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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 現(xiàn)狀 趨勢

1、前言

進入21世紀，我國的經(jīng)濟逐漸走進了全球經(jīng)濟一體化的舞臺，進入了一個嶄新的時代。我國機床制造業(yè)社會工業(yè)化進程中大規(guī)模需要的發(fā)展機遇，同時也遭受到了來自國外制造業(yè)的強勢競爭壓力，加速技術(shù)的引進和自主研發(fā)是解決機床制造業(yè)快速騰飛的關(guān)鍵。隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的應用范圍還在不斷的擴大，因此，其發(fā)展前景十分廣闊。本文簡要分析了數(shù)控機床的現(xiàn)狀，并指出了未來的發(fā)展趨勢。

2、我國數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀

改革開放后，我國數(shù)控技術(shù)得到了發(fā)展機遇。在80年代初，我國先后從美國、德國等發(fā)達國家引進了一些數(shù)控系統(tǒng)和伺服技術(shù)，填補了我國在這方面的空白。然后陸續(xù)研發(fā)了那個時代的的數(shù)控系統(tǒng)，通過不斷的完善，這些系統(tǒng)的可靠性得到了用戶的肯定，總而結(jié)束了我國數(shù)控技術(shù)在這一階段的瓶頸，這個時期的數(shù)控機床技術(shù)我國還是主要以借鑒國外先進技術(shù)為主，對一些知識進行消化吸收。在90年代，我國的數(shù)控機床技術(shù)已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍。在這個階段國家針對實際情況，先后安排了“柔性制造系統(tǒng)技術(shù)（FMS）開發(fā)研究”、“計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS工程）的研究”等一系列重大的科研項目，大力推動我國數(shù)控技術(shù)的自主研發(fā)進程。這樣我國數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，也由進口發(fā)展到了自主研發(fā)的階段。目前我國已有數(shù)十家的研究所和企業(yè)可以從事各類數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)。其中比較知名的有北京的KND系統(tǒng)、南京的華興系統(tǒng)、成都的廣泰系統(tǒng)等。

但是由于我國數(shù)控機床的技術(shù)水平和工業(yè)基礎的起步比較晚，在一些領(lǐng)域的研究還是很存在差距。導致在數(shù)控機床的性能和可靠性方面與發(fā)達國家相比還是存在著距離。目前在推動數(shù)控機床發(fā)展的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的過程中，我國的數(shù)控行業(yè)還存在著很多的問題。如：缺乏核心技術(shù)、技術(shù)創(chuàng)新能力不足、缺乏有效的管理機制、在與國際企業(yè)競爭時缺乏實力等問題。

3、數(shù)控機床未來的發(fā)展趨勢

3.1 高速化和高精度化

盡管很多年前就已經(jīng)提出了數(shù)控機床的高速化和高精度發(fā)展的目標，但是在科學探索的路上是沒有盡頭的。而且目前對高精度、高速度的內(nèi)涵和需求也在不斷的變化。保障工作的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量是數(shù)控機床一直的追求。更高的速度和更精準的加工技術(shù)可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期和提高企業(yè)在市場上的競爭力。

3.2 智能化

21世紀的數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒁欢ㄊ侵悄芑?。目前，智能化的理念已?jīng)滲透到了數(shù)控機床的各個部分。如加工過程的對工藝的自調(diào)節(jié)控制，工藝參數(shù)自動檢測顯示。還為了提高驅(qū)動方便的各種人性化設計，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。在故障診斷方面也擺脫了原始的人工檢修，已經(jīng)有智能診斷、智能監(jiān)控程序和感應裝置，方便系統(tǒng)在出現(xiàn)問題時及時進行反饋和維護，減少了查找故障的時間，為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展提供了機會。

3.3驅(qū)動并聯(lián)化

并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構(gòu)移動部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導軌進給、作業(yè)自由度偏低、設備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構(gòu)驅(qū)動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標聯(lián)動數(shù)控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。

3.4 網(wǎng)絡化

現(xiàn)在國外已經(jīng)開始嘗試對數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和試驗。就是利用網(wǎng)絡技術(shù)將各個機床進行連接，可以實現(xiàn)機床的統(tǒng)一管理和在線監(jiān)測功能，同時也方便對機床程序的修改。目前數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)要具備以下幾個方面的能力：一是可以將程序從監(jiān)測室可靠的傳輸?shù)矫颗_機床，然后對其運行情況實現(xiàn)實時監(jiān)控；二是可以隨時采集到每臺機床的數(shù)據(jù)參數(shù)進行查看和備份；三是可以將不同機床間的程序進行相互交換，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性；四是可以在線提取到每臺數(shù)控機床的刀具磨損情況和估計刀具的使用壽命，然后電腦實現(xiàn)和監(jiān)控換刀程序的執(zhí)行。

4、結(jié)語

目前，數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡化、綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國，數(shù)控產(chǎn)品的核心技術(shù)研發(fā)方面還是與國際同行存在著很多的不足。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)在引進先進技術(shù)的同時應該重視對國內(nèi)技術(shù)人才的培養(yǎng)，努力打造具有自主品牌的核心產(chǎn)品。力爭早日擺脫目前在高精端設備上依賴進口的局面，為把我國從一個制造大國發(fā)展成為一個研發(fā)大國而奮斗。

參考文獻

[1]秦宏偉.我國數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀及方向[M].機械制造與研究，2007.

[2]賈亞洲，楊兆軍.數(shù)控機床可靠性國內(nèi)外現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展策略[J].中國制造業(yè)信息化，2008，4.

[3]楊紅華.數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].湖南農(nóng)機，2008（5）.

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢

1 數(shù)控機床技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，使人們的生活水平得到了顯著提高，而對于產(chǎn)品的質(zhì)量也有了更高要求。為了滿足消費者的需求，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，許多企業(yè)開始使用數(shù)控技術(shù)來輔助產(chǎn)品的生產(chǎn)與制造。與國外發(fā)達國家相比，我國關(guān)于數(shù)控機床技術(shù)的研究時間較短，技術(shù)也相對落后，對于數(shù)控機床技術(shù)在制造業(yè)中的應用還處在初級階段，無法徹底的將數(shù)控機床技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮出來，在實際的使用當中也存在一些問題，對我國制造業(yè)企業(yè)的發(fā)展造成了不利影響。

1.1 數(shù)控機床技術(shù)在我國的發(fā)展現(xiàn)狀

從我國目前的情況來看，制造業(yè)企業(yè)的競爭越來越激烈，企業(yè)除了在質(zhì)量上要滿足消費者的需求以外，在生產(chǎn)數(shù)量上也要滿足市場的需要，否則就會出現(xiàn)供不應求的尷尬局面，影響企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟收益的最大化。因此，數(shù)控機床技術(shù)便被應用于制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)當中。由于產(chǎn)品加工數(shù)量的不斷增多，對于產(chǎn)品加工工藝的要求也越來越多，對于數(shù)控加工設備的依賴也就越來越嚴重。具有關(guān)數(shù)據(jù)表明，當前我國的制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中，有90%以上的零件都是采用數(shù)控技術(shù)來進行加工的，甚至有的零件數(shù)控機床加工技術(shù)的使用率達到了100%。尤其是在數(shù)控機床技術(shù)逐漸被人們所熟知的今天，該項技術(shù)的使用率越來越高，有效的提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

1.2 數(shù)控機床技術(shù)在發(fā)展中存在的問題

1.2.1 存在著“三缺”的問題

所謂的“三缺”是指：在數(shù)控機床技術(shù)在使用的過程中，缺乏相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)；在實踐的過程中，缺乏足夠的理論指導；在技術(shù)創(chuàng)新的過程中，缺乏研究發(fā)展的平臺；相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)的缺乏，使得我國在使用數(shù)控機床技術(shù)進行生產(chǎn)制造的過程中，無法對該項技術(shù)進行更加深入的了解，無法將其的優(yōu)勢完全發(fā)揮出來，產(chǎn)生的優(yōu)勢效果有限，無法最大限度的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率與經(jīng)濟收益。數(shù)控機床技術(shù)作為一項高科技技術(shù)，需要擁有強大數(shù)據(jù)庫做支持。以我國目前的情況來看，數(shù)控機床加工數(shù)據(jù)庫的建立還有待于完善。因此，對于數(shù)據(jù)庫的使用范圍也是十分的有限，制約了我國數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展。

1.2.2 存在著“一低”的現(xiàn)象

所謂的“一低”指的是數(shù)控加工技術(shù)的總體效率較低，產(chǎn)品加工生產(chǎn)的質(zhì)量關(guān)系到消費者對產(chǎn)品的購買意向，產(chǎn)品加工生產(chǎn)的效率，則關(guān)系到企業(yè)能否最大限度的實現(xiàn)經(jīng)濟效益。數(shù)控機床技術(shù)中“一低”的現(xiàn)象，嚴重影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。目前，國家已經(jīng)針對該現(xiàn)象展開了專項研究，并取得了一定的成果。在數(shù)控機床技術(shù)未來的發(fā)展中，必將起到良好的促進作用，進一步提升我國制造業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟收益。

2 我國數(shù)控機床技術(shù)問題對策

2.1 重視數(shù)控機床理論探索

由于數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的時間比較短，相應的專業(yè)人才也比較短缺，使得機床技術(shù)的研究理論成果比較少，試驗的環(huán)境不夠完善。針對我國數(shù)控機床技術(shù)理論上的落后，我們必須提高這方面的投入，特別是人才的培養(yǎng)，在高校中設置這門學科，培養(yǎng)該學科的實踐能力，并能夠從實踐中總結(jié)出理論經(jīng)驗，在實際的工作中，能夠利用有限的理論資源來提高生產(chǎn)效率，建立一定規(guī)模的研究機構(gòu)，實現(xiàn)對機床技術(shù)各個方面的理論探索。

2.2 提高數(shù)控機床開發(fā)設計能力

數(shù)控機床是集電機、電子、機械等多個學科為一體的高科技設備，當前我國在數(shù)控機床自主研發(fā)、設計方面還有很大的差距，主要表現(xiàn)在設計沒有對相關(guān)零部件進行整合、以靜態(tài)設計模式為主、設計沒有充分的論證僅僅依靠以往的經(jīng)驗進行定型化設計等。這種設計往往導致零件加工同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重，缺乏創(chuàng)新，有關(guān)零件細分產(chǎn)品較少很難滿足現(xiàn)代市場的需求。因此，在現(xiàn)代數(shù)控機床設計時應注重探索數(shù)控技術(shù)設計理論，提高機床性能和功能的創(chuàng)新意識，不斷優(yōu)化在數(shù)控機床方面的探究和應用，逐漸實現(xiàn)油靜態(tài)設計到動態(tài)設計模式的轉(zhuǎn)化。

