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| 技术创新推动中国金属加工业发展 |
| 来源：互联网，更新时间：2006-6-22 18:04:08，阅读：
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10年来的20项重大技术发展
十多年来，中国金属加工领域取得了巨大技术进步，这些成就的获得主要归功于在刀具材料、涂层技术、驱动技术、测量、监控和CNC等诸多技术领域里不断的技术创新，由此加速了新型机床的不断问世，推动了金属加工进一步向高速、高效、高精度和智能化发展。
这些技术过去10年来在中国金属加工业得到了广泛应用，提高了生产效率，改善了赢利水平，解决了生产难题，提供了新的方法，拓展了新的加工领域等。有许多技术不仅代表着金属加工业的过去，也开启着未来。
1．涂层刀具和涂层技术
由于涂层可以改变切削刀刃上整个切屑的成形过程，因此，刀具涂层对刀具性能的改善和加工技术的进步起着重要作用，致使涂层刀具成为现代刀具的标志。通过刀具涂层，可以减少刀具磨损、提高切削速度、减少摩擦热、避免形成积屑瘤、提高加工表面质量、减少对硬质合金刀体的热传导和提高刀具耐用度等，使涂层刀具在切削加工得到广泛应用，特别在干切削和硬加工中起着十分重要的作用。
近年来，涂层刀具的使用越来越多，而涂层材料的种类也日益增多，如硬涂层有：TiN、TiCN、TiAlN、AlTiN、Al2O3、AlCrN、CrN、Zr（CN）和多晶体金刚石等；软涂层有：WC/C、MoS2等。主要的涂层刀具制造厂家有：Sandvik Coromant、Kennametal、SECO、Mapal、Walter等。
为了在刀体上牢固地沉积涂层，目前主要是采用CVD和PVD工艺，通过新的研究，开发了中温CVD和PCVD（等离子体化学气相沉积）等先进工艺。目前从事涂层的专业厂家主要有CemeCon、Balzers、Fraisa等。
2.机电受控刀具
微电子技术与刀具技术的结合，不仅为受控刀具的开发开拓了新的途径，并且更为刀具的智能化提供了可能。这种应用微电子技术开发的机电受控刀具，是在刀体中装有用于刀具移动或进给的伺服电动机，并通过非接触式的电流传输和数据传送将刀体中的伺服电动机与机床的CNC控制系统连接起来，这就使这类机电受控刀具能够实现刀具通常不能完成，而由机床或由设在机床主轴中的附加装置来完成的一些功能，从而为这种刀具的多方面应用创造了条件。
由于集成了NC轴，使这类机电受控刀具成为加工中心的一个附加的和可更换的U轴。目前，由Komet和Mapal公司开发的这类机电受控刀具，既可用来实现车端面、切槽、扩孔和铰孔等工序，又可与Z轴进行直线插补和圆弧插补而用来进行轮廓（斜面、圆弧、球面等）加工。
这类机电受控刀具装上相应的传感器（测量加工的实际直径和切削力），就可对刀具的磨损进行补偿或对刀具的耐用度进行监控。
目前，这种机电受控刀具已应用于对缸盖的气门阀座和导管孔的综合加工（如德国Makino和Grob公司在加工缸盖设备上已应用了这种刀具）。
3.HSK刀柄
对于高速加工，机床主轴和刀具之间的接口具有特别重要的意义。由德国亚琛工业大学牵头，组织大学、科研机构、供应商等开发的HSK空心锥柄。通过其刀柄锥面（1∶10）和法兰端面在主轴上进行双向定位和夹紧，与传统的7∶24刀柄（SK）相比，具有较高的静、动态刚度、较高的轴向和径向定位精度、较小的重量和较短的换刀行程，因此特别适合于应用在高速加工场合。
1996年，HSK刀柄被列入德国DIN标准，并于2001年12月成为国际ISO 12164标准，为全球广大厂商所采用。
近年来，Mapal公司开发了一种“HFS”刀头更换系统，这种系统通过锥面、端面支承以及传动块和夹紧螺栓，可使切削刀头连接在HSK刀柄的刀杆上，具有很高的更换重复精度，这种特别高的精度（＜3μm＝使标准刀头能方便地进行更换。
4.热胀冷缩式刀夹
