浅析我国数控技术行业的现状及前景

马欢

摘 要：随着我国科技的发展，在机床制造业领域方面有了很大的改观，数控技术和计算机技术的发展始终保持同步，至今已经历了从电子管、晶体管、集成电路、计算机到微处理器的演变，系统的功能日益增强，应用领域日益扩大，发展异常迅速，更新换代十分频繁。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械，占据着不可估量的地位。这标志着国内数控技术已进入快速发展的时期，并且在一定程度上促进工业的产值，提高工作效率。

关键词：数控技术；数控机床；数控系统

1 数控技术的介绍

数控技术，英文名称：Numerical Control （简称NC），即采用电脑程序控制机器的方法，按工作人员事先编好的程式对机械零件进行加工的过程。数控技术是制造业信息化的重要组成部分。

2 數控机床技术的概况

2.1 数控机床的发展阶段

我国机床行业发展至今，已经有了比较完善的行业基础。我国数控机床的发展时间却比较短，起步较发达国家落后不少。作为现代化工业生产不可或缺的重要装备， 数控机床已经成为国家重要的战略装备，它的技术水平可以反映一个国家的综合国力。过去，我国还不能自主生产数控机床的时候都是以高昂的价格从国外引进产品，而技术还是掌握在发达国家手中，目前我国数控机床行业的旺盛需求仍将保持高速增长，年均复合增长率达到37.4%。数控机床已成为机床消费的主流。十二五期间我国将持续投入，且力度加大，每年重大专项将带动资金投入100亿以上。不仅带动了我国国产数控机床及其数控系统和相关功能部件的市场发展，也为国内数控系统生产厂商不断发展自己的技术，扩大市场提供了极好的机遇。

2.2 数控机床技术的现状

2.2.1 呈现地域性

从我国的数控机床的产生格局来看，我国数控机床发展的地域性特点非常明显。地域的明显也反映了我国数控机床发展的不均衡。如我国一些老工业生产基地，数控机床发展速度相对还是缓慢的。

2.2.2 缺乏创新

长期以来，国产数控机床始终处于低档迅速膨胀、中档进展缓慢、高档依靠进口的局面。究其原因，国内本土数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在产品设计水平、质量、精度、性能等方面与国外先进水平落后5-10年，在高、精、尖技术方面的差距则达到了10-15年，并且国产的数控机床产业还缺少完善的技术培训、服务网络等支撑体系，市场营销能力和经营管理水平也不高，同时，中国在应用技术及技术集成方面的能力也还比较低，相关的技术规范和标准的研究制度相对滞后。国产的数控机床还没有形成品牌效应。更重要的原因是缺乏自主创新能力，万全拥有自主知识产权的数控系统少之又少，制约了数控机床产业的发展。

3 数控技术发展的趋势

3.1 高、精、尖加工技术的转变

速度、质量是数控技术行业的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。普通级数控机床的加工精度已由10um提高到5um，精密级加工中心则从3-5um，提高到1-1.5um，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01um）。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6000h以上，伺服系统的MTBF值达到了30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

3.2 五轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用五轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬刚零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度大，制约了5轴联动机床的发展，当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床的发展。

3.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控技术发展的主要趋势

21世纪的数控将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定的模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC，中国的ONC等。数控的系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前的研究核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。

4 数控技术的发展前景

随着我国机床行业的快速进步，在2009年工业总产值和销售收入超越日本和德国，首次跃居世界机床制造第一大国，尤其是中国沈阳、北一、大连激光切割机等大型机床集团率先抓住机遇迎接挑战，进入世界舞台。

沈阳机床厂集团通过自主研发，数控技术已经成为了其领导机床产品的核心。为了探索新形势下产学研模式，沈阳机床厂集团牵头组成“数控机床产业技术创新联盟”有9家企业、6家大学和1家研究所参加。这就意味着如果我们能在普及型数控技术成品快速产业化上取得突破，中国数控技术产业就有望从根本上实现战略反击。同时，还需要建立起比较完备的高档数控系统的自主创新体系，提高中国的自主设计、开发和成套生产能力，创建国产自主品牌产品，提高中国高档数控系统总体技术水平。

5 结束语

数控机床技术无论从产品种类、技术水品、质量和产品上都取得了很大的发展，在一些关键的技术方面也取得了重大突破。数控机床及由数控机床组成的制造系统以其卓越的柔性自动化的性能、高效而可靠的生产效率、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能，充分显示出它是改造传统产业、构建先进的数字化企业的重要基础制造装备。因此，数控技术已成为先进制造技术中的一项核心技术，随着用户需求的多样化和市场竞争化激剧化，促进数控技术的加速发展。

参考文献

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