2.3 加強數(shù)控機床可靠性探究

數(shù)控機床工作性能是判定機床質(zhì)量的重要指標，是用戶比較關(guān)心的重要內(nèi)容。數(shù)控機床穩(wěn)定性一般使用平均故障時間間隔來判定，該參數(shù)不但描述了產(chǎn)品質(zhì)量時間度量值，而且還綜合反映了機床生產(chǎn)企業(yè)的綜合實力。因此，應加強數(shù)控機床可靠性方面的研究，建立和完善機床可靠性評價體系，熟悉機床故障發(fā)生的模式，在設計時采用相關(guān)措施加以避免，全面提高數(shù)控機床的可靠性能。

3 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢

隨著制造業(yè)對數(shù)控機床的依賴程度越來越大，以及現(xiàn)代計算機技術(shù)水平的飛速發(fā)展為數(shù)控機床功能的擴展提供了堅實的技術(shù)支撐，使數(shù)控機床的應用范圍不斷擴大，而且逐漸向智能化、高精度化以及網(wǎng)絡化的趨勢發(fā)展。數(shù)控技術(shù)控制智能化主要通過執(zhí)行相關(guān)算法對加工的產(chǎn)品進行識別，從而選擇合理的加工參數(shù)。智能化功能的實現(xiàn)極大的提高零件加工的精讀，提高機床的工作效率。因此，能夠在同條件下完成多個零件的加工。數(shù)控機床的網(wǎng)絡化是未來發(fā)展的主要特點之一，通過網(wǎng)絡能夠保證加工參數(shù)在各個車間進行傳遞，既能達到數(shù)據(jù)之間的共享還能對數(shù)控機床進行遠程監(jiān)控，因此大大提高了機床的操作效率。

4 總結(jié)

綜上所述，數(shù)控機床技術(shù)在我國具有較大的應用市場，在未來的發(fā)展過程中，必將成為制造業(yè)企業(yè)不可獲取的技術(shù)之一。雖然，數(shù)控機床技術(shù)在實際的應用中，還存在著一系列的問題有待于完善。但是，數(shù)控機床技術(shù)對于制造業(yè)企業(yè)的重要性是不言而喻的。因此，我們要抓住世界經(jīng)濟一體化的機遇，學習國外先進的技術(shù)理論，并將其應用到我國的數(shù)控機床技術(shù)創(chuàng)新中來，促進我國數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展，使我國不僅能成在制造數(shù)量上達到世界先進水平，在制造技術(shù)和質(zhì)量上也達到世界先進的水平。

參考文獻

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；發(fā)展；趨勢

引言

從20世紀中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，

適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。

1.我國數(shù)控機床的現(xiàn)狀

我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998--2004年國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為39.3% 34.9%。盡管如此，進口機床的發(fā)展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，但進出口逆差嚴重，國產(chǎn)機床市場占有率連年下降，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%。1999年機床進口額為8.78億美元（7624臺），2003年達27.1億美元（23320臺），相當于同年國內(nèi)數(shù)控機床產(chǎn)值的2.7倍。國內(nèi)數(shù)控機床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機床特別是中高檔數(shù)控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。

2.數(shù)控機床發(fā)展趨勢

2.1智能、高速、高精度化

新一代數(shù)控機床為提高生產(chǎn)效率，向超高速方向發(fā)展，采用新型功能部件（如電主軸、直線電機、LM直線滾動系統(tǒng)等）主軸轉(zhuǎn)速達15，000r/min以上。計算機技術(shù)及其軟件控制技術(shù)在機床產(chǎn)品技術(shù)中占的比重越來越大，計算機系統(tǒng)及其應用軟件的復雜化，帶來了機床系統(tǒng)及其硬件結(jié)構(gòu)的簡化，數(shù)控機床的智能化度日趨提高。一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005 mm（ISO 標準、統(tǒng)計法），就是一臺高精度機床，在0.005mm（ISO 標準、統(tǒng)計法）以下，就是超高精度機床。高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。隨著電腦輔助制造（CAM）系統(tǒng)的發(fā)展，精密度已達到微米級。

2.2 功能復合化

復合機床的含義是指在一臺機床上實現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分為工藝復合型和工序復合型兩類。工藝復合型機床如鏜銑鉆復合――加工中心、車銑復合――車削中心、銑鏜鉆車復合――復合加工中心等；工序復合型機床如多面多軸聯(lián)動加工的復合機床和雙主軸車削中心等。采用復合機床進行加工，減少了工件裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時間以及中間過程中產(chǎn)生的誤差，提高了零件加工精度，縮短了產(chǎn)品制造周期，提高了生產(chǎn)效率和制造商的市場反應能力，相對于傳統(tǒng)的工序分散的生產(chǎn)方法具有明顯的優(yōu)勢。加工過程的復合化也導致了機床向模塊化、多軸化發(fā)展。德國Index公司最新推出的車削加工中心是模塊化結(jié)構(gòu)，該加工中心能夠完成車削、銑削、鉆削、滾齒、磨削、激光熱處理等多種工序，可完成復雜零件的全部加工。隨著現(xiàn)代機械加工要求的不斷提高，大量的多軸聯(lián)動數(shù)控機床越來越受到各大企業(yè)的歡迎。

2.3設計、制造綠色化

綠色設計是一種綜合考慮了產(chǎn)品設計、制造、使用和回收等整個生命周期的環(huán)境特性和資源效率的先進設計理論和方法。它在不犧牲產(chǎn)品功能、質(zhì)量和成本的前提下，系統(tǒng)考慮產(chǎn)品開發(fā)、制造及其活動對環(huán)境的影響，從而使得產(chǎn)品在整個生命周期中對環(huán)境的負面影響最小，資源利用率最高。數(shù)控機床在設計時要考慮：綠色材料設計；可拆卸性設計；節(jié)能性設計；可回收性設計；模塊化設計；綠色包裝設計等。綠色制造是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，通過綠色生產(chǎn)過程生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品。數(shù)控機床在制造時要考慮：節(jié)約資源的工藝設計；節(jié)約能源的工藝設計；環(huán)保型工藝設計等。隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展，尤其是國內(nèi)改革開放以來工業(yè)化程度的加快，所帶來的環(huán)境污染問題越來越嚴重，環(huán)境保護的呼聲越來越高，環(huán)保問題已經(jīng)成為各國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的制約因素之一。數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的核心，能否順應環(huán)保趨勢，加大綠色設計與制造的研制，將是影響經(jīng)濟發(fā)展的重要要素之一。

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關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)； 發(fā)展現(xiàn)狀

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2011)11-179-001

數(shù)控系統(tǒng)是一種利用數(shù)字信號對執(zhí)行機構(gòu)的位移、速度、加速度和動作順序等實現(xiàn)自動控制的控制系統(tǒng)。從1952年美國麻省理工學院研制出第1臺實驗性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了半個世紀。數(shù)控系統(tǒng)也由當初的電子管式起步，發(fā)展到了今天的開放式數(shù)控系統(tǒng)。

數(shù)控系統(tǒng)確保了數(shù)控機床具有高精、高速、高效的功能，可以使裝備制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、柔性化和網(wǎng)絡化制造。隨著我國航空航天、船舶、汽車、電站設備和國防工業(yè)等制造業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控機床在裝備制造業(yè)中的重要性愈來愈明顯，中高檔數(shù)控系統(tǒng)的需求也越來越大。以往中高檔數(shù)控系統(tǒng)基本被國外廠商占領(lǐng)，因此我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)必須加快發(fā)展。

一、國外數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

在國際市場，德國、美國、日本等幾個國家基本掌控了中高檔數(shù)控系統(tǒng)。國外的主要數(shù)控系統(tǒng)制造商有西門子（Siemens）、發(fā)那克（FANUC）、三菱電機（Mitsubishi Electric）、海德漢（HEIDENHAIN）、博世力士樂（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

1.納米插補與控制技術(shù)已走向?qū)嵱秒A段

納米插補將產(chǎn)生的以納米為單位的指令提供給數(shù)字伺服控制器，使數(shù)字伺服控制器的位置指令更加平滑，從而提高了加工表面的平滑性。將“納米插補”應用于所有插補之后，可實現(xiàn)納米級別的高質(zhì)量加工。在兩年一屆的美國芝加哥國際制造技術(shù)（機床）展覽會（IMTS 2010）上，發(fā)那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B數(shù)控系統(tǒng)。除了伺服控制外，“納米插補”也可以用于Cs軸輪廓控制；剛性攻螺紋等主軸功能。西門子展出的828D所獨有的80bit浮點計算精度，可使插補達到很高的輪廓控制精度，從而獲得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的數(shù)控系統(tǒng)也可實現(xiàn)納米級插補。[1]

2.機器人使用廣泛

未來機床的功能不僅局限于簡單的加工，而且還具有一定自主完成復雜任務的能力。機器人作為數(shù)控系統(tǒng)的一個重要應用領(lǐng)域，其技術(shù)和產(chǎn)品近年來得到快速發(fā)展。機器人的應用領(lǐng)域，不僅僅局限于傳統(tǒng)的搬運、堆垛、噴漆、焊接等崗位，而且延伸到了機床上下料、換刀、切削加工、測量、拋光及裝配領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的減輕勞動強度的繁重工種，發(fā)展到IC封裝、視覺跟蹤及顏色分檢等領(lǐng)域，大大提高了數(shù)控機床的工作效率。典型的產(chǎn)品有德國的KUKA，F(xiàn)ANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。[2]

3.智能化加工不斷擴展

隨著計算機領(lǐng)域中人工智能的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度也得到不斷提高。應用自適應控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能夠檢測到過程中的一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)，改進系統(tǒng)的運行狀態(tài)；車間內(nèi)的加工監(jiān)測與管理可實時獲取數(shù)控機床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預測機床狀態(tài)，使相關(guān)維護提前，避免事故發(fā)生，保證其不穩(wěn)定工況下生產(chǎn)的安全，減少機床故障率，提高機床利用率。應用先進的伺服控制技術(shù)，伺服系統(tǒng)能通過自動識別由切削力導致的振動，產(chǎn)生反向的作用力，消除振動。應用主軸振動控制技術(shù)，在主軸嵌入位移傳感器，機床可以自動識別當前的切削狀態(tài)，一旦切削不穩(wěn)定，機床會自動調(diào)整切削參數(shù)，保證加工的穩(wěn)定性。

