过内外机械加工的发展趋势是不断发展新技术并提高自动化程度，从而提高加工效率及加工质量。自动化程度的高低对加工效率和加工质量起着重要的作用。
机械制造加工过程自动化是在运用先进工艺技术的基础上，采用现代的机械化、自动化的技术，采用自动装置和设备使机械制造的加工过程实现自动化，使机器的制造过程在最有效的状态下自动进行，来加快生产投入物态变换和流动速度。即让投入生产的金属材料、辅料和外购件等物料对象的变换和输送这一物质流动过程，按照最优的状态自动进行，使生产所需的动力和能源的变换和传输这一“能量流动过程”也按最佳状态自动进行，使加工操作的程序编排、生产技术工作、计划、调度及经营管理等方面的信息进行采集、存储、交换、处理和传递这一“信息流动过程”也能按整个生产最有利的状态自动进行，从而最终实现生产的综合效果为最佳的目标，使生产厂能更圆满地达到适应时常需求、为社会服务、有效地增加厂家经济收益的目的。
机械加工自动化的效益是：
1） 提高设备的利用率。这是由于加工时间或辅助时间显著减少的结果。
2） 降低产品的成本。这是由于产品废品率的降低和设备生产率的提高，中间储备的减少，输送路线的简化，以及员工减少，厂房面积减少，生产调度简化等。
3） 改进产品的质量。这是由于减少和排除了人为因素的影响。
4） 减少了大量的工人。这是由于采用自动和半自动设备，可以实现多机管理，甚至无人生产。
5） 生产棉畸减少，这是由于工艺过程集中构成的结果。
6） 从根本上改善劳动条件，减少生产伤害。
7） 提高企业形象，增强企业 时常竞争力。
此外，自动化生产要求工人掌握更高的技能，可缩小体力脑力劳动之间的差距。
加工过程自动化在设备方面包括局部部件自动化，、单机自动化和加工系统自动化。在内容方面包括切削加工自动化、工件装卸自动化，工件存放与传送自动化，产品检验与实验自动化，短屑与排屑自动化、装配自动化、鼓掌诊断自动化，生产准备自动化等。
自动化加工的策略
产品对象（包括产品的结构、材质、重量、性能、质量等）决定着自动装置和自动化反感的内容，生产纲领的大小影响着自动化方案的完善程度、性能和效果。产品零件决定着自动化的复杂程度，设备托子和人员构成决定着自动化的水平。因此，要根据不同情况，采用不同对策。
单件、小批量生产机械化及自动化的途径。
根据国内外统计，机械产品的数量中，单件生产占30%，小批量生产占50%。所以解决单件与小批量生产的自动化有很大的意义。而在单件、小批量生产中，往往辅助工时所占的比例较大。所以，仅从采用先进的工艺方法来缩短加工时间，并不能有效地提高生产率。在之中情况下，只有使机械加工循环中各个单元动作及循环外的辅助工作实现机械化、自动化。来同时减少加工时间和辅助时间，才能达到有效提高生产率的目的。因此，采用简易自动化使局部工步、工序自动化，是实现单件小批量生产的自动化的有效途径，具体方法是：
1） 采用机械化，自动化装置，来实现零件的装卸、定位，夹紧机械化和自动化。
2） 实现工作地点的小型机械化和自动化，如采用自动滚道、运输机械、电动及气动工具等装置来减杀派辅助时间，并可降低劳动强度。
3） 改装或设计通用的自动机床，实现操作自动化，来万能零件加工的个别单元动作或整个加工循环的自动化，以便提高劳动生产率和改善劳动条件。
对改装或设计的通用自动化机床，必须满足：使用经济、调整简便、省时、改装方便、迅速，以及自动化装置能保持机床万能性能等基本要求。因此，具体应满足下列条件/
1） 对设计或改装的自动化万能机床，应力求达到，当制造批量在2~50个零件时，仍然经济有效。
2） 每次调整前的准备劳动量小，一般要求各项准备所消耗的劳动量低于自动化加工所节约的劳动量。
3） 进行调整的时间少。每次重调整的时间不大于5~10mm。
4） 采用“万能组合”的机床自动化模块装置，来实现基本操作和辅助操作的机械化，自动化。这是一种按照万能组合原理设计制造成的典型自动部件，使用时能单独装在通用机床上，极方便地迅速实现加工自动化。当使用完毕或产品改变时，又能迅速地调整或拆去。例如：采用模块的“自动化万能工作台”，使它随时都可以方便地装在铣床、钻床、镗床工作台上，然后由它使工件实现加工自动循环的基本运动，自动完成加工。
