0 引言

    數控技術簡稱CNC，它是利用計算機及數字化技術控製機床

，實現自動加工過程的先進製造技術。數控機床可以加工複雜零件，而且精度高
、生產率高、產品品質穩定
、降低工人勞動強度。數控技術現已普及
，並且有廣闊的發展前景。

    數控技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一台或多台機械設備動作控製的技術。它所控製的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數控的產生依賴於數據載體和二進製形式數據運算的出現。19世紀末，以紙為數據載體並具有輔助功能的控製係統被發明；1908年，穿孔的金屬薄片互換式數據載體問世
；1938nian
，xiangnongzaimeiguomashengligongxueyuanjinxingleshujukuaisuyunsuanhechuanshu
，diandinglexiandaijisuanji，baokuojisuanjishuzikongzhixitongdejichu。shukongjishushiyujichuangkongzhimiqiejiehefazhanqilaide。1952年
，第一台數控機床問世，成為世界機械工業史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發展。

    現(xian)在(zai)，數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)也(ye)叫(jiao)計(ji)算(suan)機(ji)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)
，目(mu)前(qian)它(ta)是(shi)采(cai)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)實(shi)現(xian)數(shu)字(zi)程(cheng)序(xu)控(kong)製(zhi)的(de)技(ji)術(shu)。這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)按(an)事(shi)先(xian)存(cun)貯(zhu)的(de)控(kong)製(zhi)程(cheng)序(xu)來(lai)執(zhi)行(xing)對(dui)設(she)備(bei)的(de)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)。由(you)於(yu)采(cai)用(yong)計(ji)算(suan)機(ji)替(ti)代(dai)原(yuan)先(xian)用(yong)硬(ying)件(jian)邏(luo)輯(ji)電(dian)路(lu)組(zu)成(cheng)的(de)數(shu)控(kong)裝(zhuang)置(zhi)

，使(shi)輸(shu)入(ru)數(shu)據(ju)的(de)存(cun)貯(zhu)、處理、運算、邏輯判斷等各種控製機能的實現，均可通過計算機軟件來完成。

1 數控技術的發展趨勢

    shukongjishudeyingyongbudangeichuantongzhizaoyedailailegemingxingdebianhua，shizhizaoyechengweigongyehuadexiangzheng，erqiesuizheshukongjishudebuduanfazhanheyingyonglingyudekuoda，taduiguojiminshengdeyixieyingyaoxingye(IT
、汽車、輕工、醫療等)的(de)發(fa)展(zhan)起(qi)著(zhe)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)，因(yin)為(wei)這(zhe)些(xie)行(xing)業(ye)所(suo)需(xu)裝(zhuang)備(bei)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)已(yi)是(shi)現(xian)代(dai)發(fa)展(zhan)的(de)大(da)趨(qu)勢(shi)。從(cong)目(mu)前(qian)世(shi)界(jie)上(shang)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)及(ji)其(qi)裝(zhuang)備(bei)發(fa)展(zhan)的(de)趨(qu)勢(shi)來(lai)看(kan)，其(qi)主(zhu)要(yao)研(yan)究(jiu)熱(re)點(dian)有(you)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian)：

1.1 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢

    效率、品質是先進製造技術的主體。高速
、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的品質和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先進技術研究會將其列為5大現代製造技術之一，國際生產工程學會(CIRP)將其確定為21世紀的中心研究方向之一。

    在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是40 s／輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一
；在(zai)航(hang)空(kong)和(he)宇(yu)航(hang)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)
，其(qi)加(jia)工(gong)的(de)零(ling)部(bu)件(jian)多(duo)為(wei)薄(bo)壁(bi)和(he)薄(bo)筋(jin)，剛(gang)度(du)很(hen)差(cha)

