中国数控机床发展日新月异 积极实现制造强国
目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，回收二手数控车床，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。中国力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。
1、高速化
随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控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1高转速达200000r/min;
(2)进给率：在分辨率为0.01μm时，最1大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精1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。
2、高精度化
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性控制等方法;
(2)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进行综合补偿。研究结果表明，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1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。
3、功能复合化
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。采用复合机床进行加工，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具有明显的优势。
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1新推出的车削加工中心是模块化结构，该加工中心能够完成车削、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不断提高，大量的多轴联动数控机床越来越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。
4、控制智能化
随着人工智能技术的发展，为了满足制造业生产柔性化、制造自动化的发展需求，数控机床的智能化程度在不断提高。具体体现在以下几个方面：
(1)加工过程自适应控制技术：通过监测加工过程中的切削力、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，并根据这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1佳运行状态，销售二手数控车床，以提高加工精度、降低加工表面粗糙度并提高设备运行的安全性;
(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，从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1真技术：能够完整记录系统的各种信息，对数控机床发生的各种错误和事故进行回放和仿1真，用以确定错误引起的原因，找出解决问题的办法，长春数控车床，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，并自动对控制系统参数进行优化和调整，使驱动系统获得最1佳运行;
(6)智能4M数控系统：在制造过程中，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。
5、德体系开放化
(1)向未来技术开放：由于软硬件接口都遵循公认的标准协议，只需少量的重新设计和调整，新一代的通用软硬件资源就可能被现有系统所采纳、吸收和兼容，这就意味着系统的开发费用将大大降低而系统性能与可靠性将不断改善并处于长生命周期;
(2)向用户特殊要求开放：更新产品、扩充功能、提供硬软件产品的各种组合以满足特殊应用要求;
(3)数控标准的建立：国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649(STEP-NC)，以提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程乃至各个工业领域产品信息的标准化。标准化的编程语言，既方便用户使用，又降低了和操作效率直接有关的劳动消耗。
6、驱动并联化
并联运动机床克服了传统机床串联机构移动部件质量大、系统刚度低、刀具只能沿固定导轨进给、作业自由度偏低、设备加工灵活性和机动性不够等固有缺陷，在机床主轴(一般为动平台)与机座(一般为静平台)之间采用多杆并联联接机构驱动，通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的运动，可实现多坐标联动数控加工、装配和测量多种功能，更能满足复杂特种零件的加工，具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。并联机床作为一种新型的加工设备，已成为当前机床技术的一个重要研究方向，受到了国际机床行业的高度重视，被认为是“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”和“21世纪新一代数控加工设备”。
潮流浩荡顺势者昌 看日本国际机床工具展新热点
