數控技術的進展及我國數控技術發(fā)展現狀

鄧世凱

衡陽財經工業(yè)職業(yè)技術學院，湖南衡陽 421002

數控技術就是以數字量編程實現控制機械或其他設備自動工作的技術，由早期的NC（硬件數控）發(fā)展到現在使用較廣發(fā)的CNC（硬件+軟件數控）。隨著市場競爭日趨激烈，產品更新?lián)Q代加快，大批量產品越來越少，小批量產品生產的比重越來越大，迫切需要一種精度高、柔性好加工設備來滿足這些需求，電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展則為NC機床的進步提供了堅實的技術基礎，數控技術正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的。它的產生給自動化技術帶來了新的概念，推動了加工自動化技術的發(fā)展。

1940年，美國的密執(zhí)安（即現在的密歇根州）飛機制造公司為了加工飛機葉片輪廓框架，設計了加工軌跡和進行了數據處理，由此產生了早期的數控思想。1952年，Parsons公司和M.I.T（麻省理工學院）合作研制了世界上第一臺三座標數控機床，它的電子元器件是電子管，體積龐大，硬接線電路，這臺數控機床的研制具有劃時代的歷史意義，因為它采用了先進的數字控制技術，綜合應用了電子計算機、自動控制、伺服驅動、精密測量、新型機械結構等多方面的技術成果，是一種新型的機床，開辟了工業(yè)生產技術的新紀元。1955年，第一臺工業(yè)用數控機床由美國Bendix公司生產出來，在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產及使用了數控機床。從1952年至今，NC機床按NC系統(tǒng)的發(fā)展經歷了五代，第一代：1955年NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大；第二代：1959年NC系統(tǒng)以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板，跨入了第二代（晶體管）；第三代：1965年NC系統(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點是體積小，功耗低，可靠性進一步提高。以上三代NC系統(tǒng)，由于其數控功能均由硬件實現，故歷史上又稱其為“硬線NC”；第四代：1970年NC系統(tǒng)采用小型計算機取代專用計算機，其部分功能由軟件實現，它具有價格低，可靠性高和功能多等特點；第五代：1974年NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價格進一步降低，體積進一步縮小，使實現真正意義上的機電一體化成為可能。人們習慣上將第四代、第五代統(tǒng)稱為CNC——軟件數控。

進入20世紀90年代以來，隨著國際上計算機技術突飛猛進的發(fā)展，數控技術不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就，使其朝著運行高速化、加工高精化、功能復合化、控制智能化、體系開放化和交互網絡化方向發(fā)展，最近30年，CNC性能和功能不斷發(fā)展，CNC機床向綜合自動化方向發(fā)展。所以機床數控技術，被認為是現代機械自動化的基礎技術。

我國數控技術的發(fā)展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數控技術和數控產業(yè)取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業(yè)發(fā)展迅速，1998年～2004年國產數控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進口機床的發(fā)展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，國內數控機床制造企業(yè)在中高檔與大型數控機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，在我國，目前不要說系統(tǒng)，就是國內造的質量稍微好一點的數控機床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進口的，主要是買日本的，我們自產的滾珠絲杠、軸承在精度、壽命等方面都有或多或少的問題，技術還不夠成熟。目前國內的各大機床廠，數控系統(tǒng)大部分是由國外進口，各廠家一般都買日本FANUC、三菱的系統(tǒng)，占80%以上，也有德國西門子的系統(tǒng)，但比較少。德國西門子系統(tǒng)為什么用的少呢？早期，德國系統(tǒng)不太能適合我們的電網，我們的電網穩(wěn)定性不夠，西門子系統(tǒng)的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統(tǒng)就燒不壞。近來西門子系統(tǒng)改進了不少，價格方面還是略高。德國人很不重視中國，所以他們的系統(tǒng)漢語化最近才有，而日本很早就有漢語化版的。由此可以看出國產數控機床特別是中高檔數控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數控機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數控,系統(tǒng)生產應用推廣不力及數控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產數控機床的不足，努力發(fā)展先進技術，加大技術創(chuàng)新與培訓服務力度，以縮短與發(fā)達國家之問的差距。

近年來隨著中國經濟的不斷發(fā)展，使世界一些主要機床廠商引起他們的重視，在2000年，最大的日本機床制造商“馬扎克”在中國銀川建立了數控機床合資廠，制造水平相當先進，號稱“智能化、網絡化”工廠并且與世界同步。日本大隈公司在北京也建立了年產1000臺數控機床控股公司，德國的一家企業(yè)也在我國上海建立工廠。步入21世紀的今天，隨著行業(yè)規(guī)模不斷壯大，國產高檔數控機床明顯進步，國產中高檔數控系統(tǒng)取得重大突破，這些都充分說明，中國數控機床整體水平全面提升。在數量不斷上升的同時，數控機床質量在追趕世界的進程中也在飛速發(fā)展。同時，作為數控機床核心技術國產數控系統(tǒng)也在這樣的變化中取得了重大突破與進步。

由于國家把高端裝備制造業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產業(yè)培育，在“十二五”期間加大了該項重大專項投入。我國每年重大專項有效帶動本國機床行業(yè)增加研發(fā)投入達到100億以上，使國家中央財政投入大幅提升至30億元。高檔數控機床、數控系統(tǒng)和功能部件核心技術將是本次資金投入的主要方向，有國家的重點扶持和重視，相信我國在不久的將來數控技術將會步入國際先進行列。

[1]中投顧問.2011-2015年中國數控機床市場投資分析及前景預測報告.

[2]朱曉春.數控技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[3]熊清平.數控系統(tǒng)技術的發(fā)展趨勢[M].機電工程技術，2004.