世界先進制造技術(shù)不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。為適應(yīng)這種情況，數(shù)控機床正朝著以下幾個方面發(fā)展。
以車削為基礎(chǔ)的復(fù)合加工機床
這類機床在臥式車削中心和立式車削中心的基礎(chǔ)上集成了銑削、鉆削和攻絲、鏜削、磨削以及滾齒和插齒等工藝方法，成為臥式或立式車銑復(fù)合加工機床。具有代表性的有奧地利WFLMillTunTechnologies公司的M65和M60-G；日本MAZAK公司的100Ⅲ、200Ⅲ、300Ⅲ系列，QTN100MS、250MSY、350M系列；德國IN鄄DEX公司的TRAUBTNX65；DMG公司的TWIN65等多種臥式車銑復(fù)合加工機床。
奧地利WFLMillTunTechnologies公司在展覽會展出的M65臥式車銑復(fù)合加工機床具有一定的代表性。該機床總體采用傳統(tǒng)臥式車床布局形式，床身采用高剛性的60°斜式床身結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌為特殊設(shè)計的大尺寸直線導(dǎo)軌具有高剛性和優(yōu)良的抗振性。床身左端為車削主軸箱，具備C軸功能。右端為尾座裝置。斜式床身上部是車、銑、鏜主軸裝置，可沿縱向(Z軸)、橫向(X軸)、徑向(Y軸)進行直線運動和B軸的擺動回轉(zhuǎn)運動。此外，B軸還可以2.5°為單位分度，具有進行旋風(fēng)車銑粗加工的能力。斜式床身的下部是一個在縱向和橫向均可機動控制的中心支架，用于端面和鏜內(nèi)孔加工不能使用尾座裝置時支撐工件。而M60-G在此位置是一個雙刀盤式的車削回轉(zhuǎn)刀架，在縱(Z1)軸、橫向(X1軸)均可參與聯(lián)動加工。因而該機床具備X、Y、Z、B和C多軸插補聯(lián)動功能，在無人干預(yù)的情況下，進行車削、鉆孔、銑削、磨削、槍鉆、內(nèi)外齒加工、車銑、圓弧銑削等加工任務(wù)。該機床在主軸箱后面配備一個多達(dá)120把刀位的無磨損、免維護盤式刀庫取代傳統(tǒng)的鏈?zhǔn)降稁欤纱娣砰L達(dá)900mm、重達(dá)20kg的刀具。換刀位置位于機床左端主軸箱主軸的上方，為減少換刀時車銑主軸往返移動帶來的非生產(chǎn)性時間浪費，換刀位置在全縱向行程內(nèi)編程置于程序庫內(nèi)。機床車銑主軸的下方配置的第二個刀具支撐附件采用獨特堅固的燕尾槽結(jié)構(gòu)，可以安裝深孔鉆刀桿、WFL系列鏜刀桿、整體鉆頭、內(nèi)型腔加工動力刀具和特殊型面鏜刀等遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)刀具尺寸的大型刀具。在機床右端主軸上方設(shè)有換刀臺，可自動存取最多兩把，長度可達(dá)1550mm、重達(dá)150kg的大型刀具。深孔鏜刀桿和內(nèi)型腔加工動力刀具可裝載多種加工刀具，可直接由左端刀庫取刀，并且可由一獨立的機床滑門操作，無需中斷加工。對工件內(nèi)、外圓同時進行加工時，可以達(dá)到極高的同軸度，同時又能保證鏜孔和銑削表面的位置精度。
以銑削為基礎(chǔ)的復(fù)合加工機床
這類機床在臥式加工中心和立式加工中心的基礎(chǔ)上集成了車削、鉆削和攻絲、鏜削、磨削以及滾齒和插齒等工藝方法成為臥式或立式銑車復(fù)合加工機床。如日本MAZAK公司的INTEGREXe-800V/5、e-1550V10臥式銑車復(fù)合加工機床，在五軸臥式加工中心的工作臺增加回轉(zhuǎn)車削功能，可以在一次裝卡下對圓型盤類零件實現(xiàn)車、銑等工序的完全加工。INTE鄄GREXe-500HS立式銑車復(fù)合加工機床則在機床左右兩端各設(shè)一個帶卡盤的回轉(zhuǎn)主軸，右端卡盤可在軸向伸縮，可對長軸類零件進行頂卡加工，也可在左右兩端同時進行對兩個短軸類零件的車、銑等工序的加工工作。
高速度、高精度化
速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
目前，數(shù)控系統(tǒng)采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度。同時，采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，即提高插補運算的速度和精度。并采用直線電機直接驅(qū)動機床工作臺的直線伺服進給方式，其高速度和動態(tài)響應(yīng)特性相當(dāng)優(yōu)越。采用前饋控制技術(shù)，使追蹤滯后誤差大大減小，從而改善拐角切削的加工精度。
為適應(yīng)超高速加工的要求，數(shù)控機床采用主軸電機與機床主軸合二為一的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)了變頻電機與機床主軸一體化，主軸電機的軸承采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式。目前陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應(yīng)用。
多功能化配有自動換刀機構(gòu)(刀庫容量可達(dá)100把以上)的各類加工中心配有自動換刀機構(gòu)的各類加工中心可實現(xiàn)在同一臺機床上同時進行銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸削、擴孔、攻螺紋等多道工序，現(xiàn)代數(shù)控機床可采用多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。數(shù)控系統(tǒng)由于采用了多CPU(計算機中心處理裝置)結(jié)構(gòu)和分級中斷控制方式，即可在同一臺機床上同時進行加工和程序編制，實現(xiàn)所謂的“前臺加工，后臺編輯”。為了適應(yīng)柔性制造系統(tǒng)和計算機集成系統(tǒng)的要求，數(shù)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離串行接口，甚至可以聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信，也可直接對多臺數(shù)控機床進行控制。
引進自適應(yīng)控制技術(shù)
智能化現(xiàn)代數(shù)控機床將引進自適應(yīng)控制技術(shù)，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較好的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。具有自診斷、自修復(fù)功能，在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進行自診斷、檢查。一旦出現(xiàn)故障，立即采用停機等措施，并進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位、原因等。還可自動使故障模塊脫機，而接通備用模塊，以確保無人化工作環(huán)境的要求。為實現(xiàn)更高的故障診斷要求，其發(fā)展趨勢是采用人工智能專家診斷系統(tǒng)。
數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)�；虺笠�(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量來提高可靠性。通過硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時采用硬件結(jié)構(gòu)機床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及系列化，使得既提高硬件生產(chǎn)批量、又便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。還可通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障；利用容錯技術(shù)，對重要部件采用“冗余”設(shè)計，以實現(xiàn)故障自恢復(fù)；利用各種測試、監(jiān)控技術(shù)，當(dāng)生產(chǎn)超程、刀具損壞、干擾、斷電等各種意外發(fā)生時，自動進行相應(yīng)的保護。 |
