發布時間：2023-10-10 15:35:26
序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇高檔數控機床的發展趨勢，期待它們能激發您的靈感。
關鍵詞：數控技術；一體；變化；核心
數控技術是衡量一個國家制造業現代化程度的核心標志，實現加工機床及生產過程數控化是當今制造業的發展方向，機械制造的競爭其實質是數控的競爭。《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》將“高檔數控機床與基礎制造裝備”確定為16個科技重大專項之一。通過國家相關計劃的支持，我國在數控機床關鍵技術研究方面有了較大突破，創造了一批具有自主知識產權的研究成果和核心技術。這主要體現在以下幾個方面：
（1）中高檔數控機床的開發取得了較大進展，在五軸聯動、復合加工、數字化設計以及高速加工等一批關鍵技術上取得了突破，自主開發了包括大型、五軸聯動數控加工機床，精密及超精密數控機床以及一大批專門化高性能機床，并形成了一批中檔數控機床產業化基地。
（2）關鍵功能部件的技術水平、制造質量逐年穩步提高，功能逐步完善，部分性能指標接近國際先進水平，形成了一批具有自主知識產權的功能部件。開發出了高速主軸單元、高速滾珠絲杠、重載直線導軌、高速導軌防護裝置、直線電機、數控轉臺、刀庫與機械手、A/C 軸數控銑頭、高速工具系統、數字化量儀等高性能功能部件樣機，其中有的品種已實現小批量生產。
（3）中高檔數控系統開發研究與應用取得一定成果。通過自主研發或與國外開展技術合作，在中檔數控系統的開發和生產上取得明顯進展。初步解決了多坐標聯動、遠程數據傳輸等技術難題；為適應數控系統的配套要求，相繼開發出交流伺服驅動系統和主軸交流伺服控制系統，并形成了系列化產品。
1、與國外的差距
1.1高檔數控機床的國內供應能力不足。盡管我國機床行業近年來取得了長足的發展，數控化率穩步提高，但機床消費和生產的結構性矛盾仍然比較突出。目前，國內對中高檔機床的需求量逐漸超過低檔機床。但國產數控機床以低檔為主，高檔數控機床絕大部分依賴進口。
1.2自主創新能力不足。長期以來，我國機床制造業的基礎、共性技術研究工作主要在行業性的研究院所進行。能力薄弱，技術創新投入不足，引進消化吸收能力差，低水平生產能力過剩，自主創新能力不高，缺乏優秀技術人才。雖然國產數控機床制造商通過技術引進、海內外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進數控技術，但缺乏對基礎共性技術的研究，忽視了自主開發能力的培育，企業的市場響應速度慢。
1.3 產品質量、可靠性及服務等能力不強。國產機床在質量、交貨期和服務等方面與國外著名品牌相比存在較大的差距。在質量方面，國產數控系統的可靠性指標MTBF 與國際先進數控系統相差較大。國產數控車床、加工中心的MTBF 與國際上先進水平也有較大差距。在交貨期方面，絕大多數企業由于任務重拖期交貨。服務體系不健全，在市場開拓、成套技術服務、快速反應能力等方面不能滿足市場快節奏和個性化的要求。
1.4 功能部件發展滯后。機床是由各種功能部件（主軸單元及主軸頭、滾珠絲杠副、回轉工作臺和數控伺服系統等）在床身、立柱等基礎機架上集裝而成的，功能部件是數控機床的重要組成部分。數控機床整體技術與數控機床功能部件的發展是相互依賴、共同發展的，所以功能部件的創新也深深地影響著數控機床的發展。我國數控機床功能部件已有一定規模，電主軸、主軸單元、數控系統等也有專門的制造廠家，其中個別產品的制造水平接近國際先進水平。但整體上，我國機床功能部件發展緩慢、品種少、產業化程度低，精度指標和性能指標的綜合情況還不過硬。目前，滾珠絲杠、數控刀架、電主軸等功能部件僅能滿足中低檔數控機床的配套需要。衡量數控機床水平的高檔數控系統、高速精密電主軸、高速滾動功能部件等還依賴進口。
2、國內數控機床的發展趨勢
根據2004年10月，完成的《數控機床產業發展專項規劃》。國內數控機床大致發展趨勢表現在以下幾方面：
2.1 智能、高速、高精度化
