數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品懒披，即所謂的數(shù)字化裝備攘活，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機械制造技術(shù)；(2)信息處理鲸阻、加工跋涣、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)鸟悴；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)陈辱；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等细诸。

　　1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化沛贪，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(yīng)用領(lǐng)域的擴大震贵，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT利赋、汽車、輕工猩系、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用媚送，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢中燥。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］塘偎。

　　1．1 高速疗涉、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢

　　效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體战凿。高速图漓、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次媒龟，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力肄朵。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一病囱。

　　在轎車工業(yè)領(lǐng)域磁应，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一捣潭；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域部糠，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差军霸，材料為鋁或鋁合金提甚，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋幻彪、壁進行加工褪储。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘慧域、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝鲤竹，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高昔榴。這些都對加工裝備提出了高速辛藻、高精和高柔性的要求。

　　從EMO2001展會情況來看互订，高速加工中心進給速度可達80m/min吱肌，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右仰禽。目前世界上許多汽車廠氮墨，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床吐葵。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min规揪，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60 000r/min妥抬。加工一薄壁飛機零件栈站，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h鲫畸，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g福晋。

　　在加工精度方面霜宙，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm逼税，精密級加工中心則從3～5μm堕武，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)惜选。

　　在可靠性方面夫泛，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上且仔，表現(xiàn)出非常高的可靠性伸畅。

　　為了實現(xiàn)高速、高精加工凹蜂，與之配套的功能部件如電主軸馍驯、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大玛痊。

　　1.2  5軸聯(lián)動加工和復(fù)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汰瘫，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高擂煞，而且效率也大幅度提高混弥。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床对省，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蝗拿，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)蒿涎、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因蛹磺，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)難度較大同仆，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展萤捆。

　　當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化俗批，其制造難度和成本大幅度降低长笋，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。

　　在EMO2001展會上枷此，新日本工機的5面加工機床采用復(fù)合主軸頭淳习，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)臣锣，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工钮庆。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工蔬设，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制垒某。 

　　1.3 智能化、開放式次瓣、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

　　21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)慈琼，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制憾擒，工藝參數(shù)自動生成芋沽；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制七冲、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算痛倚、自動識別負載自動選定模型、自整定等澜躺；簡化編程状原、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程苗踪、智能化的人機界面等颠区；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容通铲、方便系統(tǒng)的診斷及維修等毕莱。

　　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)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究颅夺，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)朋截、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)吧黄，中國的ONC(Open Numerical Control System)等部服。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。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)一的運行平臺上竖沦，面向機床廠家和最終用戶胎融，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能）舍屠，形成系列化美怪，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)中圃活，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)蒸咏，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品归鲸。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范悬坎、配置規(guī)范定桃、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心伸义。

　　網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點何别。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)蛛挚、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囚企、虛擬企業(yè)丈咐、全球制造的基礎(chǔ)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)的新概念和樣機龙宏，如在EMO2001展中棵逊，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)银酗；日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場辆影，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境黍特，簡稱OME）等蛙讥，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。

　　1.4 重視新技術(shù)標準灭衷、規(guī)范的建立

　　1.4.1 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范

　　如前所述次慢，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性翔曲、適應(yīng)性迫像、擴展性，美國误即、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃薇兆，并進行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA捅腋、OSEC)的研究和制定肯矾，世界3個最大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨绊寞。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定需复。

　　1.4.2 關(guān)于數(shù)控標準

　　數(shù)控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G拓郑，M代碼描述如何（how）加工哨遭，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然节霸，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要骑跳。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP－NC)怒医，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制炉抒，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程稚叹，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標準化焰薄。

　　STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)扒袖，將產(chǎn)生深遠的影響塞茅。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念季率，傳統(tǒng)的制造理念中野瘦，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下飒泻，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上鞭光，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向泞遗。其次惰许，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）史辙。