，材(cai)料(liao)為(wei)鋁(lv)或(huo)鋁(lv)合(he)金(jin)
，隻(zhi)有(you)在(zai)高(gao)切(qie)削(xue)速(su)度(du)和(he)切(qie)削(xue)力(li)很(hen)小(xiao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，才(cai)能(neng)對(dui)這(zhe)些(xie)筋(jin)
、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來製造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯結方式拚裝，使構件的強度
、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精度和高柔性的要求。

    從EM02001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80 m／rain
，甚至更高，空運行速度可達100 m／rain左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司
，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60 m／min，快速為100 m／min
，加速度達2 g，主軸轉速已達60 000 r／min。加工一薄壁飛機零件，隻用30 min

，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3 h，在普通銑床加工需8 h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*1 000 r／min和1 g。

    在加工精度方麵，近10年來

，普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5 μm，精密級加工中心則從3~5 μm，提高到1~1.5 μm，並且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。

    在可靠性方麵
，國外數控裝置的MTBF值已達6 000 h以上，伺服係統的MTBF值達到30 000 h以上，表現出非常高的可靠性。

    為了實現高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電動機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。

1.2 五軸聯動加工和複合加工機床快速發展

    采用5軸聯動對三維曲麵零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅粗糙度高，而且效率也大幅度提高。一般認為

，1台5軸聯動機床的效率可以等於2台3軸聯動機床
，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軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控係統、主機結構複雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大
，製約了5軸聯動機床的發展。

    當前由於電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的複合主軸頭結構大為簡化，其製造難度和成本大幅度降低
，數控係統的價格差距縮小。因此促進了複合主軸頭類型5軸聯動機床和複合加工機床(含5麵加工機床)的發展。

    在EM02001展會上，新日本工機的5麵加工機床采用複合主軸頭，可實現4個垂直平麵的加工和任意角度的加工，使得5麵加工和5軸加工可在同一台機床上實現，還可實現傾斜麵和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution係列加工中心，可在一次裝夾下5麵加工和五軸聯動加工
，可由CNC係統控製或CAD／CAM直接或間接控製。

1.3 智能化
、開放式、網絡化成為當代數控係統發展的主要趨勢

    21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的係統
，智能化的內容包括在數控係統中的各個方麵：為追求加工效率和加工品質方麵的智能化，如加工過程的自適應控製，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化
，如前饋控製、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方麵的智能化，如智能化的自動編程，智能化的人機界麵等；還有智能診斷、智能監控方麵的內容
、方便係統的診斷及維修等。

    所謂開放式數控係統就是數控係統的開發可以在統一的運行平台上
，麵向機床廠家和最終用戶
，通過改變、增加或剪裁結構對象(數控功能)，形成係列化
，並可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控製係統中，快速實現不同品種


、不同檔次的開放式數控係統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控係統的體係結構規範、通信規範、配置規範、運行平台、數控係統功能庫以及數控係統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。

    網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、製造係統

、製造企業對信息集成的需求，也是實現新的製造模式如敏捷製造、虛擬企業、全球製造的基礎單元。

2 我國數控技術及其產業發展的概況

2.1 近50年我國數控技術的發展曆程

    特別是經過四個5年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績：

    a)奠定了數控技術發展的基礎，基本掌握了現代數控技術。我國現在已基本掌握了從數控係統、伺服驅動
、數控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發的基礎，部分技術已商品化
、產業化。

    b)初步形成了數控產業基地。在攻關成果和部分技術商品化的基礎上
，建立了諸如華中數控、航天數控等具有批量生產能力的數控係統生產廠。蘭州電機廠、華中數控等一批伺服係統和伺服電機生產廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若幹數控主機生產廠。這些生產廠基本形成了我國的數控產業基地。