5） 研制自动化的可变加工系统，即在成组技术与电子计算机技术相结合的基础个，创造新型的万能性自动加工系统。如：数控自动换刀机床，数控仿形加工机床，加工中心及其他可变的自动加工系统。采用这类新型的万能性自动加工系统，可以成功地解决单件、小批生产的基本操作和辅助操作的自动化。当产品改变时，重调整机床非常方便，并且还能直接采用预编的加工程序，利用机床的计算机数控系统，实现无图样加工，这种加工系统，目前国内外都已用于生产，但还存在控制装置费用高的问题。
中等批量生产的自动化途径。
成批和中等批量生产的批量虽比较大，但产品品种并不单一。随着社会上对品种更新的需要。要求成皮和中等批量生产的自动化系统仍应具备一定的可变性，以适应产品和工艺的变换。从各国的发展情况看，有以下趋势：
（1） 建立可变自动线，在成组技术基础上实现“成批流水作业”生产。应用PCL（可编程序控制）或计算机控制的数控机床和可换主轴箱、可换刀库的组合机床，建立可变的自动线。在这种可变的自动生产线上，可以加工和装夹集中零件。即保持了自动线的高生产特点，又扩大了工艺适应性。
对可变自动线的要求是：
1） 所加工的同批零件具有工艺上的相似性。
2） 设置“随行夹具”，解决同一机床上能装夹不同结构工件的自动化问题，这时，每一夹具的定位、夹紧是根据工件设计的。而各种夹具在机床上的联接则有相同的统一基面和固定方法。加工时，家具连同工件一块移动，直到加工完毕。在返回原位。
3） 自动线上各台机床具有相应的自动换刀库，可以使加工中的换刀和调整实现自动化。
4） 对于生产批量大的自动线，要求所设计的高生产率自动化装备，对同类型零件具有一定的工艺适应性，以便在产品变更时能够迅速调整。
（2） 采用具有一定通用性的标准化的数控设备，对于单个的加工工序。力求设计时采用机床及刀具能迅速重调整的数控车床及加工中心。
（3） 设计制造各种可以组合的模块化典型部件，采用可调的组合机床及可调的环形组合自动线。
对于箱体类零件的平面及孔加工工序，则可设计或采用具有自动换刀的数控机床或可自动更换主轴箱，并带自动换刀库，自动夹具库和工件库的数控机床。这些机床都能够迅速改变加工工序内容，即可单独使用，又便于组成自动线。在设计，制造和使用各种自动的多能机床时，应该在机床上装设各种可调的自动装料。自动卸料装置、机械手和存储、传送系统。并应逐步采用计算机来控制，以便实现机床的调整“快速化”和自动化，来尽量减少重调整时间。
大批量生产的自动化途径。
目前，实现大批量上产的自动化已经比较成熟，主要有以下几种途径：
（1） 广泛地建立适于大批量生产的自动线从国内外的自动线生产经验表明，自动线具有很高的生产率和良好的技术经济效果。目前，大量生产的工厂已普遍采用了组合机床自动线和专用机床自动线。
（2） 建立自动化工厂或自动化车间。大批量生产的产品品种单一、结构稳定、产量很大、具有连续流水作业和综合机械化的良好条件。因此，在自动线的基础上按先进的工艺方案建立综合自动化车间和全盘自动化工厂，是大批量生产的发展方向。目前正向着集成化的机械制造自动化系统的方向发展。整个系统是建立在系统工程学的基础上，应用电子计算机、机器人及综合自动线所建成的大型自动化制造系统。它能够实现从原材料投入经过热加工、机械加工、装配、检验到包装的物流自动化。而且也实现了生产的经营管理，技术管理等信息流的自动化和能量流的自动化。因此，常把这种大型的自动化制造系统称为全盘自动化的系统。但是全盘自动化还需几一步解决许多复杂的工艺问题、管理问题和自动化的技术问题。除了需要在理论上继续加以研究外，还需要建立典型的自动化车间、自动化工厂来深入进行实验，从中探索全盘自动化生产的规律，使之不断完善。