4.CAD/CAM技術(shù)的應用

當前，為了使數(shù)控機床操作者更加便利地編制數(shù)控加工程序，解決復雜曲面的編程問題，國際數(shù)控系統(tǒng)制造商將圖形化、集成化的編程系統(tǒng)作為擴展數(shù)控系統(tǒng)功能、提高數(shù)控系統(tǒng)人機互動性的主要途徑。最新的CAD/CAM技術(shù)為多軸多任務數(shù)控機床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON等一些著名CAM軟件公司的產(chǎn)品除了具備傳統(tǒng)的CAM軟件功能模塊，還開發(fā)了多任務編程、對加工過程的動態(tài)仿真等新的功能模塊。

二、國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著國際學術(shù)及產(chǎn)業(yè)界對開放式數(shù)控系統(tǒng)研究的日益推進，我國的相關(guān)研究也越來越受到重視。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國機床行業(yè)也形成了具有一定生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在質(zhì)與量上都取得了飛躍。

國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)基本占領(lǐng)了低端數(shù)控系統(tǒng)市場，在中高檔數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和應用上也取得了一定的成績。其中，武漢華中數(shù)控股份有限公司、北京機電院高技術(shù)股份有限公司、北京航天數(shù)控系統(tǒng)有限公司和上海電氣（集團）總公司等已成功開發(fā)了五軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)，分別應用于數(shù)控加工中心、數(shù)控龍門銑床和數(shù)控銑床。近期，武漢重型機床集團有限公司應用華中數(shù)控系統(tǒng)，成功開發(fā)了CKX5680數(shù)控七軸五聯(lián)動車銑復合加工機床。國內(nèi)主要數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)基地有華中數(shù)控、航天數(shù)控、廣州數(shù)控和上海開通數(shù)控等。[3]

國內(nèi)的數(shù)字化交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品也有了很大的發(fā)展，已能滿足一般的應用，并能與進口產(chǎn)品競爭，占領(lǐng)了國內(nèi)的大部分市場。伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)基地主要有蘭州電機廠、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、航天數(shù)控和開通數(shù)控等。

然而，由于我國原有數(shù)控系統(tǒng)的封閉性及數(shù)控軟硬件研究開發(fā)的基礎較差，技術(shù)積累較少，研發(fā)隊伍的實力較弱，研發(fā)的投入力度不夠，國產(chǎn)中高檔數(shù)控系統(tǒng)在性能、功能和可靠性方面與國外相比仍有較大的差距，限制了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。為此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推進我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]彭芳喻等.從IMTS 2010展看我國數(shù)控系統(tǒng)未來發(fā)展之路[J]，金屬加工，2011第4期：8-11

[2]肖明.從EMO 2009看現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展[J]，機械工程師，2009第4期：13-16

篇5

關(guān)鍵詞：技術(shù)特點 現(xiàn)狀 展望

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0123-02

1 數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)的特點

目前我國很多產(chǎn)品對于其零件、結(jié)構(gòu)的加工過程有了更高的要求，如越來越關(guān)注效率、質(zhì)量、成本以及環(huán)境等，而數(shù)控機床的關(guān)鍵技術(shù)就具備高精度、高柔性以及高效率等特點，因而被廣泛地應用在各行各業(yè)中。

1.1 高性能

目前數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)的主要特點就是高性能，被廣泛地應用于一些難加工的材料上。如現(xiàn)代第四代的軍用機，其材料、強度都要求必須具備耐高溫、抗低溫、耐老化、抗腐蝕、韌性以及抗疲勞性等特征，因此就會在加工一些鋁合金、鈦合金、復合材料、工程陶瓷等方面應用數(shù)控加工技術(shù)，來滿足其對高性能的需求。

1.2 輕量化

數(shù)控機床加工技術(shù)采用整體薄壁結(jié)構(gòu)，因此具有輕量化的特點。像很多航天產(chǎn)品對輕量化的要求比較高，它們大多形狀比較復雜，構(gòu)件也比較多，如飛機上的梁、框、肋以及壁板等，不但面形復雜，而且過渡圓角半徑也很小，因此航空公司一般都會采用數(shù)控加工技術(shù)來對構(gòu)件的精度進行加工，提高機動的性能，加大載荷，從而降低使用成本。

1.3 精密化

目前我國數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)的加工精度不斷在提高，因此又具有精密化的特點。在航空飛行器的產(chǎn)品中，一些導航、控制、彈頭等機載設備，有一些部件，如伺服機構(gòu)、精密偶件、探測器、光學器件等精密度比較高、批量比較小、結(jié)構(gòu)也比較復雜，因此在加工過程中，采用精密、薄壁等技術(shù)來進行加工，在加工過程中，對尺寸、形狀以及表面粗糙度都有著非常高的要求，促使數(shù)控加工技術(shù)更加精密化。

1.4 高效化

目前很多行業(yè)都對加工設備的速度和效率要求越來越高，數(shù)控機床技術(shù)具有高效化的特點。如在我國的航空航天產(chǎn)品中，產(chǎn)品的型號越來越多，批量變化越來越大，應用數(shù)控機床明顯縮短了研制周期。因為航天產(chǎn)品中切削加工的零件數(shù)量越來越多，材料去除量非常大，很多航空公司都采用了數(shù)控機床中的高速加工技術(shù)來提高其設備的利用率，增加材料的去除率。

1.5 可靠性和經(jīng)濟性

隨著對加工質(zhì)量和加工成本要求越來越高，數(shù)控機床技術(shù)又顯示出可靠性和經(jīng)濟性。尤其是在航天產(chǎn)品中，很多產(chǎn)品都對質(zhì)量和成本有著非常高的要求，因此數(shù)控加工技術(shù)，不但可以幫助航空公司降低生產(chǎn)成本，還能夠縮短產(chǎn)品周期，提高航天產(chǎn)品的市場競爭力。

2 國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)主要呈現(xiàn)三高、三缺以及一低的現(xiàn)象。

2.1 三高

所謂的三高主要是指加工設備的數(shù)控化率越來越高，根據(jù)相關(guān)部門的調(diào)查，目前加工設備的數(shù)控化率已經(jīng)增加到30%以上，有很多重點企業(yè)數(shù)控化率已經(jīng)超過了50%。并且加工零件的比例越來越高，基本上有很多企業(yè)的產(chǎn)品有將近80%～100%的零件都是用數(shù)控加工而成的。同時對工藝要求越來越高，對零件的加工精度和加工效率都有了更高的要求。

2.2 三缺

所謂的三缺就是指缺少合理化的切削參數(shù)、缺少工藝數(shù)據(jù)庫和知識庫以及缺少數(shù)字化制造管理系統(tǒng)。其中由于缺少合理化的切削參數(shù)，影響著數(shù)控設備能力的發(fā)揮，如果數(shù)控機床加工時間比較長就會影響整體的效率，無法滿足如今高效化加工的要求。而因為切削加工工藝數(shù)據(jù)庫建設比較散，目前已有的數(shù)據(jù)庫資源又有限，尤其是在制造業(yè)共享的新型數(shù)控加工切削數(shù)庫系統(tǒng)的資源有限，影響著數(shù)控加工效率。同時多數(shù)企業(yè)的數(shù)控車間都缺少MES系統(tǒng)，即數(shù)字化的制造執(zhí)行系統(tǒng)。

2.3 一低

所謂的一低主要是指數(shù)控加工綜合效率低，其具體表現(xiàn)在數(shù)控機床的主軸開動率比較低，而且數(shù)控加工過程中，其主軸功率的利用率也比較低，其切削過程中，單位時間材料的去除率比較低。

3 我國國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)的展望

目前我國正在圍繞著如何提高數(shù)控機床切削加工的效率，來展開對先進的高效數(shù)控加工技術(shù)的研究，如數(shù)控機床加工過程中的力學仿真與參數(shù)優(yōu)化、數(shù)控機床加工中的變形快速分析及預測、切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫以及切削加工用“低溫冷卻和微量”系統(tǒng)等。未來我國的國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)勢必會廣泛地應用于航空航天、汽車設備以及國防等各行各業(yè)中，為其節(jié)約成本，提高工作效率。

3.1 數(shù)控加工過程中的力學仿真與參數(shù)優(yōu)化技術(shù)

數(shù)控加工過程運動仿真之后勢必會往切削過程力學仿真與切削參數(shù)優(yōu)化方向發(fā)展，我國專門針對軍工業(yè)推出了高速銑削加工過程動力學仿真優(yōu)化系統(tǒng)和數(shù)控機床加工動力學特性測試分析系統(tǒng)，在此基礎上，又進一步開發(fā)了中低速數(shù)控銑削加工過程力學仿真與優(yōu)化系統(tǒng)和銑削加工動力學切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，逐漸形成了一條X-CUT系列的以切削過程力學仿真為基礎的數(shù)控機床增效勢能工具，并且先后向眾多企業(yè)提供將近200多套這樣的硬件系統(tǒng)。未來還會根據(jù)各個行業(yè)的需求，開展車銑復合加工過程力學仿真與優(yōu)化系統(tǒng)，為更多的車銑復合加工提供參數(shù)和技術(shù)上的支持。

3.2 數(shù)控加工變形快速分析與預測技術(shù)

航空整體結(jié)構(gòu)的零件中有很多都是有復雜結(jié)構(gòu)的，弱剛性的零配件，數(shù)控加工變形快速分析與預測技術(shù)就是專門針對這些零配件，通過分析其實際結(jié)構(gòu)跟效力學模型間的力學特性之間的關(guān)系，以通用有限元軟件為基礎，來進行二次開發(fā)的一項技術(shù)。其可以快速地計算一些復雜結(jié)構(gòu)的零配件各個階段的頻率、靜態(tài)特性參數(shù)以及彈性變形，在實際的操作中，可以為切削參數(shù)提供量化依據(jù)，以此來優(yōu)化切削的參數(shù)，還可以為加工過程提供依據(jù)，彌補加工過程中的變形。未來其還會有更好的發(fā)展，為我國的數(shù)控機床提供參數(shù)依據(jù)。

3.3 綠色切削加工技術(shù)與系統(tǒng)

未來國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)會朝著綠色切削加工技術(shù)方向發(fā)展。目前我國已經(jīng)圍繞著綠色切削加工需求，在低溫冷風技術(shù)、微量技術(shù)、低溫微量技術(shù)以及微細冰粒冷卻技術(shù)等領(lǐng)域，開發(fā)了以自主專利技術(shù)為基礎的多個型號工程化樣機，并已經(jīng)成功應用在航空航天企業(yè)數(shù)控加工車間。未來綠色切削加工技術(shù)還會應用在更多的加工零件材料上，如高強鋼、鈦合金及高溫合金等，以此來降低切削力，提高加工表面質(zhì)量，同時減少切削液用量，實現(xiàn)綠色切削加工。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)需求的增加，使得國產(chǎn)數(shù)控機床也有了很好的發(fā)展，在航空、航天、船舶、汽車以及發(fā)電設備方面也被廣泛應用。相信經(jīng)過數(shù)控機床與眾多行業(yè)的努力，未來我國國產(chǎn)的數(shù)控機場在滿足我國各行業(yè)的需求的同時，開發(fā)出更高檔的數(shù)控操作系統(tǒng)，提高我國數(shù)控機床的核心技術(shù)，促使我國國產(chǎn)數(shù)控機床有更好的發(fā)展。

參考文獻

[1] 劉強，李冬茹.國產(chǎn)數(shù)控機床及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].航空制造技術(shù)，2010（10）：26-30.

