和提高传动精度。如：采用新材料丙烯树脂“混凝土”代替铸铁来制造机床床身，用陶瓷材料和人造花岗岩制造机床的支承件等。

3.方便使用，提高可靠性

建立友好的人机对话界面、方便使用、提高数控机床的可靠性也是目前数控机床的一个发展趋势。

（1）加工编程方便　近年来发展起来的图形交互式编程系统（WOP又称面向车间编程）很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序。这种图形交互编程方法在制定标准后，可能成为将来数控机床统一的编程方法。

（2）使用方便　数控机床除普遍采用彩色CRT进行人机对话外，还可以显示说明书、编程指南、润滑指南等信息。

（3）诊断功能不断发展完善　系统开机时有“起始诊断”功能，以确认数控系统各部分能否正常工作；运动时又有“在线诊断”功能。现代数控机床制造厂家已开发出“离线诊断”和“通信诊断”功能。

（4）可靠性不断提高　目前数控系统平均无故障时间已达30 000～36 000H（小时）。