2.3 智能化技术
智能化技术主要包括以下几个方面：网络制造技术；制造过程检测与补偿技术；远程控制技术；刀具监控与管理。复合加工技术：多坐标控制及编程技术；结构设计等。 环保技术：机床少切削、干切削技术；油气净化技术；机床可重组技术等。现在就其中重要的几个方面作简要介绍。

2.3.1 检测与补偿技术、“聪明机床”

机床在加工过程中不可避免地会产生各种误差，需要采用现代监控和补偿技术。误差补偿技术允许机床误差的存在通过分析检测和建模获得机床的误差估算然后利用不同的方法适当给予补偿以消除或降低系统的固有误差达到提高机床加工精度的目的。其优点是利用低等级的机床可加工出高等精度的工件。这种不用精密设备的精密加工思想已引起了广泛的关注近年来逐渐受到重视，被认为是今后生产精密机床提高产品加工质量的必由之路，尤其适合我国现阶段的制造水平。[5]
误差补偿方法可依据系统的可重复性划分为两类：一类是预校准补偿，也称为静态误差补偿，通常静态误差补偿用来确定和校正机床的基本误差，而动态误差补偿用来校正热和切削力引起的误差。误差补偿的基本步骤为：在线检测、实时建模、误差预测和微动补偿控制，即采集、分析加工过程导致误差的因素，在线检测加工误差，对检测获得的误差序列进行实时建模，根据该模型预测误差趋势，再根据误差序列，综合其它在线监测信息进行信息融合和综合决策，最后根据决策结果对机床实施微动补偿控制。其中的关键点是先进的误差补偿系统的支持。[6]
2005年，美国国家标准与技术研究所提出“聪明加工系统”(Smart Machining System ) 的研究计划。聪明加工系统的实质是制造系统的智能化和网络化、系统动态优化。将相关工艺过程和设备知识加以集成后进行建模，进行系统的动态性能优化。2 设备自适应化。开发新的测量方法、模型和标准，在运行状态下对机床状态监控，借助在线测量、传感和实时分析进行自我诊断和误差补偿，提高机床的工作性能。 3 采用新一代数控系统。与STEP-NC兼容的接口和数据格式，使基于CAD模型的机器控制能够无缝运行。 4 在加工过程中直接测量刀具磨损和工件精度的方法。[7]
2.3.2 e-机床
随着网络技术的日渐普及，数控机床走向网络化和信息化已成为必然趋势，互联网进入车间只是时间问题。从另一角度来看，企业资源计划如果仅仅局限于业务管理部门（人、财、物、产、供、销）或设计开发等企业上层的信息化是远远不够的，车间最底层的加工设备—数控机床不能够连成网络或信息化，就必然成为制约制造业信息化的瓶颈，无法真正解决工厂的最关键问题。
e-机床存在的意义为在于提高生产系统的独立自主性以及与使用者和管理者的交互能力，使机床不仅是一台加工设备，而是成为企业管理网络中的一个节点。[8]

2.3.3 绿色机床
据统计，机床使用过程中用于切除的功率只占到25%左右，剩余的被各种损耗和辅助功能占去。机床绿色化的第一个措施是通过大幅度降低机床重量和减少所需的驱动功率来构建具有生态效益的机床（Eco-efficient Machine tool）。绿色机床提出一种全新的概念：大幅减少机床重量，节省材料；同时降低机床使用时的能源消耗。 传统的机床设计理念是“只有足够的刚度才能保证加工精度，提高刚度就必须增加机床重量”。因此，现有机床重量的80%用于“保证”机床的刚度，而只有20%用于满足机床运动学的需要。绿色机床就是在保证机床刚度的前提下大幅减少机床移动部件的重量，达到省材、节能的目的。实现这个目标的途径有两个：通过采用新结构或新的复合材料来实现轻量化，具体方法如下：
1 机床主要零部件由再生材料制造，保证机床的重量和体积减少50%以上。
2 通过减轻移动质量、降低空运转功率等措施使功率消耗减少30～40%。
3 使用过程中产生的各种废弃物减少50～60%，保证基本没有污染的工作环境。
4 保证报废后机床的材料100%可回收。
可以看出，发展绿色机床意义重大，不仅符合当下倡导的低碳理念，而且顺应了高速加工的要求，减少了额外功，使加工更加快捷、有效、经济、环保。[8]

