數控技術與裝備的發展趨勢探討

數控技術和數控裝備是制造工業現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力，關系到一個國家的戰略地位。

在我國，數控技術與裝備的發展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。但是，我國在數控技術研究和產業發展方面亦存在不少問題，特別是在技術創新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。本文試從幾個方面具體探討了數控技術與裝備的發展趨勢。

1. 數控技術的發展趨勢

數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為工業化的象征，而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(汽車、輕工、醫療等)的發展起著越來越重要的作用，因為這些行業所需裝備的數字化已是現代發展的大趨勢。從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。

(1)高速、高精加工。效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。

在轎車工業領域，年產30萬輛的生產節拍是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；在航空和宇航工業領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛性很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。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、螺釘和其他聯結方式拼裝，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、高精和高柔性的要求。

(2)5軸聯動加工和復合加工機床。采用5軸聯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，不僅粗糙度低，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺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軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，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，制約了5軸聯動機床的發展。

當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯動機床和復合加工機床(含5面加工機床)的發展。

(3)數控系統的智能化、網絡化和開放式。將來的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，簡化編程、簡化操作方面的智能化，還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷及維修等。

網絡化數控裝備是近年來國際著名機床博覽會的一個新亮點。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近幾年推出了相關的新概念和樣機。

數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。

2. 我國數控技術及裝備的發展過程

我國數控技術起步于1958年，近50年的發展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。第二階段是在“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發環境和國際環境的改善，我國數控技術的研究、開發以及在產品的國產化方面都取得了長足的進步。第三階段是在“八五”后期和上世紀末，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。到上世紀末，國產數控機床的國內市場占有率達50％，配國產數控系統(普及型)也達到了10％。

縱觀我國數控技術近50年的發展歷程，特別是經過近20年的攻關，總體來看取得了以下成績。

(1)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系統、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。

(2)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系統生產廠。

(3)建立了一支數控研究、開發、管理人才的基本隊伍。雖然在數控技術的研究開發以及產業化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認識到，我國高端數控技術的研究開發，尤其是在產業化方面的技術水平現狀與我國的現實需求還有較大的差距。從國際上來看，我國數控技術水平和產業化水平大致如下：

(1)技術水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術方面則更大。

(2)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；外觀質量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產數控系統尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。

(3)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；相關標準規范的研究、制定滯后。

3. 我國數控技術和裝備的發展思考

(1)總體戰略。制定符合我國國情的總體發展戰略，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。通過對數控技術和裝備發展趨勢的分析和對我國數控領域存在的問題的認識，我們認為以科技創新為先導，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，堅持可持續發展道路將是一種符合我國國情的發展數控技術和裝備的總體戰略。

(2)發展策略。從我國基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，以提高我國制造裝備業綜合競爭能力和產業化水平為目標，用系統的方法，選擇能夠主導本世紀初我國制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，實現制造裝備業的跨越式發展。

制定符合我國國情的總體發展戰略，確立與國際接軌的發展道路，對本世紀我國數控技術與裝備的發展至關重要。本文在對數控技術和裝備發展趨勢的分析，對我國數控領域存在的問題進行探討的基礎上，對本世紀我國數控技術和裝備的發展過程進行了探討，提出了以科技創新為先導，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，堅持可持續發展道路的總體發展戰略。我們衷心希望，我國科技界、產業界和教育界通力合作，把握好知識經濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰，為在本世紀使我國數控技術和裝備走向世界的前列，使我國經濟繼續保持強勁的發展勢頭而共同努力奮斗！