數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展前景

摘要：文章論述了國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)和裝備的差別，結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)狀和數(shù)控技術(shù)在我國的發(fā)展情況，講述數(shù)控技術(shù)和裝備在我們國家的新的發(fā)展趨勢和前景。

關(guān)鍵詞：核心技術(shù)；數(shù)字化；智能化；營銷和管理；發(fā)展發(fā)向和途徑

一、前言

數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是現(xiàn)代化制造業(yè)的基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，也關(guān)系到整個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。在我國，數(shù)控技術(shù)及其裝備的發(fā)展近年來雖然也得到了高度的重視，取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，但在數(shù)控技術(shù)研究及發(fā)展方面仍然存在不少問題，尤其是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面情況較為突出。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在\"高精尖\"數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國實(shí)行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

二、 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。

1． 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢

效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一. 在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料\"掏空\"的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個(gè)零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。

2. 5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展

采用5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺(tái)5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于2臺(tái)3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)加工可比3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。

3. 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢

21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、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(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。

網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。

三． 對(duì)我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)

數(shù)控技術(shù) 是一種集機(jī)、電、液、光、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)為一體的知識(shí)密集型技術(shù)，它是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段。在發(fā)達(dá)國家中，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)普遍大量使用，而我國數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用同發(fā)達(dá)國家相比差距很大，目前我國機(jī)床的數(shù)控化率僅為1.9％，而日本高達(dá)30％，美國超過了40％，國家規(guī)劃在2010年前，使數(shù)控化率達(dá)10％以上。

我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的\"六五\"、\"七五\"期間以及\"八五\"的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的\"八五\"的后期和\"九五\"期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在\"九五\"末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。

四． 發(fā)展策略

制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略方針，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對(duì)新世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。通過對(duì)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析和對(duì)我國數(shù)控領(lǐng)域存在問題的研究，我們認(rèn)為以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以管理和營銷為重點(diǎn)，以技術(shù)支持和服務(wù)為后盾，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路將是一種符合我國國情的發(fā)展數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的總體戰(zhàn)略。衷心希望國家科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識(shí)經(jīng)濟(jì)給我們帶來的難得機(jī)遇，迎接競爭全球知識(shí)爆炸化帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為使我國數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)走在世界的前列，國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展而共同努力奮斗。

五、結(jié)語

數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是現(xiàn)代化制造業(yè)的基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)直接影響到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，也關(guān)系到整個(gè)國家的戰(zhàn)略地位。我國數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用同發(fā)達(dá)國家相比差距很大，目前我國機(jī)床的數(shù)控化率僅為1.9％，而日本高達(dá)30％，美國超過了40％。因此制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略方針，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對(duì)新世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。

（作者單位:浙江理工大學(xué)機(jī)控學(xué)院機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè))