高档数控机床技术范文

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篇1

制造业是推动经济发展的发动机，而数控机床作为现代制造业的关键核心装备，其发展一直受到国家和相关行业的高度关注。近些年随着我国经济社会的快速发展，我国机床行业有了长足的进步，产业规模、产品质量和系列规格都有了很大提升，而国民经济发展中急需的高档数控机床过度依赖进口的局面已有所改善[1]。

受累于低迷的世界经济形势，我国机床行业从2011年下半年进入下行状态[2，3]，在国产数控机床行业总产值及利润纷纷下滑的情况下，高档数控机床的需求却稳步上升[2，3]，成为我国机床行业当前发展的一大亮点，高档数控机床也成为我国机床行业推进产业结构调整、实现转型升级的重要着力点。在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(04专项)的推动下，我国高档数控机床近几年得到快速发展，航空航天、船舶等高端制造业作为用户企业，其在促进我国高档数控机床发展中发挥的重要作用也得到业内专家的广泛认可，紧密结合用户企业的未来需求成为我国高档数控机床产业化及批量应用的重要保障。

我国数控机床行业的发展现状

经过多年发展，我国数控机床行业的产业规模、产品类型及应用领域等都有了长足进步，而在04专项的支持下，通过数控机床制造企业及机床用户企业的共同努力，我国的高档数控机床也有了较大发展，已在我国航空航天、船舶、汽车、发电等高端制造业得到初步应用。

我国机床行业近年来产业规模大幅增加。“十一五”期间，金切机床行业工业总产值年平均增长率达23.6%，2010年达1306亿元人民币，并在2011年达到1542.9亿元人民币的历史最高点，其中数控机床的发展速度更快，数控机床产量占金切机床总产量的比重由2005年的13.2%提高到2010年的29.6%，国产数控机床产值市场占有率也在2010年达到56.7%[1]。

在高档数控机床方面，随着04专项的深入实施，一大批数控机床关键制造技术得到突破，多种构型的国产五轴联动及复合加工机床实现了在用户生产现场的小批量应用，广泛用机结构件、大型水轮机叶片等多种复杂零件的加工，加工材料涵盖了铝合金、钛合金、不锈钢、复合材料等。以国产高档数控机床在中航工业成飞公司的应用为例，成飞公司现装备6台国产五轴联动数控机床，故障率比国外同型机床稍高，但已基本满足飞机结构件批量加工。

五坐标数控龙门机床方面，济南二机床集团有限公司的XKV27系列龙门移动式五轴联动镗铣床(图1)，配备大扭矩机械式A/C双摆角数控万能铣头，工作台面宽度可达5m，长度可达40m，已在鞍钢重型机械有限责任公司、上海航天设备制造总厂应用。中航工业北京航空制造工程研究所的G52560ABJ五坐标数控龙门铣床配备A/B摆角式机械主轴头，适用于钛合金、合金钢等复杂飞机结构件加工，目前已在中航工业成飞等多家飞机制造企业应用。

五坐标立式加工中心方面，以沈阳中捷的VMC25100U(图2)、中航工业北京航空制造工程研究所的V51030ABJ为代表的国产五坐标立式低速加工中心(A/B摆角)已在中航工业成飞用机钛合金零件加工，除部分指标及整机可靠性略低外，这两款机床的零件加工能力与Rambaudi公司的1201机床接近，基本满足钛合金航空结构件的五轴加工需求。

五坐标桥式机床方面，中航工业北京航空制造工程研究所的B52580E桥式五坐标高速数控龙门铣床工作台尺寸为2.5m×8m，主轴转速达到24000r/min，已有多台在我国航空制造企业应用。济南二机床集团有限公司的XHSV25系列机床配备大功率、高转速双摆角数控万能铣头，工作台面最大宽度可达5m，长度最大可达30m，已在航天二院二八三厂应用。车铣复合机床方面，北一机床的XKA28105X300超重型数控龙门车铣复合机床已在哈尔滨汽轮机有限公司投入使用。

数控系统方面，中高档数控系统的开发和生产取得明显进展，部分国产数控系统已配套五轴联动数控机床。04专项通过设立国产数控系统成套装置研制课题，已初步解决了高档数控系统的多通道、多轴联动、绕刀具中心旋转、静态误差补偿等技术难题，开发了与数控系统配套的伺服驱动及电机等硬件，形成了系列化产品。典型如华中8型、广数GSK25i、沈阳高精GJ400数控系统等，上述数控系统已配套多台04专项支持的中高档数控机床，部分已投入实际现场应用。

数控机床功能部件方面，形成了一批具有自主知识产权的功能部件，部分性能指标已接近国际先进水平。在04专项支持下，国产功能部件已突破高速主轴、高速滚珠丝杠、重载直线导轨、数控转台、刀库与机械手、A/C双摆角数控铣头等研制。尤其是作为五轴联动数控机床关键功能部件的双摆角铣头，如济南第二机床集团研发的A/C双摆角数控万能铣头(图3)，可配备机械主轴和电主轴，其中机械主轴扭矩达2200N·m，转速1600r/min，电主轴扭矩73.8N·m，转速24000r/min，这两类铣头已配备多种构型的数控机床。

国产高档数控机床发展需解决的主要问题

我国数控机床行业已基本解决高端产品的有无问题，但产业结构、产品结构与市场需求的矛盾尚未得到有效缓解，仍面临主机大而不强，高档数控系统和关键功能部件发展滞后，技术服务能力不足等问题。

国内机床行业近几年的快速发展以中低端产品的产能扩充为主，高档数控机床的研发投入不足，导致我国机床行业存在主机大而不强的问题，这也是近两年受全球金融危机影响，我国大部分机床企业产值、利润不断下滑的主要原因。推进高档数控机床的产业化，提高国产高档数控机床在国家重点行业的占有率，是我国机床行业摆脱当前困境，实现产业结构调整及转型升级的关键，为此，我国机床企业在发展高档数控机床的过程中需解决以下问题：

(1)国产高档数控机床可靠性和性能稳定性较差。目前已投入实际生产应用的国产高档数控机床一般采用国外进口的数控系统和关键功能部件，在加工性能方面与进口机床没有太大差距，但机床辅助部件故障率较高，直接推高了整机的故障率。此外，由于部件装配和调试技术水平不足，国产机床的精度、动态特性等比国外机床稍差，且上述性能在应用过程中的下降速度要高于国外机床。

(2)国产高档数控系统及关键功能部件等主机配套产品还有待加强。近年来，国内数控系统厂以西门子、法拉克等国外高档数控系统为对标，在多轴联动加工、绕刀具中心旋转(RTCP)、误差补偿等方面进行了大量的功能开发，但仍与国外高档数控系统存在差距，体现为机床的加工精度无法满足要求。功能部件方面，以高速主轴、A/C双摆角数控铣头为代表的关键功能部件已实现研发突破，但仍停留在小批生产阶段，还缺乏在生产现场的批量应用。

(3)针对用户加工工艺需求的技术服务能力不足。国外数控机床企业很早就针对用户的具体加工对象，提供包括机床、典型工艺方案及切削参数等在内的一揽子解决方案，由于用户采购高档数控机床一般针对实际零件加工需求，这种围绕产品加工需求的全套解决方案受到用户的普遍欢迎，这也是国外高档数控机床在国内热销的重要原因。目前，国内机床企业由于缺乏对用户产品加工工艺的了解，目前还无法提供全套解决方案，提供的技术服务也只针对机床本身，影响了国产机床在用户现场的应用效果。

航空制造业未来发展对国产高档数控机床的需求

高档数控机床的发展往往由被加工对象的加工工艺及用户生产需求拉动，飞机结构件作为飞机的主承力部件，具有形状复杂、加工精度要求高、材料利用率低等特点，需要五轴联动加工，一直是高档数控机床研制和应用的主要落地对象。随着现代飞机性能的不断提升，飞机零件正朝着整体化、大型化、复杂化、高精度、新材料大量应用等方向发展，同时，数字化制造技术在航空制造企业应用逐步深入，产品加工需求及用户企业的技术发展对数控机床提出了新需求：

(1)大型高精度数控机床及五轴联动卧式加工机床。当前，部分大型飞机结构件的长度已接近20m，零件表面精度达到Ra1.6，促使加工设备向着大型化、高精度方向发展。德国DST公司的FOGS系列高精度五坐标数控龙门铣床，基于西门子840Dsl系统开发了用于机床空间误差的自动检测及补偿的KMS(KinematicManagementSystem)系统，并对机床工作区域恒温控制，使机床在2.5m×9m×1.5m的工作空间内定位精度达到1.6μm/m3。此外，飞机结构件加工的材料去除率达95%以上，立式加工时，高速切削产生的大量切屑极易堆积在零件表面，造成零件的二次切削，影响零件加工质量，卧式机床以其排屑性好、具备FMC(柔性制造单元)功能等特点，在飞机结构件加工中的应用已越来越多，未来飞机结构件加工中卧式机床所占的比例将进一步提高。

(2)钛合金高效及复合材料加工机床。目前，钛合金和以碳纤维为代表的复合材料在现代飞机中所占的比例大幅提高，如A350、波音787的复合材料比例已经超过50%。在铝合金高速加工已基本解决的情况下，钛合金、复合材料加工将成为未来航空制造企业的主要任务。由于切削性能差，钛合金的切削效率一直很低，如何实现钛合金的高效加工是当前航空制造企业面临的一大难题，需要在高效加工设备、刀具、工艺方案等多方面入手，而高效加工设备是基础。复合材料加工主要需解决污染问题，与金属材料不同，复合材料(如碳纤维、蜂窝等)在高速切削时会产生大量粉尘，对人体及机床造成伤害，因此，航空制造企业适于复合材料加工、防护性能良好的数控加工设备有着迫切的需求。