（3） 建立“可变的短自动线”及“复合加工”单元。建立自动化工厂及综合自动线，需要较长的时间来解决各种复杂的工艺及自动化问题，。另外，。由于产品生产的多品种，要求单一品种的大量生产也能适应不同品种的生产，所以应考虑大批量生产的自动线具有一定可变性，而采用可调的短自动线—即只包含2~4个工序的一小串加工机床建立的自动线，它短小灵活，有利于解决这方面的问题。此外，它具有以下优点：
1） 可以大大减少自动线牵涉的复杂问题。如：故障停产、控制复杂、节拍平衡、调整和维修的影响等。
2） 短自动线及复合加工单元。仅万能整个产品工艺过程中的若干局部工艺。而且自动线在生产中仍按整个工艺过程顺序排列。不会破坏整个工艺过程的顺序，有利于进一步的发展。
3） 短自动线及复合加工单元便于用户厂向制造厂订货，也便于自行设计。改装或制造。
4） 生产新的同类型产品时，只需要增加完成工艺内容的自动线，就可完能新产品的全部工艺内容，可以有效地利用原有设备。
5） 能为将来实现工厂或车间的全面自动化奠定基础，因此短自动线和复合加工单元有着很好的发展前途。
告状和更新现有的老式设备，提高它们的自动化程度，把大批量生产中现有的老式设备改装或更新成专用的高效自动机。最低限度也应该是半自动机床，进行改装的方法是：可以采用安装各种机械的、电气的、液压的或气动的自动循环刀架，如程序控制刀架、转塔刀架个多倒刀架，安装各种机械化。自动化的工作台，如各种个的机械式、气动、液压或电动自动工作台模块。安装各种自动送料、自动夹紧、自动换刀的到库、自动检验，自动调节加工参数的装置。自动输送装置和工业机器人等自动化的装置，来提高大量生产中各种有设备的自动化程度。沿着这样的途径也能有效地提高生产率，并且可以为进一步实现工艺过程自动化创造条件。
自动化加工系统及其组成
自动化加工系统的基本组成
自动化加工系统就是把工作人员、原材料，能源及其装置、运输装置、机床、工具等设备，作为物质“硬件”有机地连成一个自动化制造机械的有机合体。与此同时，根据人们在经济社会环境中所需求的变化和技术的发展，向这个生产集合体输入生产计划，生产图样、技术要求和生产工艺等信息“软件”，在系统的作用下能够提高效率地自动制造出符合需要的各种产品，满足时常需求，从而达到经济价值增值和使用价值值最佳的目的。
自动化加工系统的基本组成包括：
（1） 自动化加工机床，包括进行了自动化改装的通用机床、半自动机床，根据特定工件或工件族的加工要求而设计制造的专用自动机床。由通用部件及少量专用部件组成的自动化组合机床；数控机床；由计算机控制，能自动换刀或自动更换主轴箱的加工中心等。用于完成产品的自动切削加工循环。
（2） 工具系统，包括机械加工自动化生产中所使用的刀具和夹具，它的合理选择，配置、调整和使用对制造系统的生产率、生产的可靠性和稳定性以及经济效益影响极大，对于自动线生产，其生产的品种单一且批量大，所使用的刀具和夹具专用化程度高。对于柔性制造系统，由于生产的品总多，变化大，批量小，其使用的刀具和夹具一般是在满足自动化生产要求的基础上，应具有更高的通用化程度要求。
（3） 物料运储系统，用于完成工件，刀具以及切屑、切削液等物料在制造系统中的自动输送和存储，实现物料流动的自动化，使整个制造系统协调运行。其中工件的流动方式是决定制造系统联线布局的主要因素。主要的运储装置包括输料槽、输料道、步伐式输送装置、传送机、自动运输小车、托盘交换装置，工业搬运机器人、料架、托盘、中央仓库以及自动化立体仓库等形式。
（4） 自动检测与监控系统。加工过程中产品质量的自动检测和监控主要用于预防产生废品、减少复制时间，加速加工过程，提高机床的使用效率和劳动生产率。主要内容包括工件和刀具识别。加工过程中工件尺寸的自动测量，刀具磨损的监控及补偿，加工设备的功能监控及故障诊断。
（5） 控制系统，采用电子计算机、PLC及各种信息软件和自动控制装置，实现对自动化加工过程中的加工循环，物料流动、功能监控以及信息流通、信息处理的自动化控制。
加工过程自动化控制系统综述
控制系统是保证实现可靠的切削加工过程自动化的重要条件。先进的控制系统可以进一步增加机床的灵活性并提高其生产率。常用控制方式及其应用见表