[2] 趙萬華，張星，呂盾，等.國產(chǎn)數(shù)控機床的技術(shù)現(xiàn)狀與對策[J].航空制造技術(shù)，2016，504（9）：16-22.

[3] 王偉奇.數(shù)控機床可靠性的現(xiàn)狀分析及改進策略[J].科技與企業(yè)，2013（12）：370-370.

篇6

采用數(shù)字技術(shù)進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機工業(yè)承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實現(xiàn)的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉(zhuǎn)動機翼時，利用全數(shù)字電子計算機對機翼加工路徑進行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到±0.0381mm（±0.0015in），達到了當時的最高水平。

1952年，麻省理工學院在一臺立式銑床上，裝上了一套試驗性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動。這臺數(shù)控機床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機床。

這臺機床是一臺試驗性機床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床由美國本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生產(chǎn)出來。

在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機床。

數(shù)控機床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因為數(shù)控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。

然而，由于當時的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒有得到推廣使用。

到了1960年以后，點位控制的數(shù)控機床得到了迅速的發(fā)展。因為點位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計資料表明，到1966年實際使用的約6000臺數(shù)控機床中，85%是點位控制的機床。

數(shù)控機床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機床，它能實現(xiàn)工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在1959年3月，由美國卡耐·;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發(fā)出來的。這種機床在刀庫中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動選擇刀具，并通過機械手將刀具裝在主軸上，對工件進行加工。它可縮短機床上零件的裝卸時間和更換刀具的時間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心、磨削中心等。

1967年，英國首先把幾臺數(shù)控機床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem——FMS）之后，美、歐、日等也相繼進行開發(fā)及應用。1974年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機床，使數(shù)控的軟件功能加強，發(fā)展成計算機數(shù)字控制機床（簡稱為CNC機床），進一步推動了數(shù)控機床的普及應用和大力發(fā)展。

80年代，國際上出現(xiàn)了1～4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢驗裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行，也可集成到FMS或更高級的集成制造系統(tǒng)中使用。

目前，F(xiàn)MS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等領(lǐng)域擴展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。

所以機床數(shù)控技術(shù)，被認為是現(xiàn)代機械自動化的基礎技術(shù)。

那什么是車床呢？據(jù)資料所載，所謂車床，是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進行車削加工的機床。在車床上還可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進行相應的加工。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是機械制造和修配工廠中使用最廣的一類機床。

古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉(zhuǎn)，并手持刀具而進行切削的。1797年，英國機械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動刀架的現(xiàn)代車床，并于1800年采用交換齒輪，可改變進給速度和被加工螺紋的螺距。1817年，另一位英國人羅伯茨采用了四級帶輪和背輪機構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。

為了提高機械化自動化程度，1845年，美國的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床；1848年，美國又出現(xiàn)回輪車床；1873年，美國的斯潘塞制成一臺單軸自動車床，不久他又制成三軸自動車床；20世紀初出現(xiàn)了由單獨電機驅(qū)動的帶有齒輪變速箱的車床。

第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機械工業(yè)的需要，各種高效自動車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率，40年代末，帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時，多刀車床也得到發(fā)展。50年代中，發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60年代開始用于車床，70年代后得到迅速發(fā)展。

車床依用途和功能區(qū)分為多種類型。

普通車床的加工對象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。

轉(zhuǎn)塔車床和回轉(zhuǎn)車床具有能裝多把刀具的轉(zhuǎn)塔刀架或回輪刀架，能在工件的一次裝夾中由工人依次使用不同刀具完成多種工序，適用于成批生產(chǎn)。

自動車床能按一定程序自動完成中小型工件的多工序加工，能自動上下料，重復加工一批同樣的工件，適用于大批、大量生產(chǎn)。

多刀半自動車床有單軸、多軸、臥式和立式之分。單軸臥式的布局形式與普通車床相似，但兩組刀架分別裝在主軸的前后或上下，用于加工盤、環(huán)和軸類工件，其生產(chǎn)率比普通車床提高3～5倍。

仿形車床能仿照樣板或樣件的形狀尺寸，自動完成工件的加工循環(huán)，適用于形狀較復雜的工件的小批和成批生產(chǎn)，生產(chǎn)率比普通車床高10～15倍。有多刀架、多軸、卡盤式、立式等類型

立式車床的主軸垂直于水平面，工件裝夾在水平的回轉(zhuǎn)工作臺上，刀架在橫粱或立柱上移動。適用于加工較大、較重、難于在普通車床上安裝的工件，一般分為單柱和雙柱兩大類。

鏟齒車床在車削的同時，刀架周期地作徑向往復運動，用于鏟車銑刀、滾刀等的成形齒面。通常帶有鏟磨附件，由單獨電動機驅(qū)動的小砂輪鏟磨齒面。

專門車床是用于加工某類工件的特定表面的車床，如曲軸車床、凸輪軸車床、車輪車床、車軸車床、軋輥車床和鋼錠車床等。聯(lián)合車床主要用于車削加工，但附加一些特殊部件和附件后，還可進行鏜、銑、鉆、插、磨等加工，具有“一機多能”的特點，適用于工程車、船舶或移動修理站

看機床的水平主要看金屬切削機床，其他機床技術(shù)和復雜性不高，就是近幾年很流行的電加工機床，也只是方法的改變，沒什么復雜性和科技含量。

我國的數(shù)控磨床水平不錯，每年都有大量出口，因為它簡單，基本屬于勞動密集型。

金屬加工主要是去除材料，得到想得到的金屬形狀。去除材料，主要靠車和銑，車床發(fā)展為數(shù)控車床，銑床發(fā)展為加工中心。高精度多軸機床，可以讓復雜零件在精度和形狀上一次到位，例如，飛機上的一個復雜零件，以前由很多種工人：車工、銑工、磨床工、畫線工、熱處理工用好幾個月干，其中還有報廢的，最新的復合數(shù)控機床幾天甚至幾個小時就全干好了，而且精度比你設計的還高。零件精度高就意味著壽命長，可靠性好。

由普通發(fā)展到數(shù)控，一個人頂原來的十個，在精度上，更是沒法說，適應性上，零件變了，換個程序就行。把人的因素也降為最低，以前在工廠，誰要時會車渦輪、蝸桿，沒個10年8年的不行，要是誰掌握了，那牛得很?，F(xiàn)在用數(shù)控設備，只要你會編程，把參數(shù)輸進去就可以了，很簡單，剛畢業(yè)的技校學生都會，而且批量的產(chǎn)品質(zhì)量也有保證。

自美國在50年代末搞出世界一臺數(shù)控車床后，機床制造業(yè)就進入了數(shù)控時代，中國在六十年代也搞出了第一代數(shù)控機床，但后來中國進入了什么年代，大家都知道。等80年代我們再去看世界的數(shù)控機床水平，差距就是20年了，其實奮起直追還有希望，但國營工廠不思進取，到了90年代，我們再去看世界水平，已有30年的差距了。中國改革開放前走的是蘇聯(lián)的路子，什么叫蘇聯(lián)的路子，舉個例子來講：比如，生產(chǎn)一根軸，蘇聯(lián)的方式是建一個專用生產(chǎn)線，用多臺專用機床，好處是批量很容易上去，但一旦這根軸的參數(shù)發(fā)生了變化，這條線就報廢了，生產(chǎn)人員也就沒事做了。在1960－1980年代，國營工廠一個產(chǎn)品生產(chǎn)幾十年不變樣。到了1980年代后，當時搞商品經(jīng)濟，這些廠不能迅速適應市場，經(jīng)營就困難了，到了90年代就大量破產(chǎn)，大量職工下崗。現(xiàn)代的生產(chǎn)也有大批量生產(chǎn)，但主要是單件小批量，不管是那種，只要你的設備是數(shù)控的，適應起來就快。專業(yè)機床的路子已經(jīng)到頭了，;西方走的路和前蘇聯(lián)不一樣，當年的“東芝”事件，就是日本東芝賣給蘇聯(lián)了幾臺五軸聯(lián)動的數(shù)控銑床，讓蘇聯(lián)在潛艇的推進螺旋槳上的制造，上了一個檔次，讓美國的聲納聽不到潛艇聲音了，所以美國要懲處東芝公司。由此也可見，前蘇聯(lián)的機床制造業(yè)也落后了，他們落后，我們就更不用說了。雖然，美國搞出了世界第一臺數(shù)控機床，但數(shù)控機床的發(fā)展，還是要數(shù)德國。德國本來在機械方面就是世界第一，數(shù)控機床無非就是搞機電一體化，機械方面德國已沒問題，剩下的就是電子系統(tǒng)方面，德國的電子系統(tǒng)工業(yè)本來就強大，所以在上世紀六、七十年代，德國就執(zhí)機床界的牛耳了。

但日本人的強項就是仿造，從上世紀70年代起，日本大量從德國引進技術(shù)，消化后大量仿造，經(jīng)過努力，日本在90年代起，就超越了德國，成為世界第一大數(shù)控機床生產(chǎn)國，直到現(xiàn)在還是。他們在機床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在機床復合（一機多種功能）化方面，是世界第一。數(shù)控機床的核心就在數(shù)控系統(tǒng)方面，日本目前在系統(tǒng)方面也排世界第一，主要是它的發(fā)拿科公司。第一代的系統(tǒng)用步進電機，我們現(xiàn)在也能造，第二代用交流伺服電機?，F(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)的核心就是交流伺服電機和系統(tǒng)內(nèi)的邏輯控制軟件，交流伺服電機我們國家目前還沒有誰能制造，這是一個光學、機械、電子的綜合體。邏輯控制軟件就是控制機床的各軸運動，而這些軸是用伺服電機驅(qū)動的，一般的系統(tǒng)能同時控制3軸，高級系統(tǒng)能控制五軸，能控5軸的，五軸以上也沒問題。我們國家也由有5軸系統(tǒng)，但“做秀”的成份多，還沒實用化。我們的工廠用的五軸和五軸以上機床，100％進口。