新一代數控機床為提高生產效率，向超高速方向發展，采用新型功能部件（如電主軸、直線電機、LM 直線滾動系統等）主軸轉速達15，000r/min 以上。計算機技術及其軟件控制技術在機床產品技術中占的比重越來越大，計算機系統及其應用軟件的復雜化，帶來了機床系統及其硬件結構的簡化，數控機床的智能化程度日趨提高。一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005 mm（ISO 標準、統計法），就是一臺高精度機床，在0.005mm（ISO 標準、統計法）以下，就是超高精度機床。高精度的機床，要有最好的軸承、絲杠。隨著電腦輔助制造（CAM）系統的發展，精密度已達到微米級。
2.2 設計、制造綠色化
綠色設計是一種綜合考慮了產品設計、制造、使用和回收等整個生命周期的環境特性和資源效率的先進設計理論和方法。它在不犧牲產品功能、質量和成本的前提下，系統考慮產品開發、制造及其活動對環境的影響，從而使得產品在整個生命周期中對環境的負面影響最小，資源利用率最高。數控機床在設計時要考慮：綠色材料設計；可拆卸性設計；節能性設計；可回收性設計；模塊化設計；綠色包裝設計等。綠色制造是一個綜合考慮環境影響和資源消耗的現代制造模式，通過綠色生產過程生產出綠色產品。數控機床在制造時要考慮：節約資源的工藝設計；節約能源的工藝設計；環保型工藝設計等
2.3 復合化與系統化
關鍵詞：數控機床；數控技術；發展趨勢；概況
0 引言
數控技術是每個國家先進制造業發展水平的重要標志，國家綜合國力的提高和國防工業的現代化所必不可少的重要基礎。美國、日本和德國等發達國家的數控機床和技術都處于世界先進行列， 如日本山崎馬扎克公司開發出了2種可使用長鏜桿切削工件的復合加工機床。德國德馬吉（DMG）公司生產的CTX 310 ECO通用車床其主軸驅動在無級可調情況下，轉速可達5000r/min，輸出功率為ll千瓦 。
而我國數控技術發展比較晚，起步比較慢。在20世紀50年代末，經歷了封閉式開發階段。在“六五”、“七五”間，通過吸收和引進相結合，于“八五”期間建立國產體系。“九五”期間實現了產業化階段，組建了數控研發，數控生產基地，初步掌握了數控發展的技術，同時培養一批數控專業技術人才，初步形成了國產數控產業規模，開拓了國產數控產業市場。如圖1所示為我國數控機床產業銷售情況分布圖。其規模較大生產公司有華中數控、廣州數控和航天數控等具有經濟性和普及型的數控系統及機床產品。經過50多年的大力發展，其產品和性能大幅度提高，并逐漸在市場上站穩腳跟。但高端技術產品含量比較低，與國外數控系統差距比較大，對我國數控產業的發展還達不到主導和支撐作用。絕大部分高端數控產品主要依賴進口，如表1所示是近年來我國數控機床進出口變化對比表。因此大力發展國產數控產業對我國經濟的發展、國防的進步和綜合國力水平的提高具有極為重要的作用。
1 數控機床與技術簡介
1.1 數控機床的結構組成
數字控制（Numerical Control ）是一種借助數字、字符或其它符號對某一加工過程進行可編程控制的自動化方法。而數控技術（Numerical Control Technology）就是采用數字控制的方法對加工過程實現自動控制的技術。再將數控技術應用到機床上就演化為現在的數控機床。標準型的數控機床通常由數控機床控制系統和機床本體這兩大部分組成，如圖2所示。
1.2 數控機床及技術分類
1）按控制系統特點分，主要包括點位控制、直線控制和輪廓控制數控機床。其中，點位控制數控機床只要控制移動部件的終點位置，對運動軌跡不作要求；直線控制數控機床不僅控制兩點間準確位置，還要控制其移動速度和軌跡；輪廓控制數控機床能夠同時控制兩軸以上的軸，并具有插補功能，同時對運動的起、終點，速度和軌跡進行精確控制來加工任意形狀的曲線和曲面。
2）按執行機構的控制方式分，主要包括開環、半閉環和閉環數控機床。其中，開環數控機床無位置反饋系統，加工精度低；半閉環數控機床帶有位置反饋系統，并安裝在滾珠絲杠或電機軸上，加工精度較高；閉環數控機床不僅帶有位置反饋系統，而且將其安裝在運動部件上，加工精度最高。
3）按工藝用途分，主要包括金屬切削類、金屬成形類和特種加工數控機床及其他類型數控機床。其中，金屬切削類數控機床應用最為廣泛，種類最多；金屬成形類數控機床最近幾年發展較快。
4）按數控機床的性能分，主要有高、中、低檔三種數控機床。
