導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇高檔數控機床技術，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

在機器人領域，到2020年，自主品牌工業機器人國內市場占有率達到50%，國產關鍵零部件國內市場占有率達到50%，新一代機器人的核心技術取得突破;2025年，形成完善的機器人產業體系，機器人研發、制造及系統集成能力力爭達到世界先進水平，新一代機器人樣機研制成功，并實現一定規模的示范應用。

高檔數控機床實現智能化

高檔數控機床是指具有高速、精密、智能、復合、多軸聯動、網絡通信等功能的數控機床，基礎制造裝備是制造各種機器和設備的裝備之總稱。高檔數控機床與基礎制造裝備包括金屬切削加工機床、特種加工機床、鑄、鍛、焊、熱處理等熱加工工藝裝備、增材制造裝備等，具有基礎性、通用性和戰略性的特征。

我國已連續多年成為世界最大的機床裝備生產國、消費國和進口國。未來10年，電子與通訊設備、航空航天裝備、軌道交通裝備、電力裝備、汽車、船舶、工程機械與農業機械等重點產業的快速發展以及新材料、新技術的不斷進步將對數控機床與基礎裝備提出新的戰略性需求和轉型挑戰。對數控機床與基礎制造裝備的需求將由中低檔向高檔轉變、由單機向包括機器人上下料和在線檢測功能的制造單元和成套系統轉變、由數字化向智能化轉變、由通用機床向量體裁衣的個性化機床轉變，電子與通訊設備制造裝備將是新的需求熱點。

為適應市場需求，《路線圖》提出的發展目標是，到2020年，高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過70%，數控系統標準型、智能型國內市場占有率分別達到60%、10%，主軸、絲杠、導軌等中高檔功能部件國內市場占有率達到50%;到2025年，高檔數控機床與基礎制造裝備國內市場占有率超過80%，其中用于汽車行業的機床裝備平均無故障時間達到2000小時，精度保持性達到5年;數控系統標準型、智能型國內市場占有率分別達到80%、30%;主軸、絲杠、導軌等中高檔功能部件國內市場占有率達到80%;高檔數控機床與基礎制造裝備總體進入世界強國行列。

按照《路線圖》，在重點產品上，將重點針對航空航天裝備、汽車、電子信息設備等重點產業發展的需要，開發高檔數控機床、先進成形裝備及成組工藝生產線。包括：電子信息設備加工裝備、航空航天裝備大型結構件制造與裝配裝備、航空發動機制造關鍵裝備、船舶及海洋工程裝備關鍵制造裝備、軌道交通裝備關鍵零部件成套加工裝備、汽車關鍵零部件加工成套裝備及生產線、汽車四大工藝總成生產線、大容量電力裝備制造裝備、工程及農業機械生產線等產品。

在增材制造裝備領域，將重點突破具有系列原創技術的鈦合金、高強合金鋼、高強鋁合金、高溫合金、非金屬工程材料與復合材料等高性能大型關鍵構件高效增材制造工藝、成套裝備、專用材料及工程化關鍵技術，發展激光、電子束、離子束及其它能源驅動的主流工藝裝備;攻克材料制備、打印頭、智能軟件等瓶頸，打造產業鏈。

在高檔數控系統方面，重點開發多軸、多通道、高精度插補、動態補償和智能化編程、具有自監控、維護、優化、重組等功能的智能型數控系統;提供標準化基礎平臺，允許開發商、不同軟硬件模塊介入，具有標準接口、模塊化、可移植性、可擴展性及可互換性等功能的開放型數控系統。

在高性能功能部件方面，重點開發20000～40000r/min高速電主軸、多軸聯動主軸頭、精密光柵、高速高精度主軸軸承、1~2級滾珠絲杠導軌、定位精度小于6”的轉臺等，研發高性能功能部件精密加工、成形、檢測、裝配成套裝備。

在關鍵共性技術上，重點攻克數字化協同設計及3D/4D全制造流程仿真技術、精密及超精密機床的可靠性及精度保持技術、復雜型面和難加工材料高效加工及成形技術、100%在線檢測技術。

在應用示范工程方面，將開展國家科技重大專項“高檔數控機床與基礎制造裝備”智能化升級工程、航空航天高端制造裝備應用示范工程、汽車輕量化材質關鍵部件及總成新工藝裝備應用示范工程、艦船平面/曲面智能化加工流水線應用示范工程。

在戰略支撐與保障方面，《路線圖》建議，一是組建國家數控機床共性技術協同創新中心，集中解決數字化設計技術、動靜熱特性試驗技術以及可靠性、精度保持性等制約性關鍵技術。二是組建國家先進成形工藝創新中心、推進制造工藝與制造裝備的緊密結合。

新一代機器人示范應用

機器人是一種半自主或全自主工作的機器，集現代制造技術、新型材料技術和信息控制技術為一體，是智能制造的代表性產品。機器人包括在制造環境下應用的工業機器人和非制造環境下應用的服務機器人兩大類。其中，服務機器人根據應用環境不同又分為應用于家庭或直接服務于人的個人/家用服務機器人和應用于特殊環境的專業服務機器人。

近年來，我國機器人市場快速發展。2014年，中國工業機器人銷量達到5.6萬臺，成為全球第一大工業機器人市場。養老助殘、救災救援、公共安全等多種型號服務機器人已經開始進入示范應用，清潔機器人、兩輪自平衡車和模型無人機等家用服務機器人已經進入消費市場。預計到2020年工業機器人銷量將達到15萬臺，保有量達到80萬臺;到2025年工業機器人銷量將達到26萬臺，保有量達到180萬臺。

按照《路線圖》設定的發展目標，2020年，我國基本建成以市場為導向、企業為主體、產學研用緊密結合的機器人產業體系。自主品牌工業機器人國內市場占有率達到50%，國產關鍵零部件國內市場占有率達到50%，產品平均無故障時間(MTBF)達到8萬小時;服務機器人在養老、康復、社會服務、救災救援等領域實現小批量生產及應用;新一代機器人的核心技術取得突破;培育出2~3家年產萬臺以上、產值規模超過百億元、具有國際競爭力的龍頭企業，打造出5~8個機器人配套產業集群。

到2025年，形成完善的機器人產業體系，機器人研發、制造及系統集成能力力爭達到世界先進水平。自主品牌工業機器人國內市場占有率達到70%以上，國產關鍵零部件國內市場占有率達到70%，產品主要技術指標達到國外同類水平，平均無故障時間達到國際先進水平;服務機器人實現大批量規模生產，在人民生活、社會服務和國防建設中開始普及應用，部分產品實現出口;新一代機器人樣機研制成功，并實現一定規模的示范應用;有1~2家企業進入世界前五名。

工業機器人、服務機器人及新一代機器人是下一步發展的重點。其中，在工業機器人領域，要實現多關節工業機器人、并聯機器人、移動機器人的本體開發及批量生產，使國產工業機器人在焊接、搬運、噴涂、加工、裝配、檢測、清潔生產等方面的實現規模化集成應用。

在服務機器人領域，要重點開發養老助殘、家政服務、社會公共服務、教育娛樂等消費服務領域機器人;重點開發醫療康復機器人、空間機器人、救援機器人、能源安全機器人、無人機等特種機器人。

在新一代機器人領域，要積極研發能夠滿足智能制造需求，特別是與小批量定制、個性化制造、柔性制造相適應的，可以完成動態、復雜作業使命，可以與人類協同作業的新一代機器人。