(3)自动化生产系统以及满足数字化制造需求的设备新功能。为提高生产效率、降低零件加工质量风险，包含运输、加工、清洗、烘干及测量等功能的自动化生产系统已出现。目前国外航空制造企业已大量应用柔性生产线，国外部分航空制造企业在碳纤维蒙皮加工中已采用集成传输、加工、清洗、烘干及测量等功能于一体的自动化生产系统，大幅提高了零件加工效率，保证了零件加工质量。此外，数字化制造需要实时监控机床状态，从机床实时采集零件加工及机床状态数据，这要求机床具备刀具自动测量、状态自动监控、零件在线测量等功能，并可与用户企业网络互联互通。

篇2

21世纪将是我国国民经济持续稳定发展的黄金时期，国民经济建设的高速发展将进一步拉动数控机床的市场需求。预计2010年国内市场数控机床需求将达10万台以上，40％以上为中高档型，消费将达到60-70亿美元，将为国产数控系统产业创造广阔的市场空间。

二、我国数控系统产业市场的现状

（一）数控系统产业的市场细分

我国数控系统分为三种型级，即经济型、普及型和高级型。这是根据我国当前市场需求的实际情况，按技术应用不同领域和复杂程度进行的阶段性标准来划分的。

在经济型数控系统中，国产经济型数控系统由于适应我国用户的实际使用水平和机床制造企业数控技术配套要求，得到了广大用户的认同，已形成了规模优势，目前约占到我国整个数控系统市场的60%左右。

国产普及型数控系统市场占有率不断提高，但外国品牌依然占领国内市场。进入20世纪90年代以来，我国逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等以生产普及型数控系统为主的国有企业，以及北京-法那科、西门子数控（南京）有限公司等合资企业的基本力量。从技术水平上比较，国产普及型数控系统的功能、性能并不差，价格和服务方面还有较大优势，可靠性与国外系统的差距也已显著缩小，但依然是国产数控系统最难开拓的市场领域。

在高档数控系统领域，国产数控系统与国外相比，确实还存在比较大的差距。虽然国产五轴联动数控系统技术上已经取得了一定突破，但功能还不够完善，在实际应用中验证还不全面。国产高档数控系统的差距，还表现在产品的系列化不全，如伺服电机、伺服驱动从小到大各种规格，国外都有，而我们的规格有限；在高速（快速进给速度40米/分以上）、高精（分辨率0.1微米以下）、多通道数控系统的功能、性能上，国产系统与国外系统有较大差距。我国进口的数控系统基本为德国西门子（SIMENS）和日本法那科（FANUC）两家公司所垄断，这两家公司在世界市场的占有率超过80%。在国内尚无自主知识产权高端数控系统替代的前提下，西门子和发那科拥有绝对的价格优势。加上高性能数控系统具有超越经济价值的战略意义，发达国家对出口我国的数控系统始终有所限制，甚至像五轴联动以上的高性能数控系统产品绝对禁止向我国出口。

（二）我国数控系统产业的发展目标

国家“十二五”期间的目标是：建立起比较完备的数控系统自主创新体系，具有自主设计、开发和成套生产能力，使我国高档数控系统总体技术达到国际先进水平。创建国产自主品牌产品，普及型数控系统市场占有率达70%以上，具有较强的国际竞争能力；国产高档系统市场占有率达到50%以上，主要品种基本实现自给，推动装备制造业现代化。

结合我国数控系统市场与数控系统产业的发展目标，不难看出，经济型数控系统市场已趋于饱和，且竞争相当激烈，由于技术水平相差不大，因此多为价格竞争。在普及型数控系统市场已逐步形成几家大企业的垄断现象，并且国外数控系统已在市场上占统治地位，很难进入。而在国内，高档数控系统目前只占整个数控系统的约2%，市场前景相当广阔，虽然目前大部分的高档数控系统是国外产品，但依然有大片市场等待开发。竞争机会是平等的，并且有国家政策的支持与鼓励，数控系统厂商只有抓住这一契机，才能不断发展自己的技术，扩大市场，为国家高档数控系统的发展做出贡献。

三、高档数控系统市场需求分析

（一）高档数控系统的市场应用

高档数控系统可以应用于数控机床的生产，也可以对原有的数控机床或非数控机床进行系统升级、改造。其具体的应用市场为机电行业，包括机械、电子、汽车、航空、航天、轻工、纺织、冶金、煤炭、邮电、船舶等。另外，航空航天、船舶制造、大型电站设备、石化和冶金设备、汽车制造等都是我国机床业的下游产业，都离不开高档机床，为机床业的发展提供了广阔的空间。

（二）数控机床市场的现状

数控机床是利用硬件和软件相结合，是以电子控制为主的机电一体化机床，充分利用了微电子、计算机技术等高端技术。我国数控机床生产厂共有100多家，其中能批量生产的企业有42家(国有企业30家，民营企业5家，合资、独资企业7家)，平均年产量40-50台，几家重点企业年产量可达400-700台。

1、国内市场需求。我国数控机床20世纪80年代以来有了迅速发展，平均年产量增长20%以上；数控机床市场消费量从1990年的2588台增长至1996年的18000台；目前已是世界数控机床第三进口大国。进入90年代以来，我国数控机床生产企业都经历了结构调整、转变机制的艰苦磨砺过程。由于市场结构的变化，使得1997年数控机床市场消费量下降到14329台。同时由于进口减少，国产数控机床市场占有率上升到45.9%；正是由于结构的变化，才有可能形成产量下降、市场占有率提高的局面。近期，国家为扩大内需，通过加大技改投资和基础设施建设投资的措施来拉动国内市场消费。在各个主要市场看，轿车、重型汽车等重要车型的销售量从东向西逐步扩展，轿车个人购买已成为主流。这些行业的发展带动了机床工具的需求。其次是军工等需求稳步上升，在航空、兵器等领域，改造将继续增加，设备需求将进一步深化和扩大。民营企业将进一步渗透到制造业和轻工业，其技术水平和加工能力的提高依赖于装备的改善。处于“十一五”执行期的高峰，国家重点项目、重点工程、重点任务全面铺开，市场需求呈现出较高的增长，进一步拉动企业的技术改造和设备更新。近年启动和续建的重大工程有：三峡右岸的发电机组的制造，西气东输中段的全面开工及沿线各省、市的引进工程，南水北调工程，北京、上海、武汉、天津、重庆、长沙等大、中城市的地铁、轻轨工程、大化肥、大空分、西电东送等工程都会对相关产业带来市场的需求，而这些产业直接或间接都会使机床工具行业的市场增加份额和力度，为我国数控产业发展带来新的市场机遇。

2、国际市场需求。从近几年我国机床出口统计数据来看，数控机床的出口量和出口平均单价逐年上升，国际机床市场的消费主流是数控机床，目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主，这正是我国机床行业的弱项。“八五”期间，我国机床工具产品出口开始向全方位、多元化发展。近几年机床出口多元化发展趋势更加明显，由于受东南亚金融危机的影响，1998年我国东南亚出口额大幅降低，但同时开始向南美、中东、荷兰扩展，对英国、加拿大出口额也较1996年大幅度提高。美、欧、亚是目前我国机床产品出口的主要市场，占我国出口份额依次为1/4、1/5、1/6。在2005年的世界十大机床消费国（地区）中，只有我国台湾和意大利的机床消费额是负增长和零增长，其余都是正增长。2005年我国的机床消费额高达109亿美元，高出第2位的日本33.7亿美元，连续四年名列世界首位。世界机床市场整体消费的增加同时预示了数控机床市场的市场容量不断增加，为高档数控系统提供了广阔的市场投放空间。

四、市场规模预算

由于机床下游行业固定资产投资连续几年快速增长，国内机电产品市场需求年均增长30％，根据数控机床市场的预计，未来5年我国数控机床需求的年均增速在30％以上。

虽然国内市场对数控机床的需求很大，但对高档数控机床的生产和消费需求依然处于低水平，从2004年的数据看，高档数控系统占整个数控系统的产量比例为1.5%，比2002年上升了1个百分点。

另外，由于技术等方面的原因，国产高档数控系统的市场占有率非常小，2006年，国外公司在我国销售高档数控系统约占市场份额的99.5％。这就要求国产高档数控系统厂商必须生产质量可靠，价格适中的高档数控系统，才能与强劲的外国企业竞争.根据市场分析，可以做出未来五年我国高档数控系统市场规模预测如表1所示。

五、结论与建议

随着市场需求的不断扩大，科学技术的迅猛发展，21世纪将成为我国发展数控系统产业的绝佳时期，提高我国数控系统的技术性和竞争力将大力推动我国制造业的发展，这将是政府与企业共同努力的结果。

在政府政策方面，应充分利用国防军工行业与机床制造行业的合作平台，率先在军工行业推广使用自主化的高档数控系统。优先立项支持选用国产数控系统的首台首套高端数控机床装备的研制，并在项目中分配专门经费支持所配套的高档数控系统的研发，推动自主研发的高档数控系统的应用验证和市场推广。在使用财政性资金采购数控机床的项目中，标书中不要指定国外系统，给国产数控系统产品建立公平的市场竞争机制。在满足同等的条件下，应优先选用国产数控系统产品。同时，支持数控系统厂、数控机床厂和职业院校建立“数控技术培训与服务中心”，为数控机床生产者培训操作使用、工艺编程、维护维修人员。另外，政府也可以在技术改革、税收和金融政策等方面给予扶持，增强高档数控系统企业综合实力。

在企业自身方面，应加大在高档数控系统、全数字交流伺服驱动等核心关键技术领域的研发，走产学研相结合的道路，集我国家的财力支持建立由研究机构、大学、系统厂组成的技术联盟和研发平台，共同开展数控系统共性与关键技术的研发，加速制订下一代高档数控系统标准体系结构的规范和协议及相关的技术标准，并在国产数控系统行业内推广和共享，实现我国数控厂商的共同发展。

总之，国产高档数控系统的发展关系到我国的产业安全和国防安全，加速产业化步伐，增强自主创新能力，加快高档数控机床及其功能部件的研发和市场开拓，提高产品质量和服务质量，提高竞争力是我国高档数控系统产品的努力方向，我们相信在国家的政策和措施的支持下，在全行业自身的不断努力下，高档数控系统一定会有更好的发展。

参考文献：

1、孙斌,杨汝清.基于PC的数控系统的研究现状和发展趋势[J].机床与液压,2001(4).