1.3 數控機床及技術特點
數控機床作為一種先進的自動化機床，不僅具有較高的自動化程度，而且還具有廣泛的通用性，綜合運用了計算機技術、微電子技術、自動控制技術、機械結構和精密測量等最新成就和技術，廣泛應用于機械加工制造、國防軍工產品生產、航空航天、交通運輸等領域，其主要特點如下：
1）加工精度高，加工質量穩定、可靠性高；
2）加工過程無需人工干預，降低了工人的勞動強度；
3）當零件發生改變時，只需改變數控程序，即可繼續加工，節省生產準備時間，提高生產率；
4）能實現多坐標的聯動加工，能加工各種形狀復雜的零件，加工范圍廣；
5）適應性強，適合加工單件和小批量復雜工件；
6）有利于實現機械加工的現代化管理。
2 數控機床及技術的發展概況
數控機床產業是國民經濟發展的支柱產業，中國是世界制造大國，但不是制造強國。創新能力不強，基礎薄弱，主要以低端產品為主，而制造業的發展主要依賴于機床業的發展。為此，國家于2005年制定了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》，同時將“高檔數控機床與基礎制造裝備”確立為16個科技重大專項之一。通過國家計劃支持，在數控關鍵技術方面取得較大突破，主要表現在如下幾個方面：
1）關鍵部件的技術水平和質量逐步提高，功能日趨完善，部分零部件的性能指標逐步達到國際先進水平。開發出了高速主軸控制單元、重載導軌、數控回轉工作臺、A/C軸數控銑頭、機械手和刀庫裝置和數字化量儀等部件和樣機，并實現小批量生產規模。
2）中高檔數控系統的研發取得了一定的成果。通過自主研發與國外合作，在中檔數控系統研發上取得很大進展。解決了遠程數據傳輸和坐標聯動的關鍵難題，相繼又開發了伺服驅動系統，形成了系列化和標準化生產。
3）中高檔數控機床研發有了較大的突破，在復合加工、五軸聯動、高速加工和數字設計等方面取得了重大進展。
但與國外先進發達國家相比，差距還很大，還有很長的路要走，其不足主要有以下幾點：
1）自主創新能力還不足，創新成分少，吸收和消化能力差。就目前情況來看，我國只是停留在掌握已有國外的先進技術上和提高國產化率上，沒有形成自主研發和自主創新能力。要改變這種局面，不僅借助國外的先進技術作引導，還必須增強消化吸收能力，否則會更加依賴于國外技術。
2）功能部件發展滯后。由于數控機床是由若干功能部件在立柱和床身上進行組裝而成。其整體和功能部件之間是相互依賴，相互發展的，這些功能部件的發展也在一定程度上限制了數控機床的發展。
3）產品的穩定性、可靠性不高。進口機床的平均無故障時間約為10，000小時以上，國產為3000-6000小時左右。這種差距在一定程度上影響了國產機床在市場上的占有率。
4）網絡化水平和技術較低。目前應用較多的還是NC傳輸、串口通訊技術和紙帶閱讀器，而遠程故障排除、集成化和網絡化水平有限。
5）產品可靠性、服務水平和產品質量等方面不強。國產機床的交貨期、服務和質量等方面與國外的著名品牌差距較大，其數控系統的平均無故障時間差距也很大。另外，服務體系不完善，快速反應能力和成套技術服務滿足不了現在的多元化市場要求。
6）高檔數控機床的需求量較大。尤其對高端數控機床的需求量較大，每年大約有60%的固定資產用于購買機床。在“十二五”期間，隨著汽車、高鐵、航天工業、工程機械等行業投資增速、產業結構調整，對中高端數控機床需求量將繼續增大。據分析，到2020年低中高檔數控機床之比將達到20：60：20，中高檔數控機床年需求量在12萬臺左右。
7）體系結構不夠完善和開放。用戶接口不夠完善，少數開放功能的產品，只停留在試驗和試制階段。
8）創新環境不完善。我國還未形成有利于企業創新的競爭環境，創新動力和創新意識不強。
3 數控機床及技術的發展趨勢
數控技術不僅對傳統的制造業帶來了巨大的變革，而且成為工業化的象征。隨著數控技術的發展和應用領域的逐漸擴大，對國際民生的重要行業產生了極為重要的作用。從目前世界上數控技術及裝備的發展趨勢來看，主要體現在以下幾個方面：
3.1 高精度化、高速化、高效性、高可靠性
世界各工業國家從精密到超精密加工，從微米級到亞微米級，再到納米級發展，以適應現代科技的發展。通過高速化縮短切削時間，來提高生產率，實現高效發展。高的可靠性可以大大降低機床故障率，提高機床壽命。