在關鍵零部件上，要重點研發機器人專用擺線針輪減速器、諧波減速器、高速高性能機器人控制器、伺服驅動器、高精度機器人專用伺服電機、傳感器等產品。在傳感器上，要重點開發關節位置、力矩、視覺、觸覺、光敏、高頻測量、激光位移等傳感器，滿足國內機器人產業的應用需求。

在關鍵共性技術方面，一是攻克整機技術，以機器人的系列化設計和批量化制造，提高機器人產品的控制性能、人機交互性能和可靠性性能，提高機器人負載/自重比、人機協作安全為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。二是部件技術，以突破機器人關鍵零部件、滿足國內市場應用，滿足與人協作型機器人的關鍵部件需求，滿足新型機器人關鍵部件需求為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。三是集成應用技術，以提升機器人任務重構、偏差自適應調整的能力，提高機器人在人機共存環境中完成復雜任務的能力，促進機器人融入人類生活為目標，分階段開展關鍵共性技術攻關。

篇2

“裝備制造業企業一定要搞自主創新，掌握核心技術，才能避免受制于人。”沈機集團總經理關錫友說，“沈機集團近年來的快速發展，得益于建起了開放式創新的體系。”

沈機集團是國內最大的機床制造企業，生產出了我國第一臺普通車床、第一臺臥式數控車床、第一臺搖臂鉆床、第一臺臥式鏜床。

但沈機集團的自主創新之路并不平坦。

上世紀90年代，依葫蘆畫瓢，從國外買來樣機仿造；2000年前后，開始調整思路，買圖紙，引進技術，但一份圖紙加一臺機床樣品，至少100萬美元。“花費了大量外匯，并沒有實現技術上的突破。先進企業的‘制造訣竅’不在于圖紙，在于制造技術和開發技術。”關錫友說。

2000年以后，沈機集團認識到了自主創新的重要，“但一直是企業內部科技人員負責科技攻關，有多大本事，造什么產品，這嚴重限制了高端產品開發”。

近幾年，沈機集團實施了名為“PRD計劃”的自主技術創新戰略行動，不斷整合資源，積極打造全球化研發體系，開展集成創新。

沈機集團每年投入五六億元研發新產品，逐漸退出低端產品市場，專攻中高檔數控機床。國內方面，沈機集團分別在北京和上海建立研發平臺，研究高檔數控機床的基礎、共性和關鍵技術。國際方面，與世界頂尖機床設計公司德國R+P公司合作，聯合設計新一代具有國際先進水平的數控機床。

通過這些技術聯盟，沈機集團在短短5年內，自主開發了中高檔數控機床產品300余種，其中60%以上達到國際同行業先進水平，許多機床打破了國外對航空等關鍵領域的封鎖。

■ 給數控機床裝上“中國腦”

如果說機床是制造業的工作母機，那么數控系統則是數控機床的大腦，雖然只是一塊小小的芯片，卻控制著機床的速度、精度等。我國高檔數控機床的數控系統基本上被跨國公司獨占。

2007年8月29日，由沈機集團與中國科學院沈陽計算技術研究所聯合實施的“國產數控機床應用國產數控系統示范工程”項目，通過國家鑒定驗收。

由我國科技人員自主研發的中高檔數控系統，首次成批配套安裝在沈機集團提供的6大類、30臺數控機床上。

經過雙方聯合攻關，在五軸聯動高速加工中心產品上，“沈陽數控”系統替代了原意大利菲迪亞C1數控系統，可實現高速加工、五軸聯動加工功能；在五軸聯動車銑復合加工中心產品上，“沈陽數控”系統替代原德國西門子840D數控系統，可實現車、銑復合加工、五軸聯動加工功能；在雙過程數控輪轂車床產品上，“沈陽數控”系統替代原使用的日本發那科18i數控系統；在立式加工中心和普及型數控車床產品上，使用“沈陽數控”系統替代日本發那科系列數控系統進行配套控制等。

篇3

制造能力顯著提升

通過對進口量大、市場需求面廣的數控車床進行研發，我國機床企業擁有了可以與進口設備比肩的自主研發產品，設計制造能力得到提升

“在一臺機床上，X軸的運動可以加工線條，加上Y軸可以加工面，有了Z軸可以加工一個立體的東西，但是這還遠遠不夠。”機械科學研究總院院長王德成告訴筆者，“工業上往往要加工更為復雜的曲面，艦艇、飛機、火箭、衛星、飛船中許多關鍵零件的材料、結構、加工工藝都有一定的特殊性和加工難度，用傳統加工方法無法達到要求，必須采用多軸聯動、高速、高精度的數控機床才能滿足加工要求。”

王德成所說的多軸聯動是數控機床中一項關鍵技術，它可以實現在一臺機床的多個坐標軸上同時運動，刀具或工件可在數控系統控制下同時協調運動，從而完成復雜形狀的加工。雖然我國是當今世界第一制造大國，但是這樣的高檔數控機床缺乏，導致我國在高端制造領域受制于人。

“以前我國做不了五軸聯動機床，所使用的數控系統也是國外制造的。曾經為了制造大型船只上的一個設備，許多廠商爭先恐后搶著使用僅有的一臺進口機床。而對于航空航天企業而言，國外高檔數控機床不僅對我們限制進口，即使進口了，其數控系統也留有信息后門，對于國防安全是一個很大的隱患。”專項技術總師、中國工程院院士盧秉恒說。

隨著我國航空航天、船舶制造、能源電力、國防軍工、汽車和工程機械等行業的迅猛發展，對大型、重型、復合、高精度高檔數控機床的需求急劇增加。改變高檔數控機床領域掣肘的現狀迫在眉睫。

對此，“高檔數控機床與基礎制造裝備”國家科技重大專項重點對進口量大、市場需求面廣的加工中心和數控車床的研發進行了部署。機床企業開發出了一大批適應市場需求的新產品，龍門式加工中心、五軸聯動加工中心等制造技術趨于成熟，重型鍛壓裝備性能接近國際先進水平，精密臥式加工中心形成具有自主知識產權的柔性制造系統核心技術。至“十二五”時期末，我國機床企業的產品設計制造能力得到顯著提升，高檔數控機床和裝備的國際競爭力不斷增強。

在高檔數控機床領域，我國終于擁有了可以與進口設備比肩的自主研發的產品，8萬噸大型模鍛壓力機和萬噸級鋁板張力拉伸機等重型鍛壓及數控沖壓設備的成功研制，填a了國內航空領域大型整體成形技術空白；大型貯箱成套焊接裝備成功應用于五號等新一代火箭研制，在航天領域建立了首條采用國產加工中心和數控車削中心的生產示范線，已應用于新一代運載火箭、對接機構、探月工程差動機構等100余種、10000余件關鍵復雜零部件的加工，取得了顯著的經濟效益和社會效益；數控鍛壓成形設備的產業化成效顯著，其中汽車覆蓋件沖壓線國內市場占有率超過70%，全球市場占有率已超過30%，有力推動國產汽車裝備自主化，并向美國成功出口9條汽車生產線。

技術標準逐步完善

我國機床行業形成一大批技術標準和規范，部分技術標準被列入國際標準，行業國際競爭優勢顯著增強，對產品研發提供有力支撐

“高檔數控機床與基礎制造裝備”國家科技重大專項實施以來，行業技術水平明顯提升。盧秉恒介紹，我國研制的精密臥式加工中心等30多類重點產品達到國際先進水平。其中，25米數控立柱移動立式銑車床是國家重大工程項目建設的急需、替代進口的高端產品，其技術參數、技術等級均處于世界領先地位，機床規格、承載重量世界最大，代表了國家高檔數控重型機床最高水平。

