造技术之一，国际生产工程学会（

CIRP）将其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。

在轿车工业领域，年产

30 万辆的生产节拍是 40 秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解

决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差
材料为铝或铝合金，只有在高切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用
大型整体铝合金坯料

“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的

铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备
提出了高速、高精和高柔性的要求。
从

EMO2001 展会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/min，甚至更高，空运行速度

可达

100m/min 左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用公司，已经采用以高速

加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国

CINCINNATI 公司的 HyperMach 机床进给

速度最大达

60m/min，快速为 100m/min，加速度达 2g，主轴转速已达 60 000r/min。加工一

薄壁飞机零件，只用

30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需 3h，在普通铣床加工需

8h；德国 DMG 公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达 12*!000r/mm 和 1g。
在加工精度方面，近

10 年来，普通级数控加工的加工精度已由 10μm 提高到 5μm，精密级

加 工 中 心 则 从

3 ～ 5μm， 提 高 到 1 ～ 1.5μm ， 并 且 超 精 密 加 工 精 度 已 开 始 进 入 纳 米 级

(0.01μm)。
在可靠性方面，国外数控装置的

MTBF 值已达 6 000h 以上，伺服系统的 MTBF 值达到

30000h 以上，表现出非常高的可靠性。
为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如直流电机得到了快速的发展，应用领域进
一步扩大。

1.2 5 轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用

5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，

而且效率也大幅度提高。一般认为，

1 台 5 轴联动机床的效率可以等于 2 台 3 轴联动机床，

特别是使用氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，

5 轴联动加工可比 3 轴联

动加工发挥更高的效益。但过去因

5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3

轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了

5 轴联动机床的发展。

当前由于电主轴的出现，使得实现

5 轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度

和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型

5 轴联动机床和

复合加工机床（含

5 面加工机床）的发展。

在

EMO2001 展会上，新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现 4 个垂直平面的

加工和任意角度的加工，使得

5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜

面和倒锥孔的加工。德国

DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心，可在一次装夹下 5 面

加工和

5 轴联动加工，可由 CNC 系统控制或 CAD/CAM 直接或间接控制。

1.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方
面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动
生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自
动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动
编程、智能化人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开
放 式 数 控 技 术 进 行 研 究 ， 如 美 国 的

NGC(The  Next  Generation  Work-Station/Machine 

Control)、欧共体的 OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、