    c)建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。

2.2 我國數控技術水平和產業化水平

    雖(sui)然(ran)在(zai)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)以(yi)及(ji)產(chan)業(ye)化(hua)方(fang)麵(mian)取(qu)得(de)了(le)長(chang)足(zu)的(de)進(jin)步(bu)，但(dan)我(wo)們(men)也(ye)要(yao)清(qing)醒(xing)地(di)認(ren)識(shi)到(dao)
，我(wo)國(guo)高(gao)端(duan)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)，尤(you)其(qi)是(shi)在(zai)產(chan)業(ye)化(hua)方(fang)麵(mian)的(de)技(ji)術(shu)水(shui)平(ping)現(xian)狀(zhuang)與(yu)我(wo)國(guo)的(de)現(xian)實(shi)需(xu)求(qiu)還(hai)有(you)較(jiao)大(da)的(de)差(cha)距(ju)。雖(sui)然(ran)從(cong)縱(zong)向(xiang)看(kan)我(wo)國(guo)的(de)發(fa)展(zhan)速(su)度(du)很(hen)快(kuai)
，但(dan)橫(heng)向(xiang)比(bi)(與國外對比)bujinjishushuipingyouchaju
，zaimouxiefangmianfazhansuduyeyouchaju，jiyixiegaojingjiandeshukongzhuangbeidejishushuipingchajuyoukuodaqushi。congguojishanglaikan，duiwoguoshukongjishushuipinghechanyehuashuipinggujidazhiruxia。

    a)技術水平上，與國外先進水平大約落後1O～15年，在高精尖技術方麵則更大。

    b)產業化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小
，還沒有形成規模生產；功能部件專業化生產水平及成套能力較低；外觀品質相對差
；可靠性不高，商品化程度不足；國產數控係統尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。

    c)可持續發展的能力上，對競爭前數控技術的研究開發
、工程化能力較弱；數控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規範的研究
、製定滯後。

2.3 分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方麵

    a)認識方麵。對國產數控產業進程艱巨性、複雜性和長期性的特點認識不足；對市場的小規範
、國外的封鎖加扼殺、體製等困難估計不足；對我國數控技術應用水平及能力分析不夠。

    b)體係方麵。從技術的角度關注數控產業化問題的時候多
，從係統的、產業鏈的角度綜合考慮數控產業化問題的時候少；沒有建立完整的高品質的配套體係、完善的培訓
、服務網絡等支撐體係。

    c)機製方麵。不良機製造成人才流失，又製約了技術及技術路線創新、產品創新，且製約了規劃的有效實施
，往往規劃理想，實施困難。

    d)技術方麵。企業在技術方麵自主創新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落後，水平較低
，數控係統新標準研究不夠。

3 數控技術國內外現狀

    隨(sui)著(zhe)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)的(de)高(gao)速(su)發(fa)展(zhan)，傳(chuan)統(tong)的(de)製(zhi)造(zao)業(ye)開(kai)始(shi)了(le)根(gen)本(ben)性(xing)變(bian)革(ge)，各(ge)工(gong)業(ye)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)投(tou)入(ru)巨(ju)資(zi)

，對(dui)現(xian)代(dai)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)
，提(ti)出(chu)了(le)全(quan)新(xin)的(de)製(zhi)造(zao)模(mo)式(shi)。在(zai)現(xian)代(dai)製(zhi)造(zao)係(xi)統(tong)中(zhong)
，數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)是(shi)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)，它(ta)集(ji)微(wei)電(dian)子(zi)
、計算機

、信息處理、自動檢測、自動控製等高新技術於一體
，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對製造業實現柔性自動化、集成化、zhinenghuaqizhejuzuqingzhongdezuoyong。muqian
，shukongjishuzhengzaifashenggenbenxingbiange，youzhuanyongxingfengbishikaihuankongzhimoshixiangtongyongxingkaifangshishishidongtaiquanbihuankongzhimoshifazhan。zaijichenghuajichushang，shukongxitongshixianlechaoboxing、超小型化；在智能化基礎上
，綜合了計算機、多媒體、模糊控製
、神經網絡等多學科技術，數控係統實現了高速
、高精
、高效控製
，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上
，CAD／CAM與數控係統集成為一體，機床聯網
，實現了中央集中控製的群控加工。