最值得一提的是，我國機床行業的自主創新和可靠性水平提升顯著，標準和技術規范逐步完善。通過專項實施，推動國內機床骨干企業聯合高校、用戶進行開發，積極組織數控機床可靠性評定國家/行業標準的編制并在機床行業內推廣應用。機床主機平均無故障時間從專項實施前的400～500小時已普遍提升至1200小時左右，部分產品已達到國際先進的2000小時。

盧秉恒介紹，專項成果形成一大批技術標準和規范，部分技術標準受到國際同行重視，并被列入國際標準，行業國際競爭優勢顯著增強，對產品研發提供有力支撐，也對國家裝備制造業持續發展能力的提升起到保障作用。

2016年底，我國自主提出的用于檢測五軸聯動機床精度的S形試件標準已通過國際標委會審定，成為我國在高檔數控機床設計、檢測領域的首項標準，實現了“零”的突破。

此外，專項實施8年多來，累計申請發明專利3956項，立項國家及行業標準407項，研發新產品、新技術2951項。在行業研究機構、重點企業建設了18項創新能力平臺、部署了70個示范工程，培養創新型人才5500余人。

國產“大腦”補齊短板

數控系統實現了從模擬式、脈沖式到全數字總線的跨越，初步具備與國外同類產品的競爭能力，突破了制約我國數控機床行業發展的瓶頸

數控系統是機床裝備的“大腦”，是決定數控機床功能、性能、可靠性、成本價格的關鍵因素，也是制約我國數控機床行業發展的瓶頸。而基礎薄弱、“缺心少腦”一直是中國制造的短板。

專家表示，數控系統、伺服電機、伺服驅動等是制造裝備最重要的關鍵基礎部件。要實現“中國制造2025”的目標，形成“中國智造”的核心競爭力，離不開數控系統包括伺服驅動、伺服電機等關鍵技術的創新。

為了補齊短板，“高檔數控機床與基礎制造裝備”國家科技重大專項部署實行全產業鏈布局，國產數控系統實現部分技術的原創超越。企業掌握了數控系統的軟硬件平臺設計與批量生產技術，在多通道、多軸聯動、高速插補等關鍵技術指標方面達到國際主流產品技術水平。

通過專項的支持，我國數控系統實現了從模擬式、脈沖式到全數字總線的跨越，已初步具備與國外同類產品的競爭能力。高檔數控系統、功能部件與主機產品配套研發，初步實現與高檔數控機床的批量配套。據工業和信息化部裝備工業司副司長羅俊杰介紹，2016年，數控機床專項支持研發的高檔數控系統已累計銷售1000余套，國內市場占有率由專項啟動前的不足1%提高到了5%左右。

篇4

《高檔數控機床與基礎制造裝備》國家科技重大專項要求，到2020年，我國將實現高檔數控機床主要品種立足于國內：航空航天、船舶、汽車、發電設備制造所需要的高檔數控機床與基礎制造裝備80％實現國產化；國產中、高檔數控機床用的國產數控系統市場占有率達到60％以上：高檔數控系統市場占有率將從現在的1％提高到20％。

正是基于這些需求，中國機床工具工業協會副理事長、數控系統分會理事長陳吉紅表示，數控系統行業“十二五”努力的方向是：抓住行業發展的重要戰略機遇，以發展數控機床為主導、主機為龍頭、完善配套為基礎，重點突破數控系統和功能部件薄弱環節，加快高檔數控機床產業化。依托科技重大專項，堅持科技進步和自主創新。加強創新人才隊伍建設，提升企業核心競爭力，推動我國由機床工具生產大國向強國轉變。

數控系統的三種發展模式

長期以來，我國數控系統與數控機床的發展呈現“兩張皮”的現象比較突出。兩者沒有形成互相支持、互相促進和共同進步的局面，也沒有形成開發與應用產業聯盟和利益共同體的戰略合作關系，這不僅制約我國數控機床產業的發展和市場競爭力，更制約了我國數控系統行業的發展。

陳吉紅介紹說，目前，國際上發展數控系統產業有三種模式，每種模式各有優劣。

西門子模式：系統廠專業生產各種規格的數控系統，提供各種標準型的功能模塊，為全世界的主機廠提供批量配套。這種模式的優點是：主機廠和系統廠發揮各自的優勢，有利于形成專業化、規模化生產。缺點是：系統廠和主機廠主要是買賣關系，雙方結合不夠緊密主機廠為了保護自己的知識產權，不太愿意將這些特色技術提供給系統廠。

哈斯模式：主機廠獨立開發數控系統，并與其自產的數控機床配套銷售。這種模式的優點是：主機銷售帶動系統推廣；其缺點是：主機廠獨有品牌的數控系統很難被其他主機廠選用。

馬扎克模式：主機廠在系統廠提供開發平臺上，研發自主品牌的數控系統，并與所自產的數控機床配套銷售。這一模式既避免了“西門子模式”和“哈斯模式”可能出現的缺點，又發揚了其自身的優點。這使得主機廠所需要的特殊控制要求、加工工藝和使用特色要求可方便地融入到數控系統中：主機廠用較少的投入，形成了自己的特色技術、知識產權和數控系統產品；主機廠自主品牌的數控系統的推廣，還可以進一步強化主機廠的機床品牌，增加用戶對主機廠的忠誠度；降低主機廠采購數控系統的成本同時帶動數控系統產業的發展。

“根據多年經驗分析，馬扎克模式是主機廠發展數控系統產業最適合的模式，數控系統廠和機床廠以資產為紐帶，建立戰略合作關系，實現主機廠、系統廠、用戶多方共贏。”陳吉紅舉例說，“十一五”期間，華中數控積極與大連機床、北一機床、武重集團、南通機床等重點機床企業建立戰略合作關系，大大促進了中高檔國產數控機床和數控系統發展。如華中數控與大連機床以資產為紐帶，建立戰略合作伙伴關系，在華中數控系統開放式平臺的基礎上，大連機床集成了用戶工藝，開發特色功能和界面，研制了“大連數控”品牌的數控系統。這使得大連機床的整機性價比得到提高，用戶得到了實惠，也改變了大連機床以往中、高檔機床全部配置國外系統的狀況。

為與主機全面配套奠定基礎

“十一五”期間，國家啟動實施《高檔數控及基礎制造裝備》國家科技重大專項，國產數控系統技術水平和可靠性都取得了顯著提升。陳吉紅說，數控系統的研制與開發在關鍵技術方面取得了明顯突破，已在國產機床上得到應用，為與主機全面配套奠定了基礎。

例如，“十一五”期間，華中數控研制的五軸聯動高檔數控系統填補國內空白，打破國外封鎖，300臺五軸系統在軍工等重點行業使用。基于“高檔數控裝置”、“國產CPU”、“全數字驅動及電機”三個重大專項課題研制而成的華中HNC-8型總線式高檔數控系統，采用開放式軟硬件體系結構及總線技術。目前，華中8型數控系統已與10類44臺重大專項高檔數控機床配套應用，主要技術指標已與國外高檔數控系統相當。

