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（一）国内外高效精密数控加工的发展
1.国内外高速切削技术的发展现状及应用
高效切削是指单位时间内材料去除率高，自从德国切削物理学家萨洛蒙提出高速切削概念后，高速切削技术的发展经历了理论探索、应用探索、初步应用和成熟应用等阶段，特别是近几年各工业发达国家相继投入大量人力、财力，研究开发高速切削技术及其相关技术。高速切削是相对常规切削而言，用较高的切削速度对工件进行切削，一般认为是常规切削速度的5～10倍。
近年来，国外高速加工机床发展迅速，美国、法国、德国、日本和瑞士等国家相继开发出各自的高速切削机床。进给系统采用直线电动机或小导程、大尺寸、大自重的滚珠丝杠或大导程多头丝杠，以提供更高的进给速度和更好的加、减速特性，最大加速度可达2 g ~10 g 。高速主轴采用主轴－电动机一体化的电主轴部件，实现无中间环节的直接传动。此外，国外对于一些难加工材料的高速切削研究较为深入，镍基合金、钛合金以及纤维增强塑料等，在高速条件下变得易于切削，高速切削的速度范围与工件材料密切相关。
相对而言，我国对高速切削的研究及应用起步较晚，但进入20世纪90年代以来，此技术越发得到关注与重视。目前，我国航空、航天、汽车、模具、机床和工程机械等行业所使用的机床主要依赖进口。现在国内10000～30000r/min的立式加工中心和18000r/min的卧式加工中心均已研发成功并实现量产，生产的高速数字化仿形铣床最高转速已达40000r/min，3500～4000r/min的数控车床和车削中心也已实现量产。
由于高速切削技术及其相关技术的迅速发展，因此高速切削技术已广泛应用于航空、航天、汽车和模具等行业中。对常规的切削加工，其速度得到显著提升，尺寸精度和表面质量明显改善，制造成本大幅降低。钛合金、镍基合金、纤维增强塑料等难加工材料，均可通过高速切削来提升加工质量。
不同加工方式、不同材料均有其不同的高速切削范围，其中不同加工方式的高速切削速度范围见表1-2，不同材料的高速铣削速度范围如图1-10所示。
表1-2 不同加工方式的高速切削速度范围
2.国内外精密加工技术的发展现状
精密、超精密加工技术起步于美国。经过半个世纪的发展，美国已处于世界领先地位，其次是欧洲国家以及日本。美国有超过30个研究单位和厂家研制并生产精密、超精密加工机床。美国是最早研制能加工硬脆材料的6轴数控精密研磨抛光机的国家；在20世纪50年代末，美国开展了空气轴承主轴的超精密机床的研发，其可用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面、非球面大型零件。
图1-10 不同材料的高速铣削速度范围
日本对于精密、超精密技术的发展也十分重视。20世纪70年代初，日本成立了超精密加工技术委员会，制定了技术发展规程，成为此项技术发展速度最快的国家。日本现有20多家超精密加工机床研制公司，重点开发民用产品所需的加工设备，力图使其设备系列化，并成批生产了多品种商品化的精密加工机床。
我国的精密、超精密加工技术在20世纪70年代末期发展迅速，80年代中期研制生产了具有世界水平的超精密机床和部件。目前，我国已成功研制出回转精度达0.025μm的超精密轴系，并已装备到超精密车床和超精密铣床，解决了长期以来由于国外技术封锁给超精密机床的研制带来的巨大阻力。北京机床研究所是国内进行超精密加工技术研究的主要单位之一，研制出了多种不同类型的超精密机床、部件和相关的高精度测试仪器等，达到了国内领先、国际先进水平。哈尔滨工业大学精密工程研究所研发的超精密KDP晶体加工机床，工件最大尺寸410mm×410mm，铣刀直径600mm；同时，其研发的亚微米超精密加工机床标志着我国超精密机床技术已达到了国际水平。此外，中科院长春光学精密机械研究所、华中理工大学、沈阳第一机床厂、成都工具研究所和国防科技大学等都进行了这一领域的研究，成绩显著，如采用超声珩磨加工方法，实现了工程陶瓷缸套内圆面的高效延性加工，加工效率比普通加工方法高2倍，加工精度达到IT6～IT7，表面粗糙度值 Ra =0.1μm，圆度0.002mm，圆柱度0.005mm/1000mm。
（二）高效精密数控加工的展望
1.智能化
智能化的内容包括在数控系统中的各个方面。
1）自适应控制技术。数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。
2）专家系统。将熟练操作人员和专家的经验、加工的一般规律与特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。当前已开发出模糊逻辑控制和带自学习功能的人工神经网络电火花加工数控系统。
3）故障诊断系统。如智能诊断、智能监控，方便系统的诊断及维修等。
4）智能化数字伺服驱动装置。可以通过自动识别负载而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。如前馈控制、电动机参数的自适应运算、自动识别负载、自动选定模型及自整定等。
2.高速、高效