2、杨学桐.我国数控产业的现状与发展举措[J].机电产品开发与创新,2002(3).

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数控技术是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化是当今制造业的发展方向，机械制造的竞争其实质是数控的竞争。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将“高档数控机床与基础制造装备”确定为16个科技重大专项之一。通过国家相关计划的支持，我国在数控机床关键技术研究方面有了较大突破，创造了一批具有自主知识产权的研究成果和核心技术。这主要体现在以下几个方面：

（1）中高档数控机床的开发取得了较大进展，在五轴联动、复合加工、数字化设计以及高速加工等一批关键技术上取得了突破，自主开发了包括大型、五轴联动数控加工机床，精密及超精密数控机床以及一大批专门化高性能机床，并形成了一批中档数控机床产业化基地。

（2）关键功能部件的技术水平、制造质量逐年稳步提高，功能逐步完善，部分性能指标接近国际先进水平，形成了一批具有自主知识产权的功能部件。开发出了高速主轴单元、高速滚珠丝杠、重载直线导轨、高速导轨防护装置、直线电机、数控转台、刀库与机械手、A/C 轴数控铣头、高速工具系统、数字化量仪等高性能功能部件样机，其中有的品种已实现小批量生产。

（3）中高档数控系统开发研究与应用取得一定成果。通过自主研发或与国外开展技术合作，在中档数控系统的开发和生产上取得明显进展。初步解决了多坐标联动、远程数据传输等技术难题；为适应数控系统的配套要求，相继开发出交流伺服驱动系统和主轴交流伺服控制系统，并形成了系列化产品。

1、与国外的差距

1.1高档数控机床的国内供应能力不足。尽管我国机床行业近年来取得了长足的发展，数控化率稳步提高，但机床消费和生产的结构性矛盾仍然比较突出。目前，国内对中高档机床的需求量逐渐超过低档机床。但国产数控机床以低档为主，高档数控机床绝大部分依赖进口。

1.2自主创新能力不足。长期以来，我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱，技术创新投入不足，引进消化吸收能力差，低水平生产能力过剩，自主创新能力不高，缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对基础共性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，企业的市场响应速度慢。

1.3 产品质量、可靠性及服务等能力不强。国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面，国产数控系统的可靠性指标MTBF 与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF 与国际上先进水平也有较大差距。在交货期方面，绝大多数企业由于任务重拖期交货。服务体系不健全，在市场开拓、成套技术服务、快速反应能力等方面不能满足市场快节奏和个性化的要求。

1.4 功能部件发展滞后。机床是由各种功能部件（主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等）在床身、立柱等基础机架上集装而成的，功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的，所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模，电主轴、主轴单元、数控系统等也有专门的制造厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上，我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低，精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。

2、国内数控机床的发展趋势

根据2004年10月，完成的《数控机床产业发展专项规划》。国内数控机床大致发展趋势表现在以下几方面：

2.1 智能、高速、高精度化

新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部件（如电主轴、直线电机、LM 直线滚动系统等）主轴转速达15，000r/min 以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。一台机床的重复定位精度如果能达到0.005 mm（ISO 标准、统计法），就是一台高精度机床，在0.005mm（ISO 标准、统计法）以下，就是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造（CAM）系统的发展，精密度已达到微米级。

2.2 设计、制造绿色化

绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计；可拆卸性设计；节能性设计；可回收性设计；模块化设计；绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。数控机床在制造时要考虑：节约资源的工艺设计；节约能源的工艺设计；环保型工艺设计等

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中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2012）17-0176-01

0 绪言

机床是世界先进制造技术与制造信息结合的重要元素，并且是机械制造业发展的重要环节与工具。所谓数控机床，指的是在数字化控制下，能够在尺寸精准与几何精准两个方面制造毛坯零件加工中需要立体几何形状的工作母机的总称。与传统的数控机床相比，现代数控机床具有高效、高精度等特征，解决了原来数控领域难以解决的问题，保证了加工零件的质量，并且降低了数控工人的工作强度，进而提升了生产效率。发展数控机床技术是我国实现工业现代化的基础工作，并且也是机械制造产业改革的必经之路。而随着科学技术的不断发展，我国的数控机床技术也取得了明显的成果，但是依然存在一些问题，就需要我们去改进与创新。

1 我国数控机床技术发展现状与问题

机床产业是我国经济发展的基础，而其中的装备制造业又是工业发展的核心。我国将发展高档数控机床技术作为新时期十六个科技创新项目之一，尤其在我国政府的大力支持下，我国的数控机床领域有了重大的研究突破，并且研发出了一批具有我国自主知识产权的数控机床技术。

第一，在中高档数控机床方面有了重大突破。我国在近几年开发出了大型、五轴联动的数控加工机床与其他大批的专业化高效率数控机床，并且建立了大批的中档数控机床核心产业基地。

第二，核心功能部位的制造水平提高。随着科学技术的发展，我国制造的数控机床的部分性能已经接近了国际的指标，达到了制造的先进水平。我国相应开发出了高速主轴单元、重载直线导轨等高性能的核心数控部件样机，而其中有些部件已经开始小批量的生产，获得了不错的反响。

第三，部分中高档数控机床系统开发应用取得一定成果。我国的数控领域通过自主研发与其他国家相互合作，在部分中档数控机床技术领域取得了明显的成果，能够初步解决远程数据等传统机床出现的技术难题。

然而我们看到了我国数控机床取得的明显成果，也要正视依然存在的问题：

第一，我国高档数控机床供应能力较弱。虽然我国的数控机床领域在近几年得到了显著的发展，并且工作效率也明显提高。但是我们依然可以看到机床消费与生产结构之间的矛盾，而随着我国工业发展，对中高档数控机床的需求远远超过了低档的需求，但是我国高档数控机床依然需要从外国进口。

第二，自主创新能力较差。一直以来，我国的机床制造业都在行业内的研究所中进行，但是由于创新能力较差，技术投入不足，导致自主创新能力不高。虽然我国一直引进海外技术，并且购买了许多先进的数控技术，但是由于缺乏基础性的研究技术，因此难以汲取先进技术为己用。

2 我国数控机床发展创新策略研究

第一，提高自主开发与创造能力。面对我国这个工业大国，我们必须要提高机床产品的创新开发力度，要实现核心技术与功能部件的有机结合，以研发高档数控机床为主要目标，提高整个数控产业化的水平。加强我国数控技术基础研发理论的研究以及数控应用软件的科研，改革行业标准，为我国数控机床领域发展奠定基础。

第二，将数控功能部件作为基础，核心共性科学技术作为支撑力量。我国的数控系统与功能部件等基础研究方面是弱项，并且成为阻碍我国数控机床领域发展的一大障碍，因此我们必须要提高专业化程度与自主研发能力。数控技术的发展与自主创新能力的提升需要依靠数控核心技术的掌控，并且依靠数控核心共性技术的支撑作用。我们都知道基础技术的研究是提高整个数控产业水平的基础与保障，也是机床设计中的核心与关键之处，这对于我国数控机床领域跨出一大步具有重要的作用。

第三，引进先进技术，与先进国家合作。我们可以向西方具有先进技术的国家吸取经验，并且以市场来换技术，与跨国公司进行合作，实现数控主流产品的高起点与专业化发展模式。对引进的先进技术，要充分吸收，实现创新，满足用户的多种需求。

3 结语

随着我国工业化进程的大踏步前进，数控机床领域的发展也是迅猛飞进的，并且朝着高效、高速、网络化等方向发展。在近几年我国政府注重对数控机床的投入资金与研发力度，并且取得了巨大的成效。但是纵观我国数控机床技术，依然以西方先进国家存在较大差距。我们需要不断努力，加强对自主知识产权技术与创新产品的研发，进而满足我国重点工程的现代需求，缩短与先进国家的差距，实现我国数控机床领域的可持续发展。

参考文献

［1］张耀满，赵亮，蔡光起等.高速机床进给系统的性能研究［J］.机械工程师，2004，（05）.

［2］肖曙红，夏红梅，张伯霖.直接驱动进给系统模糊推理自校正控制的研究［J］.现代制造工程，2004，（07）.

［3］谢红，高健.加工中心的工作台和伺服进给系统设计［J］.现代机械，2002，（02）.

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研华ARK系列嵌入式工控机在数控机床系统中的应用

项目简介：采用嵌入工业计算机技术的数控机床具有广泛的适应性，利用其满足客户需求的计算能力以及具有的网络控制能力，使内嵌嵌入式工控机的机床在加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；提升加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。

趋势意义：实现数控机床联网后，将在数控程序管理和程序传输方面有了明显改善。满足客户需要的嵌入式工控机系统ARK系列将为我国制造业作出更大的贡献!

