數(shù)控車床未來發(fā)展趨勢

    車床（英語名稱：TurningMachine）屬于機(jī)床工具細(xì)分品類，是金屬切削機(jī)床一個(gè)重要分支，是采取車削加工的機(jī)床。車削加工基本原理是加工件旋轉(zhuǎn)，刀具固定，刀具與加工件之間做直線運(yùn)動，從而完成加工件的加工。

    車削加工是軸類零件和盤類零件等旋轉(zhuǎn)類加工件最基本的加工工藝。車床作為金屬切削機(jī)床最重要的一大分類，在金屬切削機(jī)床中占比約為20%-35%1。車床，尤其是高端數(shù)控車床是非常重要的一類工業(yè)母機(jī)，是制造業(yè)發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)裝備。數(shù)控車床是汽車行業(yè)發(fā)動機(jī)、變速箱、底盤等零部件中軸、齒輪、輪轂等典型零件非常重要和關(guān)鍵的加工裝備。

    作為工業(yè)母機(jī)，數(shù)控車床承載著工業(yè)現(xiàn)代化的特殊使命。當(dāng)下，《中國制造2025》將高端數(shù)控機(jī)床確定為國家產(chǎn)業(yè)振興戰(zhàn)略的重要領(lǐng)域之一，高速度、高精度、復(fù)合化、智能網(wǎng)絡(luò)化、自動化、環(huán)?；瘜⒊蔀閿?shù)控機(jī)床主要的發(fā)展方向。屬于數(shù)控機(jī)床具體品類的數(shù)控車床也具有如下特征：

    ①高速度

    效率是數(shù)控車床發(fā)展的永恒主題。采用高速CPU芯片，多核CPU控制系統(tǒng)等技術(shù)可極大地提高數(shù)控車床的效率。提高主軸轉(zhuǎn)速，提高坐標(biāo)快速移動速度，提高數(shù)控車床換刀速度等減少加工的輔助時(shí)間，縮短切削時(shí)間是提高數(shù)控車床效率的主要途徑。對高速度的追求，催生了電主軸、直驅(qū)馬達(dá)、直線電機(jī)等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。

    ②高精度

    作為工業(yè)母機(jī)，提高數(shù)控車床本身切削精度是其發(fā)展的核心目標(biāo)。通過不斷提高數(shù)控車床的加工精度，一方面可以實(shí)現(xiàn)高精度加工，改變傳統(tǒng)工藝模式，比如通過硬車實(shí)現(xiàn)“以車代磨”，以此提高效率和精度；另一方面，通過高精度加工提高單個(gè)零部件精度的穩(wěn)定性，從而無需再實(shí)施傳統(tǒng)的“分組裝配”模式，使得裝配效率大幅度提高。

    此外，提高數(shù)控車床的動態(tài)精度是提高數(shù)控車床精度水平的重要途徑。采用有限元分析優(yōu)化數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)，用熱變形誤差補(bǔ)償技術(shù)提高數(shù)控車床的動態(tài)精度，通過主軸動態(tài)精度的測量技術(shù)找出提升數(shù)控車床主軸精度的要素，從而最大化提升高端數(shù)控車床的精度；采用空間幾何誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高數(shù)控車床動態(tài)運(yùn)動精度；應(yīng)用智能主軸技術(shù)，通過傳感器識別誤差性質(zhì)（摩擦誤差、熱變形誤差、幾何誤差、振動誤差等），通過系統(tǒng)進(jìn)行幾何誤差的補(bǔ)償或者消除。

    ③復(fù)合化

    復(fù)合化加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零部件的高精度加工，為其他工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新產(chǎn)品提供了前提。通過復(fù)合化加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工藝集約，縮短物流線，減少物資等待時(shí)間。通過數(shù)控車床復(fù)合加工，可以進(jìn)行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序自動化加工，完成一個(gè)復(fù)雜形狀零部件的車、銑、鉆、鏜、磨等多種加工工序的復(fù)合加工。

    一是通過數(shù)控車床復(fù)合化提高加工精度和加工效率，節(jié)省占地面積和縮短工件的加工周期；二是數(shù)控車床復(fù)合化使得無人化加工更加簡單，使得更多的加工零部件可以實(shí)現(xiàn)無人化加工，生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性也將大幅度提高；三是數(shù)控車床復(fù)合化簡化了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過復(fù)合化加工可以實(shí)現(xiàn)需多個(gè)零配件進(jìn)行裝配組合實(shí)現(xiàn)的功能直接使用一個(gè)零件來實(shí)現(xiàn)，簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了系統(tǒng)的零件數(shù)量，系統(tǒng)功能更加強(qiáng)大，可靠性更加提高，成本更加節(jié)約。