刀夹是机床主轴和刀具之间的连接装置。在上世纪90年代中期，为满足高速加工时对刀夹提出的夹紧可靠和圆跳动小的要求，开发出了热胀冷缩式刀夹。这种刀夹具有回转对称的结构和小于0.003mm的圆跳动（在其检验棒3×d悬伸处测得）。最初采用热空气加热，目前均采用电感应加热。德国Bilz、Kelch和Schunk等公司均能提供这类刀夹。目前，在加工模具的加工中心上已普遍使用这种刀夹。
5.电主轴
电主轴（内装式电机主轴）是机床的重要功能部件，特别是高速主轴被公认为是高速加工机床最重要的部件。它是一种智能型的功能部件，不但转速高、功率大，而且要配备一系列能控制主轴温升及振功等功能的相关装置，以保证其高速运行时的安全性及可靠性。电主轴最早应用于高速磨头上面，至上世纪90年代初，逐渐应用于车、铣、钻等加工领域。
电主轴的应用，极大推动了机床加工速度的提高。上世纪80年代末，加工中心最高主轴转速为6000～10000r/min，随着主轴轴承和润滑技术的发展，现在加工中心的主轴转速普遍达到15000～24000r/min。用于模具的加工中心主轴转速则高达42000r/min。
当前，高速主轴有多种不同的结构型式（如装有陶瓷混合轴承、磁浮轴承、空气静压轴承和液体动静压轴承）可集成到不同用途的HSC机床上，并可根据不同要求，在电主轴上安装不同的传感器，对电动机和轴承的温升、主轴的轴向位置、主轴振动状态和刀柄的夹紧状态等进行监控，以确保加工的精度。
采用永久磁铁的同步电动机要比传统的异步电动机有更高的转矩和功率（在相同主轴尺寸情况下），这种电主轴在高速加工机床已开始应用，在将来有很好的应用前景。
目前，多数主轴部件专业制造厂（如IBAG、Fischer、GMN、Precise、SKF和Alfred Jager等）可提供的标准电主轴，其功率从几瓦到100KW，转速由10000r/min到100000r/min。
6.直线电机
在上世纪80年代末和90年代初，直线电机的应用是机床制造业中最为重要的技术创新成果。直线电机是高速进给的一种传动方式，其原理是将一个直径无穷大的电机剖开，局部一段就成了直线电机。也就是将电能直接转变成直线机械运动的推力装置，从而省去了通常电动机的一些传动环节，使机床进给运动的传动链缩短为零。直线电机主要有直线感应电机和永磁直线电机两种。
就结构而言，电线电机的定子部分称为一次绕组，而转子部分称之为二次绕组，再加上光栅闭环反馈装置等几个部分组成。
美国Ingersoll和德国Ex-Cell-O是在机床上最早应用直线电机作为进给驱动装置的厂家。1982年，Ingersoll首先开发出第一台应用直线电机的机床，此后样机经过实验室试验，并经福特汽车厂使用。1992年，推出第一台由直线电机驱动的机床HVM800。Ex-Cell-O在1993年造出了第一台XHC240高速加工中心，目前产品已经升级到了第三代XHC341。
现今，已有相当一部分的高速加工中心已采用直线电机替代了传统的交流伺服电机和滚珠丝杠驱动装置。由于直线电机是通过电磁铁来产生机床部件的进给运动，故没有内部机械摩擦，具有很高的动态性能、移动速度和轴加速度。如采用同步直线电机的情况下，还可产生比异步直线电机更高的功率。
直线电机的应用重点是：高速加工中心（对工件进行综合加工）、激光加工机床、活塞车床和曲轴磨床（如Ingersoll Naxos和Landis公司生产的曲轴磨床）。
我国北京机床研究所、北京机电院高技术股份公司、多棱数控机床有限责任公司、沈阳机床集团、清华大学等已在自己的一些机床上采用了直线电机。
目前，直线电机的生产厂家主要有：Anorad、Indramat、Mitsubishi、Magnetics、GE Fanuc和Siemens等。
7.高速加工
高速加工技术不仅属于过去，更属于未来。随着刀具材料、驱动、控制和机床等技术的不断进步，高速加工不仅获得普遍应用，并且目前正在向超高速发展。如铣削铝合金工件，目前采用的铣削速度可高达7660m/min（视为超高速的切削速度＞8000m/min），相比90年代初的4500m/min几乎提高了一倍。
高速加工正在影响着整个加工技术的发展，高速加工也是属于未来的技术。通过提高切削速度，可以缩短加工时间，提高工件表面质量和精度，以及缩短加工工艺流程。基于高速加工的现代高速加工中心，已成功地将原本相互矛盾的柔性和生产率融合在一起，从而改变了中、大批量生产领域中的生产模式，由连线的加工中心替代柔性自动线已成为明显的发展趋向。
