以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备，它的总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工艺适用性和经济性。具体可归纳为下列八个方面：

    1．持续地提高经济加工精度
    从1950年至2000年的50年内加工精度提升100倍左右，即加工精度平均每8年提高1倍，当前的普通加工精度已达到上世纪50年代的精密加工水平。
    以加工中心加工典型件的尺寸精度和形位精度为例对比国内外的水平，国内大致为0.008～0.010mm，而国际先进水平为0.002～0.003mm，按上述统计规律分析差距约为15年左右。

    2．推进全面高速化实现高效制造
    在刀具材料和刀具结构不断发展的支持下，切削速度不断地提高。在实际生产中，车、铣45号钢由1950年的80～100m/min，至2000年普遍达到500～600m/min，50年内切削速度提高了5倍。高速化加工另一个特点是大多从单一的高速切削发展至全面高速化，不仅要缩短切削时间，也要力求降低辅助时间和技术准备时间。

    3．复合加工机床促进新一代高效机床的形成
    复合机床的含义是在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的全部加工。复合机床根据其结构特点，可以分为工艺复合型和工序复合型两类。

    工艺复合型为跨加工类别的复合机床，包括不同加工方法和工艺的复合，如车铣中心、铣车中心、激光铣削加工机床、冲压与激光切割复合、金属烧结与镜面切削复合等。

    工序复合型应用刀具（铣头）自动交换装置、主轴立卧转换头、双摆铣头、多主轴头和多回转刀架等配置，增加工件在一次安装下的加工工序数，如多面多轴联动加工的复合机床和主副双主轴车削中心等。

    复合数控机床具有良好的工艺适用性，避免了在制品的储存和传输等环节，有力地支持了准时制造（JIT），因此对它的研发已被给予了极大的关注。

    4．工艺适用性的专门化数控机床正不断涌现
    通过对机床布局和结构的创新，使对不同类型的零件加工具有最佳的适用,避免一方面出现不能发挥最佳性能,另一方面又存在功能冗余的现象。

    要解决品种多样化与经济性的矛盾，这就要对机床的模块化设计提出更高的要求。近年来对并联机构机床和混联机构机床的研究（图2）以及对可重构机床（Reconfigurable Machine Tools，简称RMT）技术的探索，反映了对制造装备能更方便地实现个性化、多样化发展的一个追求。

图2  齐齐哈尔第二机床集团公司与清华大学合作研制的加工水轮机叶轮的
混联机构机床，它比通常的五轴联动龙门铣床的结构有很大的简约

    5．智能化和集成化成为数字化制造的重要支撑技术
    信息技术的发展及其与传统机床的相融合，使机床朝着数字化、集成化和智能化的方向发展。数字化制造装备、数字化生产线、数字化工厂的应用空间将越来越大；而采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、误差补偿智能控制、复杂曲面加工运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及信息集成等功能，将大大提升成形和加工精度、提高制造效率。

    6．发展适应敏捷制造和网络化分布式的制造系统
回顾近10年来制造系统的发展历程，基本上遵循以下两个方向：增强制造系统的智能化和自治管理功能，以提高FMC/FMS的快速响应能力；发展兼顾柔性、高效、低成本和高质量且便于重构的新型制造系统以适应不确定性的市场环境。

    这类制造系统称为快速重组制造系统（RRMS）或可重构制造系统（RMS）。其原理为通过对制造系统中的设备配置的调整或更换设备上的功能模块来迅速构成适应新产品生产的制造系统。这就要求设备和系统不仅软件具有开放性，而且硬件也要有开放性成为功能可重构的机床，即如前面提到的可重构机床（RMT）。

    7．向大型化和微小化两极发展
    能源装备的大型化及航空航天事业等的发展，需要重型立式卧式加工中心和铣车中心。
    超精密加工技术和微纳米技术是21世纪的战略高技术，正在形成一个产业。需发展能适应微小型尺寸结构和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备。

    航空航天、IT和国防高新技术的需求推进了超精加工技术及设备的发展。上世纪60年代，美国开发出第一台商品化超精密机床，其加工尺寸精度为±0.8μm；70年代英国克兰菲尔德精密工程研究所批量生产的超精密车床加工的面形精度优于0.1μm；80年代美国LLL实验室和Y-12工厂合作生产的大型超精密金刚石车床的加工平面形度达0.0125μm，最大加工直径为2100mm。加工技术总的发展趋势是：加工精度不断提高，加工尺寸不断增加，加工方法多样化。由于晶片和光学镜片等硬脆材料加工的需要，超精密磨削和研抛以及非机械能的特种加工方法使加工精度可优于0.005μm。

    8．配套装置和功能部件的品种质量日臻完善
    不仅数控系统（含数控装置和伺服驱动装置）有专业化生产厂，凡关键的通用性功能部件如电主轴、刀具自动交换系统、滚动导轨副、直线滚动丝杠驱动副、双摆主轴头、双摆回转台和自动转位刀塔等在国外均有一些著名的专业化生产厂，这对保证产品质量，增长整机的可靠性和降低成本起着重要的作用。

    完善的高集成度的专用电路系统的研发，仍是数控系统可靠性继续增长和结构小型化的一项重要措施。

文/盛伯浩 北京机床研究所