機床是一個國家制造業(yè)水平高低的象征，其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。我們目前不要說系統(tǒng)，就是國內(nèi)造的質(zhì)量稍微好一點的數(shù)控機床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進口的，主要是買日本的，我們自產(chǎn)的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命方面都有問題。目前國內(nèi)的各大機床廠，數(shù)控系統(tǒng)100％外購，各廠家一般都買日本發(fā)那科、三菱的系統(tǒng)，占80％以上，也有德國西門子的系統(tǒng)，但比較少。德國西門子系統(tǒng)為什么用的少呢？早期，德國系統(tǒng)不太能適合我們的電網(wǎng)，我們的電網(wǎng)穩(wěn)定性不夠，西門子系統(tǒng)的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統(tǒng)就燒不壞。近來西門子系統(tǒng)改進了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統(tǒng)漢語化最近才有，不像日本，老早就有漢語化版的。

就國產(chǎn)高級數(shù)控機床而言，其利潤的主體是被外國人拿走了，中國只是掙了一個辛苦錢。

美國為什么沒有能成為數(shù)控機床制造大國呢？這個和他們當時制定產(chǎn)業(yè)政策的人有關(guān)，再加上當時美國的勞動力貴，買比制造劃算。機床屬于投資大，見效慢，回報率底的產(chǎn)業(yè)，而且需要技術(shù)積累。不太附和美國情況。但后來美國發(fā)現(xiàn)，機床屬于戰(zhàn)略物資，沒有它，飛機、大炮、坦克、軍艦的制造都有問題，所以他們重新制定政策，扶植了一些機床廠，規(guī)定了一些單位只能買國產(chǎn)設備，就是貴也得買，這就為美國保留了一些數(shù)控機床行業(yè)。美國機床在世界上沒有什么競爭力。

歐洲的機床，除德國外，瑞士的也很好，要說超高精密機床，瑞士的相當好，但價格也是天價。一般用戶用不起。意大利、英國、法國屬于二流，中國很少買他們的機床。西班牙為了讓中國進口他們的機床，不惜貸款給中國，但買的人也很少??借錢總是要還的。

韓國、臺灣的數(shù)控機床制造能力比大陸地區(qū)略強，不過水平差不多。他們也是在上世紀90年代引進日本技術(shù)發(fā)展的。韓國應該好一點，它有自己制造的、已經(jīng)商業(yè)化了的數(shù)控系統(tǒng)，但進口到中國的機床，應我們的要求，也換成了日本系統(tǒng)。我們對他們的系統(tǒng)信不過。韓國數(shù)控機床主要有兩家：大宇和現(xiàn)代。大宇目前在我國設有合資企業(yè)。臺灣機床和我們大體一樣，自己造機械部分，系統(tǒng)采購日本的。但他們的機床質(zhì)量差，壽命短，目前在大陸影響很壞。其實他們比我們國產(chǎn)的要好一點。但我們自己的差，我們還能容忍，臺灣的機床是用美金買來的，用的不好，那火就大了。臺灣最主要的幾家機床廠已打算把工廠遷往大陸，大部分都在上海。這些廠目前在國內(nèi)的競爭中，也打著“國產(chǎn)”的旗號。

近來隨著中國的經(jīng)濟發(fā)展，也引起了世界一些主要機床廠商的注意，2000年，日本最大的機床制造商“馬扎克”在中國銀川設立了一家數(shù)控機床合資廠，據(jù)說制造水平相當高，號稱“智能化、網(wǎng)絡化”工廠，和世界同步。今年日本另外一家大機床廠大隈公司在北京設立了一家能年產(chǎn)1000臺數(shù)控機床的控股公司，德國的一家很有名的企業(yè)也在上海設立了工廠。

目前，國家制定了一些政策，鼓勵國民使用國產(chǎn)數(shù)控機床，各廠家也在努力追趕。國內(nèi)買機床最多的是軍工企業(yè)，一個購買計劃里，80％是進口，國產(chǎn)機床滿足不了需要。今后五年內(nèi)，這個趨勢不會改變。不過就目前國內(nèi)的需要來講，我國的數(shù)控機床目前能滿足中低檔產(chǎn)品的訂貨。

美、德、日三國是當今世上在數(shù)控機床科研、設計、制造和使用上，技術(shù)最先進、經(jīng)驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。

1.美國的數(shù)控發(fā)展史

美國政府重視機床工業(yè)，美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務,并且提供充足的經(jīng)費，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎科研。因而在機床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如1952年研制出世界第一臺數(shù)控機床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機床的主機設計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎扎實，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當今美國生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機床，其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術(shù)，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數(shù)控機床產(chǎn)量增加緩慢，于1982年被后進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸上升。

2.德國的數(shù)控發(fā)展史

德國政府一貫重視機床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一臺數(shù)控機床后，德國特別注重科學試驗，理論與實際相結(jié)合，基礎科研與應用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學科研部門緊密合作，對數(shù)控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機床質(zhì)量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機床。德國特別重視數(shù)控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之數(shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，競相采用。

3.日本的數(shù)控發(fā)展史

日本政府對機床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī)(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發(fā)展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機床技術(shù)上學習美國，甚至青出于藍而勝于藍。自1958年研制出第一臺數(shù)控機床后，1978年產(chǎn)量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數(shù)控機床發(fā)展。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對性地發(fā)展市場所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工3,674人，科研人員超過600人，月產(chǎn)能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內(nèi)約占70%，對加速日本和世界數(shù)控機床的發(fā)展起了重大促進作用。

4.我國的現(xiàn)狀

我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀五十年代，中國于1958年研制出第一臺數(shù)控機床，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機床特點、發(fā)展條件缺乏認識，在人員素質(zhì)差、基礎薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區(qū))引進數(shù)控機床先進技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。通過“六五”期間引進數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發(fā)展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內(nèi)數(shù)控機床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機床特別是中高檔數(shù)控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產(chǎn)數(shù)控機床的不足，努力發(fā)展先進技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓服務力度，以縮短與發(fā)達國家之問的差距。 

 在20余年間，數(shù)控機床的設計和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產(chǎn)先進數(shù)控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術(shù)的差距；通過利用國外先進元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床，供應國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發(fā)展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內(nèi)數(shù)控機床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機床特別是中高檔數(shù)控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產(chǎn)數(shù)控機床的不足，努力發(fā)展先進技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓服務力度，以縮短與發(fā)達國家之問的差距。

2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數(shù)控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數(shù)控化率，1999年，我們國家機械加工設備數(shù)控華率是5－8％，目前預計是15－20％之間。一、什么是數(shù)控機床車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法，所謂機械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設備都稱為機床，數(shù)控機床就是在普通機床上發(fā)展過來的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。給機床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機床就成了數(shù)控機床。當然，普通機床發(fā)展到數(shù)控機床不只是加裝系統(tǒng)這么簡單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說的數(shù)控設備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國目前各種門類的數(shù)控機床都能生產(chǎn)，水平參差不齊，有的是世界水平，有的比國外落后10－15年，但如果國家支持，追趕起來也不是什么問題，例如：去年，沈陽機床集團收購了德國西思機床公司，意義很大，如果大力消化技術(shù)，可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術(shù)。上海一家企業(yè)購買日本著名的機床制造商池貝。，近幾年隨著中國制造的崛起，歐洲不少企業(yè)倒閉或者被兼并，如馬毫、斯濱納等。日本經(jīng)濟不景氣，有不少在80年代很出名的機床制造商倒閉，例如：新瀉鐵工所。二、數(shù)控設備的發(fā)展方向六個方面：智能化、網(wǎng)絡化、高速、高精度、符合、環(huán)保。目前德國和瑞士的機床精度最高，綜合起來，德國的水平最高，日本的產(chǎn)值最大。美國的機床業(yè)一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言，我們應該能進世界前4名。三、數(shù)控系統(tǒng) 由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界最大的三家廠商是：日本發(fā)那客、德國西門子、日本三菱；其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內(nèi)由華中數(shù)控、航天數(shù)控等。國內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛開始產(chǎn)業(yè)化、水平質(zhì)量一般。高檔次的系統(tǒng)全都是進口。華中數(shù)控這幾年發(fā)展迅速，軟件水平相當不錯，但差就差在電器硬件上，故障率比較高。華中數(shù)控也有意向數(shù)控機床業(yè)進軍，但機床的硬件方面不行，質(zhì)量精度一般。目前國內(nèi)一些大廠還沒有采用華中數(shù)控的。廣州機床廠的簡易數(shù)控系統(tǒng)也不錯。我們國家機床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)在數(shù)控系統(tǒng)。

四、機床精度1、機械加工機床精度分靜精度、加工精度（包括尺寸精度和幾何精度）、定位精度、重復定位精度等5種。2、機床精度體系：目前我們國家內(nèi)承認的大致是四種體系：德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB，國標和國際標準差不多。3、看一臺機床水平的高低，要看它的重復定位精度，一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統(tǒng)計法),就是一臺高精度機床，在0.005mm(ISO標準.、統(tǒng)計法)以下，就是超高精度機床，高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。;4、加工出高精度零件，不只要求機床精度高，還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。五、目前世界著名機床廠商在我國的投資情況1、2000年，世界最大的專業(yè)機床制造商馬扎克（MAZAK）在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質(zhì)量不錯，目前效益良好，年產(chǎn)600臺，目前正在建2期工程，建成后可以年產(chǎn)1200臺。2、2003年，德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠，目前年組裝生產(chǎn)數(shù)控車床和立式加工中心120臺左右。3、2002年，日本著名的機床生產(chǎn)商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠，年生產(chǎn)能力為1000臺，生產(chǎn)數(shù)控車床、立式加工中心、臥式加工中心。4、韓國大宇在山東青島投資建廠，目前生產(chǎn)能力不知。5、臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠，年生產(chǎn)能力800臺。5、民營企業(yè)進入機床行業(yè)情況1、浙江日發(fā)公司，2000年投產(chǎn)，生產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心。年生產(chǎn)能力300臺。2．2004年，浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產(chǎn)機床，主要是從日本引進技術(shù)，目前剛開始，起點比較高。3．2002年，西安北村投產(chǎn)，名字象日本的，其實老板是中國人，采用日本技術(shù)。生產(chǎn)小型儀表數(shù)控車床，水平相當不錯。六、軍工企業(yè)技改情況軍工企業(yè)得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”，后來臺灣上臺后，大規(guī)模技改開始了，軍工企業(yè)進入新一輪的技改高峰，我們很多軍工企業(yè)開始停止購買普通設備。尤其是近3年來，我們的軍工企業(yè)從歐洲和日本買了大批量的先進數(shù)控機床。也從國內(nèi)機床廠哪里采購了大批普通數(shù)控機床，國內(nèi)機床廠商為了迎接這次大技改，也引進了不少先進技術(shù)，爭取軍工企業(yè)的高端訂單。聽在軍工企業(yè)的朋友講，如果再能“頂”三年，我們的整體水平會上一個臺階。 其實，總書記掌權(quán)以來，已經(jīng)把國防事業(yè)提到了和經(jīng)濟發(fā)展一樣的高度上，他說，我們要建立和經(jīng)濟發(fā)展相適應的國防能力，相信再過10年，隨著我國國防工業(yè)和汽車行業(yè)的發(fā)展，我們國家會誕生世界水平的機床制造商，也將會超越日本，成為世界第一機床生產(chǎn)大國。