3核心功能部件

3.1国产数控系统现状及发展趋势

高档数控系统是计算机技术在机械制造领域的一种典型应用，集计算机、机械加工、微电子和自动控制等多项技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着关键作用。数控技术是数控机床等自动加工设备的核心，它的发展水平已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志。具有高速度高精度控制、五轴联动插补、多通道控制和车铣复合技术的高档数控系统早已上升到战略的高度，已经成为发达国家限制对中国出口的产品。此外，国外还通过以下多种途径抑制中国数控产业的发展：控制中国的数控技术落后15年，并且采取各种措施限制其发展，如转让落后技术，控制核心芯片；推出先进技术的新产品，抢占市场；挖走中国引进技术培养的人才；*中国企业合资，导致中国企业破产。[9]
我国数控系统的研发工作开始得较早，但到目前为止，我国数控系统的研发、生产还主要集中在中低档产品阶段，高档的数控系统仍落后欧美日等国，主要表现在：
（1）国产经济型数控系统主导中国市场。这种系统一般采用单板机或8位微处理器控制的开环控制系统，步进电动机驱动，最高插补频率低于150kpps。国产经济型数控系统由于适应中国用户的实际使用水平和机床制造企业数控技术配套要求，得到了广大用户的认同，已形成了规模优势， 2006年，我国的经济型数控系统的产量达到6 万多套，市场占有率高达95％以上。到2007年，中国市场销售数控系统约13万台，其中，国产品牌94900台，国外品牌32 400台。我国经济型数控系统市场占有率高达96%以上。外国公司也推出了几款低价格的经济型数控系统，但在价格和服务上还是没有明显优势。
（2）国产普及型数控系统的技术、可靠性差距显著缩小，但发那科、等外国品牌依然占领国内市场。国产普及型数控系统已实现批量生产，在数控铣床、加工中心等中档数控机床得到批量配套应用。
国产高档数控系统技术开始起步，高档数控系统一般都采用32位微处理器控制，分辨率高于0.001mm，最高插补频率高于500kpps，可与多轴、多通道、高速、高精、柔性、复合加工的高档、大、重型数控机床和数控成套设备配套的数控系统，主要满足航空航天、军工、汽车、船舶等重要关键零件的加工，具有超越经济价值的战略意义，其对于国家的重要程度可想而知。[10]
在高档数控系统领域，由于我国技术水平和工业基础还比较落后，数控机床的性能和可靠性等方面与工业发达国家相比，差距还是很大，这主要是因为我国高档数控系统在功能分析、译码流程和编译软件开发等方面的不足。为此，国家制定了“十一五”国产数控系统发展的重点目标就是要发展大型、精密、高速数控装备和数控系统，集中力量组织实施高档数控系统关键共性技术、高档数控装置和驱动系统的研究开发和设计制造自主化，建立较为先进和完整的高档数控系统体系结构、规范和标准，加强高档数控系统的成套能力建设，加强工业用户应用验证，实现商品化，力争把与国外高档数控系统产品的技术差距缩小到3～5 年，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，使国产高性能数控系统的市场占有率达到8%。“十二五”期间的目标是：建立起比较完备的数控系统自主创新体系，具有自主设计、开发和成套生产能力，使我国高档数控系统总体技术达到国际先进水平，国产高档系统市场占有率达到50%以上。在下一轮国家科技重大专项中更是将开发出具自主产权的高档数控系统作为首要任务。[11]专家们预言：21 世纪机械制造业的竞争，其实质就是数控技术，特别是高档数控装备的竞争。数控系统是数控机床的核心部件，价值占到整机的30%-40%，对数控机床的性能和质量起着决定性影响。目前，我国中高档数控系统被德、日垄断，进口的数控系统主要为德国西门子（SIEMENS 的840D）和日本发那科（FANUC 的16i、30i）等产品。多年来，由于我国数控系统的。据统计，在CIMTS2000 上展出的1308 台数控机床中，配FANUC 有634 台，配SIEMENS 有527 台，这两家公司在世界市场的占有率超过85%。我国生产的数控机床中，42.4%是中档(普及型)数控机床，57.5%是经济型数控机床，而高级型数控机床只占0.1%。在我国，特别是国家重点工程需要的关键设备主要依靠进口，技术受制于人。[12]
我们必须拥有自己的高档数控系统，而我们目前在自主开发领域又遇到很多问题，其中我们的开发人员对数控的实际工艺流程和功能性并不了解，容易造成开发的系统功能与实际的数控系统功能存在差别，所以我们必须加快自主高档数控系统的研究与开发，建立较为先进和完整的高档数控系统体系结构、编程标准规范、高档数控功能的工艺及算法研究，为自主高端数控系统软件开发提供功能性规范，加强具有自主设计、开发和成套生产能力的高档数控系统的建设。为打破以上局面，我国投入大量精力开发具有自主产权的高档数控系统。在第12届中国国际机床展览会（CIMT2011）上，我国数控业的龙头企业华中数控展出的“华中8型”具有多通道、多轴联动、高速高精加工能力，适应于数控车、铣、车削中心、立式卧式加工中心、车铣复合、5轴龙门机床等大型、重型、高速、精密数控机床以及各种专用加工设备。“华中8型”全数字高档数控系统突破了一批关键核心技术，如：高速现场总线技术；多通道、多轴联动控制技术；纳米插补技术；超前预读、小线段高速速度平滑技术；双轴同步控制；复合加工、空间误差补偿、切削力自适应控制；对话式编程；远程故障诊断、数控机床快速调试等。[13]
“华中8型”的研制实现了我国高档数控系统技术的整体跃升，将大大缩短我国与国外高档数控系统的技术差距。尽管目前国内的高档数控机床的数控系统仍受到国外的控制，但“华中8型”的研制成功说明我国高档数控系统正在一步步缩小与国外的差别，相信在不久的将来，当前的局势必定会得到改变，国产数控系统定会有自己的舞台。 [14]