机床技术都有哪些发展趋势？
机床技术十四大发展趋势：1、机床的高速化随着汽车、航空航天等工业轻合金材料的广泛应用，高速加工已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也日益广泛。机床的高速化需要新的数控系统、高速电主轴和高速伺服进给驱动，以及机床结构的优化和轻量化。高速加工不仅是设备本身，而是机床、刀具、刀柄、夹具和数控编程技术，以及人员素质的集成。高速化的最终目的是化，机床仅是实现的关键之一，绝非全部，生产效率和效益在“刀尖”上。 2、机床的精密化按照加工精度，机床可分为普通机床、精密机床和超精机床，加工精度大约每8年提高一倍。数控机床的定位精度即将告别微米时代而进入亚微米时代，超精密数控机床正在向纳米进军。在未来10年，精密化与高速化、智能化和微型化汇合而成新一代机床。机床的精密化不仅是汽车、电子、医疗器械等工业的迫切需求，还直接关系到航空航天、导弹卫星、新型武器等国防工业的现代化。 3、从工序复合到完整加工70年代出现的加工中心开多工序集成之先河，现已发展到完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。完整加工通过工艺过程集成，一次装卡就把一个零件加工过程全部完成。由于减少装卡次数，提高了加工精度，易于保证过程的高可靠性和实现零缺陷生产。此外，完整加工缩短了加工过程链和辅助时间，减少了机床台数，简化了物料流，提高了生产设备的柔性，生产总占地面积小，使投资更加有效。 4、机床的信息化机床信息化的典型案例是Mazak410H，该机床配备有信息塔，实现了工作地的自主管理。信息塔具有语音、文本和视像等通讯功能。与生产计划调度系统联网，下载工作指令和加工程序。工件试切时，可在屏幕上观察加工过程。信息塔实时反映机床工作状态和加工进度，并可以通过手机查询。信息塔同时进行工作地数据统计分析和刀具寿命管理，以及故障报警显示、在线帮助排除。机床操作权限需经指纹确认。5、机床的智能化-测量、监控和补偿机床智能化包括在线测量、监控和补偿。数控机床的位置检测及其闭环控制就是简单的应用案例。为了进一步提高加工精度，机床的圆周运动精度和刀头点的空间位置，可以通过球杆仪和激光测量后，输入数控系统加以补偿。未来的数控机床将会配备各种微型传感器，以监控切削力、振动、热变形等所产生的误差，并自动加以补偿或调整机床工作状态，以提高机床的工作精度和稳定性。6、机床的微型化随着纳米技术和微机电系统的迅速进展，开发加工微型零件的机床已经提到日程上来了。微型机床同时具有高速和精密的特点，最小的微型机床可以放在掌心之中，一个微型工厂可以放在手提箱中。操作者通过手柄和监视屏幕控制整个工厂的运作。7、新的并联机构原理传统机床是按笛卡尔坐标将沿3个坐标轴线的移动X、Y、Z和绕3个坐标轴线转动A、B、C依次串联叠加，形成所需的刀具运动轨迹。并联运动机床是采用各种类型的杆机构在空间移转主轴部件，形成所需的刀具运动轨迹。并联运动机床具有结构简单紧凑、刚度高、动态性能好等一系列优点，应用前景广阔。8、新的工艺过程除了金属切削和锻压成形外，新的加工工艺方法和过程层出不穷，机床的概念正在变化。激光加工领域日益扩大，除激光切割、激光焊接外，激光孔加工、激光三维加工、激光热处理、激光直接金属制造等应用日益广泛。电加工、超声波加工、叠层铣削、快速成型技术、三维打印技术各显神通。9、新结构和新材料机床高速化和精密化要求机床的结构简化和轻量化，以减少机床部件运动惯量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构件进行拓扑优化，设计箱中箱结构，以及采用空心焊接结构或铅合金材料已经开始从实验室走向实用。10、新的设计方法和手段我国机床设计和开发手段要尽快从甩图板的二维CAD向三维CAD过渡。三维建模和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的集成，加快新产品的开发速度，保证新产品的顺利投产，并逐步实现产品生命周期管理。11、直接驱动技术在传统机床中，电动机和机床部件是借助耦合元件，如皮带、齿轮和联轴节等加以连接，实现部件所需的移动或旋转，机和电是分家的。