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9.《瞭望》2007年第37期

10.機械》2007年第34卷第8期

篇7

論文摘要：文章通過多方數(shù)據(jù)分析了目前中國數(shù)控機床領(lǐng)域發(fā)展過程中普遍存在的三個根本性問題：缺乏核心知識產(chǎn)權(quán)、缺乏對引進技術(shù)的自主創(chuàng)新和消化吸收、缺乏專家人才和熟練技術(shù)工人。

一、引言

制造業(yè)是國家的基礎性、支柱性的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是衡量參與國際競爭力的重要標志。國民經(jīng)濟發(fā)展計劃明確提出“用高新技術(shù)和先進適用技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，大力振興裝備制造業(yè)”。數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的工作母機，在全球市場從數(shù)量上看份額不足20%，從價值量上看份額超過70%，且利潤通常高達50%以上，更是現(xiàn)代制造業(yè)重點發(fā)展的關(guān)鍵設備。裝備制造業(yè)的振興需要用先進數(shù)控機床來武裝，它可提高裝備水平，減少進口依賴。因此可以說數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)既是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，又是國防安全的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，它是衡量綜合國力的重要標志之一。

二、現(xiàn)狀分析

（一）缺乏數(shù)控系統(tǒng)的核心知識產(chǎn)權(quán)

數(shù)控機床是一個國家制造業(yè)水平高低的象征，數(shù)控機床是機床制造技術(shù)、微電子和計算機技術(shù)三者相結(jié)合的產(chǎn)物，其核心就是數(shù)控系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計，我們的數(shù)控系統(tǒng)80%以上是進口的。這些數(shù)控系統(tǒng)不僅價格高，進口周期也不能滿足主機廠的要求。而且，使用進口的東西組裝起來的機床，可靠性和質(zhì)量也會受到極大的影響。

據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2009年全國金屬加工機床進口金額為58.63億美元；出口金額為13.49億美元。其中：數(shù)控機床進口量為1.05萬臺，進口金額為27.33億元；出口1.04萬臺，金額為2.93億美元；加工中心進口量為8820臺，金額為15.59億美元；出口636臺，出口額0.55億美元；組合機床進口量為486臺，價值2.27億美元；出口1795臺，價值919萬美元。[1]

以上數(shù)據(jù)表明，我國生產(chǎn)的數(shù)控機床還是停留在中低檔市場，極度缺乏高檔產(chǎn)品，目前出口數(shù)控機床產(chǎn)品還是以中低檔次廉價產(chǎn)品為主。這其中主要原因就是缺乏數(shù)控系統(tǒng)的核心知識產(chǎn)權(quán)，未形成數(shù)控機床的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

（二）對科研投入資金偏低，缺乏自主創(chuàng)新和消化吸收能力

發(fā)達國家通過在全世界吸引人才，控制知識產(chǎn)權(quán)來獲得競爭優(yōu)勢，在全世界科技移民當中有40%被吸引到了美國，其中又有70%來自于發(fā)展中國家。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全世界有86%的研發(fā)收入、90%以上的發(fā)明專利都掌握在發(fā)達國家手里，這些發(fā)達國家的科技進步貢獻率大約都在70%以上，對外技術(shù)的依存度都在30%以下。同時以美國為首的西方國家對科技研究、開發(fā)投入占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重基本上都在2%以上，歐盟更是將2010年的科研經(jīng)費提高到占GDP比重的3%，韓國則是增加到4%。這些國家憑著科技優(yōu)勢和建立在科技優(yōu)勢基礎上的國際規(guī)則，形成了對世界市場的高度壟斷，從而獲取大量的超額利潤。[2] 　（三）未形成產(chǎn)學研相結(jié)合的綜合體系，極度缺乏專家人才和熟練技術(shù)工人

目前，在我國中低檔數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中還有一個很突出的問題，就是主機廠多，關(guān)鍵功能部件專業(yè)生產(chǎn)廠商少且弱。這就導致了我們的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化程度不高，產(chǎn)能不足，生產(chǎn)成本不能得到有效降低。換句話說，就是尚未形成適應市場經(jīng)濟需求的以企業(yè)為主體、產(chǎn)學研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系。這就無法有效整合相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和資源優(yōu)勢，形成合力開展聯(lián)合攻關(guān)，共同打造技術(shù)創(chuàng)新平臺。導致數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)設計、制造的配套環(huán)節(jié)、集成技術(shù)和制造工藝等比較落后的方面長期得不到有效解決。據(jù)統(tǒng)計，我國大型高性能超精機床每年生產(chǎn)產(chǎn)量不足千臺，不到德國、日本的1/20。

這個數(shù)據(jù)已經(jīng)說明了我國的數(shù)控機床領(lǐng)域還是處于各自為戰(zhàn)，未能形成資源和優(yōu)勢互補的產(chǎn)業(yè)化互利平臺。再加上嚴重缺乏專家人才和熟練技術(shù)工人；缺乏政府相關(guān)政策的引導；未形成吸引高層次、高素質(zhì)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的環(huán)境，造成數(shù)控機床領(lǐng)域共性關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新能力不足。

三、總結(jié)

目前，我國機床制造業(yè)存在的三大問題尚未從根本上解決，還需政府繼續(xù)加大對科研投入專項資金，出臺相關(guān)的政策法規(guī)，加快建立以企業(yè)為主，產(chǎn)、學、研結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系，加大培養(yǎng)人才的力度，盡快趕上世界技術(shù)發(fā)展的步伐。發(fā)電設備、航空、航天、船舶需要的高精、大型、專門化工作母機和工藝復合化機床，汽車制造業(yè)需要的成套、高效、高精度、高可靠性及柔性制造系統(tǒng)等對我國機床制造業(yè)提出了新的需求，我國數(shù)控機床制造業(yè)發(fā)展之道還任重而道遠。

參考文獻：

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【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床；誤差補償；精度；應用

中圖分類號：TG659文獻標識碼： A 文章編號：

前言

近年來，隨著制造技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床技術(shù)得到了廣泛普及，同時隨著人們對數(shù)控機床的精度的要求進一步提高，也促使我國在數(shù)控機床誤差補償技術(shù)方面進行深入研究。

數(shù)控機床誤差源分析

影響機床加工精度的誤差源主要表現(xiàn)為:

1.機床系統(tǒng)的空間誤差

它包括由于結(jié)構(gòu)幾何誤差、熱誤差和承載變形誤差引起刀具與工件作用點上的相對位置偏差；同時由于伺服系統(tǒng)的跟蹤誤差、進給傳動機構(gòu)誤差和位置檢測誤差等引起的位移誤差。

2.刀具系統(tǒng)的位置誤差，主要由換刀、刀具的尺寸調(diào)整誤差、受力變形、熱伸長和磨損等因素引起的。

3.工件和夾具系統(tǒng)的位置誤差，主要由裝夾彈性變形、切削熱和工件材質(zhì)不勻等隨機誤差引起的誤差。

4.檢測系統(tǒng)的測試誤差，主要指加工過程中實時檢測，或工序間在機檢測的測試誤差。

5.外界干擾誤差，主要指環(huán)境條件的擾動和運行工況的波動所引起的隨機誤差。

根據(jù)美國E K. Kline等的研究成果、誤差權(quán)重分配附表，從表中可看出，幾何誤差、熱變形誤差、載荷誤差及刀具誤差占總誤差的60%一70%。誤差的權(quán)重隨機床種類或工作狀態(tài)有所變化，如大型機床的載荷誤差就占較大比重。

加工中心各誤差源所占比重

誤差分類 所占比重

機床誤差 幾何誤差22% 50%

熱誤差28%

加工過程誤差 刀具誤差13.5%

加工過程誤差 夾具誤差 7.5% 35%

加工過程誤差 工件熱誤差 6.5%

加工過程誤差操作誤差 7.5%

檢測誤差15%

三、國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀

最早發(fā)現(xiàn)機床熱變形現(xiàn)象并進行研究的國家是瑞士。1933年，瑞士通過對坐標撞床進行測量分析后發(fā)現(xiàn)，機床熱變形是影響定位精度的主要因素，由此開始了機床誤差的檢測、建模和補償技術(shù)研究。從目前來看，在機床誤差檢測、建模和補償技術(shù)研究和應用中比較有影響的有美國密西根大學，日本東京大學、日立精機，德國柏林工業(yè)大學等。其中，美國密西根大學在19%年成功地將熱誤差補償技術(shù)實施于美國通用(GM )公司下屬一家離合器制造廠的150多臺車削中心上，使加工精度提高一倍以上，本人作為主要人員參與了這個項目。

我國對機床熱變形及誤差補償技術(shù)的研究始于50年代，到10年代末，有關(guān)機床熱變形及誤差補償技術(shù)研究工作在不少高校和研究單位先后展開。近年來，天津大學、西安交通大學、華中科技大學、哈爾濱工業(yè)大學、浙江大學、北京機床研究所、北京理工大學、清華大學、南京航空航天大學、國防科大、臺灣、臺灣清華大學、上海交通大學等對機床誤差補償技術(shù)進行著研究。