新型四轴数控车床

项目简介：根据国内外市场需求而开发的新产品MJ―860DT四轴数控车床。该机是一种采用双液压卧式回轮刀架面对面同轴线对置安装的四轴数控车床，液压尾座套筒纵向编程移动，有效解决了在车削长套筒类零件并采用内涨式夹具时的快速装夹效率问题。该机床具有强大的金属去除能力和高效加工效率，特别适宜长轴类零件和军工行业大型弹体零件的高效、精密车削。

趋势意义：以重切削、高刚性、高效率为其显著特点。该机床的开发成功填补了国内此类数控车床产品的空白。

线路板数控铣床的铣技术

项目简介：线路板数控铣床的铣技术包括选择走刀方向、补偿方法、定位方法、框架的结构、下刀点。都是保证铣加工精度的重要方面。系统介绍走刀方向、补偿方法，定位方法和下刀点，框架及下刀点等。当铣刀切入板材时，有一个被切削面总是迎着铣刀的切削刃，而另一面总是逆着铣刀的切削刃。定位方法可分为两种；一是内定位，二是外定位。定位对于工艺制定人员也十分重要，一般在线路板前期制作时就应确定定位的方案。内定位是通用的方法。所谓内定位是选择印制板内的安装孔，插拨孔或其它非金属化孔作为定位孔。下刀点和加工顺序选择的好，能使框架保持最大的强度最快的速度。选择的不好，框架容易变形而使印制板报废。

趋势意义：国内先进

机床主轴制动控制方式的改进设计

项目简介：对机床主轴制动控制方式进行了改进设计，判断主轴旋转状态，不采用延时2．5s，即认定主轴电动机停止旋转的控制方式，而是实时监控主轴旋转状态，当主轴旋转低于一定转速时，立即发出主轴停止完了信号。PLC实现主轴能耗制动的控制方法。

趋势意义：采用改进的控制方式用PLC控制机床主轴的制动，能够可靠地判别机床主轴的旋转状态，避免了机床的误动作，节约了主轴加工的辅助时间，使机床的保护性能更趋于完善。

数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿方法

项目简介：研究了结构简单、操作方便的自动对刀和刀具磨损自动补偿装置。数控刨床自动对刀和刀具磨损自动补偿装置结构非常简单，由对刀块、绝缘体和底座三部分组成。整个装置由底座通过螺钉固定在工作台上。对刀装置与工作台一起通过x向的伺服电机做水平方向的移动，刀具由z向伺服电机控制做上下移动。对刀块和底座各有一个接线端。该对刀方法具有对刀装置结构简单、成本低、操作方便的特点，可以同时解决刀具的自动对刀和刀具磨损的自动补偿问题，且对刀和刀具磨损补偿的精度高。．

趋势意义：该对刀方法具有很强的使用性，在刨床数控系统中有较高的推广应用价值。该对刀方法已在作者研制的刨床数控系统中应用，并取得了很好的使用效果。

全数字总线开放式高档数控系统

项目简介：全数字总线开放式高档数控系统的主要技术指标包括：控制轴数32个；联动8轴以上，实现5坐标联动；6个通道；具有16位模拟量伺服接口等15项先进功能。全数字总线开放式高档数控系统在中国机床产业与数控系统制造技术方面创造了多个第一：数控系统的全集成配套；实际加工工件的总线式数控加工中心；完全自主知识产权和国产化；加工层管理层的网络化操作；采用最少硬件的开放式高档数控系统。

趋势意义：辽宁省科学技术厅和中国机床工具工业协会组织行业专家对上述成果作出鉴定，结论是全数字总线开放式高档数控系统具有国际先进水平，填补了国内高档机床数控系统的技术空白。

高速高精度的全功能数控车床QTNl00―Ⅱ

项目简介：采用先进电主轴技术的QTN 100―Ⅱ，主轴转速达6000rpm，可适应从低速重载切削到高速高功率的切削；它采用了平滑高增益的伺服控制和高效能的AC伺服电机以实现快速而无震动的加减速，其x轴和z轴的快速移动速度分别达30m／rain和33m／min。该机床配置高速高精度的12位刀塔，高速的刀具交换大幅提高了生产效率，其刀塔单步分度仅需0．18秒。而且，由伺服电机驱动的智能尾架，不但可以方便准确地对位置进行自动控制，还能对尾座的推力进行自动调整。?QTN 100―Ⅱ配备有刀具测量装置，可通过使用棒料送料器实现成套零件的加工、自动工件收集器等自动化功能选项。此外，机床还配置了MAZAK公司最新的MAZATROL MATRIX数控系统，采用人机对话式的编程方式，具有干涉检查、智能安全保护、震动抑制和声音提醒等功能。

趋势意义：国际先进

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进入20世纪90年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控技术不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着运行高速化、加工高精化、功能复合化、控制智能化、体系开放化和交互网络化方向发展，最近30年，CNC性能和功能不断发展，CNC机床向综合自动化方向发展。所以机床数控技术，被认为是现代机械自动化的基础技术。

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998年~2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，在我国，目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命等方面都有或多或少的问题，技术还不够成熟。目前国内的各大机床厂，数控系统大部分是由国外进口，各厂家一般都买日本FANUC、三菱的系统，占80%以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，而日本很早就有汉语化版的。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。

近年来随着中国经济的不断发展，使世界一些主要机床厂商引起他们的重视，在2000年，最大的日本机床制造商“马扎克”在中国银川建立了数控机床合资厂，制造水平相当先进，号称“智能化、网络化”工厂并且与世界同步。日本大隈公司在北京也建立了年产1 000台数控机床控股公司，德国的一家企业也在我国上海建立工厂。步入21世纪的今天，随着行业规模不断壮大，国产高档数控机床明显进步，国产中高档数控系统取得重大突破，这些都充分说明，中国数控机床整体水平全面提升。在数量不断上升的同时，数控机床质量在追赶世界的进程中也在飞速发展。同时，作为数控机床核心技术国产数控系统也在这样的变化中取得了重大突破与进步。

由于国家把高端装备制造业作为战略性新兴产业培育，在“十二五”期间加大了该项重大专项投入。我国每年重大专项有效带动本国机床行业增加研发投入达到100亿以上，使国家中央财政投入大幅提升至30亿元。高档数控机床、数控系统和功能部件核心技术将是本次资金投入的主要方向，有国家的重点扶持和重视，相信我国在不久的将来数控技术将会步入国际先进行列。

参考文献

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0前言

数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素，而国外对我国仍进行封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。近年“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项通过重点扶持，为我国数控技术行业创造了良好的外部环境，特别是针对航空航天、汽车制造等领域实施了国产高档数控机床应用国产数控系统示范工程，提高了国产高档数控装置的市场占有率，但用户仍然对国产数控系统信心不足，我国高档数控机床配套的数控系统一大部分依旧依赖国外产品。

“十三五”是全面完成国家科技重大专项战略任务的冲刺五年，是落实中央全面深化科技体制改革、实施创新驱动发展战略等系列决策部署的关键五年，因此总结过去，做到四个聚焦（聚焦关键、聚焦重大、聚焦长远、聚焦能力），意义重大，时不我待。

1目前国产数控系统存在的问题

通过“十二五”规划的实施，我国机床行业技术水平明显提升。数控系统、功能部件及数控刀具与主机产品配套研发，实现与中高档机床的批量配套。高档数控系统的多通道、多轴联动等关键技术指标已基本达到国际主流系统先进技术水平，但在性能、成套性、可靠性、批量生产稳定性和品牌等方面与国外先进水平还存在较大差距，主要存在以下问题：

1.1测试验证不足

国产数控系统虽有大批量应用，但大都集中在低端市场，中高端市场占有率仍然较低。数控系统软件的可靠性和精度保持性较低，故障率较高，“S”件试切还达不到指标要求，其中一些隐性问题还没有完全暴露出来，特别是软件的鲁棒性问题。为此“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“十二五”期间已经安排了部分产品的实验验证和示范工程，并取得了一定的成果，但还需经过大量和长时间的验证后逐步完善，以此保证数控系统的稳定运行。

1.2功能配置不全

经过前期的攻关，国产数控系统实现了很多功能，解决了有无的问题，但很多功能是“形似而神不似”。目前国产数控系统的功能满足80%的用户需求，但其余的功能开发难度和工作量较大，同时产品的宜用性不好，与主机融合度不高，针对性不强，一些辅助调试工具不全，特别是系统标准辅助面板上的按键标识大多是固定，不能更改，不利于机床厂进行系统的扩展开发，并且国产数控系统在多轴多通道或者多轴单通道控制功能方面不能实现任意几轴之间的插补加工，这些都在一定程度上影响了国产数控系统的推广。

1.3性能表现不佳

国产数控系统在性能上和主流的进口数控系统还有差距，特别是在高速高精控制方面。伺服驱动和电机的性能比较薄弱，且差距较大，比如伺服的参数自适应控制、电机的高速、高刚度、高精度、高加速度、功率体积比等方面与国外主流产品还存在差距，后续的性能提升难度大，伺服电机的工艺制作水平不高，数字化制造水平低，造成产品一致性差，规格系列不全，成套性不足，这些在一定程度上拖了数控系统的后腿。

1.4系统标准不统一

国产数控系统缺乏统一的标准，如总线标准不统一，系统内部通讯协议不统一，不利于工厂实现网络化智能制造，标准不统一致使各个厂家之间的伺服和系统无法混用，调试监控软件互相不兼容，不利于加工企业实现网络化智能制造，也不利于机床制造企业进行机床的网络化批量调试。

2国产数控系统发展趋势

自1952年美国研制出第一台试验性数控系统以来，数控系统的发展十分迅速，数控系统也由原先的硬连接数控发展成为今天的计算机数控(CNC)，目前国产数控系统正在由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。

2.1信息化

随着制造业的发展，数控机床不再是一个独立的加工单元，数控机床和人、数控机床之间的交流都离不开网络。面向制造自动化集成的网络功能数控系统应具有与上层信息管理系统交换信息功能，这些必要的交换信息包括制造加工任务计划，数控系统及底层执行装置的工作状态及故障信息等。同时基于新一代云服务平台的大数据采集、大数据挖掘等变得越来越重要，这些都离不开高速、可靠地网络信息功能。

2.2智能化

智能化是制造技术发展的一个大方向，随着人工智能在计算机领域的渗透，研制智能数控系统必将成为未来的发展趋势。例如：研制开放式智能化数控系统，支持温度、振动、RFID等传感器介入的物联网平台；研制基于高级语言的智能化数控系统解释器；研究基于开放式智能化数控系统智能加工技术，如智能化加工路径控制、进给率自适应、故障诊断，监控与设备的自动维护等。