直接驱动技术是将电动机与机械部件集成为一体，成为机电一体化的功能部件，如直线电动机、电主轴、电滚珠丝杆和力矩电动机等。直接驱动技术简化了机床结构，提高了机床的刚度和动态性能，运动速度和加工精度。12、开放式数控系统数控系统的开放是大势所趋。目前开放式数控系统有三种形式：1）全开放系统，即基于微机的数控系统，以微机作为平台，采用实时操作系统，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电动机的运动。2）嵌入系统，即CNC+PC，CNC控制坐标轴电动机的运动，PC作为人机界面和网络通信。3）融合系统，在CNC的基础上增加PC主板，提供键盘操作，提高人机界面功能，如Siemens840Di和Fanuc210i。13、可重组制造系统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日益重要。通过数控加工单元和功能部件的模块化，可以对制造系统进行快速重组和配置，以适应变型产品的生产需要。机械、电气和电子、液和气、以及控制软件的接口规范化和标准化是实现可重组性的关键。为了加快新机床的开发速度和质量，在设计阶段借助虚拟现实技术，可以在机床还没有制造出来以前，就能够评价机床设计的正确性和使用性能，在早期发现设计过程的各种失误，减少损失，提高新机床开发的质量。
机床行业的发展趋势
机床工业的现代化水平和规模，是一个国家工业发达程度的重要标志之一，机床行业的传统制造强国主要为德国、日本、意大利等工业化发达国家。同时，伴随着国内工业整体实力的提升，中国已成为机床制造大国。目前，在供给方面，中国机床行业产值位居世界第一位，产值为194.2亿美元，在全球市场中占据份额为23.1%。在需求方面，中国消费额位居世界第一位，消费额为223亿美元，在全球需求市场中占据份额为27.2%。中国虽然在全球机床供需市场中都占据着重要市场份额，是机床大国，却不是机床强国，中高端机型仍存在进口依赖。全球机床行业发展历程机床从出现至今经历了五个发展阶段，即雏形期、产生期、精密化时期、半自动化时期和自动化时期。全球机床行业供需现状美国Gardner Intelligence公司是一家多年从事全球机床行业统计分析的专业公司，近期发布了2019年世界机床行业统计调查报告，报告中所述机床包括金属切削机床和金属成形机床。报告数据显示，2016-2018年，全球机床行业产值呈逐年增长趋势，2019年开始下降。2019年全球机床产值为842亿美元，同比降低11%。2020年，全球疫情蔓延，经济活动明显减少，全球机床产量很可能下降更多，前瞻预测2020年全球机床产量为716亿美元。2019年世界机床行业统计调查报告数据显示，全球机床消费额与产值表现出类似的变化趋势，即2016-2018年呈逐年增长趋势，2019年开始下降。2019年全球机床消费额为821亿美元，同比降低10.66%。全球机床消费额与产值保持相似变化趋势，据此，前瞻预测2020年全球机床消费额为698亿美元。中国机床产值居世界第一从机床供给市场来看，2019年，全球机床行业产值为842亿美元，其中中国产值位居世界第一位，产值为194.2亿美元，在全球市场中占据份额为23.1%。德国、日本产值分别为140亿美元和129.9亿美元，分别位居全球第二和第三，在全球市场中的份额分别为16.6%和15.4%。中国、德国和日本三个国家占据了全球55.1%的份额。中国机床消费额居世界第一从机床需求市场来看，2019年，全球机床行业消费额为821亿美元，其中中国消费额位居世界第一位，消费额为223亿美元，在全球需求市场中占据份额为27.2%。美国、德国消费额分别为97亿美元和79亿美元，分别位居全球第二和第三，在全球需求市场中的份额分别为11.8%和9.6%。中国、美国和德国三个国家占据了全球48.6%的份额。—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国机床行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》
