世界數控機床的發展日新月異，中國的工作母機也應該迎頭跟上。那么我們該如何借鑒技術，結合機床工具行業“十二五”發展規劃，找到立足自身發展的切入點，值此提出一些膚淺看法，以期能起到拋磚引玉的作用。
1 設計的理念創新
1.1 并聯機床的誕生
美國G＆L公司發明了并聯機床，從此機床由傳統的C型傳動鏈結構向并聯運動發展（圖1、圖2）。
圖1 俄羅斯六條腿并聯機床 圖２ 瑞士ＳＴＡＲＲＡＧ關節機床
所謂并聯機床，就是以空間并聯機構為基礎，以數控軟件代替部分硬件、以電子裝置及元器件代替部分機械裝置，通過改變桁架桿的長度及移動支點位置，來迅速實現刀具與工件的相對位置變動，從而打破了傳統機床以直角坐標系為基礎的串聯運動學原理。
譬如德國DS公司的Z3銑頭（圖3），就是利用并聯機構的原理，為高速高效加工航空工業的型框、翼肋、長櫞等開創了先河。目前該ECOSPEED系列的加工中心。
然而大家知道，并聯機床的缺點是剛性較弱，因此如何改善剛性，擴大自由度限制范圍是一個值得研究的課題。中國對串、并聯相結合的新概念機床研究有一定基礎，清華大學、哈量等企業廠校結合，也取得了很大成果（圖4）。
圖３ Ｚ３銑頭 圖４ 校企結合研制成果
微型化也是并聯機床的一個發展思路，我們可以放置在大型零件內部進行加工，其結構可以正置、倒置或水平放置。
1.2 倒置立車的發明
德國EMAG公司發明的倒置立車（圖5），特別適宜對輕型回轉體零件的大批量加工。隨即倒立加工中心馬上應運而生。北京一機床、沈陽機床等也陸續開發出成功案例。上海理工大學和上海重型機床廠聯合制造的倒、正置相結合的數控立車，已在上海三菱電梯成功應用。倒置機床變型容易，非常適合復合加工發展，除車、銑、磨、鏜以外，還可加上滾齒、磨齒、激光和焊接加工等等。我們還可將其與FMS聯線，尤其是傳輸機構和工件的自動化搬運等方面大有創新機會，如采用機械手臂等等。
圖５ ＥＭＡＧ倒立加工中心 圖６ 德國ＡＬＦＩＮＧ公司的ＡＳ系列
1.3 虛擬X軸的加工中心
通過極坐標和笛卡爾坐標的合成來實現X軸運動，即虛擬X軸運動（圖6）。主軸箱是由大功率扭矩電動機驅動，繞Z軸作C軸回轉，同時又迅速作Y軸上下升降，這兩種運動方式的合成就完成了X軸向的運動。由于是兩種運動方式的合成，故機床的快進速度達到120 m/min，加速度為2g。
此類雙運動合成某運動軸的機床，雖然進給速度比較快，但剛性比較差。所以ALFING公司在汽車行業的投標只局限于缸蓋，從來不投缸體。如果我們對此項技術有興趣的話，不妨在機床剛性上再下些功夫，機床結構也可考慮用龍門框架型，因為市場需求面比較大。滾壓刀 滾扎頭 滾壓頭 鏜滾刀 數控光機
1.4 制造
21世紀開始，國際機床制造強國普遍重視制造。所謂制造（Extreme Manufacturing）是指在條件下，制造尺度或功能的器件和功能系統，集中表現在微細制造、超精密制造、巨系統制造等方面。
我國在大型、超大型機床制造領域成績顯著(圖7、8)，北京一機床的XKA28105×300重型橋式移動銑車復合中心、上海機床廠的MKA84250/15000-H超重型精密數控軋輥磨床等，均是具有自主知識產權的巨無霸機床；在精細制造方面，上海機床廠有限公司研制成功的納米磨床(圖9)，是處于水平的創新產品。
圖７ 齊重旋風切削復合中心 圖８ 大連落地鏜銑床
