淺談數控技術和裝備的發展

摘要:數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品，即所謂的數字化裝備，其技術范圍覆蓋很多領域:機械制造技術，信息處理、加工、傳輸技術，自動控制技術，伺服驅動技術，傳感器技術，軟件技術等。

關鍵詞:數控技術 裝備 趨勢

0 引言

裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業(如信息技術及其產業、生物技術及其產業、航空、航天等國防工業產業)的使能技術和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。

1 世界數控機床產業市場及消費需求

1.1 市場需求發展和格局變化

世界裝備制造業市場正在向全面信息化的方向邁進，技術發展主要表現為柔性制造系統、計算機集成制造系統的開發與應用，并向制造智能化方向發展。技術發展特征表現為技術的融合化;產品的發展特征表現為高附加值化、智能化和系統化;系統管理的發展特征表現為集成化(包括系統集成、軟件集成、技術集成和接口集成)和網絡化。市場格局表現為集群化發展趨勢，即同種產業或相關產業的企業有機地集聚在一起，通過不斷創新而贏得競爭優勢。

1.2 世界機床業的生產消費和貿易

1.2.1 機床生產

2006年世界機床產值為592.5億美元，同比增加10.4%，比2005年增加近56億美元，具體數據見表1。世界機床生產前五名依次是:日本135.2億美元、德國107.8億美元、中國70.6億美元、意大利54.5億美元和韓國41.4億美元。前五名中有三個在亞洲，兩個在歐洲。

數據來源:中國機床工具工業協會、中國臺灣區機器工業同業公會(TAMI)

1.2.2 機床消費

從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控機床進口國。2005年中國機床消費107.8億美元，占世界金屬加工機床生產總額的20%，而2006年中國機床消費131.1億美元，占世界機床生產總額的22%，增加兩個百分點。世界機床消費前八名依次是中國、日本、美國、德國、韓國、意大利、中國臺灣和法國，前八名消費值之和占世界機床生產的四分之三。前三位是中國、日本、美國，三個國家的機床消費之和快接近世界機床產值的一半。

2006年中國繼續保持了機床消費世界第一、進口第一、生產第三和出口第八的地位。

1.2.3 機床貿易

2006年世界機床出口總額為337.3億美元，約占世界機床產值的57%。這說明世界機床生產的一半以上是出口的，留給自己用的僅四成。我國的近鄰韓國2002年機床出口只有4.15億美元，2006年達到16.5億美元，四年增加了三倍。

出口/產值之比體現了企業的制造能力，對行業的貢獻率。雖然我國機床出口額占產值之比已從2002年的12%提高到2006年的17%，但對比世界機床生產強國還是有很大差距。瑞士機床出口額占產值之比高達89%、德國73%、意大利60%、日本51%、美國50%、韓國40%。

1.3 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，他對國計民生的一些重要行業(IT、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、高精加工技術及裝備的新趨勢。②5軸聯動加工和復合加工機床快速發展。③智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢。④重視新技術標準、規范的建立。

2對我國數控技術及其產業發展的基本估計

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。第二階段是在國家的“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。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，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。在“九五”末期，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%。

3 機械高速加工與數控裝備技術的基本概況

機械零件的高速加工包括零件送進、定位夾緊、刀具快進、刀具工進、刀具快退、工具御下、質量檢測等七個基本生產環節;其切削速度較普通切削快5-10倍。高速加工技術主要以較簡捷的工藝流程、較短、較快的生產周期進行加工生產。因此，在確保產品質量的基礎上，采用一工位多工序，一刀多刃，以車、銑、鉸代磨等。近年來隨著我國改革開放的深入，實用的高速加工技術隨引進的數控自動生產線、刀具、數控機床等在機械制造業中廣泛應用，同時現代信息技術和企業制度，機制的不斷革新與改革，積極地促進企業轉制、調整產業、產品結構以及技改，為企業展現應用和發展高速加工技術良好而廣闊的前景。近年來，我國相繼從德、美、法、日本等國引進先進的轎車數控生產自動線，使我國轎車制造工業得到空前發展，主要應用特點有:①一汽大眾捷達轎車自動生產線由沖壓、焊接、涂裝、總裝、發動機及傳動器等高速生產線組成，同步引進工程管理模式與管理技術，生產線部分采用風冷干式切削加工技術，機械加工工藝流程反映了當代轎車制造業中最先進的技術水平。②一汽大眾轎車發、傳生產線高速切削刀具、高速機床及加工工藝。刀具材料以超硬刀具材料為主，如陶瓷、超細硬質合金刀具等，大大提高了加工速度。改善刀具結構與加工工藝，零件孔加工刀具多采用多刃復合式結構，以鉸、擠削代替磨削，一次性走刀中完成孔的精加工。采用高速專用數控機床加工發動機，傳動器關鍵零件，機床結構設計是以各種高速多刃專用成形刀具和加工工藝為主導，以滿足整個生產線的質量和精度要求。同時，在數控轎車生產線還采用激光焊接、激光表面淬火等特種數控專用設備。我國其它行業高速加工技術，但是基本屬于工藝離散型制造業，基本已引進加工中心、數控鏜銑床等，但企業內生產管理局網，網絡經營管理系統及生產技藝數據技術的應用仍處于初級階段。隨著我國加入WTO，在外來高速加工技術及全球化、區域化市場經濟的沖擊下，各行業將會在應用高速加工技術方面有更大的進步和發展。