2.3开放化

利用丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统是当今数控系统的趋势之一。开放式体系结构使数控系统具有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、信息化。开放式体系结构可以采用通用的计算机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单，同时可以根据资源进行系统集成，促进数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，缩短开发生产周期。目前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研究的核心。

3国产数控系统用户需求和技术要求

数控系统和主机及终的端用户的联系是密不可分的。因此以用户需求为牵引，加强示范应用格为重要。

3.1开展面向智能化控制的高档数控系统扩展模块开发

支持用户自主研发的共性技术或智能化技术通过程序模块（软件）或者通过总线功能模块（硬件）等多种方式与数控系统集成，缩小模块的体积，增强可维修性模块，并且处理好各模块之间的耦合等内部结构问题。开发数控系统的指令域采样数据的分析工具、机床加工过程功率控制、数控机床动态误差补偿与加工过程智能监控技术等功能模块，以满足国产高档数控系统对高性能零件加工工艺的适应性要求。

3.2数控系统与伺服驱动、电机等协同发展

伺服性能与电机性能已经是制约数控系统发展的关键因素，应针对机床需求，注重数控种类、产品规格及性能差距，改善伺服驱动、电机性能，开发伺服系统优化工具，开发广泛适应各种用途的伺服驱动产品和主轴电机。同时也对高精度绝对光栅尺、编码器等关键部件展开开发和应用，使之定位提升，协同发展。

3.3优化编程软件

目前市场上大部分是采用通用的CAD/CAM编程软件，对特定工件加工的工艺知识考虑不是很多，今后需集成有特定工件的切削工艺知识的专用CAM软件，如在生成刀具轨迹时再考虑到机床的切削力，使生成的加工程序质量得以高度提升，同时随着机器人的使用越来越普及，基于动力学的机器人离线编程软件的需求也会越来越广。

3.4支持先进技术集成性开发

加大辅助功能的研发，配置更友善的交互界面以及与主机融合的宏程序，做到可“私人订制”。深入研究二次开发平台（下转第134页）（上接第115页）技术，提高数控系统的开放性，为第三方开展不同层次的二次开发提供方便而完整的移植方案，形成加工处理数据链（CAD/CAM/CAPP/CNC）。

3.5形成统一的标准体系

在未来进行的数控系统、伺服单元、主轴电机、进给驱动电机、直驱主轴的定子转子、力矩电机、直线电机等在机械接口方面应该形成一种国家标准体系，统一规格，在同一规格下应统一接口尺寸，统一数据接口形式，便于用户进行维修与更换。并需具有与国际技术标准的主流数控系统和自动化控制装置接口的联接能力，注重与第三方应用的互连，完善总线的标准化以及通信协议的标准化。

3.6健全综合配套能力

数控系统的研发生产厂家要成为数控机床的工艺和控制应用专家，研制阶段应充分了解主机的各种性能，提高产品的性能和水平，不断增强系统的可靠性、稳定性，并建立一支优秀的研发队伍、跟踪队伍、维护队伍，为用户提供良好的综合配套服务。另外系统厂家还应逐渐提供综合成套技术，使数控系统与驱动系统、主轴电机、进给电机、力矩电机等进行检测试验好后一起成套供应。

3.7建立应用反馈机制，以数据支撑产品持续改进

现代生产管控对数控设备提出了更多的要求，需要实时监控掌握数控设备的工作状态，记录零件加工过程中的大量数据，加强应用过程中的数据统计分析，有计划地安排预防性维修和保养，能够快速诊断解决设备故障，这些方面均需要数控系统厂家进行强力的技术支持。

3.8推广和应用数控机床刀具寿命跟踪管理技术

随着设备增加，刀具数量相应增多，若日常管理不当，刀具寿命跟踪不准确，将造成极大的浪费。通过对刀具信息层的管理，比如刀具全生命数据管理、刀具修磨管理刀具寿命监控等技术手段，可实现机床刀具的数据化使用和维护，将有效缩短出现问题时的排查时间，提高了生产效率。

4数控系统发展在专项管理中的启示

4.1充分发挥创新平台的作用，提升企业创新能力

“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项前期安排了不少创新平台的课题，应充分借鉴“十二五”成果，继续加强开放式数控系统创新平台建设，通过平台确实提升企业的自主创新能力，健全产学研用结合的技术创新和成果转移转化的机制和体系，摸索出一套适合企业自身发展的创新之路。

4.2紧跟市场需求，提升企业自身竞争能力

市场是配置资源的重要因素，企业应紧盯市场发展需求，根据自身特点，利用有限的资源，走差异化发展道路。不能只停留在共同完成扶持项目的层面，研发满足客户需要的产品，从而引导消费，实现“双赢”提升国产数控系统产业化水平，占得市场先机，从机床制造、人才培养、用户使用等多个角度做工作，以实现机床、系统、用户企业三方共赢，形成系统与机床企业稳定、长效的批量配套产业链，建立市场化互动机制，实现国产数控系统配套应用示范工程，提升企业在市场中的竞争力。

4.3加强数控系统可靠性，建立数控系统评价体系

可靠性是企业的生命，严格开展数控系统可靠性测试验证（数据采集）工作，要在产品出厂时保证产品出产质量，切不可将机床厂和最终用户作为系统功能的试验验证地，为企业提供一个放心可用的产品，并在应用中对于数控系统做出评价，建立新的数控系统评价体系，保证专项目标的完成。

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关键词:数控机床 产业发展 特点分析

1、我国数控机床产业发展优势分析

1.1 中国已成为世界机床第一大产销国

近年来我国每年推出高端数控机床新品种数百个,数控机年产量平均递增高达30％左右。五轴联动数控机床、复合机床等高档机床已经逐步实现国产化。中小型数控机床用激光器产量居全球第一位,大型工业激光器产量居亚洲第一位。国产数控软件已经占国内总销量的70％左右。同时,我国还涌现出了一批数控机床产业基地。依托这些基地,一批本土数控机床加工企业初步实现了跨越式发展。沈阳机床、大连机床连续多年处于世界机床企业排名前列,并逐步提高。另外,在近几年里,沈阳机床、北一机床等国内多家大型机床企业参与国际并购,对机床强国的多家机床生产企业实现收购或控股,这对提高国产数控机床技术水平,提升中国数控机床企业的国际影响力产生了积极的影响。

1.2 数控技术实现重大突破

中国数控技术近20多年来经历了引进、消化吸收、自主开发和产业化等阶段,产品技术水平有了较大提升,尤其是数控系统,近年来取得了重大突破,涌现出华中数控、大连光洋、广州数控等企业,形成了一系列高端产品,填补了国内的空白,使国产数控机床的技术水平实现了飞跃式发展。例如华中数控以通用工业微机为硬件平台、以DOS、Windows为开放式软件平台的技术路线,从而避开了制约中国数控系统发展硬件制造可靠性的瓶颈,技术上取得重大突破。现在该公司具有自主知识产权的中高端数控系统采用基于PC 的新一代开放式体系结构,具有6 轴联动、全闭环控制、高速高精度加工和网络通讯等功能,并已成功配置在桂林机床股份公司的5 轴联动数控龙门铣床上,这一重大技术突破迫使国外放松了对中国5 轴联动数控系统的限制。

2、我国数控机床产业发展面临的严峻形势

虽然我国数控机床产业发展势头强劲,优势明显,但未来产业发展所面临的形势依然严峻。

2.1 产品结构性矛盾加剧

从近几年的行业运行数据来看,数控机床产品的结构性矛盾愈加明显,高档数控产品缺乏,中小型和普通机床却已饱和。目前,市场对高档和大型机床需求量很大,产品供不应求;与之相反的是,中小型和普通机床出现供过于求的现象,库存有所增加。数控机床产品的结构性矛盾进一步凸现,处理好扩大产能与产业升级、产品升级的关系迫在眉睫。

2.2 核心部件和技术缺失

制约国产数控机床的快速发展的一个重要瓶颈是关键功能部件以及核心数控系统的自给不足。2007年,中国金属加工机床进口总量虽然有所下降,但是龙门加工中心、数控齿轮加工机床、数控折弯机、数控板带横剪机和数控冲床等产品的进口确保持着高速增长,并且数控系统、零部件、工具进口依然保持了强势增长,机床附件进口增长达到50.5%。中国目前快速发展的中高端数控机床对国外功能部件的依赖性很强,国产的功能部件和数控系统研发相对滞后。

2.3 技术壁垒制约我国数控机床产业发展

在出口方面,国内机床企业面临着新的挑战,欧盟正在着手研究机床生产和使用中的环保问题,并拟制定相应的能耗标准,这有可能形成新的技术壁垒,对机床企业的国际贸易产生负面影响。不符合能耗或者环保要求的数控机床产品,将难以进入欧盟市场或者被征收高额关税,甚至在使用过程中也要支付额外费用,对可能面临的新的技术壁垒,要求企业必须在机床设计、制造和使用阶段考虑能耗和环保,实施绿色制造。

3、我国数控机床产业区域特点分析

我国数控机床产业区域分布广泛,全国各地区都有发展,下面将注重分析东北、华北、华中、华南等区域数控机床产业发展的特点。

3.1 东北地区

沈阳和大连两市已成为全国数控车床、加工中心的最重要的开发生产基地。沈阳机床和大连机床两家企业的机床产值占全国机床产值的26%,数控金切机床产量占全国数控金切机床的25.4%,其中数控车床占全国总产量的35%,加工中心产量约产全国产量的21%。

齐齐哈尔是我国重型数控机床的生产基地。齐重数控装备有限公司的主导产品为大、重型数控卧式车床和数控立式车床;大、重型数控车床产量约占全国大、重型数控车床产量48%,产值约占全国大、重型数控车床产值50%。齐齐哈尔二机床集团特色产品是数控落地镗铣床、数控龙门镗铣床和数控多连杆压力机,大、重型数控镗床,产量约占全国数控镗床产量35%,产值约占全国数控镗床产值30%。