4 對我國數控技術和產業化發展的戰略思考

4.1 戰略考慮分析

    woguoshizhizaodaguo，zaishijiechanyezhuanyizhongyaojinliangjieshouqianduanerbushihouduandezhuanyi，jiyaozhangwoxianjinzhizaohexinjishu，fouzezaixinyilunguojichanyejiegoutiaozhengzhong，woguozhizaoyejiangjinyibu“空芯”。我們以資源
、環境
、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術的製造中心的地位，這樣將會嚴重影響我國現代製造業的發展進程。

    應(ying)站(zhan)在(zai)國(guo)家(jia)安(an)全(quan)戰(zhan)略(lve)的(de)高(gao)度(du)來(lai)重(zhong)視(shi)數(shu)控(kong)技(ji)術(shu)和(he)產(chan)業(ye)問(wen)題(ti)，首(shou)先(xian)從(cong)社(she)會(hui)安(an)全(quan)看(kan)，因(yin)為(wei)製(zhi)造(zao)業(ye)是(shi)我(wo)國(guo)就(jiu)業(ye)人(ren)口(kou)最(zui)多(duo)的(de)行(xing)業(ye)，製(zhi)造(zao)業(ye)發(fa)展(zhan)不(bu)僅(jin)可(ke)提(ti)高(gao)人(ren)民(min)的(de)牛(niu)活(huo)水(shui)平(ping)
，而(er)且(qie)還(hai)可(ke)緩(huan)解(jie)我(wo)國(guo)就(jiu)業(ye)的(de)壓(ya)力(li)
，保(bao)障(zhang)社(she)會(hui)的(de)穩(wen)定(ding)；其次從國防安全看，西方發達國家把高精尖數控產品都列為國家的戰略物質，對我困實現禁運和限製，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。

4.2 發展策略分析

    從(cong)我(wo)國(guo)基(ji)本(ben)國(guo)情(qing)的(de)角(jiao)度(du)出(chu)發(fa)

，以(yi)國(guo)家(jia)的(de)戰(zhan)略(lve)需(xu)求(qiu)和(he)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)為(wei)導(dao)向(xiang)
，以(yi)提(ti)高(gao)我(wo)國(guo)製(zhi)造(zao)裝(zhuang)備(bei)業(ye)綜(zong)合(he)競(jing)爭(zheng)能(neng)力(li)和(he)產(chan)業(ye)化(hua)水(shui)平(ping)為(wei)目(mu)標(biao)，用(yong)係(xi)統(tong)的(de)方(fang)法(fa)
，選(xuan)擇(ze)能(neng)夠(gou)主(zhu)導(dao)21世紀初期我國製造裝備業發展升級的關鍵技術以及支持產業化發展的支撐技術
、配套技術作為研究開發的內容，實現製造裝備業的跨躍式發展。

    強調市場需求為導向
，即以數控終端產品為主，以整機(如量大麵廣的數控車床、銑床、高速高精高性能數控機床、典型數字化機械、鶯點行業關鍵設備等)帶動數控產業的發展。重點解決數控係統和相關功能部件(數字化伺服係統與電機、高速電主軸係統和新型裝備的附件等)的可靠性和生產規模問題。沒有規模就不會有高可靠性的產品
；沒有規模就不會有價格低廉而富有競爭力的產品
；當然

，沒有規模中國的數控裝備最終難以有出頭之日。

    在高精尖裝備研發方麵
，要強調產、學、研以及最終用戶的緊密結合，以“做得出
、用得上、賣得掉”為目標，按國家意誌實施攻關，以解決國家之急需。

    在數控技術方麵，強調創新，強調研究開發具有自主知識產權的技術和產品，為我因數控產業

、裝備製造業乃至整個製造業的可持續發展奠定基礎。