該納米磨床主要應用于超硬脆性、超硬合金、模具鋼、無電解鍍層鎳等材料的微小機電光學零部件的納米級精度磨削加工。其主要技術參數：加工非球曲面口徑＜φ10 mm；定位精度≤0.1 μm(100 nm)；重復定位精度≤0.05 μm (50 nm)；表面粗糙度Ra＜0.01 μm (10 nm)；具備在線測量補償加工、砂輪在機修整和在線修銳功能。關鍵技術和創新點為：超精密機械結構設計制造、裝配調試、集成技術；納米級精度微型數控磨床的床身穩定性技術；集成直線電動機與靜壓導軌的超精密驅動、定位控制技術；氣體靜壓空氣主軸及回轉軸（B軸）的設計與制造技術；在線檢測與誤差補償加工技術；砂輪在位修整與在線電解修銳技術；微小元件的超精密斜軸鏡面磨削加工工藝技術。
圖９ 上海機床廠有限公司的納米磨床 圖１０ 日本牧野公司臥加Ｔ型結構
2 機床的結構創新
2.1 加工中心的結構創新
加工中心的結構包括：T型結構、反T型結構、箱中箱結構、頂梁運動結構（主要根據選型而定）（如圖10～13）。
我國加工中心的軟肋還是在換刀機抅，圓弧凸輪的磨削沒有我們自主研發的制造技術。上海工程技術大學最近向上海市科委立項申請250萬元，致力該項目研發，并歡迎感興趣的企業與該校搞合作。我們在不斷改進刀庫和機械刀的同時，對工件交換方式也可大膽創新。
加工中心的床身及立柱材料選擇也是同行們關注的一個課題。意大利COMAU的臥加立柱就采用鋼板焊接件，當然是經有限元縝密計算過的。上汽集團榮威汽車的缸體缸蓋生產線就是選用COMAU，經六年運行，精度性能還很穩定，此例值得我們參考。同時，能否像米蘭工學院和意大利INNSE公司聯合研制的那樣，在鋼板焊接件中銑糟，并澆灌人造花崗巖，以提高剛性和抗振性并減小熱變形。新。
圖１１ 意大利Ｐａｍｍａ公司的臥加Ｔ型結構 圖１２ 德國ＤＳ公司大型落地臥式加工中心
圖１３ ＤＭＧ公司ＤＭＧ１００Ｈ臥式 圖１４ 新日本工機的四柱龍門加工中心
2.2 四立柱龍門加工中心
四柱龍門加工中心可以更新的技術要領是，如何解決梁板和四柱之間的滑動過定位問題，目前還是用調整墊片這種老辦法來解決運動副之間的間隙問題，是否有更好的解決辦法可以探討。圖14是日本新日本工機的四柱龍門加工中心。
圖１５ ＤＭＧ公司車銑復合加工中心 圖１６ ＷＦＬ車銑復合加工中心
3 機床的工藝創新——復合加工(圖15～17)
奧地利WFL發明車銑復合加工中心，為金切復合加工開創了新的一頁。日本MAZAK認為“done in one”是數控機床發展的方向。沈陽機床、大連機床、北京一機床等目前均成功開發出車銑復合加工中心。我國現在車銑復合加工已開發出不少新產品，但車磨、銑磨、車銑磨為一體的復合金切機床還研發不多，應加大投入力度。為能適應變徑孔的精密加工，建議研發機床的U軸功能，即徑向進給功能。面。
圖１７ 羅德斯銑磨復合中心ＲＸＰ６００ＤＳＨ
4 加工方式的創新
4.1 五軸聯動加工中心（圖18～21）
多軸聯動加工中心是目前我國進口最多的數控機床。要替代進口，首先要解決關鍵部件的性能，如兩聯動銑頭及兩聯動回轉工作臺。由大連光洋、清華大學、沈陽、大連、長征機床集團和北京機床研究所等單位聯合研制的數控直驅雙擺角銑頭已取得圓滿成功，那么A、B、C三軸聯動銑頭的研制也應提到議事日程上來。五軸聯動的編程軟件應各具特色地不斷開發，而工件在線檢測也不可忽視。
圖１８ ＤＭＧ公司的ＤＭＵ１２５Ｐ 圖１９ ＤＭＧ公司的轉臺二聯動五軸加工中心