3.2 华北地区

北京主要发展加工中心、数控精密专用磨床、重型数控龙门铣床和数控系统。代表企业有北京第一机床厂、北京机电院高技术有限公司、北京二机床厂有限公司、北京凯恩帝机电技术有限公司、北京航天数控有限公司等。

山东地区主要发展以机械压力机为主的锻压机械和数控车床、高速龙门铣床、龙门加工中心。济南二机床集团有限公司重点生产薄板冲压生产线的机械压力机和数控高速龙门铣床。济南捷迈数控机械有限公司重点发展数控转塔冲床、数控激光切割机、数控液压折弯机等板材加工设备。济南一机床集团有限公司和威海华东数控有限公司重点发展数控车床和各种数控机床。

3.3 华中地区

华中地区数控机床发展以武汉为中心,武汉重型机床集团有限公司以重型机床为发展重点,重型机床数量占全国重型机床数量11%、产值占全国重型机床产值17%。武重机床为船舶制造业自主研发了CK53100 数控船体坡口加工机床,解决了非正圆壳体随动加工技术,又为核电设备制造业研发了 CKX53613 数控核电加工专用机床,最近又与二重集团签订了一台世界最大的DL250 型5 米超重型数控卧式车床合同。另外,武汉还是全国最为重要的数控系统生产基地之一,代表企业是武汉华中数控股份有限公司。

3.4 华东地区

华东地区形成我国磨床的生产开发基地,数控磨床产量占全国四分之三。上海机床厂有限公司、杭州机床集团、无锡开源机床集团有限公司3 家企业的磨床产值占全国磨床产值65%,磨床产量占全国磨床产量约42%,其中数控磨床产量占全国数控磨床产量74%。

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数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。

数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。

一、国外数控系统现状

在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（Siemens）、发那克（FANUC）、三菱电机（Mitsubishi Electric）、海德汉（HEIDENHAIN）、博世力士乐（Bosch Rexroth）、日本大隈（Okuma）等。

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段

纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（IMTS 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于Cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828D所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1]

2.机器人使用广泛

未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到IC封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的KUKA，FANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。[2]

3.智能化加工不断扩展

随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。 　4.CAD/CAM技术的应用

当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON等一些著名CAM软件公司的产品除了具备传统的CAM软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。

二、国内数控系统现状

随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。

国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3]

国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。

然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。

参考文献

[1]彭芳喻等.从IMTS 2010展看我国数控系统未来发展之路[J]，金属加工，2011第4期：8-11

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一、行业总体生产、销售情况

（一）国内外经济环境

2008年是我国经济极不平凡的一年，外部环境持续恶化，国内需求也出现“拐点性变化”，再加上重大自然灾害的连续发生，导致2008年中国经济增长显著调整，由上半年的增长13%调整到仅增长9%。其中第四季度调整猛烈，仅增长6.8%。从总体来看，2008年国民经济总体呈现增长较快、投资和消费加快、进出口稳定增长的发展态势。

初步核算，全年国内生产总值300670亿元，比上年增长9.0%。分季度看，去年一季度增长10.6%，二季度增长10.1%，三季度增长9.0%，四季度增长6.8%。分产业看，第一产业增加值34000亿元，增长5.5%；第二产业增加值146183亿元，增长9.3%；第三产业增加值120487亿元，增长9.5%。投资保持较快增长。全年全社会固定资产投资172291亿元，比上年增长25.5%，增速比上年加快0.7个百分点。分地区看，东、中、西部地区城镇投资分别增长21.3%、33.5%和26.7%。

国内市场销售增长较快，城乡消费旺盛。全年社会消费品零售总额108488亿元，比上年增长21.6%，增速比上年加快4.8个百分点。进出口全年保持平稳较快增长。全年进出口总额25616亿美元，比上年增长17.8%。其中，出口14285亿美元，增长17.2%;进口11331 亿美元，增长18.5%。进出口相抵，贸易顺差2955亿美元，比上年增加328亿美元。受国际市场需求萎缩、国际初级产品大幅下跌等因素影响，四季度增速回落较多，进口同比下降8.8%，出口同比增长4.3%。

2009年伊始，国际金融危机仍在加深和蔓延，针对这一严峻形势，中央调整了宏观调控政策，启动了新一轮扩大内需政策，以防止经济出现过度下滑。继2008年第四季度新增1000亿元中央投资之后，中央政府已悄然启动部署1300亿元新一轮中央投资计划。

（二）行业发展继续保持高位，但增速进一步趋缓

2008年，机床工具行业经历了雨雪冰冻灾害、原材料涨价、汶川地震及全球金融危机的挑战和考验，行业增速明显放缓。目前机床行业的4000多家企业，大概分三类，好的也是少数，在带动整个行业进步，往前发展，他们去年任务不但没下降，而且2009年的任务也接得差不多了；还有一部分企业很难经营下去，这样的企业也不多；大多数企业正在挣扎，千方百计度过难关，向专、精、特转变，寻找新的发展出路。

2008年，我国机床工具行业增速明显低于上年，具体经济指标如下：去年1～11月我国机床工具行业实现销售收入约2770 亿元，同比增长26.2%，低于上年同期11.74 个百分点;完成利润160.91 亿元，同比增长13.58%。

（三）不同行业概况

从上述统计的五个行业看，2008年1～11月我国机床下属的金属加工机械制造业、切削工具制造业、木材加工机械制造业、其他非金属加工专用设备制造业、其他专用设备制造业五个行业销售收入和利润增速均有所下滑，其中，其他非金属加工专用设备制造业增速下滑最为突出。

2008年四季度，金属加工机械销售速度骤减，去年前11个月，金属加工机械制造业销售收入从8月份的30.51%降到26.25%，利润从30.24%跌到17.06%。由于原材料上涨、产品结构调整等因素综合影响，金切机床与2007年同期相比，在产品产量（1～11月）增加0.2%的情况下，销售收入增加18.32%，截至2008年11月，金切机床行业保持了稳定增长，但增长速度逐渐放缓。

2008年前11个月，金属加工机械制造业下属的各个子行业中，金属切削机床制造业、金属成形机械制造业、金属切割及焊接设备制造业销售收入增速逐季下滑，与机床工具行业总体走势相同。与上年同期相比，金属加工机械制造业中所属的子行业中，销售收入增速均低于上年同期，其中，金属切割及焊接设备制造业和机床附件制造业下滑幅度较大，增速低于上年同期10个百分点以上。

二、重点产品进出口情况

据海关总署统计，中国进口重点商品量值表显示，去年1～11月，中国金属加工机床累计进口82927台，同比下降13.2%；累计进口金额达696,251.1万美元，同比增长9.9%。 因受国际金融危机影响，在世界机床市场不景气的情况下，我国机床企业积极参与国际市场竞争，机床出口继续保持良好的增长态势。2008年1～11月金属加工机床出口数量587.91万台，出口金额19.37亿美元，比上年同期增长30.15%。其中数控机床出口累计6.4亿元，同比增长44.4%。位于世界机床企业前十名之内的沈阳机床集团和大连机床集团，机床出口均超过1亿美元。沈阳机床集团出口1.8亿美元，其中数控机床出口占60%;大连机床集团出口1.32亿美元，数控机床成为其出口的主流产品。数控机床出口增长旺盛，出口产品结构进一步优化，龙门加工中心、数控齿轮加工机床出口单价分别平均增长48.0%和64.3%。可见，调整机床出口产品结构成效显著。 出口的重点产品中，2008年1～11月，数控卧式车床出口数量为0.82万台，增长32.55%，出口金额1.66亿美元，同比增长24.56%;用激光、其他光或光子束处理材料的加工机床出口0.88万台，同比增长31.43%，出口金额0.97亿美元,同比增长60.39%;锯床或切断机出口94.7万台，同比减少61.51%，出口金额0.86亿美元，同比减少45.83%。

金融危机爆发后，很多国家如韩国及拉丁美洲国家货币大幅度贬值，造成当地市场投资突然冷却，固定资产投资大大削弱。我国机床工具产品在欧洲以及南美市场出现不同程度的涨价，有的甚至涨价幅度高达80%，用户不得不延缓付款或取消合同。有些企业为减少出口机床在国内的库存，要求国外商大量提货。事实上，这些机床在国外商处大量积压，商在巨大资金压力下，新签合同以及按期付款均出现困难。据调查，有些企业在2008年9月以后的出口合同额同比下降了30%，发货和回款受到较大影响。由于资金回笼不足，新签订合同不足，现在很多传统出口产品都在减产，加上资金流不畅，企业的利润受到很大影响。此外，国内前期原材料上涨也对出口产生了影响。原材料2008年上半年上涨幅度较大，下半年涨幅趋缓并有所回落，制造成本上升，这对行业的出口利润打击甚重。

三、总体产品供给情况

2008年1～12月，我国共生产金属切削机床61.72万台，同比减少了2.4%;其中数控机床完成12.22万台，同比下降3.3%，同时数控机床占金切机床的比重有所变化。近年来数控机床占金切机床的比重始终是连年上升，但去年1～11月出现了占比下降，由上年同期的20%下降到19.8%，下降了0.2个百分点。

国内汽车、造船、发电等用户行业需求放缓，大规模技改计划暂停。江浙及沿海地区外向型加工企业受外来订单减少影响，机床采购意愿降低，企业纷纷减产。同时，受2009年即将推出增值税转型政策影响，部分用户压缩了采购计划，从另一个方面促使机床采购需求下降。2008年经济波动影响和偏紧的货币政策，使许多用户企业为了保证必要的现金流，主动削减投资计划。从数据上看，2008年下半年机床市场需求逐步放缓，机床企业储备的订单数量下降，2009年的订单一般维持在6个月左右。