|
控制类型 |
实现方法 |
应用举例 |
优、缺点 |
|
行程控制，控制刀具的切削长度，切削深度、空行程长度 |
利用固定挡块，活动挡块、电气限位开关、凸轮机构等控制刀具移动行程或转换位置 |
大批量和中批量生产中各种切削运动循环 |
可获得较高加工精度，结构简单、可靠、但调节费时 |
|
速度控制，控制主运动回转速度，刀具或工作台移动速度 |
采用变频控制器，液压马达、液压调速阀或机械无级调速器 |
按指定速度移动刀具、工作台以等速切削端面 |
调节方便，可以保证获得较理想的运动速度 |
|
刀具固定运动轨迹控制；按样板或洋件进行加工 |
采用机械靠模装置、液压仿形刀架、电气仿形装置及相应控制系统 |
中、小批量生产中、车刨、铣、镗带多台阶形状和复杂形状工件的加工 |
结构简单，调节方便但现在基本被伺服仿形系统和数控系统所取代 |
|
刀具安全保护控制，控制钻头的最大转矩，控制钻头的钻削深度 |
在主轴上安装各种转矩控制装置和信号发生器；采用时间继电器、液压定时器控制刀具进给时间 |
小直径（φ6mm以下 ）深孔加工 |
保护小直径钻头钻深孔时少折断或不折断 |
|
数字控制，将机床的各种运动和操作变成数字信息，通过信息载体送给专用电子计算机。经计算机运算和变换。控制机床按预定的要求顺序动作。自动加工 |
需有专用数控系统 |
各种数控机床和自动换刀数控机床 |
精度高、效率高，能加工复杂型面，适应加工对象频繁变化。灵活性、通用性强。成本较高，维修较复杂 |
|
适应性控制，按事先给定的评价指标自动改变加工系统的参数，使之尽可能接近给定指标 |
在机床上装设各种适应性控制系统 |
用于车、铣、钻、磨等切削运动 |
可提高生产率20%~40%，控制系统复杂 |
自动化加工过程中的辅助设备
自动化加工过程中的辅助工作包括工件的装夹、工件的上下料，在加工系统中的运输和存储，工件的在机检验，切屑与切削液的处理等。
要实现加工过程自动化，降低辅助工时，以提高生产率，就要采用相应的自动化辅助设备。
所加工产品的品种和生产批量，对生产率的要求，以及工件结构形式。决定了所采用的自动化加工系统的结构形式、布局、自动化程度，也决定了所采用的辅助设备的形式。
1. 中小批量生产中的辅助设备
中小批量生产中所用的辅助设备要有一定通用性和可变性。以适应产品的工艺的变换。
对于由设计或改装的通用自动化机床组成的加工系统。秒年 的装夹常采用组合模块式万能夹具。对于由书空机床加工中心组成的柔性制造系统，可设置托盘，解决在同一机床上装夹不同结构工件的自动化问题。托盘上的夹紧定位点根据工件来确定，而脱盘与机床的联接则有同意的基面和固定方式。
工件的上下料可以采用通用结构的机械手，改变手部模块的形式就可以适应不同的工件。
工件在加工系统中的传输，可以采用链式或滚字传送机，工件可以连同托盘或托架一起输送，在柔性制造系统中自动运输小车是很常用和灵活的运输设备。它可以通过交换小车上的托盘，实现多种工件、以及刀具、可换主轴箱的运输。对于无轨自动运输小车，改变地面敷设的感应线就可以方便地改变小车的是、传输路线。具有很高的柔性。
搬运机器人与传送机组合输送方式也是很常用的。能自动更换手部的机器人，不仅能输送工件，刀具、夹具等各种物体，而且还可以装卸工件，适用于工件形状和运动功能要求柔性很大的场合。
面向中小批量的柔性制造系统中可以设置中央仓库，存储生产中的毛坯、半成品、刀具、托盘等各种物料。用堆垛起重机系统自动输送存取，在控制，管理下，可实现无人化加工。
2. 大批量生产中的辅助设备
在大批量生产中所采用的自动线工。夹具有固定式夹具和随行夹具两种类型，固定式夹具与一般机床夹具在原理和设计上是类似的，但用在自动线上还应考虑结构上与输送装置不发生干涉。且便于排屑等特殊要求。随行夹具适用于结构形状比较复杂的工件，这时加工系统中应设置随行夹具自动返回装置。
对于体积较小，形状简单的工件可以采用料斗式或料仓式上笑装置，体积较大，形状较复杂的工件，如箱体类零件可采用机械手小下料。
