現(xiàn)代機(jī)械制造中，精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的零件，一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工，機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。

　　數(shù)制機(jī)床（ Computer numerical control machine tools）是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而驅(qū)使機(jī)床動(dòng)作加工零件。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；機(jī)床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高，一般為普通機(jī)床的 3 ～5 倍；機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。

　　數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件，需要頻繁改型的零件，價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件，要求精密復(fù)制的零件，需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。

　　一、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀

　　數(shù)控機(jī)床最早由美國制造出來。從1960年開始，一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。目前，歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

　　1、美國的數(shù)控機(jī)床發(fā)展

　　美國政府重視機(jī)床工業(yè)，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向、科研任務(wù)，并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，網(wǎng)羅世界級(jí)人才，特別講究“效率”與“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。因而在機(jī)床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如 1952 年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床、1958 年創(chuàng)制出加工中心、70 年代初研制成 FMS、1987 年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由于美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線，而且電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機(jī)床的主機(jī)設(shè)計(jì)、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實(shí)，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。其存在的教訓(xùn)是，偏重于基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì)80 年代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于1982年被后進(jìn)的日本超過，并大量進(jìn)口。從90年代起，糾正過去偏向數(shù)控機(jī)床技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸上升。

　　2、德國的數(shù)控機(jī)床發(fā)展

　　德國一直將機(jī)床工業(yè)放在重要的戰(zhàn)略地位，在多方面給予大力扶植，于 1956 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，德國特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對(duì)數(shù)控機(jī)床的共性和特性問題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件的先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列，如西門子公司的數(shù)控系統(tǒng)。

　　3、日本的數(shù)控機(jī)床發(fā)展

　　日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國，甚至青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。自1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，1978年產(chǎn)量（ 7，342 臺(tái)） 超過美國（ 5，688 臺(tái)） ，至今其產(chǎn)量、出口量一直居世界首位。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占領(lǐng)世界廣大市場(chǎng)。在上世紀(jì) 80 年開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。

　　二、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)

　　　　據(jù)國際咨詢機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，今后世界上數(shù)控機(jī)床將以較高的速度發(fā)展，在金切機(jī)床中幾乎所有品種均可實(shí)現(xiàn)數(shù)控化；數(shù)控系統(tǒng)向高度集成（采用64位CPU）、高分辨率（0.1um）、小型化方向發(fā)展。機(jī)械加工向工序復(fù)合化、智能化方向發(fā)展。未來工廠將廣泛應(yīng)用數(shù)控機(jī)床、柔性加工單元和柔性加工生產(chǎn)線，最終實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。工廠可以靈活地根據(jù)用戶需要，在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)、制造出全新的產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)更高精度、效率和效益。

　　1、高精度化

　　國外效控系統(tǒng)的設(shè)定單位由1um發(fā)展到0.1um和0.01um。1992年7月，日本FANUC公司在慶祝該公司成立二十周年的新成果展示會(huì)上，展示了實(shí)現(xiàn)納米加工的整套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了0.001um／脈沖的控制系統(tǒng)，能牘利執(zhí)行每個(gè)脈沖當(dāng)量為0．001um的伺服單元，伺服電機(jī)、氣浮絲杠、氣浮主軸等部件，能檢測(cè)納米級(jí)精度的高精度檢測(cè)反饋系統(tǒng)。據(jù)資料介紹，這是世界上第一個(gè)真正實(shí)現(xiàn)納米加工的成套技術(shù)。

　　2、高速化

　　快速行程已從24m／min提高到240m／min（當(dāng)設(shè)計(jì)單位為1um時(shí)），加工中心的切削進(jìn)給速度可達(dá)10m／min以上。數(shù)控系統(tǒng)已從16位微機(jī)發(fā)展到32位、64位機(jī)，或用40多個(gè)CPU 的結(jié)構(gòu)。FANUC公司開發(fā)的15B數(shù)控系統(tǒng)就采用了64位微機(jī)的RISC技術(shù)（壓縮、優(yōu)化程序、消除跟蹤誤差）。

　　3、高可靠性

　　FANUC公司的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障工作時(shí) （MTBF）是0.01次／月·臺(tái)，即實(shí)現(xiàn)了100個(gè)月里出現(xiàn)一次故障的高可靠性t從而使機(jī)器人也實(shí)現(xiàn)了0.013次／月·臺(tái)的高可靠性（另一種說法是國外數(shù)控系統(tǒng)的MTBF在1萬小時(shí)以上）。