　　目前忧绊，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)缓贤。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶基列、廠商和學(xué)術(shù)機構(gòu)。美國的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者卿黍，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)军笑，其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS见拴、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證擅暴。

　　2 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計

　　我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年馒毙，即封閉式發(fā)展階段项栈。在此階段手欣，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢映检。第二階段是在國家的“六五”癞樊、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)凛澎，消化吸收霹肝，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段塑煎，由于改革開放和國家的重視沫换，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究最铁、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步讯赏。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究冷尉，進入市場競爭階段漱挎。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步网严。在“九五”末期识樱，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50％嗤无，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10％震束。

　　縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)咸婿，總體來看取得了以下成績姚转。

　　a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)棒嚼。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)们敢、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機啃掠、專機及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)慷训，其中大部分技術(shù)已具備進行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化键梆、產(chǎn)業(yè)化蝉橘。

　　b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上畦未，建立了諸如華中數(shù)控润邑、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。蘭州電機廠保铐、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)廠以及北京第一機床廠哄谆、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠褥民。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。

　　c.建立了一支數(shù)控研究洗搂、開發(fā)消返、管理人才的基本隊伍。

　　雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進步蚕脏，但我們也要清醒地認識到侦副，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距驼鞭。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快秦驯，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距挣棕，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴大趨勢译隘。從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下洛心。

　　a.技術(shù)水平上固耘，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大词身。

　　b.產(chǎn)業(yè)化水平上厅目，市場占有率低，品種覆蓋率小农灯，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)修诈；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差品扯；可靠性不高投沃，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)捻钢，用戶信心不足绞艘。

　　c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)稻续、工程化能力較弱妈削；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強；相關(guān)標準規(guī)范的研究滔菠、制定滯后逮碾。

　　分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。

　　a.認識方面涕瘸。對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進程艱巨性涡相、復(fù)雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規(guī)范剩蟀、國外的封鎖加扼殺催蝗、體制等困難估計不足切威；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。

　　b.體系方面丙号。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多先朦，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少犬缨；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系喳魏、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系怀薛。

　　c.機制方面刺彩。不良機制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新枝恋、產(chǎn)品創(chuàng)新创倔，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想焚碌，實施困難却值。

　　d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強散氧，核心技術(shù)的工程化能力不強私闭。機床標準落后，水平較低睬嘿，數(shù)控系統(tǒng)新標準研究不夠宽用。
   
　　3 對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考

　　3.1 戰(zhàn)略考慮

　　我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移宋睦，即要掌握先進制造核心技術(shù)阁陌，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中腊拍，我國制造業(yè)將進一步“空芯”琐侣。我們以資源、環(huán)境呆淑、市場為代價汇径，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位罗卿，這樣將會嚴重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程史隆。

　　我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看曼验，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)泌射，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力鬓照，保障社會的穩(wěn)定熔酷；其次從國防安全看孤紧，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和限制拒秘，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證号显。

　　3.2 發(fā)展策略

　　從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向躺酒，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標押蚤，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)羹应、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容揽碘，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。

　　強調(diào)市場需求為導(dǎo)向脆逊，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主箫俯，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床陌沟、高速高精高性能數(shù)控機床怕事、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展截巢。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機旅测、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品呻蚪；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品兆布；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日础姚。

　　在高精尖裝備研發(fā)方面佛或，要強調(diào)產(chǎn)、學(xué)填恬、研以及最終用戶的緊密結(jié)合弧跑，以“做得出、用得上擂送、賣得掉”為目標悦荒，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需嘹吨。

　　在競爭前數(shù)控技術(shù)方面搬味，強調(diào)創(chuàng)新，強調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品蟀拷，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)碰纬、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享悦析，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責(zé)脐区，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布她按、編輯整理上傳牛隅，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責(zé)酌泰。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻媒佣、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題漂烂，請第一時間告知据伏，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認版權(quán)并按國家標準支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益束多！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn骏庙。