目前，活跃在高速加工机床领域的生产商主要有阿奇夏米尔国际贸易（天津）有限公司（Mikron）、Grob、Ingersoll、Ex-Cell-O、Hüller Hille、Cincinnatti等。米克朗HSM 600/800采用聚合物混凝土，其阻尼特性是铸铁结构的6倍；具有创新的结构设计，集高速铣削技术所要求的高动态性能、干式切削、激光测刀等技术于一体。
在最近5年，机床的轴加速度将由目前的1.5g提高到3～5g。最近，如Mikron的并联运动铣床HPM800、Chiron的并联运动机床“vision”，其加速度已达到3g，行程速度120m/min。因此可以看出，机床的高动态性能，必须通过所有轴的直接驱动和采用轻型的运动部件来实现，发展并联运动机床也是一种选择。高速加工刀具生产商主要有Sandvik Coromant、SECO、Kennametal、Iscar等。
8.轻型材料的应用
在发展高速加工技术中，轻型材料的应用对提高机床主轴转速和部件的移动速度起着重要作用。
由陶瓷和钢制成的混合轴承（FAG和SKF等公司制造，滚动体Si3N4，内外钢环为氮合金不锈钢）已广泛应用于高速电主轴部件。陶瓷滚珠与钢珠相比，具有密度小、弹性模数高、热膨胀系数小、摩擦系数小等特点，因而具有离心力小、刚性高、热膨胀小、磨损小等优点，由此可提高主轴的极限转速。如采用油-汽润滑，直径60mm主轴转速可达35000r/min。
在高速加工中心上，采用轻型构件以减轻运动质量、提高运动速度，对提高轴的加速度和动态性能，由此减少时间损失具有重要意义。如Hüller-Hille的“Specht 500L”高速加工中心，其Z轴滑台就采用了钢和纤维增强塑料的组合结构，从而显著提高了轴加速度（2g）。
高速面铣刀常常采用高强度铝合金来制作刀体，在刀体上涂有耐磨涂层，以减轻铣刀重量，如Walter公司的F2250面铣刀和Mapal公司的WWS面铣刀。
9.高精度和高效磨削
CBN砂轮的应用，推动了磨削工艺朝着两个方向发展。一是高效磨削（精度为2～3μm），二是高精度高速磨削（精度＜1μm＝。
随着高效磨削的发展，促使磨削工艺从纯粹的精加工工艺发展为普通的加工工艺，从而扩大了磨削工艺的应用范围。CBN砂轮的圆周速度达150m/s，磨削余量达到3mm，这已达到了铣削工艺的材料切除率。由此，可通过磨削替代常规的由车削或铣削来进行的粗加工，而直接由磨削完成精加工，从而缩短了生产工艺流程。如加工草坪割草机发动机的曲轴（灰铸铁），先前要采用6道车削和3道磨削工序，目前通过CBN砂轮只采用了3道磨削工序，加工时间节省了65%。
采用CBN砂轮的高速高精度磨削，在汽车工业主要应用于凸轮轴和曲轴连杆颈的磨削加工。如连杆颈的尺寸精度一般为IT6，圆度≤0.005mm，Ra0.2～0.4，要求曲轴磨床的工序能力系数为Cp=1.67，这意味着要求磨床的实际加工公差要比给定的公差小一半。在曲轴磨床上一般采用高达125～140m/s的磨削速度，在采用曲轴连杆颈跟踪磨削工艺（用直线电机驱动，使磨头以很高的往复摆动速度进行跟踪磨削）的Ladis、Naxos和Junker等公司的曲轴磨床上，通过采用CBN砂轮，通常可缩短50%加工时间和节省50%的费用。
目前，有一些国际性磨料生产企业，在CBN砂轮磨料方面提供了很好的产品，如圣戈班磨料、金世博（Kingspor）等。圣戈班的Q-Flute是一种高温混合树脂结合剂产品，是高效率下的大去除量磨削用磨料。在对工件没有热损伤并保证质量的前提下，能够大幅度提高产品质量、材料去除率和产品寿命。在保证产品质量的前提下，加工效率至少提高两倍以上，可以用在10kW以上的CNC数控磨床上。
10.硬加工
通过新型刀具材料的开发和硬涂层的应用，采用具有一定几何形状的刀具进行硬(HRC45～63，Ra0.2～0.8)加工，在很多情况下可以替代磨削或电火花加工，从而简化零件的制造工艺流程、缩短加工时间、提高工件表面质量、减少加工设备、降低单件成本和改善生态环境（干切削）。