去年6月份以来机床工具行业增速呈现出逐步下滑的趋势。从产品来看，主要产品数控机床产量增速自年初开始就不断大幅下滑。2008年国内外经济环境恶化给企业快速发展带来的影响逐渐显现。根据协会对重点联系企业的调查显示，产成品库存自年初以来就一直高于往年，截止到2008年11月，累计产成品库存达86亿元，同比增加22.5%。工业产品销售率95.5%，同比降低1.7%，库存产品主要集中在低档的中小机床、通用产品。工业产品销售率出现下降，说明产品库存压力开始显现。

四、行业热点

（一）221亿机床重大专项即将进入实施阶段

2008年12月24日，国务院总理主持召开国务院常务会议，审议并原则通过了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项实施方案。“高档数控机床与基础制造装备重大专项指南”将在2月中旬，这意味着16个国家科技重大专项当中最后实施的一个专项即将启动。

据介绍：机床重大专项总投资达221亿元，所有项目采用三种形式：第一种是定向，比如8万吨水压机，仅一重、二重能做，没有招标的意义；第二种是议标，这种形式适用于那些只有三五家具备生产能力的产品，比如25 米数控立车，国内也就是武重、齐一等几家能够生产；第三种是招标。只有少数项目采用前两种形式，大多数项目采用招标。“高档数控机床与基础制造装备”是中国确定的2006～2020年期间十六个国家科技重大专项之一。专项的目标是：重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等需要的高档数控机床，满足国内主要行业对制造装备的基本需求。该专项规划将重点解决我国数控机床与基础制造装备行业存在的突出问题：自主开发能力薄弱，专业化的配套体系尚未形成，功能部件发展滞后，产品自动化水平低，可靠性、精度保持性差。“高档数控机床与基础制造装备”专项的实施，对于提升中国数控机床和基础制造装备产业的自主创新能力和核心竞争力，带动装备制造业结构调整和相关产业发展，扩大内需，具有重要意义。 按目标规划，到2020年，我国将形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力，总体技术水平进入国际先进行列，部分产品国际领先；建立起完整的功能部件研发和配套能力；形成以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系；培养和建立一支高素质的研究开发队伍。航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备80%左右立足国内。根据调研四大领域用户的反映，重大专项实施方案提出的重点任务中，主机重点开发高速精密复合数控金切机床（18种）、重型数控金切机床（7种）、数控特种加工机床（4种）、大型数控成形冲压设备（11种），这些基本涵盖了四大用户未来10～15年发展对高档数控机床的品种需求，是四大领域急需的数控设备。这些产品属于难以从国外进口或者国外不向我国出口的产品。重点任务所列项目， 能够基本满足四大领域发展需求，总体情况如下：

专项重点任务所列重型数控金切机床7项，包括重型立卧车床、龙门、铣床、落地镗床、轧辊磨床类，可以满足船舶、发电设备和大型飞机对超重型和重型零件的复杂、高效、复合加工的需求。 专项重点任务所列数控机床车床类和加工中心类项目7项，包括高速精密车床、加工中心、复合机床类，能够满足航空航天、船舶、发电设备、汽车制造等行业对高速、精密、复合加工的需求。专项重点任务所列数控磨床类项目9项，包括各种数控磨床，可以满足航空、船舶、发电设备和汽车制造等行业对高速、精密、复合磨削加工需求。专项重点任务所列齿轮加工项目两项，其中大型滚齿机和磨齿机可以满足大型矿山设备、大型船用变速箱和风电设备等大型、精密齿轮加工要求。专项重点任务所列电加工机床项目两项，包括数控线切割和成形机床，能够满足航空、模具、家电等行业对特殊加工的需求。专项重点任务所列大型数控成形设备项目11 项，能够满足汽车、船舶、发电、家电等行业对金属成型加工的需求。参与机床重大专项调研的专家认为，随着四大行业的发展，除专项所列重点任务项目外，还需要一大批不同种类、不同规格的数控机床和专用机床，如大飞机制造所需的各种数控专用设备、大型汽轮机和发电机转子加工所需的“数控叶根槽铣床”和“数控转子槽铣床”、风电设备加工所需的“数控成型铣齿机”和“数控成型磨齿机”、大型核电压力容器加工所需的“超重型深空钻床”、汽车发动机关键件连杆加工的涨断机床以及高效、自动化的柔性生产线等，建议专项的实施推行滚动计划，适时补充四大行业急需的数控重大装备项目。专项目标：80%立足国内。参与调研的四大服务领域的用户专家和重点机床企业制造专家普遍认为：目前，我国数控机床还处在大量进口阶段。2007年，国产数控机床市场占有率48%， 特别是高档数控机床，国货所占百分比只有个位数。该专项确立的目标是，到2020年航空航天、船舶、汽车和发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备80%以上立足国内。这个目标是高标准的，但通过各级政府政策支持和各方面的努力，应该能够实现。专项所确定的目标科学、任务明确，符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》的有关要求；专项重点任务项目所列技术指标体现了先进性和实用性的结合，技术参数总体达到了国际先进水平，部分指标国际领先。专项实施完成后， 能够大大推动我国机床工业技术进步和产业升级。

专家着重指出：进口的高档机床，精度可以保持一二十年不变，可靠性好，很少出现问题。我国机床的技术指标如精度、速度等技术参数不是主要问题，与世界先进水平的根本差距在于机床的精度保持性和可靠性。我们可以研制出技术参数与国际水平一致的国产数控机床，但是表现机床内在水平的稳定性和可靠性方面决不是一朝一夕之功，提高机床精度稳定性和使用可靠性，需要在基础理论和共性技术、研发手段和制造技术装备等方面下功夫，才能取得成效。数控机床稳定性和可靠性达到国际先进水平，这是机床产品质量和技术水平的最高境界，是我国追赶世界先进水平的最主要目标。据此，重大专项在确定重点任务项目时， 不但要达到技术参数指标，同时要强调机床的内在质量即稳定性和可靠性，把加强机床稳定性和可靠性要求放在重要位置，是十分必要的。

（二）机床影响因素分析

2008年特别是下半年以来，由于原材料价格以及劳动力成本上涨，特别是美国爆发次贷危机的影响，我国机械行业包括机床行业普遍出现库存增加、增速下滑的状况，行业面临压力。其实，相对于机床行业前几年30%～40%的增长，现在的情况反而是正常的。仅有增长的额度是不够的，还需要分析增长的结构以及增长的拉动因素，究竟是依靠规模还是依靠质量，这一点对判定是否健康的增长也很重要。

机床行业的影响因素主要体现在以下几大领域。首先，原材料供应如钢铁等，还有间接设备对机床成本的影响。机床的成本40%来自原材料，钢铁的价格从年初的上涨到最近的走低，对机床行业有着举足轻重的影响。其二，机械设备行业对机床行业的影响。最近除了工程机械行业以外，其他机械行业的增长回落都很快，机床行业需要随时关注这些客户行业的动向。其三，出口对机床行业的影响。总的来说机床行业出口额在总产值中的占比不大，出口并非行业最重要的拉动因素，但整个国家出口规模的下降会对机床行业产生间接的、较大的影响。去年以来，江浙一带模具行业下滑较大，这对机床行业将会产生直接影响。机床行业应对当前形势的发展有以下几个特点。第一，从上个世纪90 年代开始，我国机床行业经过近10 年的行业复苏、振兴，已使产品、人才、技术在世界上逐渐得到认同。即使这次遭遇下滑，由于有实力作保障，也不会像上个世纪那样使全行业陷入困境。第二，改革开放以来，机床企业的机制发生变化。东北地区的机床企业生产能力强、发展快、历史悠久，国企转制为股份制的企业较多；西北地区以国有控股企业为主；江浙以民营企业为主。体制的改变，为机床企业增强了活力和应变能力。其三，现在国家对装备制造行业十分重视，在政策方面对机床行业特别是数控机床行业有倾斜，包括2009年即将实行的增值税转型都将对机床行业产生利好。

虽然目前总体的经济形势不容乐观，但机床行业却是“忧中有喜，喜中有忧”。既有不利因素，值得我们去改进，也有有利因素，给予我们希望和前景。机床行业的不利因素主要包括：机床内部结构调整缓慢，一些高端产品仍然只有部分企业具备生产能力；2008年以来机床进口（额）继续增加，去年前11个月机床进口总量为69.6亿元，而2007年全年机床进口才70亿元;关键功能部件依赖进口，比如直线电机、刀库等国内没有研发、生产能力；一些企业规划缺乏长远考虑，产品的可靠性、稳定性、一致性考虑不够。现在行业偏冷，正是强化交货期、服务、价格等的时候；产品标准检测技术落后，可靠性的检测方法与国外还有差异；经营理念有待加强。要转向为客户提供成套、可靠的加工解决方案。在目前形势下， 国内机床企业将面临越来越多的外商竞争对手。

另一方面，当前的经济形势对机床行业也有一些有利影响。普通产品的需求萎缩，使那些生产量大面广的机床生产企业面临困局，从而为行业重组形成机会。优胜劣汰之下，行业将更加趋于成熟，这也是一个“挤水”的过程。另外，形势的紧张也将迫使企业做出相应的调整。压缩普通产品的产量，提高产品的数控化率，增加产品的技术含量，以前在生产任务紧张时无暇顾及，现在正是调整的良好时机。

（三）市场结构变化

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如今，我国是世界上最大的数控机床设备消费市场，据相关数据显示，2012年1～11月，我国数控机床进口额为42.09亿美元。但是我国的机械制造业还不先进，数控机床设备在性能，可靠性，生产率和核心技术等方面与发达国家还有一段距离，特别一些数控机床的技术和零件还需要依赖于进口。国内数控机床存在功能部件性能差，核心技术缺乏，产品水平低等问题，因而我国数控机床设备亟需采取改进措施。

1.提高功能部件自主开发能力

在与发达国家多年的技术交流、引进和吸收，我国数控机床设备的发展有了明显的改进。然而，我国关键零部件的生产依然依赖于进口，这就产生了数控机床设备盈利低、缺乏竞争力的问题。针对这一现状，提高数控机床关键零部件的自主开发能力是最基本的措施。为提高我国数控机床产品的自主开发能力，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》设立了“高档数控机床与基础制造装备”科技专项。此专项以提高数控机床可靠性和产业化水平，提高国产功能部件性能为目标，为数控机床产业发展打下坚实基础。