圖２０ 工作臺兩軸回轉加工中心 圖２１ 德國哈默的Ｃ３０Ｕ
4.2 葉片加工
為了適用于葉片加工，機床結構設計成立柱傾斜或主軸傾斜（圖22～24），其目的是為了避免與夾具碰撞，利于排屑，更能增加銑刀與葉片的接觸面。
瑞士Starrag公司用銑頭傾斜方式進行葉片加工，其實用工作臺傾斜方式也可以解決問題。上海第四機床廠和西安交大就曾經有過合作，用四軸聯動的XH7610臥式加工中心，在回轉工作臺下面加墊斜板，實現葉輪的切削加工。
圖２２ 瑞士Ｌｉｅｃｈｔｉ公司的斜立柱 圖２３ Ｌｉｅｃｈｔｉ公司的立柱傾斜型
立式加工模型 臥式加工中心
五軸聯動的核心技術是數控系統及編程軟件，這方面的研發我們比較薄弱，因此智能化高速、高精運動控制技術、動態綜合補償技術、多軸聯動可靠性研究等，都有待加強。
4.3 柔性制造（FMS）
對FMS的剖析，應該偏重于總控系統、運輸小車、交換托盤庫以及清洗機等，機床（主要是臥加）只是加工零件的組成單元。因為由機器人學演繹和發展而來的FMS，主要功能不僅要考驗加工單元的自適應能力，更要照顧到工作站周圍移動物體能力及響應遙感數據的能力等等。圖25是日本馬扎克的FMS。
圖２４ 瑞士Ｓｔａｒｒａｇ公司的先頭 圖２５ 日本ＭＡＺＡＫ的柔性制造系統ＦＭＳ
傾斜式葉片加工中心
隨著市場經濟的不斷發展，我國勞動力成本必將不斷提高，因此FMS的需求也會與日俱增。當前FMS的機床構成，大多以臥加為主，能否立、臥、龍門聯合配置，銑車聯合配罝，甚至車、銑、磨聯合配置等，這都是值得自主創新的一個課題。當然，工件的夾緊、托盤的柔性化設置等等，均必須反復深入研制才行。系統總體設計當然是關鍵，建議加強對FMS建模及應用冪近法分析系統設計任務的研究。堆垛式運輸小車己顯得落后，工業機器人在FMS上的應用大有可為。
4.4 從五面加工到六面加工（圖26、27）
龍門加工中心通過銑頭交換可實現五面體加工，立臥兩用加工中心可實現五面體加工，棒料車銑中心通過兩次裝夾可實現六面體加工。
龍門加工中心的銑頭自動交換，大家都非常關注。而今龍門銑頭交換，大多數是放在機床右側地上，由主軸箱去拾取，像三菱重工那樣與橫梁聯在一起當然有其不足之處，所以考慮設計成像抽屜方式去卸、去裝，也是一種思路。
圖２６ ＰＡＭＡ五面體加工中心 圖２７ ＤＭＧ公司的ＤＭＧ ６０Ｓ棒料加工中心
棒料六面加工，目前只局限于小直徑棒料，能對大直徑棒料進行加工，當然是必然趨勢。
5 未來機床
（1）日本OKUMA大隈提出未來機床發展方向就是：SPACE CENTER（S——speed高速；P——power高效；A——accuracy高精度；C——communication遠程通訊；E——ecology生態與環保）。
（2）日本山崎MAZAK建立未來機床新模式：主軸轉速100 000 r/min，加速度8g，切削速度為2馬赫，同步換刀，干切削，集車、銑、激光加工、磨、測量于一體。
圖２８ ＭＡＺＡＫ未來機床
發展未來機床，要考慮研究制訂“綠色機床”設計和評價標準規范。機床結構的改進設計，如除塵、潤滑、密封、液壓和冷卻系統的改進、廢棄物的處理等。采用*和*適用技術、少無切削技術、干式切削技術、油氣液凈化技術及其他潔凈技術等，實現節能、節材、無污染，以發展循環經濟。
我們還可不斷改進和創新機床的宜人化工業設計，使操作人員在、、的環境下工作。