目前，特别是硬车削和硬铣削应用较为普遍，如轴承环、后桥半轴和其它淬火轴类零件的加工，采用硬车往往比传统工艺减少2～3道工序，并可省掉磨床，缩短65%左右的加工时间，零件制造成本降低35％～50％。在模具制造中，通过硬铣可大大简化制造工艺流程。
采用硬铣工艺，工件经淬火后可在一次装夹下只须进行粗铣和精铣，可免去常规工艺的软铣、电极制造、电火花加工和抛光等工序。而硬铣的应用，也为模具制造实现CAD/CAM/HSM的集成创造了条件，可以认为，高速硬铣给模具制造技术带来了一次重大变革。
就机床而言，有些机床厂所采取的手段是用混凝土聚合物作机床床身（人造花岗岩），以增强刚性及抗振性，如美国哈挺的数控车床、英国600集团的数控车床及瑞士米克朗的加工中心等，这种材料的阻尼特性胜过灰铸铁6倍，热稳定性超过灰铸铁20倍。
除了材料外，机床的结构上也各具特色。如米克朗HSM400高速加工中心，其结构型式为“O”型龙门框架结构。英国600集团的Tornado飓风数控车床，其采用的高精度轴承、卡盘、滚珠丝杆及导轨都是特殊挑选的。
哈挺公司将原来大型龙门机床用的静压导轨技术，移植至数控车床上来应用。静压导轨是由自补偿带压力的流体支撑着的，由于油膜的吸振性使系统的刚性大大提高。在一般情况下，采用静压导轨的机床刚性是传统线性导轨机床的4倍。
为了实现硬车削，哈挺车床的主轴也与众不同，他们的车床主轴是永不磨损型的，弹簧夹头不需加装适配器就可以直接被主轴夹紧，而且要使得切削点到主轴前轴承之间的距离尽量缩短。
哈挺最近还发明了一种新的轮廓适应弹簧夹头SCC，它结合了高刚性机床在加工应用中的专业技术和工件夹紧解决方案，使得棒料的硬车加工能力上了一个新的台阶。
11.干加工
通过很多的研究项目和一些工业应用表明，不用冷却润滑液或采用微量润滑（1～80ml/h的润滑液）进行切削加工已是一种成熟的加工工艺。同时表明，通过采用干加工和准干加工是进一步降低制造成本和消除冷却润滑液对环境污染的有效途径。
目前，滚铣齿轮，内齿拉削和铝合金箱体件的综合加工已完全可以采用干加工和微量润滑加工来实现。如德国Grob公司设计制造的变速箱体和离合器壳生产线就采用了准干加工，年生产40万台的变速箱体和离合器壳，按传统湿式加工，每年冷却润滑液的费用几乎要高达30万欧元。
目前，干加工是金属切削加工的关键工艺，它不仅涉及到刀具和涂层，并且还要有适合于干加工/准干加工的机床，像Ex-Cell-O、Hüller Hille和Heller等机床制造厂家都可提供进行干加工的机床。
12.激光加工
对于加工来说，作为一种“热”刀具的激光束，不仅能加工金属、塑料、木材、玻璃和陶瓷等材料，而且还具有很大的加工柔性，能适应众多的加工任务，如打孔、切割、精密雕刻、焊接和表面处理（表面淬火、表面合金化和表面涂覆）等。
随着激光器功率的提高和直线电机的应用，推动了激光加工的发展。激光器功率的增大（高达3500W）不仅可以加工较厚的钢板，并且可以以较高的进给速度进行加工。目前，Finn-Power公司的高速激光切割能以20m/s以上的速度切割1mm厚的低碳钢，一台3500W的激光器可以切割厚达20mm的低碳钢或12mm厚的不锈钢。
目前激光加工又是复杂而细致外形轮廓工件加工的最佳途径。如DMG公司的带有三个光学轴和三个机械轴的六轴激光加工中心（DML40S和DML40S1）可用于小型注塑模具的加工，也可用来加工陶瓷、硬质合金、立方氮化硼和金刚石等材料。
通华嘉（Trumph）推出的具有两个二氧化碳激光发生器、两个激光头及高速线性驱动轴的TRUMATIC HSL 2502C可以达到三倍的加工量。其激光功率为5kW的二维CO2激光切割机Trumatic L3050，可切割的低碳钢板最大厚度为25mm。Trumatic 6000 Laser Press双C形结构复合加工机，其上既装有带数字化智能高度调节系统的激光切割头，又装有带线性模具库的冲压头，把激光切割和冲压加工两种工艺组合到一台机床上，使钣金工件能在一次装夹下完成全部的加工工序。冲压头负责完成标准轮廓的冲孔加工(如方孔、圆孔)、成形加工(如翻边、压筋、冲切百叶窗)和攻丝，而激光切割头则能以较高精度切割出切缝光滑、无毛刺的轮廓曲线和异形孔。