为迎合国际制造技术发展的新趋势，从去年的日本国际机床工具展览会(JIMTOF2016)透露出，日本机床企业正在将先进制造技术向物联网方向进行拓展。
作为国际上最受关注的四大机床工具展之一，日本国际机床工具展览会无疑是机床行业过去几年的变局缩影和未来几年的发展风向标，该展会对深入了解日本机床工具行业和发展情况是一个不错的机会。本文将从主要展商和技术趋势两个方面详细介绍日本机床工具制造商在JIMTOF上的展示情况。
物联网技术来势汹汹
JIMTOF2016展会的一大显著亮点就是应用物联网技术的制造系统和技术，日本著名企业大多设置了专门展区或展示板，就本土企业在物联网应用方面的成就做出重点宣传，如马扎克、天田、发那科、牧野和三菱电气等。
据了解，日本政1府为刺激经济增长重新实施对企业设备投资进行补贴的政策，政策补贴上限为3000万日元/台，但要求更新的设备必须应用物联网技术，因此本届展会上物联网技术大热。
马扎克公司凭借本土优势，倾力展示了其将物联网技术与数控制造技术结合方面的最1新成果，以及最1新的高效、智能加工技术。本次展会上，共展示车铣复合加工机床、五轴加工机床、数控车床、立式加工中心和激光加工机床等种类的机床展品16台，整个展区通过其最1新推出的马扎克智能盒子实现网络连接和信息交换，使所有展品的运行信息实时在中央控制区显示，生动和直观地展示了如何将原有生产信息管理系统嫁接物联网技术。
天田公司，本次以“先进的技术和卓越的工程力”为主题，为客户展示AMADA的激光技术、自动化技术、加工技术、售后服务技术的最1新解决方案。另外该公司也展示了利用物联网技术的“互联工厂”理念。
发那科公司作为世界知名的数控系统、工业机器人和专用加工机床制造商在本届展会上的表现也非常抢眼。除了规模超前的展台和传统领域展品外，为契合物联网技术，该公司通过最1新推出的FIELD系统连接起JIMTOF会场中所有采用发那科系统的各公司机床，这也就直观展示了该公司的物联网解决方案。
SODICK公司是日本知名的电加工机床制造商。该公司的AG40LP高速电火花加工机床是本次展会上新推出的改进型产品，机床配置直线电机和高速伺服，电极抬起动作的加速度可达1.8g。与此同时，该机型另一个显著特点就是可实现接入物联网，响应日本制造业在物联网技术方面的需求。
据了解，马扎克公司是最早在美国工厂率先示范应用物联网技术的企业，在获得成功后又在日本工厂应用，今后物联网技术也将会引进到中国工厂。
本土企业“唱大戏”
JIMTOF2016展绝1对是日本机床的主场。
由于日本国内机床市场的特点是其本土的机床制造企业对国内需求的满足度较高，而且日本本身就是世界机床制造强国，境外产品进入该市场难度很大。因此，欧美大公司缺少参展热情，有些直接缺席，有些则委托当地经销商参展。
在本届展览会中，日本著名企业如马扎克、三菱重工和大隈等都闪亮登场，带来一批高技术高附加值的新产品。
本次展会上，马扎克公司继续主推基于MTConnect通讯协议的制造系统互联互通数字化制造解决方案。该公司将这次展区内所有机床和系统连接在一起，对这个方案进行了直观的展示。
马扎克公司另一个显著展示特点就是基于用户解决方案的制造技术和机床展品的有机结合。例如，在应用前景比较火爆的增才制造和高效加工负荷的展品和成果方面，数控车床维修，该公司除了展出新升级换代的展品和技术以外，还将这个领域取得的最1新制造样件集中展示。在增材制造技术方面，除了喷粉激光融覆的方式以外，为了提高经济性和适用面，还最1新推出金属丝供料的激光堆焊的方式，与高效加工结合的复合加工机床在轮胎模具制造领域的应用前景比较广阔。
三菱重工机床公司在本届展会上提出“由制造工艺的革新，创造新的价值”的口号，主要展示了4台新研发的机床，分别是MVR30Fx大型高精度龙门加工中心、MSS300齿轮刮削机床、ABLASER-DUV微细激光加工机和金属堆积式增材制造机床的试验样机。以MVR30Fx大型高精度龙门加工中心为例，该机床搭载零误差驱动系统，配置20000rpm的高精度主轴，实现高质量的加工。采用摄像式工具对刀仪和热影响屏蔽构造，提高加工稳定性和零误差加工。工作台承重20t，工作台尺寸(L×W)3000×2000mm，立柱间距2550m。
OKAMOTO公司是日本知名的高精度平面和成形磨床制造商。本届展会上主要展示了以“GRIND-X”技术为核心的六台高性能、高精度磨削机床，设计数控平面磨床、五轴超精密成形磨床、超精密龙门平面磨床、超精密平面磨床、高精度成形磨床和数控复合外圆磨床。
以UPZ52Li五轴超精密成形磨床为例，该机床工作台进给驱动采用直线电机，实现更短的响应时间、更快的往复速度和更高的位置精度。采用CCD摄像头和接触式测量头可以实现在机测量，无需拆卸工件。
小而美的“专精特”
除了上述几家具有代表性的日本机床工具制造商以外，展会上还有众多技术独特、产品先进和历史悠久的“专精特”型中小企业。比较值得关注的企业有日本精密机械工业协会、NSK公司、CKD公司和日本三井公司。
日本精密机械工业协会在本次展会上展示了精密制造成果奖的获奖展品，包括精密微型机床、硬质合金材料加工的精美工艺品、放大镜下才能看清的微细加工零件等。
NSK作为精密主轴轴承的制造商，展示了其常年专注于主轴轴承制造方面的研究实力和最1新成果，并在自己展台上打出了“匠魂”的标语，可见其在追求极1致制造上是下足了功夫。
展会上，CKD公司展示了机床制造机自动化机械所需的各种功能部件和组件，切削刀具和砂轮制造商也表现出专注于细分市场的功力。
普通机械式量具在国内早已被看作夕阳产品，但日本三井公司的超大规格卡尺和量具做工精美，给人的感觉很震撼，成为同类产品中的精品。
正是上述这些众多的专业制造的企业支撑起日本机床工具，乃至日本制造业的产业配套体系。可以说，日本机床制造业发达就是得益于这些以“专精特”为发展特色的隐形冠军企业。