3.2 開放式、智能化、網絡化
開放式數控系統能在一個統一平臺上，面向廠家和用戶，通過增加、剪切和改變結構對象，實現產品的系列化。智能化主要是對產品質量、驅動性能、編程、人機對話、智能控制、智能診斷等方面實現智能化。網絡化是近年來的一大亮點，這一目標的實現可極大滿足制造系統和制造企業對信息集成的需求，實現虛擬制造和敏捷制造等。
3.3 五軸聯動加工和復合快速加工
采用五軸聯動可實現對三維曲面零件的加工，效率高、加工質量好。但價格較高，編程難度較大，從而限制了五軸聯動機床的發展。由于當前電主軸的快速發展，使五軸聯動的復合主軸頭結構大為簡化，制造難度和成本降低，促進了五軸聯動機床和復合加工機床的迅速發展。我國復合加工機床剛剛起步、國內首臺復合加工機床是由沈陽機床集團與德國MAX-MULLER公司合作生產的車銑復合中心。
3.4 環?；?/p>
隨著環境保護意識的增強，環保的要求也越來越高。不僅在制造過程中不污染環境，在使用中也不產生二次污染。在這種環境下，裝備制造領域對機床提出了無液、無冷卻液、無氣味的環保要求。歐洲已有10%-15%的加工實行了干切削或準干切削，如德國HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技術；美國HARDING的QUEST系列車床；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷卻技術；日本富士公司的數控車床采用了冷風冷卻技術。
3.5 新技術規范和標準的建立
開放式數控系統有更好的適應性、擴展性、通用性和柔性。美國、歐共體和日本等國紛紛開始對開放式體系結構的數控系統新技術規范的研究和制定，這預示著數控技術的又一個新的變革時期的到來。我國在2000年也開始對中國的ONC數控系統的規范進行研究和制定。
4 結束語
我國是制造和生產大國，在世界產業轉移中盡量接受前端而不是后端的轉移。一方面，要努力掌握世界先進制造核心技術，縮短與先進國家之間的差距。重視數控人才的培養，加大對數控高端科技領域的拓展，加大經濟的投入，實現由制造大國到制造強國的轉變。另一方面，制造業還是我國就業人口最多的行業，可緩解當前就業的壓力，提高人民的生活水平，保障社會的穩定。
參考文獻：
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（南京理工大學科學技術研究院，江蘇 南京 210094）
0前言
數控系統是決定機床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關鍵因素，而國外對我國仍進行封鎖限制，成為制約我國高檔數控機床發展的瓶頸。近年“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項通過重點扶持，為我國數控技術行業創造了良好的外部環境，特別是針對航空航天、汽車制造等領域實施了國產高檔數控機床應用國產數控系統示范工程，提高了國產高檔數控裝置的市場占有率，但用戶仍然對國產數控系統信心不足，我國高檔數控機床配套的數控系統一大部分依舊依賴國外產品。
“十三五”是全面完成國家科技重大專項戰略任務的沖刺五年，是落實中央全面深化科技體制改革、實施創新驅動發展戰略等系列決策部署的關鍵五年，因此總結過去，做到四個聚焦（聚焦關鍵、聚焦重大、聚焦長遠、聚焦能力），意義重大，時不我待。
1目前國產數控系統存在的問題
通過“十二五”規劃的實施，我國機床行業技術水平明顯提升。數控系統、功能部件及數控刀具與主機產品配套研發，實現與中高檔機床的批量配套。高檔數控系統的多通道、多軸聯動等關鍵技術指標已基本達到國際主流系統先進技術水平，但在性能、成套性、可靠性、批量生產穩定性和品牌等方面與國外先進水平還存在較大差距，主要存在以下問題：
1.1測試驗證不足
國產數控系統雖有大批量應用，但大都集中在低端市場，中高端市場占有率仍然較低。數控系統軟件的可靠性和精度保持性較低，故障率較高，“S”件試切還達不到指標要求，其中一些隱性問題還沒有完全暴露出來，特別是軟件的魯棒性問題。為此“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項“十二五”期間已經安排了部分產品的實驗驗證和示范工程，并取得了一定的成果，但還需經過大量和長時間的驗證后逐步完善，以此保證數控系統的穩定運行。
