数字控制机床的发展的新趋势是什么？2020年数控机床行业发展现状和前景分析

来源：火狐体育官方网站    发布时间：2024-09-04 17:58:53

  压塑模，即塑料压塑模具，包括压缩成型和压注成型两种结构模具类型。它们是主要用来成型热固性塑料的一类模具，其所对应的设备是压力成型机。压缩成型方法依据塑料特性，将模具加热至成型温度（...

  数控机床的发展的新趋势是什么?数字控制机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制管理系统的自动化机床。该控制管理系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

  数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展趋势，是一种典型的机电一体化产品。

  随着汽车、国防、航空、航天等工业的快速地发展以及铝合金等新材料的应用，对数字控制机床加工的高速化要求越来越高。

  (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。

  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)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做综合补偿。研究根据结果得出，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。

  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。采用复合机床来加工，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有着非常明显的优势。

  加工过程的复合化也导致了机床向模块化、多轴化发展。德国Index公司最新推出的车削加工中心是模块化结构，该加工中心能完成车削、铣削、钻削、滚齿、磨削、激光热处理等多种工序，可完成复杂零件的全部加工。随着现代机械加工要求的逐步的提升，大量的多轴联动数字控制机床慢慢的受到各大企业的欢迎。在2005年中国国际机床展览会(CIMT2005)上，国内外制造商展出了形式各异的多轴加工机床(包括双主轴、双刀架、9轴控制等)以及可实现4～5轴联动的五轴高速门式加工中心、五轴联动高速铣削中心等。

  随着人工智能技术的发展，为满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数字控制机床的智能化程度在逐步的提升。具体体现在以下几个方面：

  (1)工艺流程自适应控制技术：通过监测工艺流程中的切削力、主轴和进给电机的功率、电流、电压等信息，利用传统的或现代的算法进行识别，以辩识出刀具的受力、磨损、破损状态及机床加工的稳定性状态，并依据这一些状态实时调整加工参数(主轴转速、进给速度)和加工指令，使设备处于最佳运作时的状态，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备正常运行的安全性;

  (2)加工参数的智能优化与选择：将工艺专家或技师的经验、零件加工的一般与特殊规律，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模型的“加工参数的智能优化与选择器”，利用它获得优化的加工参数，进而达到提高编程效率和加工工艺水平、缩短生产准备时间的目的;

  (3)智能故障自诊断与自修复技术：根据已有的故障信息，应用现代智能方法实现故障的快速准确定位;

  (4)智能故障回放和故障仿真技术：能够完整记录系统的各种信息，对数字控制机床发生的各种错误和事故进行回放和仿真，用以确定错误引起的原因，找出处理问题的办法，积累生产经验;

  (5)智能化交流伺服驱动装置：能自动识别负载，并自动调整参数的智能化伺服系统，包括智能主轴交流驱动装置和智能化进给伺服装置。这种驱动装置能自动识别电机及负载的转动惯量，并自动对控制管理系统参数来优化和调整，使驱动系统获得最佳运行;

  (6)智能4M数控系统：在制作的完整过程中，加工、检测一体化是实现快速制造、快速检测和快速响应的有效途径，将测量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、机器操作(Manipulator)四者(即4M)融合在一个系统中，实现信息共享，促进测量、建模、加工、装夹、操作的一体化。

  《2020-2025年数字控制机床行业市场深度分析及发展策略研究报告》分析：高档数字控制机床是装备制造业人机一体化智能系统的工作母机，是衡量一个国家装备制造业发展水平和产品质量的重要标志。

  近年来，我国已连续多年变成全球最大的机床装备生产国、消费国和进口国，中高端机床市场占有率逐步提升，市场对“高精尖”机床设备的需求更是发生着从无到有的变化。然而，尽管中国数字控制机床市场规模庞大，但高档数字控制机床国产化率甚至不到10%，不仅高端机床和技术被限制进口，市场也被外来企业不断蚕食。

  数控系统是数字控制机床的大脑，在数字控制机床中扮演着很重要的角色。我国数控系统虽然取得了较大的发展，但高档数字控制机床配套的数控系统90%以上都是国外产品，特别是高档数字控制机床。高档数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的重要的条件，而国外对我国至今仍进行封锁限制，成为制约我国高档数字控制机床发展的瓶颈。国内数控系统的中高端市场被德国西门子、日本FANUC瓜分。低端市场是国内数控系统的天下，数十家系统厂挤在这个狭小的市场区域内激烈搏杀。

  目前数字控制机床虽然可以在一定程度上完成国产，但根据机床杂志社的数据，国内客户在购买机床时主要考虑可靠性、性价比、售后服务等，而国内数字控制机床的主体问题前两位是“精度和稳定能力差”、“故障多发”，与消费者的需要还有一段距离。此外，由于缺乏核心技术，大量的国产企业只能沦为最低端机床的生产商，机床价格低、品质规范化管理方面差、故障率高。甚至有一些企业只是代表组装机床，用户自行购买光机、数控系统、丝杆、刀库等部件。

  高端数字控制机床是人机一体化智能系统最重要的关键装备之一，对人机一体化智能系统有着重要的意义。为促进我国数字控制机床行业产业升级，近几年，国家出台一系列政策以支持数字控制机床行业发展。根据工信部2016年的《智能制造工程实施指南(2016-2020)》，我国数字控制机床国产化率将在2020年超过50%。2015年10月，国家制造强国建设战略咨询委员会发布的《(中国制造2025)重点领域技术路线图》对未来十年我国高档数字控制机床的发展趋势作出规划。未来十年，我国数字控制机床将重点针对航空航天装备、汽车、电子信息设备等产业高质量发展的需要，开发高档数字控制机床、先进成形装备及成组工艺生产线。

  此外，高档数字控制机床装备重大专项从2009年开始启动，持续投入上百亿的经费，显示了政府对于发展高档数字控制机床与基础制造装备的决心。2019年1月28日，“高档数字控制机床与基础制造装备”科技重大专项2019年度再次启动，涉及数字控制机床的有16个课题。政策以及经费的支持大大的促进了高档数字控制机床的发展。

  《2020-2025年数字控制机床行业市场深度分析及发展策略研究报告》报告由中研普华咨询公司领衔撰写，在大量周密的市场调查与研究基础上，主要依据了国家统计局、国家商务部、国家发改委、国家经济信息中心、国务院发展研究中心、国家海关总署、全国商业信息中心、中国经济景气监测中心、中国行业研究网、国内外相关报刊杂志的基础信息以及数字控制机床专业研究单位等公布和提供的大量资料。对我国数字控制机床的行业现状、市场各类经营指标的情况、重点企业状况、区域市场发展状况等内容做详细的阐述和深入的分析，着重对数字控制机床业务的发展进行详尽深入的分析，并根据数字控制机床行业的政策经济发展环境对数字控制机床行业潜在的风险和防范建议做多元化的分析。更详实的产业研究分析请点击中研产业研究院《2020-2025年数字控制机床行业市场深度分析及发展策略研究报告》

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