廣州數控研制的全數字高檔數控系統具有高速程序預處理、多通道多軸聯動控制、多通道及復合加工控制、等功能，系統基于工業以太網，具有自主知識產權的高速實時串行總線協議GSK—Link，支持EtherCAT，NCUC-Bus、GSK—Link三種協議的高速實時串行總線。

沈陽高精數控研制的高檔數控系統系統，為基于多處理器，支持8通道、8軸聯動、64軸控制，最小控制分辨率1納米，具有7200段／秒、2000段前瞻的高速處理功能，可與5軸聯動高速加工中心等數控機床配套應用。

大連光洋數控研制的總線數控系統，強大的多通道控制能力；優秀的五軸加工能力，支持多種五軸機床結構，支持斜面加工、定向退刀，支持3維刀具半徑補償；高速高精度控制。配合伺服驅動，可適配0.75～110KW交流同步伺服電機、交流異步主軸電機、力矩電機、直線電機；基于新一代光纖現場總線。

技術與市場差距

“十一五”期間，國產高檔數控系統技術有了突破，但和國外高檔數控系統相比，差距依然較大，陳吉紅認為一方面是技術方面的差距。首先，產品在功能上存在差距：功能還不夠完善，在實際應用中驗證還不全面，在高速、高精、多通道控制、雙軸同步控制等技術上不足；第二，產品的系列化不足：產品品種不齊、規格不足、成套性差、機電接口不一，影響配套。第三，產品的應用驗證不夠：產品生產完成后驗證考核數量、時間不夠，可靠性測試結果不能令人信服；第四，產業尚未起步：由以上等原因，導致產品的市場占有率偏低，用戶認可度不高。

另一方面，是市場方面的差距。據工信部的《機床工具行業“十二五”發展規劃》顯示，“十一五”期間，數控系統發展滯后已成為制約行業發展的瓶頸。國產中檔數控系統國內市場占有率只有35％，而高檔數控系統95％以上依靠進口。

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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 環保化

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：

[1] 林寶，單國棟.我國數控機床市場發展現狀和趨勢[J].東方企業文化，2010（9）：121.

[2] 張玲. 數控加工編程[M]. 南京：南京大學出版社，2012.1.

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科學目標

1. 開發微波毫米波器件、高端通用芯片、操作系統、數據庫管理系統和中間件為核心的基礎軟件。

2. 提高計算機和網絡應用、國家安全等領域整機系統產品和基礎軟件產品的自主知識產權擁有量和自主品牌的市場占有率。

難點

如何建立中國自己的軟件標準。如何應對國家專利、 貿易談判（包括WTO 反補貼條款）等。

聲音

倪光南（中國工程院院士，漢字聯想輸入法發明者）

要實現產業化，實際上我們所面臨的難題不是技術問題，“ 核高基”專項所涉及的技術和產品大多是被跨國公司所壟斷的，象微軟、英特爾，你要能夠進入市場和他們競爭，這是很難的，也是最重要的，即使技術上趕上去了，市場可能還打不開。

極大規模的集成

仔細算算你家電子產品的芯片，應該不下100 片。嚴格地遵循著摩爾定律，這些電子產品以18 個月為一個周期貶值一半，而最新的電子產品配備的集成電路芯片則擁有著這些淘汰貨兩倍的處理性能。單位體積越小，就越能極大的集成。集成電路在納米級進行著殊死的較量。

這就是殘酷的半導體行業：芯片越做越小，性能來越好，價格卻越來越賤。（參見《新知客》2008 年11 月刊《小肚能容的存儲技術》。）但是這并不妨礙集成電路制造工藝成為當今全球裝備制造業中最尖端的技術。它是信息技術的硬件核心。

項目概況

全稱極大規模集成電路制造裝備及成套工藝項目。

科學目標

1. 實現90 納米制造裝備產品化，若干關鍵技術和元部件國產化。

2. 研究開發出65 納米制造裝備樣機。

3. 突破45 納米以下關鍵技術，攻克若干項極大規模集成電路制造核心技術、共性技術，初步建立我國集成電路制造產業創新體系。

難點

缺乏完整產業鏈上的各個環節的互相支持。配套零部件的國產化水平不高。國內的芯片生產商考慮到生產線各個環節的兼容性與匹配性，以及日后裝備技術升級和維護的需要，目前優先選擇用進口裝備。

高智能“機器制造者”

美國在10 年前制定的“集成制造技術計劃及其路線圖計劃”中，就已經將智能化的工藝和裝備作為未來制造業取得成功的6 項條件之一。實現智能化工藝的數控機床業牽動的是整個制造業的發展。高檔數控機床和基礎制造裝備又被稱為“母機”，它們是造機器的機器，因此這個領域的科技水平影響到從航空航天、船舶、汽車、發電設備到電子及通信設備等制造業的各個大小領域。

中國是世界的“制造工廠”，對高檔數控機床與基礎制造技術有著巨大的市場需求。早在2003 年我國已經成為世界第一機床消費大國和第一進口大國。今天，中國的數控機床產業的市場占有過半居世界第一，然而，只是占據了數量上的優勢，高端產品卻很少。

2008 年9 月，在上海舉行的中德制造領域的高端技術交流會議上，專家們把中國制造產業升級的思路最終建立在了以高檔數控機床為基礎的“下一代制造技術”。那將是更高速、超精密而且具有高度智能的制造技術。此刻，隨著世界金融風暴席卷全球，中國制造的出口環境已經顯露窘態，坊間甚至盛傳江浙和廣州的制造業在一夜之間倒閉殆半。這也許是一種暗示：30 年來勞動密集型的傳統中國制造業大限將至。我們只有期待著數控機床行業在整合與產業升級的過程中，最終帶動著整個制造業的升級，且告別低端市場。

聲音

屈賢明（中國機械科學研究院原副院長）

高檔數控機床是工業現代化的基石。高檔數控機床與基礎制造裝備直接關系到大飛機等專項計劃能否順利實施，因為這是在為生產大飛機零件而研制機器。大飛機關鍵設備的加工、成型；發動機渦輪的設計制造都需要首先研制開發出相應的機床和基礎設備。

項目概況

全稱高檔數控機床與基礎制造技術項目。實施周期內的投入總概算為208.16 億元，中央財政投入84.07 億元，企業自籌124.09 億元。

科學目標

1. 重點研究2~3 種大型、高精度數控母機。

2. 開發航空、航天、船舶、汽車、能源設備等行業需要的關鍵高精密數控機床與基礎裝備。

3. 突破一批數控機床基礎技術和關鍵共性技術，建立數控裝備研發平臺和人才培養基地，促進中高檔數控機床發展。

難點

1. 自主開發能力薄弱。

2. 我國在高端數控機床生產領域，技術薄弱，而且有70% 的零部件依賴進口。

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中圖分類號： TG51文獻標識碼： A 文章編號： 1009-8631（2011）02-0037-02

從20世紀中葉數控技術出現以來，數控機床給機械制造業帶來了革命性的變化。隨著制造業對數控機床的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步，數控機床的應用范圍還在不斷擴大，并且不斷發展以更適應生產加工的需要。今后如何加強機床工業實力、加速數控機床產業發展，實是緊迫而又艱巨的任務。