1.2功能配置不全
經過前期的攻關，國產數控系統實現了很多功能，解決了有無的問題，但很多功能是“形似而神不似”。目前國產數控系統的功能滿足80%的用戶需求，但其余的功能開發難度和工作量較大，同時產品的宜用性不好，與主機融合度不高，針對性不強，一些輔助調試工具不全，特別是系統標準輔助面板上的按鍵標識大多是固定，不能更改，不利于機床廠進行系統的擴展開發，并且國產數控系統在多軸多通道或者多軸單通道控制功能方面不能實現任意幾軸之間的插補加工，這些都在一定程度上影響了國產數控系統的推廣。
1.3性能表現不佳
國產數控系統在性能上和主流的進口數控系統還有差距，特別是在高速高精控制方面。伺服驅動和電機的性能比較薄弱，且差距較大，比如伺服的參數自適應控制、電機的高速、高剛度、高精度、高加速度、功率體積比等方面與國外主流產品還存在差距，后續的性能提升難度大，伺服電機的工藝制作水平不高，數字化制造水平低，造成產品一致性差，規格系列不全，成套性不足，這些在一定程度上拖了數控系統的后腿。
1.4系統標準不統一
國產數控系統缺乏統一的標準，如總線標準不統一，系統內部通訊協議不統一，不利于工廠實現網絡化智能制造，標準不統一致使各個廠家之間的伺服和系統無法混用，調試監控軟件互相不兼容，不利于加工企業實現網絡化智能制造，也不利于機床制造企業進行機床的網絡化批量調試。
2國產數控系統發展趨勢
自1952年美國研制出第一臺試驗性數控系統以來，數控系統的發展十分迅速，數控系統也由原先的硬連接數控發展成為今天的計算機數控(CNC)，目前國產數控系統正在由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。
2.1信息化
隨著制造業的發展，數控機床不再是一個獨立的加工單元，數控機床和人、數控機床之間的交流都離不開網絡。面向制造自動化集成的網絡功能數控系統應具有與上層信息管理系統交換信息功能，這些必要的交換信息包括制造加工任務計劃，數控系統及底層執行裝置的工作狀態及故障信息等。同時基于新一代云服務平臺的大數據采集、大數據挖掘等變得越來越重要，這些都離不開高速、可靠地網絡信息功能。
2.2智能化
智能化是制造技術發展的一個大方向，隨著人工智能在計算機領域的滲透，研制智能數控系統必將成為未來的發展趨勢。例如：研制開放式智能化數控系統，支持溫度、振動、RFID等傳感器介入的物聯網平臺；研制基于高級語言的智能化數控系統解釋器；研究基于開放式智能化數控系統智能加工技術，如智能化加工路徑控制、進給率自適應、故障診斷，監控與設備的自動維護等。
2.3開放化
利用豐富的軟硬件資源開發開放式體系結構的新一代數控系統是當今數控系統的趨勢之一。開放式體系結構使數控系統具有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性，并可以較容易的實現智能化、信息化。開放式體系結構可以采用通用的計算機技術，使編程、操作以及技術升級和更新變得更加簡單，同時可以根據資源進行系統集成，促進數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛應用，縮短開發生產周期。目前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研究的核心。
3國產數控系統用戶需求和技術要求
數控系統和主機及終的端用戶的聯系是密不可分的。因此以用戶需求為牽引，加強示范應用格為重要。
3.1開展面向智能化控制的高檔數控系統擴展模塊開發
支持用戶自主研發的共性技術或智能化技術通過程序模塊（軟件）或者通過總線功能模塊（硬件）等多種方式與數控系統集成，縮小模塊的體積，增強可維修性模塊，并且處理好各模塊之間的耦合等內部結構問題。開發數控系統的指令域采樣數據的分析工具、機床加工過程功率控制、數控機床動態誤差補償與加工過程智能監控技術等功能模塊，以滿足國產高檔數控系統對高性能零件加工工藝的適應性要求。
3.2數控系統與伺服驅動、電機等協同發展
