浅谈机电一体化技术的发展趋势

【摘

   要】机电一体化技术是跨学科技术，近年来发展迅速。其发展趋势是光机电一体化、柔

性化、智能化、仿生物系统化、微型化。
【关键词】机电一体化技术；信息技术；发展趋势
      机电一体化技术是面向应用的跨学科的技术，它是机械技术、微电子技术、信息技术和控
制技术等有机融合、相互渗透的结果。今天机电一体化技术发展飞速，机电一体化产品更新
日新月异。
　　一、机电一体化技术的发展历程
　　

“机电一体化”这个词是日本安川电机公司在上世纪 60 年代末作商业注册时最先创用的。

当时及

70 年代，人们一直把机电一体化看作是机械与电子的结合。国内早期将

“机电一体化

技术

”与“机械电子学”并用，近年来“机电一体化”更流行使用。

　　

80 年代，信息技术崭露头角。微处理机的性能提高，为更高级的机电一体化产品所采

用，典型的机电一体化产品如数控机床、工业机器人和汽车的电子控制系统等。微机作为关
键技术引入了飞行器系统后，使机械

—电子系统在高度控制、排气控制、振动控制和保险气

袋等方面获得广泛应用。
　　信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库，连洗衣机和其他消费品也用上了数
据库驱动系统。这样，对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程
设计和控制的实施日显重要。此外，光学也进入了机电一体化，产生了

“光机电一体化”的新

领域。
　　进入

90 年代，通信技术进入了机电一体化，机器可像机器人系统那样遥控和虚拟现实

多媒体等技术紧密联系的计算机控制的网络化机电一体化日益普及。有些机电一体化机械可
两用，有的在性能上更是多用途的，尤其是微传感器和执行器技术的发展，和半导体技术
以光刻为基础的方法以及和传统机电一体化微型化方法的结合，开创了以精密工程和系统
集成为特点的机电一体化新分支

“微机电一体化”。虽然微加工方法尚未成熟，但将逐渐成为

集成控制系统的一个组成部分。之后，机电一体化随着自动化技术的发展而日益发展，稳步
进入了

21 世纪。

　　二、典型机电一体化产品的发展趋势
　　（一）数控机床
　　目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近

320 万台），但数控机床只占约 5％且

大多数是普通数控（发达国家数控机床占

10％）。近些年来数控机床为适应加工技术的发

展，在以下几个技术领域都有巨大进步。
　　

1．高速化。由于高速加工技术普及，机床普遍提高了各方面的速度。车床主轴转速有

3000～4000r/min 提高到 8000～10000r/min；铣床和加工中心主轴转速由 4000～8000r/min
提 高 到

12000 ～ 40000r/min 以 上 ； 快 速 移 动 速 度 由 过 去 的 10 ～ 20m/min 提 高 到

48m/min，60m/mni，80m/min，120m/min；在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加
速度，由过去一般机床的

0.5G（重力加速度）提高到 1.5G～2G，最高可达 15G；直线电机

在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。
　　

2．高精度化。数控机床的定位精度已由一般的 0.01～0.02mm 提高到 0.008 左右；亚微

米 级 机 床 达 到

0.0005mm 左 右 ； 纳 米 级 机 床 达 到 0.005 ～ 0.01um ； 最 小 分 辨 率 为

1nm（0.000001mm）的数控系统和机床已问世。
　　数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到

1u 的

圆度，插补前多程序预读，大大提高了插补质量，并可进行自动拐角处理等。
　　

3．复合加工，新结构机床大量出现。如 5 轴 5 面体复合加工机床，5 轴 5 联动加工各类

异形零件。同时派生出各种新颖的机床结构，包括

6 轴虚拟轴机床，串并联绞链机床等，采