1概況
隨着模具工業的快速發展，模具企業裝備更新換代的速度加快，對先進的模具加工設備的需求也日益增加。用高新技術和先進適用技術改造傳統模具加工模式的不斷推廣和深入，數字化加工已成爲模具加工發展的方向。採用數字化技術的模具加工設備也成了模具企業提高其裝備水平的首選。同時，多功能複合加工能有效提高模具加工效率，也受到模具製造商的關注。由於將來多數模具還是由鋼以及鑄鐵製造的，因此硬加工越來越重要。這也可以解釋爲何在模具加工設備中，數控金切機牀的比例不斷增長；但是隨着放電加工機牀功能的不斷完善並向高速化、數字化發展，電加工機牀將在其專長的領域發揮更好的作用。我國企業擁有的數控設備比例很低，機牀行業僅4％左右。模具加工行業的狀況可能會好一些，但與發達國家相比，仍有不小的差距，這也直接導致我國模具製造水平檔次較低。隨着發達國家的模具工業逐步向我國轉移，我國模具工業較發達的廣東、浙江地區的部分大型模具加工企業已經實現了技術升級和技術改造。以下我們將圍繞模具加工設備中幾個關鍵的產品：加工中心、數控車牀及數控電加工機牀，對目前模具加工設備的現狀及趨勢進行分析。
2現狀
(1)加工中心
由於用戶對加工高效率的需求，加工中心是目前金屬切削機牀中發展最快的'品種，有着廣闊的應用前景。但國產加工中心的市場佔有率非常低的。另外，國內外同類產品的差距主要在機牀的高速高效化和精密化上。對於高速加工中心，國外機牀在進給驅動方面：滾珠絲槓驅動的加工中心，快速進給大多在40m／min以上，最高已達到90m／min，直線電機驅動的加工中心已實用化，應用範圍不斷擴大，快速進給最高達到120m／min；而國內加工中心快速進給大多在30m／min左右，個別達到60m／min，直線電機驅動的加工中心僅試製出樣品；國外高速加工中心主軸轉速一般都在12000～25000r／min，最高已達到70000r／min，在結構上都採用適應於高速加工要求的獨特箱中箱結構或龍門式結構。在加工精度上，國外臥式加工中心都裝有機牀精度溫度補償系統，加工精度比較穩定，而國內尚在研發中；國外加工中心定位精度基本上按德國標準VDI344l驗收，行程l000mm以下，定位精度可控制在0．006~0．01mm以內，而國內定位精度相對較低。另外，爲適應未來加工精度提高的要求，國外不少公司還都開發了座標鏜精度級的加工中心。五軸加工中心，在國外不僅應用於模具加工上，而且已廣泛應用於一般零件加工，進行五面加工和複雜零件加工，國外各大公司都開發生產了應用於不同範圍的各種類型的五軸加工機。我國雖然在多次機牀展和CIM12003國際機牀展上展出了十多臺五軸加工機，但大多數沒有售出，沒有經過生產考驗，僅少數投入生產使用。高速銑削中心主要應用於中小型型腔模具加工，德國Roders公司和Hermle公司、瑞士Mikron公司都生產此種產品，而我國尚待開發。
(2)數控車牀
從各類數控金切機牀消費結構來看，我國消費最多的品種是數控車牀，約佔41％。國產數控機牀的市場佔有率按金額爲51％。按臺數爲73％。從佔有率看，國產數控車牀是國產數控金切機牀中佔有率最高的類別，但這並不意味着國產數控車牀在品種上、性能上和可靠性上已經能夠滿足用戶的需求。國產的數控車牀大多爲經濟型，約佔總數的80％左右，多功能數控車牀和車削中心生產量較少；而國外生產的基本上是多功能數控車牀和車削中心。國外車削中心具有雙主軸、雙刀塔、Y軸、C軸，甚至還裝有日軸，功能多，可供用戶選擇。國外數控車牀的主軸轉速和主軸功率一般都高於國產數控車牀；另外還能生產提供適合於高強度耐熱合金加工和鈦合金加工大功率、高剛度的數控車牀和車削中心以及以車代磨的精密數控車牀和車削中心，而此類產品國內基本處於空白。(3)數控電加工機牀我國電加工機牀的市場總容量不是很大，估計只佔我國機牀工具總量的5％左右。