伺服性能與電機性能已經是制約數控系統發展的關鍵因素，應針對機床需求，注重數控種類、產品規格及性能差距，改善伺服驅動、電機性能，開發伺服系統優化工具，開發廣泛適應各種用途的伺服驅動產品和主軸電機。同時也對高精度絕對光柵尺、編碼器等關鍵部件展開開發和應用，使之定位提升，協同發展。
3.3優化編程軟件
目前市場上大部分是采用通用的CAD/CAM編程軟件，對特定工件加工的工藝知識考慮不是很多，今后需集成有特定工件的切削工藝知識的專用CAM軟件，如在生成刀具軌跡時再考慮到機床的切削力，使生成的加工程序質量得以高度提升，同時隨著機器人的使用越來越普及，基于動力學的機器人離線編程軟件的需求也會越來越廣。
3.4支持先進技術集成性開發
加大輔助功能的研發，配置更友善的交互界面以及與主機融合的宏程序，做到可“私人訂制”。深入研究二次開發平臺（下轉第134頁）（上接第115頁）技術，提高數控系統的開放性，為第三方開展不同層次的二次開發提供方便而完整的移植方案，形成加工處理數據鏈（CAD/CAM/CAPP/CNC）。
3.5形成統一的標準體系
在未來進行的數控系統、伺服單元、主軸電機、進給驅動電機、直驅主軸的定子轉子、力矩電機、直線電機等在機械接口方面應該形成一種國家標準體系，統一規格，在同一規格下應統一接口尺寸，統一數據接口形式，便于用戶進行維修與更換。并需具有與國際技術標準的主流數控系統和自動化控制裝置接口的聯接能力，注重與第三方應用的互連，完善總線的標準化以及通信協議的標準化。
3.6健全綜合配套能力
數控系統的研發生產廠家要成為數控機床的工藝和控制應用專家，研制階段應充分了解主機的各種性能，提高產品的性能和水平，不斷增強系統的可靠性、穩定性，并建立一支優秀的研發隊伍、跟蹤隊伍、維護隊伍，為用戶提供良好的綜合配套服務。另外系統廠家還應逐漸提供綜合成套技術，使數控系統與驅動系統、主軸電機、進給電機、力矩電機等進行檢測試驗好后一起成套供應。
3.7建立應用反饋機制，以數據支撐產品持續改進
現代生產管控對數控設備提出了更多的要求，需要實時監控掌握數控設備的工作狀態，記錄零件加工過程中的大量數據，加強應用過程中的數據統計分析，有計劃地安排預防性維修和保養，能夠快速診斷解決設備故障，這些方面均需要數控系統廠家進行強力的技術支持。
3.8推廣和應用數控機床刀具壽命跟蹤管理技術
隨著設備增加，刀具數量相應增多，若日常管理不當，刀具壽命跟蹤不準確，將造成極大的浪費。通過對刀具信息層的管理，比如刀具全生命數據管理、刀具修磨管理刀具壽命監控等技術手段，可實現機床刀具的數據化使用和維護，將有效縮短出現問題時的排查時間，提高了生產效率。
4數控系統發展在專項管理中的啟示
4.1充分發揮創新平臺的作用，提升企業創新能力
“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項前期安排了不少創新平臺的課題，應充分借鑒“十二五”成果，繼續加強開放式數控系統創新平臺建設，通過平臺確實提升企業的自主創新能力，健全產學研用結合的技術創新和成果轉移轉化的機制和體系，摸索出一套適合企業自身發展的創新之路。
4.2緊跟市場需求，提升企業自身競爭能力
市場是配置資源的重要因素，企業應緊盯市場發展需求，根據自身特點，利用有限的資源，走差異化發展道路。不能只停留在共同完成扶持項目的層面，研發滿足客戶需要的產品，從而引導消費，實現“雙贏”提升國產數控系統產業化水平，占得市場先機，從機床制造、人才培養、用戶使用等多個角度做工作，以實現機床、系統、用戶企業三方共贏，形成系統與機床企業穩定、長效的批量配套產業鏈，建立市場化互動機制，實現國產數控系統配套應用示范工程，提升企業在市場中的競爭力。
4.3加強數控系統可靠性，建立數控系統評價體系
可靠性是企業的生命，嚴格開展數控系統可靠性測試驗證（數據采集）工作，要在產品出廠時保證產品出產質量，切不可將機床廠和最終用戶作為系統功能的試驗驗證地，為企業提供一個放心可用的產品，并在應用中對于數控系統做出評價，建立新的數控系統評價體系，保證專項目標的完成。
4.4加快數控機器人發展
