淺析我國數控技術行業的現狀及前景

馬歡

摘 要：隨著我國科技的發展，在機床制造業領域方面有了很大的改觀，數控技術和計算機技術的發展始終保持同步，至今已經歷了從電子管、晶體管、集成電路、計算機到微處理器的演變，系統的功能日益增強，應用領域日益擴大，發展異常迅速，更新換代十分頻繁。據統計，目前我國可供市場的數控機床有1500種，幾乎覆蓋了整個金屬切削機床的品種類別和主要的鍛壓機械，占據著不可估量的地位。這標志著國內數控技術已進入快速發展的時期，并且在一定程度上促進工業的產值，提高工作效率。

關鍵詞：數控技術；數控機床；數控系統

1 數控技術的介紹

數控技術，英文名稱：Numerical Control （簡稱NC），即采用電腦程序控制機器的方法，按工作人員事先編好的程式對機械零件進行加工的過程。數控技術是制造業信息化的重要組成部分。

2 數控機床技術的概況

2.1 數控機床的發展階段

我國機床行業發展至今，已經有了比較完善的行業基礎。我國數控機床的發展時間卻比較短，起步較發達國家落后不少。作為現代化工業生產不可或缺的重要裝備， 數控機床已經成為國家重要的戰略裝備，它的技術水平可以反映一個國家的綜合國力。過去，我國還不能自主生產數控機床的時候都是以高昂的價格從國外引進產品，而技術還是掌握在發達國家手中，目前我國數控機床行業的旺盛需求仍將保持高速增長，年均復合增長率達到37.4%。數控機床已成為機床消費的主流。十二五期間我國將持續投入，且力度加大，每年重大專項將帶動資金投入100億以上。不僅帶動了我國國產數控機床及其數控系統和相關功能部件的市場發展，也為國內數控系統生產廠商不斷發展自己的技術，擴大市場提供了極好的機遇。

2.2 數控機床技術的現狀

2.2.1 呈現地域性

從我國的數控機床的產生格局來看，我國數控機床發展的地域性特點非常明顯。地域的明顯也反映了我國數控機床發展的不均衡。如我國一些老工業生產基地，數控機床發展速度相對還是緩慢的。

2.2.2 缺乏創新

長期以來，國產數控機床始終處于低檔迅速膨脹、中檔進展緩慢、高檔依靠進口的局面。究其原因，國內本土數控機床企業大多處于“粗放型”階段，在產品設計水平、質量、精度、性能等方面與國外先進水平落后5-10年，在高、精、尖技術方面的差距則達到了10-15年，并且國產的數控機床產業還缺少完善的技術培訓、服務網絡等支撐體系，市場營銷能力和經營管理水平也不高，同時，中國在應用技術及技術集成方面的能力也還比較低，相關的技術規范和標準的研究制度相對滯后。國產的數控機床還沒有形成品牌效應。更重要的原因是缺乏自主創新能力，萬全擁有自主知識產權的數控系統少之又少，制約了數控機床產業的發展。

3 數控技術發展的趨勢

3.1 高、精、尖加工技術的轉變

速度、質量是數控技術行業的主體。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。普通級數控機床的加工精度已由10um提高到5um，精密級加工中心則從3-5um，提高到1-1.5um，并且超精密加工精度已開始進入納米級（0.01um）。在可靠性方面，國外數控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統的MTBF值達到了30000h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、直線電機得到了快速的發展，應用領域進一步擴大。

3.2 五軸聯動加工和復合加工機床快速發展

采用五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，不僅光潔度高，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超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬剛零件時，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的發展。

3.3 智能化、開放式、網絡化成為當代數控技術發展的主要趨勢

21世紀的數控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，如加工過程的自適應控制，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，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定的模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；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。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。許多國家對開放式數控系統進行研究，如美國的NGC，中國的ONC等。數控的系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面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），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。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的研究核心。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、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。

4 數控技術的發展前景

隨著我國機床行業的快速進步，在2009年工業總產值和銷售收入超越日本和德國，首次躍居世界機床制造第一大國，尤其是中國沈陽、北一、大連激光切割機等大型機床集團率先抓住機遇迎接挑戰，進入世界舞臺。

沈陽機床廠集團通過自主研發，數控技術已經成為了其領導機床產品的核心。為了探索新形勢下產學研模式，沈陽機床廠集團牽頭組成“數控機床產業技術創新聯盟”有9家企業、6家大學和1家研究所參加。這就意味著如果我們能在普及型數控技術成品快速產業化上取得突破，中國數控技術產業就有望從根本上實現戰略反擊。同時，還需要建立起比較完備的高檔數控系統的自主創新體系，提高中國的自主設計、開發和成套生產能力，創建國產自主品牌產品，提高中國高檔數控系統總體技術水平。

5 結束語

數控機床技術無論從產品種類、技術水品、質量和產品上都取得了很大的發展，在一些關鍵的技術方面也取得了重大突破。數控機床及由數控機床組成的制造系統以其卓越的柔性自動化的性能、高效而可靠的生產效率、優異而穩定的精度、靈捷而多樣化的功能，充分顯示出它是改造傳統產業、構建先進的數字化企業的重要基礎制造裝備。因此，數控技術已成為先進制造技術中的一項核心技術，隨著用戶需求的多樣化和市場競爭化激劇化，促進數控技術的加速發展。

參考文獻

[1]李正峰.數控加工工藝[M].上海：上海交通大學出版社.

[2]孫竹.數控機床編程于操作[M].北京：機械工業出版社.

[3]龔仲華.數控技術[M].北京：機械工業出版社.

[4]羅良玲，劉旭波.數控技術及應用[M].北京：清華大學出版社.

[5]李郝林.機床數控技術[M].北京：機械工業出版社出版.