縱觀國內(nèi)外，在有關(guān)人員的不懈努力下，數(shù)控機床誤差補償技術(shù)有了較快的發(fā)展，但從目前來看，在國外，數(shù)控機床誤差實時補償技術(shù)在大批量在工業(yè)中應用的例子并不多，還沒達到成熟的商業(yè)化程度。在國內(nèi)，誤差實時補償技術(shù)大部分還停留在實驗室范圍內(nèi)，還未見在生產(chǎn)廠家批量數(shù)控機床上應用誤差實時補償技術(shù)的報道。這說明誤差補償理論和技術(shù)還有很大的余地可開發(fā)。目前，數(shù)控機床誤差補償技術(shù)有這些：

1.數(shù)控機床軟件誤差補償

目前的數(shù)控機床誤差補償方法主要有硬件補償和軟件補償。由于硬件補償固有的缺陷，本文采用基于誤差模型的軟件補償方法，對理想數(shù)控指令進行修正，通過修正后的數(shù)控指令值驅(qū)動數(shù)控機床，使機床刀具中心精確運動到加工點實現(xiàn)誤差補償。

建立在理想條件和實際加工條件下，刀具路線、數(shù)控指令及刀具軌跡三者間的相互映射關(guān)系是進行數(shù)控指令修正的關(guān)鍵。刀具路線指在工件坐標系內(nèi)給定的理論刀具中心位置變化曲線，它與機床運動無關(guān)。刀具軌跡是指刀具中心在工件坐標系內(nèi)的運動軌跡，它有理想刀具軌跡和實際刀具軌跡之分，在理想情況下，根據(jù)刀具路線編制的數(shù)控程序可以驅(qū)動刀具精確運動，不存在誤差;而實際情況是根據(jù)理想情況編制的數(shù)控程序，驅(qū)動存在運動誤差的數(shù)控機床加工，勢必存在加工誤差。因此，軟件誤差補償?shù)膶崿F(xiàn)是在考慮數(shù)控機床運動誤差的情況下，得出用模型修正后的數(shù)控指令來控制刀具精確運動。

2. NC型誤差補償

機床的加工指令經(jīng)NC系統(tǒng)的粗、精插補后，以脈沖當量的形式分別驅(qū)動各坐標軸.NC型誤差補償策略是將誤差模型計算的誤差值，取反后番加到插補過程中，從而實現(xiàn)坐標軸的精確控制。該方法又派生出兩種類型，其一是通過一個轉(zhuǎn)換程序?qū)⒃紨?shù)控加工代碼進行重構(gòu)，生成具有預補償?shù)臄?shù)控加工代碼。該方法在60年代D.French和SH.Humphries進行了初探，1995年天津大學又進行了研究結(jié)果表明，該方法對復雜模具和空間雕塑曲面較為有效。另一種是通過接口，NC系統(tǒng)將機床當前位置參數(shù)和刀具參數(shù)傳輸?shù)絇C中、PC對該位置的空間位置誤差進行計算，并將誤差計算結(jié)果返回到NC系統(tǒng)NC系統(tǒng)將誤差反向疊加到當前插補過程，實現(xiàn)誤差修正。

3.前饋補償型

前饋補償策略是直接用誤差量來控制伺服電機實現(xiàn)誤差補償，對于直流伺服系統(tǒng)是將誤差量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后，控制電機;交流數(shù)字伺服將誤差量轉(zhuǎn)換后實現(xiàn)控制。在80年代北京機床研究所進行了一些探索，但由于伺服系統(tǒng)的多樣性目前還沒有較為成熟的裝置。

4.反饋修正型

目前的數(shù)控機床絕大多數(shù)實現(xiàn)了閉環(huán)和半閉環(huán)控制，采用碼盤或光柵作為反饋檢測元件。反饋修正的策略是將誤差計算量轉(zhuǎn)換成反饋測量傳感器的當量數(shù)據(jù)，反向疊加到反饋系統(tǒng)中，利用數(shù)控系統(tǒng)位置調(diào)節(jié)功能實現(xiàn)補償。當然，這也只能補償運動方向上的傳動誤差(單項)，修正不了空間誤差。90年代初，在NIST支持下美國M ichign大學成功地開發(fā)出三坐標反饋修正裝置。

5.其它方法

機床構(gòu)件各點溫度差異導致熱變形，在關(guān)鍵點進行溫度監(jiān)控，通過在一定位置布置加熱元件或冷卻系統(tǒng)，實現(xiàn)溫度場的均衡，減少熱誤差。德國W aldrich Couburg公司及日本的安田工業(yè)公司都在機床中實現(xiàn)應用。

四、誤差補償?shù)膽煤桶l(fā)展

誤差補償技術(shù)在CMM上已經(jīng)得到了較廣泛的應用。德國著名的ZEISS公司用該技術(shù)產(chǎn)品精度提高40%。意大利公司、美國的GDDNGS和lew IS公司及國內(nèi)有關(guān)廠家等都應用了該技術(shù)。相比之下，數(shù)控加工機床工況復雜、環(huán)境惡劣，且需要對空間軌跡進行實時補償特別是由于數(shù)控系統(tǒng)的封閉性和多樣性，該技術(shù)還處于試用階段。隨著新一代開放型數(shù)控系統(tǒng)的推廣和普及、N C型補償將變得簡單實用，該技術(shù)已呈現(xiàn)出強大的生命力和發(fā)展前景。

CAQC技術(shù)已成為加工過程的重要組成部分在美國發(fā)展QIA技術(shù)，使高精度的在機監(jiān)控技術(shù)得到迅速發(fā)展誤差分析和補償是該技術(shù)的基礎。目前，夭津大學在國家自然科學基金支持下對此進行全面系統(tǒng)的研究，最終目標是將數(shù)控機床發(fā)展成高精度加工和檢測的集成設備。

五、結(jié)束語

近年來，提高數(shù)控機床誤差補償研究倍受重視。數(shù)控機床誤差補償技術(shù)也進一步得到了廣泛使用，而在數(shù)控機床誤差補償技術(shù)中尺寸精度是決定性的因素，它直接影響著數(shù)控機床的幾何精度，因此，在研究中，我們發(fā)現(xiàn)提高機床的精度有兩種方法，一種是誤差避免，一種是誤差補償。隨著計算機技術(shù)的深度發(fā)展，測量技術(shù)也得到迅速發(fā)展，它為軟件誤差補償技術(shù)開辟了一片新領(lǐng)域，為誤差補償方式提供了廣闊的前景。為誤差補償?shù)纳虡I(yè)化運用提供了廣闊的發(fā)展方向。

參考文獻：

[1] 盛伯浩.數(shù)控機床誤差的綜合動態(tài)補償.WMEM.1995(2).

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[關(guān)鍵字]變頻器　數(shù)控機床　伺服系統(tǒng)

[中圖分類號]　TG502

[文獻碼]　B

[文章編號]　1000-405X（2012）-10-76-1

1　前言

機床行業(yè)是國際公認的基礎裝備制造業(yè)，是戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的脊柱產(chǎn)業(yè)。但隨著制造業(yè)市場需求的變化、產(chǎn)品升級需求的釋放、"振興規(guī)劃"和"重大專項"政策的出臺，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在不斷優(yōu)化，機床行業(yè)將出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性復蘇機會。目前中國機床產(chǎn)業(yè)僅僅在規(guī)模方面具有相對比較優(yōu)勢，與機床制造強國相比，在結(jié)構(gòu)、水平、研發(fā)和服務能力等方面都還存在明顯的差距。機床市場的獨特結(jié)構(gòu)加快了變化速度，普通、低檔數(shù)控機床需求大幅度萎縮，大重型和高檔數(shù)控機床仍保持穩(wěn)定。同時也帶動了機床行業(yè)上的自動化產(chǎn)品的需求增大。變頻器、伺服、編碼器等自動化產(chǎn)品在機床行業(yè)中應用了很多年。由于變頻器的高性價比，所以變頻器在經(jīng)濟型數(shù)控機床和普通機床的數(shù)控化改造中使用非常普遍。隨著新技術(shù)的不斷引進，傳統(tǒng)的普通機床業(yè)在面臨的淘汰和技術(shù)革新的境地，采用新技術(shù)，降低成本，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性是機床生產(chǎn)的關(guān)鍵。下面就以機床拖動方面采用變頻調(diào)速得改造來闡述變頻器在機床行業(yè)改造方面的研究和應用。

2　機床改造的現(xiàn)狀

傳統(tǒng)機床變頻器的技術(shù)改造，經(jīng)過近幾年的實踐運行，整個機床的電氣控制系統(tǒng)得到了最大程度的優(yōu)化：系統(tǒng)操作更簡單、方便；通過轉(zhuǎn)矩補償、防止失速和再啟動等功能，實現(xiàn)不跳閘運行，使生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、效率提高；具有較高的穩(wěn)速精度和快速動態(tài)響應，能滿足高性能場合的傳動控制要求；最重要就是幫助客戶大幅度降低了維護成本。變頻器技術(shù)越來越深入的應用，讓我們看到其巨大的節(jié)能潛能和良好的效益。國內(nèi)在近幾年也涌現(xiàn)出了一大批領(lǐng)先的工業(yè)自動化解決方案供應商，為紡織、機床、印刷包裝、食品醫(yī)療、煤礦等行業(yè)中提供先進、適用的解決方案應用已經(jīng)相當廣泛，得到了國內(nèi)用戶的認可。通過對機床進行變頻器技術(shù)的改造為廣大生產(chǎn)廠商帶來到技術(shù)上的突破的同時也創(chuàng)造出了相應的價值。

3　改造機床的傳動特點

通常的情況下老舊機床的拖動系統(tǒng)是由電機來帶動齒輪箱進行傳動和調(diào)速的，這種系統(tǒng)具有以下特點：

1）　負載具有恒功率的性質(zhì)，在機床的　齒輪箱變速時，其轉(zhuǎn)矩的變化與轉(zhuǎn)速的變化始終成反比。若忽略了齒輪箱的損耗，這樣在全功率的范圍內(nèi)機床負載都始終處在恒功率的特點。

2）轉(zhuǎn)速按照檔次來進行調(diào)速，通常機床的調(diào)速箱有8檔轉(zhuǎn)速：75、120、200、300、800、1200、1500，2000r/min。速度固定需要哪個速度就調(diào)整到相應的檔位。

3）調(diào)速的控制方式主要由手柄組合的8個位置來進行控制，主要控制四個離合器的分與合，得到齒輪的8種組合，從而得到8檔轉(zhuǎn)速。低速時的過載能力強　低速時，拖動系統(tǒng)經(jīng)齒輪箱降速后的額定轉(zhuǎn)矩將遠大于負載的最大工作轉(zhuǎn)矩，有很強的過載能力。

4）變頻器具有集成高精度轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制算法，具有250％瞬時轉(zhuǎn)矩控制能力，并且通用型變頻器能夠兼容多品牌模式PLC運行功能，特別適合機床制造設備應用。其內(nèi)部具有豐富的擴展選件：編碼器接口板、I/O擴展板、可參數(shù)復制的操作面板等，適合未來機床的進一步更新和改進。

4　變頻器在機床改造中的具體應方案

以筆者曾經(jīng)工作過的（某某機械加工廠）為例，該廠主要應用的是經(jīng)濟型簡易數(shù)控機床，由于這種機床的調(diào)速電磁離合器的損壞率十分的頻繁，經(jīng)工作人員對變頻調(diào)速系統(tǒng)具有的優(yōu)點進行論證，最終決定改用變頻器實現(xiàn)機床的變頻調(diào)速。具體情況如下：

在利用變頻器技術(shù)改造該系統(tǒng)中，變頻器采用外部端子控制，數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)出的是支流　0V到10V的電壓信號通過變頻器的相關(guān)固定功能的端子送入到變頻器，從而實現(xiàn)數(shù)字量來設定電機轉(zhuǎn)速再通過模擬量變頻輸出的對電機進行控制。電機轉(zhuǎn)速的快慢主要由變頻控制系統(tǒng)輸出的電壓值信號的大小來控制。數(shù)控機床電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)運行主要由操作通過變頻器的FWD，REV7與DCM端子來實現(xiàn)控制。機床的各種保護信號通過變頻器的常開、常閉觸點來進行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓，設備的過載，以及過熱、負壓、缺相等故障的保護。在實際的機床改造中，在正常工況下經(jīng)過工作人員的反復試驗，利用變頻器改造的機床完全符合設計的要求，并且取得了令人滿意的運行效果。

5　應用變頻器進行改造的優(yōu)勢

1）變頻器的速度調(diào)節(jié)范圍十分的廣泛，一般的通用型變頻器都能夠?qū)崿F(xiàn)0到400HZ范圍內(nèi)的變頻調(diào)速，所以在對機床進行變頻改造的時候應該選擇符合機床情況的品牌型號。

2）由于機床要求具有較硬的機械特性。這一點非常符合變頻器+普通電機（或變頻電機）傳動具有機械特性硬的特點。通常情況下，變頻器一般在低頻工作下都具有提供150%負載轉(zhuǎn)矩的能力。

3）在機床工作的過程中，當機床需要在低速運行時，其需要具有強大過載能力。應用變頻器進行改造能夠提供150%的過載保護（60S），這一點可以充分的滿足機床設備的要求。

4）在對機床進行變頻調(diào)速的改造以后，能夠簡化機床齒輪變速箱等原來比較復雜的機械拖動組織，使系統(tǒng)的自動化程度大幅提高，操作也變得簡單和人性化，并且由于變頻器的集成度較高也使得系統(tǒng)的維修更加的方便。

5）目前市面上的變頻器大多具有電壓直流零到十伏，以及電流模擬輸入接口，這一點能夠與機床的數(shù)控系統(tǒng)的控制信號有較好的兼容性，系統(tǒng)控制信號也十分的匹配。

6　總結(jié)

數(shù)控技術(shù)的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領(lǐng)域的擴大。作為數(shù)控機床的執(zhí)行機構(gòu)，電機伺服系統(tǒng)經(jīng)歷了從步進到直流，進而到交流的發(fā)展歷程。而數(shù)控機床中的伺服系統(tǒng)中變頻器的應用也獲得了越來越廣泛的推廣，變頻器的種類和型號繁多，適用面非常的廣泛，可以預見隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡制造等高精加工機床的發(fā)展，具有網(wǎng)絡接口的全數(shù)字變頻系統(tǒng)等將成為數(shù)控機床行業(yè)的關(guān)注的熱點。

參考文獻

[1]宗鳴摘；劉旭東；李湘媛　產(chǎn)品模塊化設計中模塊劃分的多角度、分級特性討論　2003（01）

[2]齊爾麥；徐燕申；謝艷　模塊化數(shù)控機床概念設計的研究　2003（01）

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關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)　現(xiàn)狀　發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)具有可以解決高精度復雜零件加工問題；可以為產(chǎn)品增強市場競爭力；改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率；可以降低成本、提高生產(chǎn)安全；可以自動編程、減輕工人負擔等特點而廣泛應用于裝備制造業(yè)。

1　我國數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1　數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地初步形成　如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠，在攻關(guān)成果和技術(shù)商品化的基礎上，建立了一批數(shù)控廠家。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地，包括若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠等，如州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)等。

1.2　基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)　我國大部分技術(shù)已具備進行商品化開發(fā)的基礎，掌握了數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、專機及其配套件的基礎技術(shù)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。

2　存在的問題

2.1　數(shù)控系統(tǒng)和功能部件發(fā)展滯后　數(shù)控系統(tǒng)和功能部件發(fā)展滯后已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。國產(chǎn)中檔數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)市場占有率只有35%，而高檔數(shù)控系統(tǒng)95%以上依靠進口。功能部件國內(nèi)市場總體占有率約為30%，其中高檔功能部件市場占有率更低。臺灣地區(qū)品牌功能部件約占國內(nèi)市場的50%，其余20%為歐盟、日本等品牌產(chǎn)品。據(jù)國家海關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2010年我國進口數(shù)控系統(tǒng)金額達18.1億美元，機床附件（含功能部件和夾具）類產(chǎn)品達16.2億美元。

2.2　高檔數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)仍有較大差距　以高速、高精、復合、智能等為特征的高檔數(shù)控機床關(guān)鍵技術(shù)雖然已經(jīng)取得明顯進步，一批共性、基礎技術(shù)和新產(chǎn)品研發(fā)也有了新的進展，但與國際先進水平相比，還存在較大差距。有些關(guān)鍵技術(shù)，如：高速高精運動控制技術(shù)、動態(tài)綜合補償技術(shù)、多軸聯(lián)動和復合加工技術(shù)、智能化技術(shù)、高精度直驅(qū)技術(shù)、可靠性技術(shù)等尚需進一步突破，有些重大技術(shù)離產(chǎn)業(yè)化還有一段路程。以企業(yè)為主體、以市場為導向、產(chǎn)學研用相結(jié)合的研發(fā)體系尚未真正建立，行業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展缺乏高新技術(shù)支撐。

2.3　自主開發(fā)能力薄弱，自主品牌缺乏綜合競爭力　當前國內(nèi)數(shù)控機床企業(yè)自主開發(fā)能力建設存在著研發(fā)基礎薄弱、研發(fā)資金使用效率低、持續(xù)投入能力不足、缺乏關(guān)鍵性技術(shù)儲備和重大技術(shù)突破、人才結(jié)構(gòu)不均衡、零部件支撐能力弱、缺乏完整產(chǎn)業(yè)研究開發(fā)體系等問題。

3　我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1　高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢　為縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。為此，國際生產(chǎn)工程學會將其確定為21世紀的中心研究方向之一，日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一。

在轎車工業(yè)領(lǐng)域，多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，加工的零部件多為薄壁和薄筋，要對這些筋、壁進行加工，必須保證高切削速度和切削力很小的情況下，這樣這樣才能使這些剛度很差，材料為鋁或鋁合金達到很好的切割效果。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高，機身等大型零件來替代多個零件聯(lián)結(jié)方式拼裝，這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。在加工精度方面，近10年來，超精密加工精度已開始進入納米級（0.01μm），精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm。在可靠性方面，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。應用領(lǐng)域進一步擴大，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，主要是為了實現(xiàn)高速、高精加工。

3.2　智能化、開放式、網(wǎng)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢　智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面，21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。包括：智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修；如智能化的自動編程、智能化的人機界面等，為簡化編程、簡化操作方面的智能化；如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載、自動選定模型、自整定等，主要是為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化；如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成，這樣做主要是為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化。

所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），面向機床廠家和最終用戶，形成系列化，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，并可方便地將用戶的特殊應用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，目前數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究的核心，除此之外，還有結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫等。

數(shù)控裝備的網(wǎng)絡化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，如日本山崎馬扎克（Mazak）公司的“CyberProduction　Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC）；日本大隈（Okuma）機床公司的“IT　plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場）；德國西門子（Siemens）公司的Open　Manufacturing　Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢。

3.3　5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于兩臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。

3.4　自動編程技術(shù)的應用　數(shù)控自動編程技術(shù)受到廣泛關(guān)注，各國的專家學者都在潛心研究自動編程系統(tǒng)。數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上按事先編制好的程序，對零件進行自動加工的一種加工工藝方法，零件加工的最終效果直接取決于數(shù)控程序編制的效率和準確率。數(shù)控編程是目前提高加工精度、表面加工質(zhì)量、加工效率以及實現(xiàn)生產(chǎn)自動化最重要的一環(huán)，在制造業(yè)中應用廣泛。數(shù)控編程分為手工編程和自動編程，對于那些程序量大、軌跡計算復雜的零件，根本不可能采用手工編程，即使能編制出加工程序，其低下的效率亦根本不能滿足市場的需求。受飛速發(fā)展的技術(shù)革命的巨大沖擊，傳統(tǒng)的機械設計和制造方式發(fā)生了根本性的變化，產(chǎn)品的設計生產(chǎn)周期越來越短，逐漸向小批量、多品種、高精高效加工的方向發(fā)展。特別是隨著計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）技術(shù)的推廣和計算機數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應用，計算機輔助自動編程勢在必行。自動編程是用計算機代替編程人員完成編程工作，自動生成加工指令，解決一些人工編程難以解決的難題，充分利用計算機計算速度快而準的特點，可極大地提高編程的效率和準確率。

4　結(jié)束語

在今后的發(fā)展中，應重點攻克數(shù)控系統(tǒng)、功能部件的核心關(guān)鍵技術(shù)，增強我國高檔數(shù)控機床和基礎制造裝備的自主創(chuàng)新能力，實現(xiàn)主機與數(shù)控系統(tǒng)、功能部件協(xié)同發(fā)展，重型、超重型裝備與精細裝備統(tǒng)籌部署，打造完整產(chǎn)業(yè)鏈。提高國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)國內(nèi)市場占有率，提高數(shù)控機床主機的可靠性，滿足我國航天、船舶、汽車、發(fā)電設備制造等重點領(lǐng)域所需的高端裝備。

參考文獻：

[1]琚素英.我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略思考[J].山西焦煤科技，2007，6.