1940年，美國的密執安（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，開辟了工業生產技術的新紀元。1955年，第一臺工業用數控機床由美國Bendix公司生產出來，在此以后，從1960年開始，其他一些工業國家，如德國、日本都陸續開發、生產及使用了數控機床。從1952年至今，NC機床按NC系統的發展經歷了五代，第一代：1955年NC系統以電子管組成，體積大，功耗大；第二代：1959年NC系統以晶體管組成，廣泛采用印刷電路板，跨入了第二代（晶體管）；第三代：1965年NC系統采用小規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，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展，最近30年，CNC性能和功能不斷發展，CNC機床向綜合自動化方向發展。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取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數控產業發展迅速，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，進口機床的發展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續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在中高檔與大型數控機床的研究開發方面與國外的差距更加明顯，在我國，目前不要說系統，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，數控系統大部分是由國外進口，各廠家一般都買日本FANUC、三菱的系統，占80%以上，也有德國西門子的系統，但比較少。德國西門子系統為什么用的少呢？早期，德國系統不太能適合我們的電網，我們的電網穩定性不夠，西門子系統的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統就燒不壞。近來西門子系統改進了不少，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，努力發展先進技術，加大技術創新與培訓服務力度，以縮短與發達國家之問的差距。
近年來隨著中國經濟的不斷發展，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1 000臺數控機床控股公司，德國的一家企業也在我國上海建立工廠。步入21世紀的今天，隨著行業規模不斷壯大，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展。同時，作為數控機床核心技術國產數控系統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作為戰略性新興產業培育，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增加研發投入達到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。
參考文獻
[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.
關鍵詞：龍門式數控機床；發展；研究
引言
面對市場發生的變化、面對用戶對技術進步要求的日益迫切形勢，開發新型數控產品來替代普通數控產品失去的市場份額已勢在必行。分析中國市場形勢高檔的數控產品因其價格昂貴，目前對于相當多的鄉鎮企業、私人企業、以及不十分景氣的國有企業也是可望而不可及的。而對于國外市場，由于我們的技術相對落后、生產經驗、生產能力、制造水平都存在較大差距，現在要開發高檔產品與國外廠家競爭顯然時機很不成熟。而大、中規格的經濟型數控機床盡管有關性能指標不及高檔機床，但功能類似、且價格低、操作方便使用可靠而受到廣大中國用戶歡迎。
1.龍門式數控機床的發展趨勢