工件在自动线中的输送可采用步伐式输送装置，步伐式输送装置有棘爪式、摆杆式和抬起式集中形式。可根据工件的结构形式、材料、加工要求等条件选择合适的输送方式。不便于布置步伐式输送装置的自动线，也可以使用搬运机器人进行输送。回转体零件可以用输送槽式输料道输送，工件在自动线间或设备间采用传诵机输送。可以直接输送工件，也可以连同托盘或托架一起输送。运输小车也可以用于大批量生产中的工件输送。
箱体类工件在加工过程中有翻转要求时，自动线中或线间应设置翻转装置。翻转动作也可以由上下料机械手的手臂动作实现。
为了增加自动线的柔性，平衡生产节拍，工序间可以设置中间仓库。自动输送工件的辊道或滑道，也具有一定的存储工件的功能。
大批量生产的自动线中，自动排屑装置实现了将不断产生的切屑从加工区清楚的功能。它将切削液从切屑中分离出来以便重复使用，利用切屑运输装置将切屑从机床中运出，确保自动线加工的顺利进行。
加工过程自动化的发展趋势
机械加工要实现在很正的自动化，柔性是一个越来越受到重视的属性。大多数机械加工是属于中小批量生产类型，必须处理大量的，经常变更的生产项目，而且随着国际市场竞争的加剧，对提高生产率，加快产品更新换代，满足品种小批量生产的要求越来越高，企业实现更高程度的自动化，就需要具有相应柔性的自动化系统。
数字计算机的出现，特别是微处理器和微型计算机的广泛使用，使高度柔性自动化成为可能。
柔性制造系统在技术已逐渐趋向成熟，系统功能齐全，可靠性良好，已形成模块化生产。今后将趋向标准化和自诊断化，以及个计算机辅助设计系统的系统化，计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM）系统也将进行标准化，以便以更快的速度推进可靠的柔性化生产。
柔性制造系统中刀具的存放、配置、交换和输送，即所谓刀具流正日趋复杂。刀具流是影响柔性的主要因素之一。有关刀具流的管理决策理论和控制软件的开发是国内外正在不断发展完善的课题。
计算机辅助设计/计算机辅助制造，将与柔性制造系统集成起来。如果再建立一个计算机控制、经营、管理系统，依靠支撑环节把它们全部集成起来。成为计算机集成制造系统（CIMS），就可使整个生产系统全盘自动化而形成工厂自动化，全盘自动化工厂目前尚处于研制阶段。很多专家学者预言：CIMS是制造业发展的必然趋势。CIMS将不可逆转地成为21世纪占主导地位的新型生产方式。柔性制造系统是CIMS的重要组成部分，将灰不断发展，将使CIMS成为工厂的真正的实用技术。
由于传感器的发展，使工业机器人成为机械制造和其他有关领域中发展很快的部分。今后的发展是创造智能机器人。人可以用特殊的语言（计算机语言甚至口语）对它下命令布置任务。今后的智能机器人可根据现场环境的各种条件或信息，独立地分析和判断，并自编或自变程序进行工作，能自找物力方位，自调握力大小，自找传诵路线比开障碍等。
机械加工系统的工况检测和监控对工件的加工质量和加工过程的稳定性有重大作用。这是目前需要进一步研制和开发的关键技术，其中特别是新传感器的研制及其可靠性的提高更具有极其重要的意义。
应当注意，、除金属材料之外。还有陶瓷材料。工程塑料和复合材料的发展，以及精密铸造、精密锻造、模压、冲压、烧结、注塑成型等加工方法取得的成就，使许多机器零件将利用模具制造直接形成。而不必机械加工，从而使生产率成为上千倍地提高。且在节约材料。节省能源等方面都有极大的实际意义。更何况这类材料制造的零件具有优越的物理力学性能，以陶瓷材料来说就具有高强度、高硬度、高耐磨性，还能耐高温和抗热振。但为了适应时常销售，产品更换代日益频繁。就要求不断更新模具，而造成实际上的困难，计算机复制设计/计算机辅助制造摸具技术的开发和应用，可以高精度、高效率地制造摸具，从而解决了这个矛盾，所以它的发展具有很大的经济效益和广泛前途。
机械加工自动化总的发展趋势是柔性化和集成化，使加工系统能顺应产品更新换代的要求和取得高的整体效益。