日平富山公司(NTC)的三维激光切割机TLM-610，既可进行切割，又可进行焊接。
瑞士百超(Bystronic)公司的二维CO2激光切割机Byspeed 3015，采用全飞行光路和直启螺旋电机(DHM)驱动系统，动态加速度高达3g。当切割板材厚度1mm、孔径2mm、中心距3mm的孔时，每分钟可连续切割600个以上，其公差均在±0.05mm范围内。
日本天田(AMADA)公司的采用直线电机驱动的二维激光切割机FOL 3015，最大合成移动速度高达340m/min，加速度5g。
MAZAK最近在中国市场上推出了定长光路激光切割机，通过光路长固定方式，在整个作业区内实现了均一的切割效果。
13.断裂剖分工艺
断裂剖分是使一个整体构件通过冲击断裂将其分裂成两个配合件的一种工艺，这种工艺已应用于发动机连杆的断裂部分上。按照常规工艺，连杆剖分为连杆和连杆盖是通过锯削或铣削来实现的，随后不仅需要磨削连杆和连杆盖的剖分面，并且在该剖分面上还要钻铰螺栓定位孔和攻螺纹孔等，以便使连杆和连杆盖能实现精确合装。
这样，从“剖分”为两件到能精确“合装”为一体，需要经过好多道加工工序。为此，需要较多的机床。而经过断裂剖分后的连杆和连杆盖，可利用其呈颗粒状的凹凸不平的剖分面直接进行精确合装，免去如传统工艺为实现连杆和连杆盖精确合装所需的那些后续工序（磨削剖分面、铰螺栓定位孔和螺纹孔等）。
按照常规工艺，连杆加工的工艺流程一般需要14道工序，而应用断裂剖分新工艺就只需6道加工工序。多年来，包括我国一汽在内的许多应用实例表明：采用这种新工艺，使连杆的加工费用约降低50%。
近几年来，Ex-Cell-O公司又将这种新工艺成功地应用于发动机曲轴箱主轴承轴承盖的剖分上。
14.并联运动机床
在1994年的美国芝加哥国际机床展览会上，美国G&L公司展出了一台名为Variax的并联运动机床，它是在Stewart平台即空间并联机构基础上发展而成的加工中心。
所谓并联机床，就是以空间并联机构为基础，以数控软件代替部分硬件、以电子装置及元器件代替部分机械装置，通过改变桁架杆的长度及移动支点位置，来迅速实现刀具与工件的相对位置变动，从而打破了传统机床以直角坐标系为基础的串联运动学原理。
随之开发的如德国DS公司的Z3铣头、意大利COMAU公司的平动机床、瑞士STARRAG公司的关节机床等，都是典型的并联运动机床。并联运动机床具有结构简单、刚性高、重量轻、动态性能好和移动速度高等一系列优点，故有广阔的应用前景。
近10年来，并联运动机床已成为机床制造业中进行创新的重点，出现了众多不同结构布局的新颖并联运动机床。
我国高等院校和企业联手也开发出有自主知识产权的这类机床，如清华大学和天津大学的VAMTIY型、天津大学的3--HSS、哈尔滨工业大学和哈尔滨量具刃具厂合作设计制造的并联运动机床已在哈尔滨气轮机厂用于气轮机叶片的加工。
15.复合机床
1992年德国EMAG公司开发成功了被誉为近10年最佳机床的倒置立车。其机床结构与立式车床相反，工件在上而刀具在下，故适合于轻型回转体盘类零件的车削加工，排屑方便，并可组合成多工序加工，以及实现自动上下料全自动化加工。
上世纪90年代初，奥地利WFL公司首先推出车铣复合加工中心系列产品Mill-Turn，使曲轴等复杂零件高效加工成为可能。这类机床的基型为斜床身车床结构，双主轴、双刀架。在刀架上方，安装一个铣头，它既可作X、Y、Z三向直线轴运动，还可绕Y轴作B轴回转，并带有刀库及换刀装置。
近几年来，在金属加工业，出现了愈来愈多的采用复合机床对复杂工件进行综合加工的明显趋向，各种不同结构和不同工艺集成的复合机床（也称多工艺机床，多功能机床）也由此诞生。
MAZAK的INTEGREX e-H系列被誉为划时代的超复合加工机床，公司提出了“DONE IN ONE”的口号，目标是要在一台机床上能把所有的活儿都干下来。
德国DMG、韩国DAEWOO等也均有车铣复合加工中心产品问世，我国的沈阳、大连、北一等先后将此类产品开发成功，大连机床集团的CHD25九轴五联动车铣复合中心还被评为2006年春燕奖。秦川和沈阳机床也都自主研发了龙门车铣复合中心，为大型工件提供装备。