龍門式數控機床是當代機械制造業的主流裝備，是市場熱門商品。世界上工業發達的國家美國、日本等西方國家把該類產品作為戰略物質。用于大型螺旋漿空間曲面加工的龍門式五軸聯動銑床，曾引發轟動一時的美-日制裁原蘇聯的“東芝事件”。上世紀末，美國國會因當時我國進口16臺用機制造的多軸聯動舊機床，而炮制所謂要求制裁中國的考克斯報告。世界上工業發達的國家美國、日本、德國、法國、意大利、西班牙等國家的龍門式數控機床在中國銷售量很大，都為本國開發、制造龍門式數控機床制定了技術創新的環境與機制和數控機床業技術創新戰略。其代表性產品所具備先進技術及發展趨勢。
當今世界龍門式數控機床正快速向高速、高精、復合、智能、環保的方向發展。中國的龍門式數控機床產品處于落后的地位，長期依賴進口。近年來，我國每年進口數控機床的總額中有42%是用于購買龍門式數控機床。我國為發展該類產品通過購買國外產品、合資合作引進先進技術，花費了大量的資金。根據海關統計，2004年我國機床消費94.6億美元，消費了世界機床產值的五分之一，居世界機床消費的首位，其中進口59.2億美元，居世界機床進口的第一位，出口5.4億美元。我國龍門式數控機床產品的發展歷程是通過購買國外產品和合資合作引進先進技術，如：北京航天與法國FOREST―LINE公司、北京第一機床廠與德國瓦特利西靠勃公司合作，與日本大隈公司合資等。目前，我國雖然在該類型數控機床方面有了長足的發展，但與美國、德國、法國、日本、意大利、西班牙發達國家相比，最少有10年左右的差距。
龍門式數控機床的開發及產業化的實施，將具有很好的國內外市場需求前景，應用領域為鐵路、航空、航天、橋梁、汽車、軍工、造船、化工、印刷、建筑、能源、模具、機械、紡織等行業。地處東北老工業基地沈陽的沈陽機床集團是全國最大的機床制造商，對民族工業的振興肩負歷史重任，具有開發此類機床近20年的經驗，開發的GMB系列產品具有自主知識產權，填補了國家同類產品的空白。
2.國內外研究
（a）為動工作臺、動橫粱式加工中心；（b）為動工作臺，定橫粱式加工中心；（c）為定工作臺、高架橋式加工中心；（d）為定工作臺、動龍門式加工中心
圖2.1框架結構圖
隨著航天、航空、汽車、模具等行業的日益發展，龍門式加工中心已成為必不可少的設備之一。目前龍門式加工中心的種類繁多，各類型產品所適用的行業也不同。行業的不同導致了適用的龍門式加工中心的類型也有所不同，因此在概念設計階段必須正確的把握不同類型的龍門式加工中心都適用于哪些行業。
（符號注解：“”代表極好；“+”代表好；“o”代表一般；“-”代表差；“―”代表極差）
根據市場調研及對國內外同類產品的水平分析，龍門式加工中心根據框架結構的不同大體上分為如圖2.1所示的4種類型。龍門式加工中心適用的行業大致分為4種：
（1）普通行業；
（2）汽車、模具行業；
（3）航天、航空行業；
（4）船用柴油機、汽輪機行業。
適用情況如表2-1所示。
通過表2-1我們看到一些行業會有多種類型的龍門式加工中心適用于該行業，但怎樣確定最適用于該行業的龍門式加工中心變得尤為重要，因此必須了解各類型的龍門式加工中心在各性能指標上的優缺點。見表2-2。
對于適用于不同行業的龍門式加工中心在其性能指標上的側重點也是不同的。
（1）普通行業：加工的工件大多數精度要求不高、批量較大。適用的龍門式加工中心應以成本較低、裝卸工件方便、易排屑為主。
（2）汽車、模具行業：加工的工件要求精度高、效率高，但大多無復雜曲面。適用的龍門式加工中心應以快移速度高、換刀時間短、裝卸工件方便、易排屑為主。
（3）航天、航空行業：加工的工件多以細長和復雜曲面為主，要求連續加工精度高。適用的龍門式加工中心應以加速度高、CNC五軸加工為主。
（4）船用柴油機、汽輪機行業：加工的工件體積大、重量大、高度較高，加工時切削量較大。適用的龍門式加工中心應以剛性高、Z軸行程大或有W軸為主。
結論
大規格高、中檔龍門式鏜銑加工中心作為通用機床表現為市場需求量多，適應性廣。該類機床主要面向于航天、航空、汽車、軍工、能源、模具、IT產業等行業的零件加工，以加工黑色和有色金屬大中型復雜零件為對象，具有高精度、高柔性、環保型、自動化程度高等特點，特別適合多品種小批量精密加工。其性能指標和精度指標均貫徹國家標準。工件在一次裝夾后可進行鏜、銑、鉆、攻絲等多工序加工，配備角度頭可進行五面加工。通過樣機試制證明：機床的功能、精度均達到了設計的要求。開發此類機床是我廠數控機床一個質的飛躍。