    復(fù)合化是數(shù)控車床行業(yè)的重要?jiǎng)?chuàng)新方向。隨著復(fù)合化加工技術(shù)向縱深發(fā)展和展開，其應(yīng)用領(lǐng)域和場合會越來越普及，這將導(dǎo)致部分傳統(tǒng)的數(shù)控車床被復(fù)合化車床替代。未來，復(fù)合化數(shù)控車床必將成為數(shù)控車床需求市場的主流方向。

    ④智能網(wǎng)絡(luò)化

    智能網(wǎng)絡(luò)化是高端數(shù)控車床適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)信息化和智能化的前提。數(shù)控車床的智能網(wǎng)絡(luò)化主要包括以下幾個(gè)方面：一是將數(shù)控車床變成標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)終端，能夠上傳和接收相關(guān)結(jié)點(diǎn)的信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能；二是加工過程智能化。

    通過自適應(yīng)控制，減少加工過程中的不平衡因素影響，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動識別負(fù)載，以提高驅(qū)動特性的穩(wěn)定性；三是操作智能化。提供會話式編程，加入人工智能，建立友好人機(jī)界面。

    此外，智能網(wǎng)絡(luò)化能提供自動選定模式、自整定等功能以提高鏈接的智能化。配置智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修。目前，虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等高端智能技術(shù)也越來越多在行業(yè)得到應(yīng)用。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，基于智能化的自動化加工單元必將成為智能制造的基礎(chǔ)裝備，將成為當(dāng)代數(shù)控車床智能化發(fā)展的重點(diǎn)方向。

    ⑤自動化

    自動化是數(shù)控車床的基本特征之一。實(shí)現(xiàn)智能制造的前提首先要實(shí)現(xiàn)制造過程自動化。隨著客戶實(shí)施企業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和技術(shù)升級工作的深入開展，數(shù)控車床的需求模式正在發(fā)生深刻變化。單機(jī)需求逐漸減少，自動化加工相關(guān)的需求明顯增多，實(shí)現(xiàn)從毛坯到成品的全過程自動化加工成為數(shù)控車床新的發(fā)展方向。

    自動化生產(chǎn)線不僅僅是加工過程自動化，更重要的是對加工過程的各項(xiàng)要素進(jìn)行優(yōu)化和集約，實(shí)現(xiàn)高效率、高精度、高柔性的自動化加工。適應(yīng)自動化要求的數(shù)控車床必須配置與自動化過程中各個(gè)要素相適應(yīng)的各種功能，包括冷卻、防護(hù)、斷屑、檢測、物流、過程控制軟件及其他軟件接口和硬件接口。

    實(shí)現(xiàn)效率和柔性的均衡是數(shù)控車床自動化發(fā)展的重要課題，目前國內(nèi)的自動化加工正處于發(fā)展階段，各種模式不斷涌現(xiàn)，這為數(shù)控車床行業(yè)的發(fā)展提供了新的開拓方向。

    ⑥環(huán)?；h(huán)保化

    是數(shù)控車床發(fā)展的重要方向。其主要內(nèi)容包括降低能源消耗，減少環(huán)境污染，提高設(shè)備與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。比如，不斷豐富待機(jī)功能，減少數(shù)控車床的無為消耗；采用高效儲存技術(shù)，減少電池風(fēng)扇及易耗品的使用；采用全封閉耐高壓設(shè)計(jì)杜絕數(shù)控車床潤滑油的滲漏；采用油污收集和油水分離技術(shù)，減少切削液對環(huán)境的污染；

    采用高壓油霧冷卻技術(shù)或者干式切削技術(shù)減少甚至杜絕切削液的使用。發(fā)展智能化技術(shù)使得數(shù)控車床變得容易操作和更加宜人化，而通過設(shè)計(jì)的環(huán)?；?，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造過程中材料的節(jié)約，污染物的減少，噪音的降低，從而提高產(chǎn)品使用周期和壽命，從源頭實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)?；哪繕?biāo)。

    發(fā)行人產(chǎn)品迭代更新和新品的開發(fā)也是基于上述幾大發(fā)展方向推進(jìn)。目前，發(fā)行人已經(jīng)掌握了高端數(shù)控車床主軸技術(shù)、伺服刀塔技術(shù)、伺服尾座技術(shù)、車床動態(tài)精度熱變形補(bǔ)償?shù)扰c高速度、高精度、復(fù)合化、智能網(wǎng)絡(luò)化、自動化、環(huán)?；葐蝹€(gè)或多個(gè)與行業(yè)發(fā)展方向相關(guān)的技術(shù)。