除了车铣复合外，Willemin-Macodel的W408MT复合单元，BUMOTEC的S-192FT铣车复合加工中心以铣削功能为主，兼备车削功能的加工形式，它的基本型式是在加工中心上，加上车削主轴来完成铣—车加工。
日本株式会社池贝IKEGAI发明的专利U轴功能，其原理就是加工中心主轴具有NC控制的径向进给功能，即刀具在旋转切削的同时，刀头可沿着刀架端面作径向进给运动。进给由伺服电机所控制，精度可达0.001mm。此机床除了具有铣镗功能外，还能车削。所以用一把刀具就能对零件进行阶梯加工、圆弧加工、或锥体与锥孔加工，经换刀后还可进行曲面加工，切糟加工及螺纹等加工。
另外，Index也推出了V250/V300车磨中心，Okuma为Macturn250车铣中心，Ex-Cell-O的则是XG690车铣磨专用机床。
通过在这类机床上多种不同加工工艺的集成，实现工件尽可能在一次装夹下的综合加工，由此可以达到减少机床和夹具、免去工件在工序间的搬运和中间储存、提高工件加工精度、缩短加工周期以及节省作业面积等目的。因此，采用这类复合机床可获得显著的技术经济效果。
16.电火花加工技术
为加工模具服务的电火花加工技术，主要分电火花成形技术及电火花切割技术两类。
电火花成形机床的工作原理是将石墨电极通过放电加工将模具精密成形。为了解决加工间隙内的电蚀产物的堆积，集中放电，甚至起弧等，就需要智能技术即适应控制来解决。瑞士阿奇夏米尔等公司就是根据成熟的工艺数据库来开发加工软件，将加工对象分类处理。日本牧野注重自动化技术，用一台数控电极机加预调单元，配置多交换工作台的电火花成形机组成加工单元来自动高效加工零件。牧野还有一套电火花加工的程序支援工具，以最佳的工艺参数通过人机对话来制定加工程序。当然，通过网络技术来完成数据交换、培训、咨询、维修保养等也是一大发展趋向，阿奇夏米尔这方面领先一步。日本沙迪克Sodick公司的进给采用直线电机技术，以消除加工间隙，减少主轴的振动与噪音。
电火花线切割机床是通过金属电极丝放电加工对工件进行切割，分快走丝和慢走丝两种。快走丝的材料是钼，切丝正转、反转可反复使用，然而切丝长期使用会形成表面凹坑，原始位置也会变动，同时由于快走丝，故机床振动较大。而慢走丝材料用黄铜，从一个走向进行切割，切丝不再重复使用。故慢走丝加工精度高，表面质量好且运用范围广。线切割机床的发展趋向是提高机床的机械精度、脉冲电源精度及伺服控制精度，高档线切割机均用光栅尺来进行闭环反馈控制。
17.工业机器人在机床上的应用
当今，在机床的全盘自动化中，工业机器人起着重要作用。机床通过工业机器人进行自动上、下料不仅可以使机床实现3班连续运动，减少操作人员，而且可以显著缩短辅助时间。
如德国Chiron公司采用四台加工中心加工4种不同的工件，3班制运行，只采用了一台FMB公司的工业机器人“Unirobot”,省掉了5至6个操作人员。
Witzig & Frank公司的Twinflex MD双主轴加工中心采用了有轨移动式机器人进行自动上、下料；Dekel Maho的立式加工中心“DMP60V”上采用了Fanuc的工业机器人“M-16iB/20”。
ABB的IRB1410焊接机器人采用IRC5控制器和5.07焊接软件，使用全新的人机操作界面，具有较高的定位精度。它采用高速IGBT逆变控制方式来达到最适合的波形，并在全焊接电流范围内保证电弧稳定、高速焊接，适用于中, 低碳钢的焊接，使用CO2或混合气体保护焊接。
擅长专机制作的意大利COMAU公司，比较成熟地将缸体及缸盖生产线中的零件搬运设计成由机器人完成。当然，对工件的抛光打磨、清洗及其它脏、累干活的也是机器人表演的舞台。
意大利意沃乐EVOLUT公司是欧洲最大的机器人应用与集成制造商，它开发的DC-5机器人修边、倒角装置很有新意。该机器人可以装夹工具对主轴上零件修边去毛刺，甚至机器人可以加装动力源用刀具对零件进行加工，因此它已将机械人传统的搬运、喷漆、焊接工作范围扩展到了金属切削及抛光领域。工作单元还可以配备各种上料方式，如带视频装置可抓取随机摆放的工件，或以旋转台摆放，或以传送带摆放等等。
除此以外，机器人最常涉足的领域还有用于压铸单元、车、铣中心单元、复合机床单元、零件抛光单元等等。
目前，为适应不同品种和薄壁零件的混合生产，可采用装有摄像系统和力矩传感器的智能机器人。
应指出，工业机器人技术在机床领域的应用，有一个发展方向是使加工中心机器人化。例如通过六个可以伸缩的伺服轴来支撑并移动主轴部件的并联运动机床（如G & L的VARIX），从结构看，实质上是一种机器人化的机床。
随着社会的不断发展和进步，劳动力成本将越来越高，对环保及安全的要求将越来越严，所以工业机器人的应用势必是一种趋向。而且由机器人干出的工件，譬如说打磨，其零件的一致性比人工来得好，因此欧洲有些名牌汽车制造商甚至对某些零件的某些工序，已规定必须有机器人来操作。
18.CNC控制系统
CNC控制系统是机床加工过程链中的关键环节，它在很大程度上决定着现代机床的加工速度和精度，并影响加工工件的表面质量。因此，控制系统的性能和水平直接影响到数控机床的发展。
近年来，电子技术和计算机硬、软件技术的飞速发展，推动了控制系统不断更新换代，出现了一批新一代的CNC控制系统，如GE Fanuc的“30i”、Siemens的“Sinumerik 840D”、三菱的“CNC700”、Bosch Rexroth的“MTX”Fidia的“C20”和Heidenhain的“iTNC30”等。其中，Fidia的“C20”采用了最新的高速处理器“奔腾4”，可以在高速情况下对极复杂的多轴加工进行可靠和纳米插补，并集成CAD/CAM系统进行自动编程；“CNC700”系统具有超短的程序段处理时间（0.2ms），故有很高的生产效率和精度。
新一代的CNC控制系统均能实现多轴控制，其中“MTX”甚至可控制64个轴，其中8个为主轴，其余为伺服轴。因此，都能适用于模具制造中复杂零件的5轴和6轴加工。
还有很多机床厂，他们或者自己开发数控系统，或者开发操作系统的界面。如日本的MAZAK， 牧野、森精机，美国的HURCO，意大利的FIDIA等等。
国内数控系统专业的企业，主要厂家有华中数控、广数、北京凯奇数控、北京凯思帝、南京华兴和成都广泰等。他们都正在积极研制自主品牌的产品。华中数控的梧州联动数控系统的成功开发，对推动中国高端数控机床的发展起着积极的作用，而凯奇的NC110系统（奔腾2）标准配置可控6个轴，可6轴联动，NC-230则是5轴联动的高档数控系统。
19.现代精密检测技术
现代精密检测技术是迅速提升装备业水平的关键技术。采用先进的信息化数字测量技术和产品来装备制造业，也是当前一个重要的发展趋向。当今现代化检测技术主要包括：
a.数字化测量技术
即通过数字化测量仪器、数字化量具产品对零件进行检测。如各种数显量具，像日本三丰、瑞士TESA及上海量具刃具厂、深圳UMP等公司开发的防水数显卡尺以及各种数显百分表、千分表、数显内径表等，有些还带有测量数据统计处理功能及打印输出。
另一种是数字控制检测仪器，如德国Klingelnberg公司、美国M&M及Mahr公司的CNC齿轮测量中心，可检测各种齿轮类零件及各种齿轮刀具；我国哈量和精达开发的齿轮测量中心，在精度和测量速度方面已经接近或达到国外水平。
就刀具系统来说，Zoller、Kelch等公司所开发的CCD数字式对刀仪系列产品，能将测量过程全自动化，并备有刀具管理数据库，能与多台数控机床通讯，自动实现机床加工位置参数信息的闭环反馈。
数字化测量最具代表性的精典产品就是三坐标测量机，主要供应商有海克斯康（青岛）（原名B&S前哨）、德国ZEISS、Mahr、英国LK、西安爱德华、303所、上量等企业。
三坐标测量技术在采用工程陶瓷、磁力封闭新材料、新结构等方面均在不断创新，多测头的集成，扩大了仪器测量功能；多功能、高精度、多坐标综合测量仪，打破了传统量仪的格局，即一台仪器经一次装夹就可完成工件多种几何参数的检测，从而大大提高了测量精度和效率。
b.测量技术与制造系统的集成
将现代测量技术及仪器融合、集成于先进制造系统，从而构建成完备的先进闭环制造系统，为“零废品”制造奠定了基础。
如美国格里森公司及德国克林格贝尔公司，采用先进的齿轮测量中心及相应的齿轮测量软件，与CNC齿轮加工机床相连，实现了圆柱齿轮、弧锥齿轮的CAD/CAM/CAI的闭环制造。