一、數控機床技術發展現狀及問題

1.發展現狀

我國的數控技術經過“六五”、“七五”、“八五”到現在“九五”的近20年的發展，基本上掌握了關鍵技術，建立了數控開發、生產基地，培養了一批數控人才，初步形成了自己的數控產業。“八五”攻關開發的成果：華中Ⅰ號、中華Ⅰ號、航天Ⅰ號和藍天Ⅰ號4種基本系統建立了具有中國自主版權的數控技術平臺。具有中國特色的經濟型數控系統經過這些年的發展，有了較大的改觀。產品的性能和可靠性有了較大的提高，它們逐漸被用戶認可，在市場上站住了腳。如上海開通數控有限公司的KT系列數控系統和步進驅動系統、廣州數控設備廠的GSK系列數控系統等。這些產品的共同特點是數控功能較齊全，價格低，可靠性較好。中國若大的經濟型數控機床的市場，吸引了國外廠商。近幾年，Siemens公司推出802S數控系統，大連大森公司用OEM方式引進了日本OHM公司的ONC 2102數控系統。盡管這些系統的技術性能一般，但由于其產品質量可靠加上品牌和龐大的宣傳銷售網絡，打開了銷路，贏得了市場。

在重型、超重型數控機床研發方面，重型龍門五軸聯動復合機床、超重型數控臥式鏜車床等一批達到國際先進水平的高檔數控機床的研制成功，滿足了航空航天、發電設備、汽車等重點領域對于超大零件的重點加工需求；高速精密數控車床、加工中心等產品廣泛應用于汽車、航空航天、電子、軍工等多個行業領域，并帶動了眾多中小企業設備更新改造和產業升級。濟南二機床集團有限公司壓力機類產品已全面進入美國通用汽車公司，被國外客戶譽為“世界三大沖壓裝備制造商”之一；北京第一機床廠的龍門鏜銑等產品已出口到韓國；武漢重型機床有限公司的重型機床類產品已出口到英國、日本、法國、韓國等。

2.存在問題

縱觀這些年來我國數控技術的發展歷程，盡管我們取得了不少成績，但與國外發展的速度和水平相比，差距還是很大。主要表現在產品水平低、品種少、質量不穩定。隨著國外經濟型數控系統的進入，國產經濟型數控系統一統天下的局面已被打破，國產系統的市場占有率正在逐漸減小。中國機床工具工業協會總干事長吳柏林曾經說到：“我國數控機床大部分依賴進口的局面沒有得到改變，近年來機床零部件進口持續增長，顯示出國產機床零部件還不能滿足主機行業的要求。盡管目前國產機床的國內市場占有率顯著提升，但高檔數控機床、核心功能部件在國內市場占有率還很低，國外公司大約占有我國高檔機床85%的市場份額。”如果這些深層次的技術問題如果不解決，國產數控機床的成本、價格就下不來，而且產品的精度、可靠性和技術先進性就上不去。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上處於從仿制走向自行開發階段，與國外數控機床的水平差距很大。

二、借鑒外國經驗，實現我國機床技術的又快又好發展

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間的差距。這里筆者對我國數控技術的發展提出幾點不成熟的想法。

1.加強技術創新是提高國產數控機床水平的關鍵

國產數控機床缺乏核心技術，從高性能數控系統到關鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內制造商艱難地創出了自己的品牌。對此，數控機床企業的重點任務是加快經濟發展方式的轉變，大力實施技術創新，推進產品結構調整，避免盲目擴大低檔、普通產品生產，加快經濟型數控機床升級換代步伐，著力發展中高檔數控機床及生產線。企業要加快研發速度，掌握若干個高檔數控系統和關鍵功能部件的核心技術。企業要提高產業化水平，不僅要形成足夠先進的生產水平，還要有一定批量的制造能力。

2.加大數控專業人才的培養力度

必須狠抓根本，堅持“以人為本”，加速提高人員素質、培養各種專家人才，從根本上改變目前低效、落后的狀態。人是一切事業成敗的根本，層層都要重視“培才、選才、用才”，建立學習型企業，樹立企業文化，加速培育新人，培訓在職人員，建立師徒相傳制度，舉辦各種技術講座、訓練班和專題討論會，甚至聘請外國專家、顧問等，盡力提高數控。從我國數控機床的發展形式來看需要三種層次的數控技術人才：第一種是熟悉數控機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車間技術操作人員；第二種是熟悉數控機床機械結構及數控系統軟硬件知識的中級人才，要掌握復雜模具的設計和制造知識，能夠熟練應用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件，同時有扎實的專業理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經驗；第三種是精通數控機床結構設計以及數控系統電氣設計、能夠進行數控機床產品開發及技術創新的數控技術高級人才。我國應根據需要有目標的加大人才培養力度，為我國的數控機床產業提供強大的技術人才支撐。

3.走聯合的道路，優化組合，資源共享

目前應該重點發展普及型數控系統，開發高性能低價位的PC型數控系統和交流伺服驅動系統，參與市場競爭。目前國內已有華中Ⅰ型、航天Ⅰ型等PC型數控系統，但這些系統進入主機廠的還是很少，大多數用于機床改造和特殊專用機床，因而生產批量小，加上各自有自己的產品和市場，力量分散，這樣無法與國外名牌產品競爭。如果能挑選幾個好的產品，創造“國產名牌”，在開發、生產、配套、銷售上進行聯合，就可把力量集中起來，從而達到擴大生產批量，降低成本，擴大市場的目的。

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 數控系統是一種利用數字信號對執行機構的位移、速度、加速度和動作順序等實現自動控制的控制系統。從1952年美國麻省理工學院研制出第1臺實驗性數控系統，到現在已走過了半個世紀。數控系統也由當初的電子管式起步，發展到了今天的開放式數控系統。 

 數控系統確保了數控機床具有高精、高速、高效的功能，可以使裝備制造業實現數字化、柔性化和網絡化制造。隨著我國航空航天、船舶、汽車、電站設備和國防工業等制造業的高速發展，數控機床在裝備制造業中的重要性愈來愈明顯，中高檔數控系統的需求也越來越大。以往中高檔數控系統基本被國外廠商占領，因此我國中高檔數控系統技術必須加快發展。 

一、國外數控系統現狀 

 在國際市場，德國、美國、日本等幾個國家基本掌控了中高檔數控系統。國外的主要數控系統制造商有西門子（siemens）、發那克（fanuc）、三菱電機（mitsubishi electric）、海德漢（heidenhain）、博世力士樂（bosch rexroth）、日本大隈（okuma）等。 

1.納米插補與控制技術已走向實用階段 

 納米插補將產生的以納米為單位的指令提供給數字伺服控制器，使數字伺服控制器的位置指令更加平滑，從而提高了加工表面的平滑性。將“納米插補”應用于所有插補之后，可實現納米級別的高質量加工。在兩年一屆的美國芝加哥國際制造技術（機床）展覽會（imts 2010）上，發那克就展出了30i/31i/32i/35i-model b數控系統。除了伺服控制外，“納米插補”也可以用于cs軸輪廓控制；剛性攻螺紋等主軸功能。西門子展出的828d所獨有的80bit浮點計算精度，可使插補達到很高的輪廓控制精度，從而獲得很好的工件精度。此外，三菱公司的m700v系列的數控系統也可實現納米級插補。[1] 