同時，還受到數控銑、高速銑、加工中心的挑戰。但是數控電加工機牀在數控金切機牀消費結構中，其消費量比重卻達到14．5％，僅次於數控車牀；進口量比重爲12％，低於數控車牀、加工中心和數控銑牀。可見，提高數控化率和加工精度是放電加工機牀對抗各方挑戰的唯一出路。在數控金切機牀市場佔有率方面，國產數控電加工機牀按臺數達到了54．5％，僅次於數控車牀；但金額佔有率僅爲15％，這就意味着高端市場依舊被國外產品佔據。現狀是，對於一般精度要求的加工，國產數控電加工機牀可以滿足用戶需要；而高端的精密慢走絲電火花線切割機和精密電火花成形機，大多數依靠進口。隨着模具對錶面質量、精度及效率要求的不斷提高，精密慢走絲電火花線切割機市場需求越來越大。由於其技術含量高，模仿難度大，國內這部分市場基本被日本、瑞士的電加工設備生產企業所佔領，國內企業在技術上目前還不具備優勢，僅合資企業蘇州沙迪克特種機電有限公司生產的AQ360L、AQ550L型精密慢走絲電火花線切割機達到了同類產品的國際水平。
3總體發展趨勢
加工中心、數控車牀和數控電加工機牀都屬於數控金屬切削機牀，其發展的趨勢與當今數控機牀發展的趨勢是相同的，即：高速、複合、智能、環保。
(1)高速加工
提高加工效率的方法之一就是提高加工機牀的加工速度，包括加減速度和進給速度。目前，高速加工的諸多關鍵技術的研究都達到了一定的水平。高速電主軸的最高轉速及功率、扭矩普遍提高，並採用了傳感技術的振動監測和診斷；進給系統不僅結構進一步輕量化，而且普遍採用直線電機和力矩電機的直接驅動方式，機牀的3個直線座標運動多數由刀具主軸部件實現。機牀的基本結構普遍具有高承載能力、高剛性、熱穩定性和抗振性。特別重視耐衝擊性，最大加速度由允許的最大沖擊力決定，而不僅僅取決於驅動系統及其伺服單元的能力。高速加工的主要目的是透過提高材料去除率和良好的加工表面質量來提高生產效率，爲此必須防止切削顫振。於是顫振預測軟件應運而生。對於高速幹切削機牀，爲了使其及時順利排出大量熱切屑，排屑槽採用絕熱材料製造。
(2)複合加工
複合加工在保持工序集中和消除(或減少)工件重新安裝定位的總的發展趨勢中，使更多的不同加工過程複合在一臺機牀上，不僅是用戶的追求(可以減少佔地面積，減少零件傳送和庫存，保證加工精度等)，而且也適應了現代社會的節能、環保等方面的要求。
(3)智能化和網絡化
CAD／CAPP／CAM一體化已成爲製造技術發展的必然趨勢之一，在普通加工機牀上的應用和研究已經比較廣泛；而對於放電加工機牀，由於其工藝的特殊性，智能化的研究相對較晚。對於當前智能技術研究和應用的熱點一一模糊邏輯、人工神經網絡和遺傳算法等，許多電火花加工的研究人員已經致力於它們在電火花加工中的應用研究，並已取得了富有成效的研究成果。例如在日本FANUC公司開發的FANUCTAPECUIWP系統中，就是將模糊技術與專家系統相結合；SODICK公司還提出的一種具有學習功能的電火花加工系統。隨着計算機技術和網絡通信技術的迅速發展，具備實現機牀全生命週期服務的開放式網絡監控服務系統開始普及。該系統安裝有不同的功能模組，用戶透過瀏覽器就可以實現數據查詢、提交設備優化、診斷請求並在線獲取優化、診斷結果及專家系統知識等操作資料。
(4)綠色化製造
環境保護意識的提高，讓製造商更加重視環保和勞保，同時也重視節能和降耗。幹切削、準幹切削、硬切削技術由於可以減少或避免冷卻液、潤滑液對周圍環造成的生態危害而得到較快的發展。歐洲已不允許在無完全封閉加工區的機牀工作，對冷卻液霧中油的濃度要求低於5~0．5mg／m3。以上爲技術發展的大趨勢，就目前國內模具生產而言，我國今後會發展重達100t的大型模具和一模千腔的模具，這就對模具加工設備提出了大工作臺、大行程、大承重和高穩定性等要求，同時也提出了加工一致性和高精度的要求。