2.加强核心技术的开发和研究

在数控机床设备改进中，数控系统是关键部分。一直以来，我国数控机床核心技术严重缺乏，90%需要从国外引进。国内中、高端数控机床制造业，多数以组装和制做为主，如在上海设厂的“机床巨头”德国吉特迈机床集团，其核心技术都依赖于发达国家。数控机床核心技术的缺乏直接影响到我国的机床设备产业的发展，因而加强核心技术研发是发展数控机床的必要条件。首先，我国要不断进行核心技术的研发，鼓励科研机构和企业机构的自主开发。其次，学会在交流中吸收，在吸收中创造。例如，在机床零件配套和制作方面可以学习德国的先进技术，在数控系统的开发方面可以参考美国的最新理念，并在学习交流中创新并研发出属于我国自身的核心技术。

3.注重创新能力平台建设

所谓创新是竞争中取胜的根本，是行业发展的基本推动力。在数控机床设备的发展中，技术的创新性是设备满足市场需要的关键。在国内，许多企业忽略了数控机床技术创新的重要性，盲目跟随国际技术潮流，没有个性化的技术，这导致无法满足市场的需求。因而，在面临数控机床市场需求逐渐增加的情况下，企业应该重视市场动向，提高创新能力。“高档数控机床与基础制造装备”科技专项提出注重“创新能力平台建设”，期中包括注重核心技术与装备的创新。遵循“在创新中求发展”的理念，数控机床技术才会有显著的提高，才能在国际机床市场提供良好的竞争条件。

4.创造良好的工作环境

对于数控机床设备来说，稳定性、可靠性是两个重要的运行指标。现实中，数控机床多数在较恶劣的电磁环境中使用。为了保证机床的正常运行，抗干扰度是非常必要的。解决电磁干扰的改进措施有：

4.1.利用电源滤波器抑制电磁干扰。电源滤波器可以过滤进入设备中的噪音，以防止机床被噪声污染，从而抑制电磁干扰。

4.2.利用隔离变压器来供电。隔离变压器实现电路与电路间的电气隔离，从而隔绝电流带来的设备与设备之间的干扰，其效果良好。

4.3.利用感性负载吸收噪声。感性负载在断电时会产生强烈的脉冲噪声，影响设备的正常运行，感性负载可以采用并联电阻、压敏电阻、稳压管等吸收噪声。

5.建立完善的管理机制

如今，许多数控机床都存在“坏的快”的问题，如何"管好、使用好、维护好"数控机床设备，是许多企业非常重视的问题之一。数控机床不能像普通机床设备工作时，可以自由的根据工作中存在的问题进行人为的调整，数控机床技术复杂，在机床维护和编程技术方面要求较高，因而建立安全的管理机制非常重要。

建立完善的管理机制，首先，要提高对操作者、维修人员、管理人员、检验人员等的管理和培训。例如，对于维修人员需要培养其专业的知识能力和分析判断能力；检验人员要求能够通过数控机床的组装，参数调整等信息预测数控机床的生产质量；操作者要求对机床的调整和在线操作熟练掌握；管理人员要具备专业的知识积累，了解数控机床设备的特点和过程控制。其次，要防止设备的超负荷运转，合理分散设备的工作量，达到设备的合理工作。 另外，科学组织生产，解决生产力不平衡问题。这主要从生产组织管理的角度入手，提高数控机床设备的工作率，合理安排设备的生产节拍，合理分配设备的生产任务。最后，及时维修设备的故障和处理问题。在数控机床工作时，设备出现故障是正常现象，那么及时处理才能避免问题越来越严重。

6.结语

数控机床是一门技术性强的应用性工程，在工业制造方面有着举足轻重的地位。随着社会生产力和科学的不断进步，数控机床在逐步改进的同时还存在许多的问题。为解决这一现象，在数控机床的改进中，要注重功能部件、核心技术、创新能力、工作环境和管理机制建设，才能真正实现数控机床进一步的改进。

参考文献：

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一个国家在生产数控化车床的效率与及对数控化率车床的消费集中的体现了一国的机器制造业的技术发展水平，也是综合国力的代表。如今，很多国外发达国家数控车床技术已经遥遥领先，而我国则表现的相当不足，差距任然很大。因而，“十二五”规划是我们国产的数控机床快速发展的千载难逢的好时机，同时全球也已经慢慢的走出了金融危机所造成的最糟糕经济期，这样对国内的需求拉动有着非常明显的效果。为此我们应该了解数控车床发展的现状与趋势，来为国产数控车床取得进一步的发展与提高国产数控车床这门技术水平做好充分的准备。

一、国内外数控机床的发展现状

1、国内数控技术发展的现状

我国该车床的发展开始于20世纪70年代，在这30多年的发展中，形成了我国特有的经济性卧式数控车床、普及型数控车床与中高档次的数控车床这三种形式。当然这种经济型车床，因物美价廉，在很多企业初期，被广泛的需要，尤其是民营企业，并且也是我国目前数控车床的主流产品。中档次车床，国产的基本上可以满足国内企业的需求，但高档次的大部分是进口的或者合资生产的。这就透露出我国数控车床的薄弱之处。虽然，在近些年开发了一些中高档车床如拥有Y轴的车削中心、倒置顺置的主轴立式车削中心等数控车床，但这种高档次的数控车床需要的不仅是技术的创新，更是需要在进一步的开发市场，获得国内外用户广泛的认同。虽然国产数控车床获得不菲的成绩，但同国外的相比，还是有着巨大的鸿沟，这主要提现在：低档此产品生产过剩，然而高档产品的却不足；再者科技的基础有些薄弱、创新的能力不够；产品的质量和可靠性能等不强；其功能部件存在这滞后性等。

2、国外的数控车床发展

由于发达国家长时期的对数控车床的研究，积累了丰富的经验，所以其技术水平相对较高，具体表现如下：多轴加工和高速高精已经成为数控车床的必备技能，而纳米控制则是加工的趋势潮流；数控车床的多任务和多轴加工被广泛的应用到能源、航空航天、船舶及汽车等行业；智能化的加工和监测的功能不断完善，使得在车间就能获得机床的状态信息，通过分析得到的数据，来预测机床本身的状态，进行相关维护，这可以避免事故发生，也大大的降低了机床的出现故障的频率，从而提高了利用率；对机床的补偿与误差检测功能变得更加的强大， 这使得我们能够做完车床补偿测量在合理的时间内。许多国外大企业都是基于以上特点来生产高档次机床的，如日本山崎马扎克、英国普瑞泰克公司、美国哈挺公司和德国德玛吉公司等。

二、国内数控车床技术探讨

1、高速的切削技术

目前国产的高速立和卧式的加工中心，工作台的直径在 320到500mm 之间的机床，其主轴的转速已经高达20000r/min；其直径在 63到1000mm 之间的机床，其主轴的转速都在 15000r/min 以上。然而与国外的产品来比较还是存在明显的差距，主要表现在电主轴这上面。因为国产电主轴的性能、质量和品种与国外产品相比有较大的差距，所以目前所有的高精度、高转速的数控机床与加工中心需要使用的电主轴都要从国外进口。

2、超精密的车削技术

我国的超精密机床研制其起步时间并不算太晚，开始于 1960 年代，在近几年见有了较大的发展，但与发达国家之间还存在较大的差距，这集中表现在：超精密的非球面这种车床还不能够大批量化的生产；其精度与国外相比要低上一个等级；机床的精度保持的时间远远要低于国外的产品等等。

3、复合加工的技术

虽然复合加工的机床研究时间起步比较晚， 但却早已在实践中得到广泛的应用。这加快了我国的机床企业探索相关领域的脚步。从 2001 年起我国的第一台高档次五轴的车铣中心出现，在到被用于航空领域的飞机制造的五坐标控制和四坐标的联动数控纤维缠绕机等， 国产的复合型加工机床在不断地推陈出新， 虽然与国外高档次的复合型的加工机床相比，任然存在差距。

三、未来发展方向建议

1、高速化和高精度化

质量、效率是优良制造技术的关键。高速和高精的加工技术会大大提高效率，同时也会提高产品档次和质量，并缩短生产的周期以及增强市场的竞争能力

2、多轴联动的加工与复合的加工

使用 这种5 轴联动来对三维曲面的零件进行加工，还可用刀具的最佳的几何形状来进行切削，这样光洁度很高，同时效率也提高了。

3、网络化、开放式、智能化

大量的采用计算机技术与网络通信的技术，这样机床制造厂商就可以通过远程技术体系，以此来实现工况的信息传输、查询、存储和显示，甚至是远程的智能诊断。

4、高柔性化

所谓柔性也就是数控设备对适应加工的对象变化的能力。随着数控车床的发展，对加工对象变化有了很较强的适应性，并朝着单元的柔性化与系统的柔性化这个方向发展。

5、绿色化

在当今世纪，数控车床应该把重心放在节能与环保上，也就是要努力做到切削加工的工艺绿色化。而且绿色制造这种趋势将使得我国把环保节能车床的发展放在重要位置，来为我们将来占领更广泛的世界市场做准备。

四、总结

通过本文对数控车床的发展状况、国内外数控车床对比以及未来发展方向的展望，这让我们清楚的了解到我国数控机床的不足之处，虽然经济型的数控车床廉价，但是随着我国的发展，我国更多的是需要高档次的数控车床技术。所以加大对数控车床的创新力度，并不断的改进与完善现有的车床技术，去解决主机虽大但不强、功能部件和数控系统的发展落后、高档次数控车床的关键技术存在很大的差距、机床的可靠性并不高、行业整体的经济效益比较差等一些问题，以此来培育核心的竞争力，以期占领更多世界市场。