2.機器人使用廣泛 

 未來機床的功能不僅局限于簡單的加工，而且還具有一定自主完成復雜任務的能力。機器人作為數控系統的一個重要應用領域，其技術和產品近年來得到快速發展。機器人的應用領域，不僅僅局限于傳統的搬運、堆垛、噴漆、焊接等崗位，而且延伸到了機床上下料、換刀、切削加工、測量、拋光及裝配領域，從傳統的減輕勞動強度的繁重工種，發展到ic封裝、視覺跟蹤及顏色分檢等領域，大大提高了數控機床的工作效率。典型的產品有德國的kuka，fanuc公司的m-1ia、m-2000ia、m-710ic。[2] 

3.智能化加工不斷擴展 

 隨著計算機領域中人工智能的不斷滲透和發展，數控系統的智能化程度也得到不斷提高。應用自適應控制技術數控系統能夠檢測到過程中的一些重要信息，并自動調整系統中的相關參數，改進系統的運行狀態；車間內的加工監測與管理可實時獲取數控機床本身的狀態信息，分析相關數據，預測機床狀態，使相關維護提前，避免事故發生，保證其不穩定工況下生產的安全，減少機床故障率，提高機床利用率。應用先進的伺服控制技術，伺服系統能通過自動識別由切削力導致的振動，產生反向的作用力，消除振動。應用主軸振動控制技術，在主軸嵌入位移傳感器，機床可以自動識別當前的切削狀態，一旦切削不穩定，機床會自動調整切削參數，保證加工的穩定性。 

4.cad/cam技術的應用 

 當前，為了使數控機床操作者更加便利地編制數控加工程序，解決復雜曲面的編程問題，國際數控系統制造商將圖形化、集成化的編程系統作為擴展數控系統功能、提高數控系統人機互動性的主要途徑。最新的cad/cam技術為多軸多任務數控機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軟件公司的產品除了具備傳統的cam軟件功能模塊，還開發了多任務編程、對加工過程的動態仿真等新的功能模塊。 

二、國內數控系統現狀 

 隨著國際學術及產業界對開放式數控系統研究的日益推進，我國的相關研究也越來越受到重視。經過幾十年的發展，我國機床行業也形成了具有一定生產規模和技術水平的產業體系，國產數控系統產業發展迅速，在質與量上都取得了飛躍。 

 國內數控系統基本占領了低端數控系統市場，在中高檔數控系統的研發和應用上也取得了一定的成績。其中，武漢華中數控股份有限公司、北京機電院高技術股份有限公司、北京航天數控系統有限公司和上海電氣（集團）總公司等已成功開發了五軸聯動的數控系統，分別應用于數控加工中心、數控龍門銑床和數控銑床。近期，武漢重型機床集團有限公司應用華中數控系統，成功開發了ckx5680數控七軸五聯動車銑復合加工機床。國內主要數控系統生產基地有華中數控、航天數控、廣州數控和上海開通數控等。[3] 

 國內的數字化交流伺服驅動系統產品也有了很大的發展，已能滿足一般的應用，并能與進口產品競爭，占領了國內的大部分市場。伺服系統和伺服電機生產基地主要有蘭州電機廠、華中數控、廣州數控、航天數控和開通數控等。 

 然而，由于我國原有數控系統的封閉性及數控軟硬件研究開發的基礎較差，技術積累較少，研發隊伍的實力較弱，研發的投入力度不夠，國產中高檔數控系統在性能、功能和可靠性方面與國外相比仍有較大的差距，限制了數控系統的發展。為此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推進我國中高檔數控系統的發展。 

參考文獻： 

[1]彭芳喻等.從imts 2010展看我國數控系統未來發展之路[j]，金屬加工，2011第4期：8-11 

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一、引言

機床，作為“機器的機器”，從工業革命誕生以來，便被視為一個國家工業化的基礎。機床是先進制造技術和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是決定一個國家生產力水平的關鍵要素。

二、數控機床的歷史

20世紀中葉, 隨著信息技術革命的到來，機床也由之前的手工測繪、簡單操作性逐漸演變為數字操控，全自動化成型部件的數控機床。數控機床是一種高度機電一體化的產品，在傳統的機床基礎上引進了數字化控制，將以往憑借工人經驗的操作變為數字化、可復制的自動操作。數控機床可以加工多品種小批量零件（降低規模化適用門檻）、結構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價格昂貴不允許報廢的關鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產周期的急需零件。數控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產管理的現代化以及經濟效益的提高。數控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經濟和國防建設發展的重要裝備。目前，工業發達國家機床產業的數控化比率通常在50%以上，在日本和德國更是超過了70%。

我國真正的工業化進程起始于20世紀50年代。由于種種原因，我們錯過了20世紀70到80年代的新型工業化大發展時期，導致我國的機械裝備制造產業到現在為止仍然在趕超發達國家的階段。自20世紀末開始，我國開始了大規模引進西方技術，同時在引進技術的基礎上吸收、融合、創造，最終發展出我們自己的數控機床制造產業。這一時期，我國的整體制造業也開始了逐漸由制造大國向制造強國邁進了腳步，機床制造業也跟著取得數控機床快速增長的業績。機床的發展和創新在一定程度上能映射出加工技術的主要趨勢。近年來, 我國在數控機床和機床工具行業對外合資合作進一步加強, 無論在精度、速度、性能, 還是智能化方面都取得了相當的成績。

三、我國數控機床產業現狀

目前，國內生產的數控機床可以大致分為經濟型機床、普及型機床、高檔型機床三種類型。經濟型機床基本都是開環控制;普及型機床采用半閉環控制技術，分辨率可達到1微米;高檔型機床采用閉環控制，以計算機程序來實現全過程無人控制，具有各種補償功能、新控制功能、自動診斷，分辨率可以達到0.1微米。

截止到2014年，國產低檔經濟型機床已經在國內機床生產企業得到了很好的應用，經濟型數控機床基本都是國內產品，不管是從質量上還是從可靠性上都可以滿足大部分機床用戶的需要。在普及型產品段中，國內普及型數控機床中大約有60～70%是采用的國內產品。但是需要指出的是，這些國產數控機床當中大約80%的數控系統都在使用國外產品，國內機床企業將各個子系統進口后進行拼裝，組成最終的成品機床。我國部分中檔普及型數控機床的功能、性能和可靠性方面已具有較強的市場競爭力。在中、高檔數控機床方面、四軸、五軸聯動機床等高端產品，我國國產產品與國外產品相比，仍存在較大差距。高檔機床方面國內產品大約只能占到10%，大部分都是靠進口。數控機床的核心技術―數控系統，由顯示器、控制器伺服、伺服電機和各種開關、傳感器構成，中國更是幾乎全部需要國外進口。目前，我國在上海、煙臺建廠的大多是國外數控機床生產廠家，所有的核心技術都被外方掌握。國內能做的中、高端數控機床，更多處于組裝和制造環節，普遍未掌握核心技術。國內的華中數控近幾年發展迅速，軟件水平相當不錯，但在電器硬件方面還需進一步提高。目前，國內一些大廠還沒有采用華中數控的。

在市場需求方面低檔機床和中檔機床大約各占50%和40%，高檔數控機床的需求大約是10%。從整體市場環境看，歐美等一些老牌機床公司有著長時間的技術積淀，同時不斷致力于科技創新和新產品的研發，引導著數控機床技術發展。2014年，國家宏觀經濟持續低位運行，國家宏觀調控政策將繼續穩增長、調結構。在此大環境下，數控機床行業也相應地調整現有產業結構，在現有經濟型、普及型產品取得成果的基礎上發展高端，一方面需要面臨國外產品以及合資產品擠壓國內中端市場的競爭壓力；另一方面要加大研發，擠入高端市場，擺脫受制于人的嚴峻形勢。

