淺析我國(guó)數(shù)控技術(shù)行業(yè)的現(xiàn)狀及前景

馬歡

摘 要：隨著我國(guó)科技的發(fā)展，在機(jī)床制造業(yè)領(lǐng)域方面有了很大的改觀，數(shù)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展始終保持同步，至今已經(jīng)歷了從電子管、晶體管、集成電路、計(jì)算機(jī)到微處理器的演變，系統(tǒng)的功能日益增強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，發(fā)展異常迅速，更新?lián)Q代十分頻繁。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)可供市場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床有1500種，幾乎覆蓋了整個(gè)金屬切削機(jī)床的品種類別和主要的鍛壓機(jī)械，占據(jù)著不可估量的地位。這標(biāo)志著國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期，并且在一定程度上促進(jìn)工業(yè)的產(chǎn)值，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；數(shù)控機(jī)床；數(shù)控系統(tǒng)

1 數(shù)控技術(shù)的介紹

數(shù)控技術(shù)，英文名稱：Numerical Control （簡(jiǎn)稱NC），即采用電腦程序控制機(jī)器的方法，按工作人員事先編好的程式對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工的過(guò)程。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)信息化的重要組成部分。

2 數(shù)控機(jī)床技術(shù)的概況

2.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展階段

我國(guó)機(jī)床行業(yè)發(fā)展至今，已經(jīng)有了比較完善的行業(yè)基礎(chǔ)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展時(shí)間卻比較短，起步較發(fā)達(dá)國(guó)家落后不少。作為現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的重要裝備， 數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為國(guó)家重要的戰(zhàn)略裝備，它的技術(shù)水平可以反映一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力。過(guò)去，我國(guó)還不能自主生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的時(shí)候都是以高昂的價(jià)格從國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品，而技術(shù)還是掌握在發(fā)達(dá)國(guó)家手中，目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的旺盛需求仍將保持高速增長(zhǎng)，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到37.4%。數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床消費(fèi)的主流。十二五期間我國(guó)將持續(xù)投入，且力度加大，每年重大專項(xiàng)將帶動(dòng)資金投入100億以上。不僅帶動(dòng)了我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件的市場(chǎng)發(fā)展，也為國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商不斷發(fā)展自己的技術(shù)，擴(kuò)大市場(chǎng)提供了極好的機(jī)遇。

2.2 數(shù)控機(jī)床技術(shù)的現(xiàn)狀

2.2.1 呈現(xiàn)地域性

從我國(guó)的數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生格局來(lái)看，我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的地域性特點(diǎn)非常明顯。地域的明顯也反映了我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的不均衡。如我國(guó)一些老工業(yè)生產(chǎn)基地，數(shù)控機(jī)床發(fā)展速度相對(duì)還是緩慢的。

2.2.2 缺乏創(chuàng)新

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹、中檔進(jìn)展緩慢、高檔依靠進(jìn)口的局面。究其原因，國(guó)內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國(guó)外先進(jìn)水平落后5-10年，在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年，并且國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場(chǎng)營(yíng)銷能力和經(jīng)營(yíng)管理水平也不高，同時(shí)，中國(guó)在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制度相對(duì)滯后。國(guó)產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒(méi)有形成品牌效應(yīng)。更重要的原因是缺乏自主創(chuàng)新能力，萬(wàn)全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)

3.1 高、精、尖加工技術(shù)的轉(zhuǎn)變

速度、質(zhì)量是數(shù)控技術(shù)行業(yè)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10um提高到5um，精密級(jí)加工中心則從3-5um，提高到1-1.5um，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)（0.01um）。在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到了30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.2 五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

采用五軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬剛零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過(guò)去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展，當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床的發(fā)展。

3.3 智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)

21世紀(jì)的數(shù)控將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定的模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問(wèn)題。許多國(guó)家對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行研究，如美國(guó)的NGC，中國(guó)的ONC等。數(shù)控的系統(tǒng)開(kāi)放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。所謂開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向機(jī)床廠家和最終用戶，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個(gè)性的名牌產(chǎn)品。開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前的研究核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)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(chǔ)單元。

4 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展前景

隨著我國(guó)機(jī)床行業(yè)的快速進(jìn)步，在2009年工業(yè)總產(chǎn)值和銷售收入超越日本和德國(guó)，首次躍居世界機(jī)床制造第一大國(guó)，尤其是中國(guó)沈陽(yáng)、北一、大連激光切割機(jī)等大型機(jī)床集團(tuán)率先抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)，進(jìn)入世界舞臺(tái)。

沈陽(yáng)機(jī)床廠集團(tuán)通過(guò)自主研發(fā)，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為了其領(lǐng)導(dǎo)機(jī)床產(chǎn)品的核心。為了探索新形勢(shì)下產(chǎn)學(xué)研模式，沈陽(yáng)機(jī)床廠集團(tuán)牽頭組成“數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟”有9家企業(yè)、6家大學(xué)和1家研究所參加。這就意味著如果我們能在普及型數(shù)控技術(shù)成品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破，中國(guó)數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí)，還需要建立起比較完備的高檔數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系，提高中國(guó)的自主設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和成套生產(chǎn)能力，創(chuàng)建國(guó)產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品，提高中國(guó)高檔數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床技術(shù)無(wú)論從產(chǎn)品種類、技術(shù)水品、質(zhì)量和產(chǎn)品上都取得了很大的發(fā)展，在一些關(guān)鍵的技術(shù)方面也取得了重大突破。數(shù)控機(jī)床及由數(shù)控機(jī)床組成的制造系統(tǒng)以其卓越的柔性自動(dòng)化的性能、高效而可靠的生產(chǎn)效率、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能，充分顯示出它是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建先進(jìn)的數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)制造裝備。因此，數(shù)控技術(shù)已成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項(xiàng)核心技術(shù)，隨著用戶需求的多樣化和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)化激劇化，促進(jìn)數(shù)控技術(shù)的加速發(fā)展。

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