2024年全球数控加工前景与展望

数控技术不仅给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控加工技术的不断发展和应用领域的拓展，在国民经济一些重要行业的发展中发挥着重要作用，在民生中发挥着更重要的作用。虽然高精度、高速度的趋势在十几年前就已出现，但科技的发展是永无止境的，高精度、高速度的含义在不断变化，向着精度、速度的极限发展。

让我们从以下几个方面来看一下2024年数控加工技术的全球趋势：

1、机床高速化、精密化、智能化、小型化发展。

随着轻合金材料在汽车、航空航天等行业的广泛应用，高速加工成为制造技术的重要发展趋势。高速加工具有缩短加工时间、提高加工精度和表面质量等优点，在模具制造等领域的应用越来越广泛。机床的高速化要求新型数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动，机床结构优化、轻量化。高速加工不只是设备本身，还包括机床、刀具、刀架、夹具、数控编程技术、人员素质等的综合作用。高速化的最终目的是提高效率，机床只是实现高效率的关键之一，这绝不是全部，生产效率和效益才是“刀尖”。

2、五轴联动加工、复合加工机床发展迅速。

利用五轴联动加工5维曲面零件，可利用刀具的最佳几何形状进行切削，不但能提供较高的光洁度，而且效率大大提高。一般认为，一台五轴联动机床的效率可相当于3台三轴联动机床的效率，特别是在用立方氮化硼等超硬材料刀具高速铣削淬火钢件时，一台五轴联动机床的效率可相当于5台三轴联动机床的效率，相当于一台三轴联动机床。2轴联动加工比3轴联动加工效率高。但过去由于五轴联动数控系统的主机结构复杂，其价格比三轴联动数控机床高出几倍，编程技术难度较大，制约了五轴联动机床的发展。现今数控加工技术的发展，使五轴联动加工复合主轴头的结构大大简化，制造难度和成本大大降低，数控系统的价格差距也缩小了，因此五轴联动技术推动了复合主轴头式五轴联动机床及复合加工机床的发展。

3.新结构、新材料和新设计方法的开发。

机床的高速化、高精度化要求机床结构简化、轻量化，以减少机床零部件的惯性对加工精度的负面影响，大幅度提高机床的动态性能。例如借助有限元分析对机床零部件进行拓扑优化、箱中箱结构的设计、采用中空焊接结构、使用铅合金材料等已开始从实验室走向工业化实际使用。

数控机床设计和开发应从 2D CAD 过渡到 3D 尽快实现CAD。三维造型与仿真是现代设计的基础，是企业技术优势的源泉，在此三维设计基础上进行CAD/CAM/CAE/PDM集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利上市，并逐步实现产品全生命周期管理。

4.开放式数控系统的发展。

许多国家都进行了开放式数控系统的研究，数控系统的开放化已成为未来。所谓开放式数控系统，就是数控系统的开发可以在统一的操作平台上面向机床制造厂和最终用户，通过改变、增加或删减结构对象（数控功能），形成系列，并可以方便地将特殊的应用程序和技术诀窍融入控制系统中，以迅速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成个性鲜明的名牌产品。开放式数控系统有3种形式：

A.全开放系统，即基于微机的数控系统，以微型计算机为平台，采用实时操作系统，开发数控系统各项功能，通过伺服卡传输数据，控制坐标轴电机的运动。

B.嵌入式系统，即CNC+PC，数字控制坐标轴电机的运动，PC作为人机界面并进行网络通讯。

C.融合系统，在CNC基础上增加PC主板，提供键盘操作，完善人机界面功能。

开放式数控系统的架构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及软件开发工具是当前研究的核心。

5.可重构制造系统开发。

随着产品更新换代速度的加快，专用机床的可重构性和制造系统的可重组性越来越重要。通过数控加工单元和功能部件的模块化，可以快速实现制造系统的重组配置，满足改型产品的生产需要。机械、电气电子、液气、控制软件等接口的标准化和规范化是实现重组的关键。

6.虚拟机床与虚拟制造开发。

为了加快新型机床的开发速度与质量，在设计阶段借助虚拟现实技术，可以在机床制造出来之前对机床设计的正确性和性能进行评估，早期发现设计过程中的各种错误，以减少损失，提高新型机床开发的质量。