四、我國數控機床產業的發展趨勢

開放性是新一代數控系統的開發核心。開放性的數控機床采用模塊化，層次化的結構，并通過形式向外提供統一的應用程序接口。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。目前，許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。同時，和許多產業將會互聯網化一樣，數控機床未來也必將走上網絡化道路。互聯網化的數控裝備是近兩年的一個新的焦點。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。屆時，網絡化的數控機床將真正實現在全世界任意地點制造出滿足用戶需求的產品，進一步縮小制造業在地理和空間上的差異，為下一次的制造業革命奠定良好基礎。

經過30多年的發展，我國數控機床制造產業已經基本由市場配置資源，形成了從科研單位、試制生產應用單位、大規模市場推廣渠道、下游終端客戶、一直到最末級的維修保養與使用反饋這樣一個較為完整的產業鏈。數控機床市場競爭力也大大提高。2014年，我國機床行業發展主旋律概括為八個字：“穩中求進、轉型升級”。面對整體下行趨勢和國內外市場環境的不斷變化，行業企業轉型的意識不同程度地增長，從被動應對，到主動順應，再到能動把握，已有很多企業步入了轉型升級的正確軌道。加快普及數控化技術將是解決中國本土機床企業產品競爭力弱、利潤薄、產品同質化嚴重等產業難題的重要手段。

篇10

從大連市中心出發，沿著一道海灣往東30公里到達金州，這里是裝備制造業的“天堂”，為中國機床研發數控系統的大連光洋科技有限公司（下稱大連光洋）就在此處。

董事長于德海身穿灰白色運動服，有點發舊，快步走在嘈雜的地下機床生產車間里。如果不外出，他通常每天要在這里呆上10多個小時，一線工作的員工已對這位公司高層的隨時出現習以為常。

“當數控機床的水平和擁有量成為衡量國家制造業水平、工業現代化程度和國家綜合競爭力的重要標志的時候，一個國家，尤其是中國這么大的制造業國家，不能沒有自己的數控系統。”于德海在吵雜的車間扯著嗓門對記者說。

被稱為機床“大腦”的數控系統過去一直被德國西門子、日本發那科等少數公司牢牢抓在手中，中國高端機床的制造成本中有40%是購買國外系統。為了給中國的高端數控機床裝上自主“大腦”，中國企業走過模仿路線，也曾試圖巨資引進技術，但成效甚微。

如今，于德海正在把夢想照進現實。

機床魔咒

“純進口的機床很貴，像我們這種中小企業，雖然購買國內設備，但數控系統還是選用進口的。”王富強是北京通州區南部工業園區內一家柴油機零部件生產企業的負責人，常年給其他設備廠家提供配套零部件。為什么不用國產數控系統？他的答案簡單直接，用國外數控系統故障率低。

“中國高端數控機床高速發展，但改變不了一個事實，即對國外技術的依賴。這一窘境，正是我國高端數控機床的現實，發展速度的確很快，但關鍵技術、核心技術高度依賴國外，95%以上的高檔數控系統采用了進口系統。”中國機械工業信息研究院戰略與規劃研究所所長石勇說。

20多年前一次購買機床的經歷，讓于德海至今難忘。他當時需要購買一臺高端機床，而國內企業沒法提供，不得不去日本一家知名機床企業采購。讓于德海頗為意外的是，對方開出的苛刻條件讓他幾乎感覺不到銷售的誠意。

經歷多次談判后，機床購買協議最終簽訂，但協議文本中的一行字卻觸動了于德海的心。“本產品將自動檢測設備的移動，移機后，未經本公司或其商的確認，將無法運行，對于設備不能運行造成的任何損失，本公司及其商概不負責”。

這意味著于德海雖然出錢購買了這臺機床，卻不能完全對機床做主。生產廠要對機床的安裝地點、使用人員、用途進行嚴格的限制。更讓于德海不滿的是，廠方為了防止挪動和變更用途，還加密上鎖，一旦設備挪動將自動鎖死，數百萬元的設備立刻變為一堆廢鐵，且對方不負任何責任。

于德海明白，賣方的目的就是限制中國將機床用以航天、航空、軍事、精密制造、科研等關鍵領域，讓中國無法掌握核心技術，中國企業永久進口機床。

最終，于德海還是購進了那臺讓他感覺痛苦和羞辱的機床，這次經歷也深深喚醒了他對中國高端數控機床產業的憂慮。

受到制約的遠不止大連光洋等終端用戶。

濟南第二機床廠是業內認可的、具有世界領先水平的機床生產企業。2011年，其生產的鍛壓機床被福特汽車美國本部采購使用，這一消息讓整個中國機床行業為之振奮。

而濟南第二機床廠生產的另一種高端數控機床產品龍門鏜銑機床雖然制造技術達到了先進水平，但需要搭配西門子等企業生產的數控系統使用。生產裝備采購并搭配系統，這本是合理化分工的體現，采購系統這樁本來尋常、合理的生意卻因對方的壟斷地位而陷入被動。

“并不是有錢就能買到系統，購買系統需要出具報告，聲明系統使用在哪，最終用以生產什么，經過一系列繁瑣的審批后才能得到。”濟南第二機床廠副總經理任立偉說。申報審批還不算最糟糕的事，對于濟南第二機床廠來說，動輒幾個月甚至半年的審批周期，讓企業無法面對焦急等待的客戶。作為大客戶的濟南第二機床廠如此待遇，也就不難理解當年于德海為何那般遭遇了。

打破壟斷

1993年，不惑之年的于德海離開工作多年的國有企業，開始創業，依靠過去的技術積累很快得到市場的認可，當年就從一個人的“小作坊”發展為雇傭3個人，并創立大連光洋科技有限公司。

經歷在控制系統上被“卡脖”后，于德海萌生了研制中國自主高檔數控系統的想法。

與其他行業不同，數控作為一個超級交叉學科，涉及控制、驅動、電機執行、檢測、軟件、通信、電子、機械、工藝等眾多學科，交叉面多，且有很深的縱深。

當時，國內進行數控系統開發的企業不在少數，但是大多停留在中低端。國內的高檔數控系統一直在走重復開發的老路和眾所周知的三步走，引進、消化、吸收。通過進口國外高端機床來分析研究。大連光洋剛入行，也無可選擇地走上了這條路。

很快，于德海發現這條路走不通，仿造的數控系統精度和反應速度和原系統差距很大，遠遠不能滿足要求。模仿受阻的于德海在冷靜思考后意識到，這不過是在模仿進口系統的功能，而并沒有真正掌握這些功能的本質。

2004年于德海意識到了這一點時，大連光洋正面臨成立以來最慘痛的一次衰敗，因決策方向失誤，承載厚望的幾個科研項目接連敗北，巨額投入血本無歸，大連光洋幾近崩潰。

“你們現在看到的是我們成功的一面，這背后是比成功多得多的失敗，再認真周全的考慮也難保萬無一失，前幾年賺1000萬、2000萬、3000萬元，而一個跟頭栽下去就可能損失上億元。”于德海說。

從研發數控系統開始，于德海幾乎把全部的精力都投入到技術攻關上。時至今日，他的辦公桌上依然堆滿了各種大大小小的部件。

于德海對技術的執著吸引了一批技術人才來到大連光洋。公司總工程師陳虎是我國光纖總線式數控系統知名規劃師，清華大學機械制造自動化專業博士畢業，一直在數控系統領域從事研發工作。2007年的寒冬，他和于德海一見如故，當即謝絕美國加州大學的邀請，從北京孤身一人來到大連光洋。