　　4、系統(tǒng)化

　　在新廠籌建和老廠擴(kuò)建過程中，人們已注意到了耍在系統(tǒng)工程觀念指導(dǎo)下來添置數(shù)控機(jī)床、柔性加工單位及柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人等機(jī)電一體化產(chǎn)品。德國的維勒爾公司已經(jīng)給世界各國提供了上百條柔性制造系統(tǒng)。FANUC公司還在筑波科學(xué)城中按計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（O1MS）的五層結(jié)構(gòu)建成CIMS模式的工廠。富士通公司建立了紹津CIMS工廠，富士電機(jī)也建立了吹上C1MS工廠}德國的西門子公司建立了CIMS數(shù)控系統(tǒng)制造廠。

　　5、微型化

　　FANUC公司由于采用了64位傲處理囂、RISC技術(shù)、SMT技術(shù)（表面涂裝技術(shù)），用液晶顯示器代替CRT及三維立體安裝等新技術(shù)．已將16、18等新數(shù)控系統(tǒng)鰭小到原有數(shù)控系統(tǒng)的1/3。同時(shí)，已開始與其它公司，政府部門合作，開展了徽型機(jī)器人的研制工作。用于醫(yī)學(xué)頓域的傲型機(jī)器人要能進(jìn)入人體，執(zhí)行打通血管阻塞的任務(wù)，還要在任務(wù)完成后自動(dòng)退出人體。

　　6、智能化

　　視覺、觸覺、模糊邏輯控制等智能化工作仍在積極進(jìn)行。如FANUC公司展示的7軸雙腕智能化機(jī)器人。日本在無人化工廠的研制上長期保持l～2個(gè)示范工廠的狀態(tài)現(xiàn)已打破，目前已有7個(gè)無人化工廠。FANUC公司在無人化工廠的研制上每年投入1億美元的研制費(fèi)。

　　7、由傳統(tǒng)的萬能機(jī)床向機(jī)床功能專用化和產(chǎn)品多樣化發(fā)展。由于機(jī)床的萬能性和多功能性，造成機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造周期長、成本也相應(yīng)提高。用戶往往只需要都分功能，但付出的卻是多功能的代價(jià)，功能浪費(fèi)了，根不經(jīng)濟(jì)。現(xiàn)在機(jī)l床制造業(yè)從品種少、批量大的生產(chǎn)轉(zhuǎn)換為多品種、專業(yè)化和小批量生產(chǎn)。對(duì)每一種具體的機(jī)床產(chǎn)品來說，它的功能應(yīng)該是有限的，適合用戶特定需要的，盡量步帶不必要的功能。

　　8、以模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化，功能專用化，已成為當(dāng)前機(jī)床發(fā)展的主流。這類機(jī)床是較為專用化的機(jī)床。這類機(jī)床在機(jī)床鎊售額中所占的比重，過去5～10年為3%，現(xiàn)在已達(dá)到10%，再過5～lO年，將達(dá)到50%以上。生產(chǎn)企業(yè)要為每個(gè)不同的用戶專門設(shè)計(jì)機(jī)床，而規(guī)格和功能完全相同的機(jī)床將缸來愈少。甚至于以后有可能不再出現(xiàn)。

　　9、發(fā)展經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和加工中心也成為當(dāng)前數(shù)控機(jī)床發(fā)展的一種趨勢(shì)。經(jīng)濟(jì)型（國外多稱為廉價(jià)型）數(shù)控機(jī)床，加工中心，是美國、日本等國的機(jī)床業(yè)作為一個(gè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的新策略而再現(xiàn)的。

　　10、“電子—— 機(jī)械”商品化

? ? ? ? 一般認(rèn)為機(jī)電一律化商品，機(jī)械部分成本較高。現(xiàn)在國際市場(chǎng)上機(jī)電一體化商品中的“電子”部分的比啻I不斷增加。FANUC公司正準(zhǔn)備將成本中的電子都分增加到占60%，機(jī)械部分占40%，即形成以“電子”為主，以“機(jī)械”為輔的機(jī)電一體化商品。