德国Walter公司生产的复杂数控刀具闭环制造系统，可实现数控刀具的自动化、非接触式测量。通过刀具在线补偿系统，与数控刀具磨床实现在线连接；将实测值和设计值进行比较后，实时修正机床磨削参数，从而确保了复杂型面数控刀具的加工质量。
c.在线在机测量技术
在线在机测量技术以及工位量仪、主动量仪是大批量生产时保证加工质量的重要手段。
计量型仪器进入生产现场、融入生产线，监控生产过程。对仪器的高可靠性、高效率、高精度以及质量统计功能、故障诊断功能提出了新的要求，而近年来开发的各种在线在机测量仪器满足了这些要求。
如美国Brown & Sharp公司的Bravo-NT三坐标测量机可在汽车生产线上对车身尺寸实施在线测量并充分满足汽车生产线对测量节拍、测量精度和测量可靠性的要求。
德国Kopp公司磨齿机的机载齿轮测量装置集测量系统和机床于一体，可在工件试磨后马上进行在机检测，测量信息处理后能反馈至机床，及时修正加工参数。
d.大尺寸、复杂几何型面轮廓测量技术及仪器、反求工程测量技术及仪器的发展
Poli、Fardarm公司的多关节式坐标测量机，采用了高精度光栅和内置平衡系统，且带有温度补偿，精度可达±0.025mm/1.2m球；加拿大EAGLE精密技术公司的EPT TMS-100弯管测量系统，具有接触式和红外非接触式两种测头，以及与数控弯管机全兼容的零件库和误差校正信息库，使测量大型零件，特别像航空发动机零件成为可能。
德国Leize公司的激光跟踪测量仪，带有红外激光绝对长度测量（ADM）系统，可用于大尺寸复杂形面轮廓的测量。
e.激光测量技术和仪器
随着激光测量技术的发展，纳米分辨率激光干涉测量系统在超精测量和超精加工机床上得到广泛应用。
英国Renishaw公司的激光干涉测量系统，配备了灵敏度和精度更高的温度、气压、湿度传感器和金牌EC10环境补偿装置，提高了测量精度，其稳频精度可达±0.05ppm,线性测量精度±0.7ppm，分辨率可达1纳米，是激光测量技术发展的典型代表。
德国SIOS的小型激光干涉仪系列产品，有微型平面干涉仪、激光干涉测头等，可以和用户多种测量系统结合，据称特别适用于完成各种小尺寸范围的纳米测量任务。
美国光动（OPTODYNE）公司开发的激光向量测量技术，是一种采用对角线方向测量数控机床空间位置精度的新方法，能提高在机检测数控机床的精度和检测速度。
f.绝对式光栅尺
近年来，绝对式光栅尺的问世是数控机床位移测量技术的重大进步，绝对式光栅尺的应用，进一步提高了数控机床加工精度和加工效率。
在NC机床上，一直采用的位移测量装置是增量式光栅尺，采用这种增量测量方式，首先要确定初始点，然后读出从该点到所在位置的增量数来确定位置。因此，NC机床在开机后，每个轴需要进行位置移动去寻找参数点。而装有绝对式光栅尺的NC机床，在通电开机后，能够立刻重新获得多个轴的绝对位置，就不需要移动轴去寻找参数点，这样就可在NC机床各轴的中断处继续进行原来的加工程序。由此，减少NC机床的非生产时间。目前，Heidenhain和Fagor公司的绝对式光栅尺，最高速度可达120m/min，分辨率达0.1μm。
20.数控金属成形加工
随着数控机床的不断发展，金属复合成形的应用越来越广，主要为冲压与剪切相结合、冲压与折弯相结合或者剪折冲三者相结合，而当今巳将激光加工手段也融合进来了。
例如，数控回转头压力机采用高性能伺服驱动系统，大大提高了步冲次数与冲压稳定性；智能型的夹钳机构，最大限度地减小了冲裁死区；毛刷型工作台保证了对板材的有限支撑，并保护板材表面不受划伤。目前这类冲床的冲压频率在0.5mm步距时可达到1000次/min以上，轴向进给速度可达80-100m/min，合成速度可大于120～150m/min。数控板材折弯机和多边折弯中心能实现多种折弯工件的工艺存储与轮番生产，机床的工作台甚至可以挠度自动补偿，定位机构能保证板材的精确送进。这类机床一般都配备自动上下料装置。著名生产商有SALVAGNINI、TRUMPF、BYSTRONIC、AMADA、BLM等。 |
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