為了讓整機驗證數控系統的五軸聯動功能和性能，于德海需要兩種關鍵功能部件，國內的部件精度不夠，無法滿足需求，只能向國外購買。沒想到這一買卻買出了問題。于德海原計劃向美國一家企業購買部件，這家企業以不向中國企業銷售為借口，拒絕了購買意向。但是對方隨后又改口稱，可以銷售，但是需要提品用途并提供工藝圖紙。

于德海被深深刺激了，他放棄了幾經努力才基本談妥的采購意向返回大連，在自己的廠區展開研究。幾年后，大連光洋成功開發出直驅式單軸轉臺等幾大關鍵零部件。這一轉折使得大連光洋由數控系統延伸到了機床關鍵零部件的研制和生產。

在立足自我的發展過程中，于德海帶領團隊從研發數控系統，到制造雙軸轉臺，后來又為了實現與數控系統的高性能匹配自主研發伺服驅動、伺服電機等關鍵功能部件。同時，大連光洋也加緊研發專有核心技術，其多軸聯動和高速、高精度的運動控制功能，讓該數控系統替代了很多“洋貨”。

“數控系統的目標是滿足客戶的制造需求，而需求從哪里來，從工藝中來。”這是于德海不同于他人的思維路徑。此后的幾年里，于德海從用戶的角度倒推數控系統的功能需求，經過反復的分析、優化，2006年，大連光洋五軸數控系統誕生了。

往事并不如煙，于德海內心沉積了太多的夢想、痛苦和羞辱。

“光洋模式”

高端數控系統研發成功了，這個本該慶賀的時刻，卻變成新挑戰的開始。

高檔數控系統需要應用到高檔機床中，而大連光洋本身并不生產機床。雖然大連光洋在工控領域已經頗具影響力，但是在高端數控系統領域還是個生面孔。

在系統成功研發當年，于德海找到了同在一個城市的大連機床廠。他滿懷信心地希望這位行業的“老大哥”能夠使用其數控系統。對方對大連光洋在數控系統領域取得的成績頗為肯定和贊賞，但是拒絕了立即配套的可能，只是表示，如果有客戶需要的話會進行合作。

于德海理解機床企業的為難之處。機床企業要銷售給終端用戶，如果用戶不認可，機床企業也沒有辦法，而對于高端機床動輒幾百萬元上千萬元的投資，很少會有終端用戶敢于冒風險嘗試安裝國產新系統。

如何有效推廣系統，成為擺在于德海面前的難題，而系統的進一步完善和提高，也有賴于客戶實際應用的驗證和數據積累。

于德海孤身投入研發成功高端數控系統得到了業界專家學者的尊敬和支持。當得知系統應用受阻后，原機械工業部副部長陸燕蓀努力勸說國內一家企業在向濟南第二機床廠采購的一臺龍門加工中心上使用大連光洋的系統。這臺原本已經決定配套西門子數控系統的機床，最終安裝了大連光洋的數控系統。此后幾個月的運行中，系統的表現讓于德海松了一口氣，裝載大連光洋數控系統的機床生產的產品與進口系統沒有區別。

成功的實際應用讓于德海對自己研發的數控系統充滿信心，但他不得不面對殘酷的現實――配套應用依然沒有太大進展。眼看系統不能得到應用，于德海十分焦急。最終他做了一個驚人的決定――生產機床。既然數控系統推廣不出去，配套自有數控系統的整機，加工出符合要求的零件總能讓客戶滿意吧？

于德海一方面積極向機床主機廠推廣控制系統，另一方面自己購入光機、配置自主數控系統，組成數控機床，以實際加工能力向客戶演示和推介數控系統產品。

在機床的生產車間，于德海指著整齊碼放的零部件對來訪者說，這都是我們自主研發生產的。系統和關鍵零部件研發取得成功后，生產機床整機只是進一步的延伸。

基礎薄弱、配套落后、技術封鎖，在這一行業現狀下，縱使研發高端數控機床多年，我國的機床制造企業仍處于被動狀態，難以沖擊峰頂。但是于德海不再驚慌，他正在等待由大連光洋創造的在世界機床領域的突圍機會。

2007年，于德海提出數控產業系統工程論，這種理論主張建設完整的數控技術鏈和產業鏈，讓整機與系統相結合，并把加工工藝技術與控制技術結合在一起。通過一系列的擴張運作，大連光洋打造了一個從數控系統技術研發、關鍵零部件制造到機床整機產業化發展的全產業鏈和全技術鏈模式，被業界稱為“光洋模式”。

次年，大連光洋創建了大連科德數控有限公司（下稱科德），專門從事高檔數控機床的生產。其中，占據數控機床大部分成本的數控系統、關鍵功能部件，完全使用光洋自主研發的產品。至此，大連光洋打造出一條完整的數控產業鏈。

時任國家發展和改革委員會副主任的張國寶告訴于德海，他對大連光洋寄予了厚望。“數控領域沒有幾個大企業，光洋是其中之一，也幾乎是數控產業中技術最強的。”他希望國產品牌得到發展，增強機床行業的自主競爭力。

挑戰“老師”

于德海的數控機床也取得了成功。

當一家從事航天研發的單位得知大連光洋可以生產裝備自主研發數控系統的五軸數控機床時，相關負責人和技術人員很快就帶著需要加工的葉輪坯料趕到大連。這位負責人要親自看看大連光洋機床的加工效果。在雙方技術人員密切合作下，僅用2天就完成了以往使用進口機床需要經過一個月的調試工作。生產出的零件在專家評估后十分滿意，隨后該單位決定采購使用。

2013年7月底的一條消息再次讓整個機床行業沸騰。由科德制造的高精度五軸立式機床正式啟運出口德國。

在去年4月的中國國際機床展上，大連光洋的五軸立式加工中心、五軸臥式加工中心一經展出，吸引了一家嗅覺敏銳的德國機床經銷商的注意。大連光洋這套五軸立式加工中心現場加工產品表現出的高精度不遜于國際大牌的高端數控機床，而售價僅為這些大牌的一半――這樣的價格通常只夠買一套西門子、發那科的數控系統。該公司的負責人當場和于德海簽訂了一臺五軸立式加工中心的購買合同，要大連光洋在最短的時間內把產品送抵德國。

這家有百余年歷史的全球性機床經銷商當年9月在德國漢諾威EMO 2013機床展覽會中，把這臺中國產的機床帶到了德國市場。

從被禁運、限制進口到把機床賣到對方家門口，大連光洋這個“學生”向曾經的“老師”發起了挑戰。

當于德海的機床逐漸名聲在外時，慕名而來的客戶開始多起來。

“不，絕對不行，不賣。”所有來訪的客人，甚至媒體記者在試探著問于德海一句，可否用科德生產的機床配進口系統時，他的回答總是堅定而有力。

“如果科德的高檔數控機床用的是發那科、西門子的數控系統，那我們的高檔數控系統就會永遠被國外知名品牌埋沒，就永遠沒有民族品牌走向世界歷史舞臺的一天了。”于德海寧可損失短期利益，也要把企業的長遠發展目標放在首位。雖然這樣可能給企業帶來一些困難，但這條路必須也只能如此走下去，唯此才能把中國的數控品牌樹立起來。