机床向高速化方向发展，不但可以提高加工效率、降低成本，而且还可以提高零件的表面加工质量和精度。自20世纪90年代初以来，高速切削加工便成为机床技术重要的发展方向。高速加工对机床和功能部件的要求是：主轴功能部件的转速应达到12000～40000r/min；工作台最高进给速度应达到40～60m/min；加速度达到1 g ；高刚度的机械部件结构；高稳定、高刚度、冷却良好的高速主轴；精确的热补偿系统；高速处理能力的控制系统（具有NURBS插补功能和预处理能力的控制系统）。
由此，各国相继推出了许多主轴转速10000~60000r/min甚至更高的加工中心和数控铣床。高速切削加工正与硬切削加工、干切削和准干切削加工以及超精密切削加工相结合；正从铣削向车、钻、镗等其他工艺扩展；正向较大切削负荷方向发展。新一代数控机床（含加工中心）通过高速化可大幅度缩短切削工时，进一步提高生产率。超高速加工尤其是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关。高速主轴单元（电主轴，转速1500～100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60～120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。
随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电动机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，新一代高速数控机床应运而生。依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，满足其高速、高效化。由于采用了新型刀具，车削和铣削的切削速度已达到5000～8000m/min；主轴转速在30000r/min以上（有的高达100000r/min）；工作台的移动速度：进给速度在分辨力为1μm时，在100m/min以上（有的到200m/min）；在分辨力为0.1μm时，在24m/min以上；自动换刀速度在1s以内；小线段插补进给速度达到12m/min。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电动机的推广应用，开发出一批高速、高效响应的数控机床，以满足模具、航空、军事和汽车等工业的需求是一种必然的趋势。
3.高精度
从精密加工发展到超精密加工，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（＜10nm），其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削﹑超精密研磨抛光以及超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等）。近十多年来，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密级加工中心的加工精度则从±（3～5）μm提高到±（1～1.5）μm。随着现代科学技术的发展，新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都促进了超精密加工工艺、新型超精密加工机床等现代超精密加工技术的完善，以适应现代科技的发展。
4.高可靠性
数控机床的工作环境比较恶劣，工业电网电压的波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，因而对CNC的可靠性要求要优于一般的计算机。数控机床加工的零件型面较复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在20000h以上，且有多种报警和保护措施；出故障时尽可能不损坏机床、刀具和工件，且能根据报警信息了解故障部件，并及时排除故障。
5.绿色环保
随着人们环境保护意识的加强，对环保的要求越来越高。人们不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染，也要求在机床的使用过程中不产生二次污染。在这种形势下，装备制造领域对机床提出了无切削液、无润滑液、无气味的环保要求，机床的排屑、除尘等装置也发生了深刻的变化。上述绿色加工工艺越来越受到机械制造业的重视。
（三）启示
高效精密数控加工技术是提高产品性能、质量、可靠性的重要途径，尤其对去除量大、复杂薄壁精密的零部件更加适应，这项技术在我国的应用已经从国防尖端和航空、航天等领域向民营经济领域扩展，应用规模也迅速增长。计算机、现代通信、人工智能等诸多行业，都需要精密、超精密加工设备为其提供技术支撑。精密、超精密加工方法显得越来越重要，精密数控加工技术已成为目前高科技领域的基础，提高精密、超精密加工的精度和效率已成为迫在眉睫的问题。我国的精密数控加工技术虽然有所发展，但与发达国家相比还有很大差距。我国应该吸收国外的最新尖端技术，来开展与之相关的理论和试验研究，把国外的技术用于自己的发展，使用一些复合加工技术，使我国的精密加工技术与国际接轨，在国际上达到领先水平。