鄧世凱

衡陽財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽 421002

數(shù)控技術(shù)就是以數(shù)字量編程實(shí)現(xiàn)控制機(jī)械或其他設(shè)備自動(dòng)工作的技術(shù)，由早期的NC（硬件數(shù)控）發(fā)展到現(xiàn)在使用較廣發(fā)的CNC（硬件+軟件數(shù)控）。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代加快，大批量產(chǎn)品越來越少，小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的比重越來越大，迫切需要一種精度高、柔性好加工設(shè)備來滿足這些需求，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展則為NC機(jī)床的進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，數(shù)控技術(shù)正是在這種背景下誕生和發(fā)展起來的。它的產(chǎn)生給自動(dòng)化技術(shù)帶來了新的概念，推動(dòng)了加工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。

1940年，美國(guó)的密執(zhí)安（即現(xiàn)在的密歇根州）飛機(jī)制造公司為了加工飛機(jī)葉片輪廓框架，設(shè)計(jì)了加工軌跡和進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，由此產(chǎn)生了早期的數(shù)控思想。1952年，Parsons公司和M.I.T（麻省理工學(xué)院）合作研制了世界上第一臺(tái)三座標(biāo)數(shù)控機(jī)床，它的電子元器件是電子管，體積龐大，硬接線電路，這臺(tái)數(shù)控機(jī)床的研制具有劃時(shí)代的歷史意義，因?yàn)樗捎昧讼冗M(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)，綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量、新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等多方面的技術(shù)成果，是一種新型的機(jī)床，開辟了工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的新紀(jì)元。1955年，第一臺(tái)工業(yè)用數(shù)控機(jī)床由美國(guó)Bendix公司生產(chǎn)出來，在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國(guó)家，如德國(guó)、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。從1952年至今，NC機(jī)床按NC系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了五代，第一代：1955年NC系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功耗大；第二代：1959年NC系統(tǒng)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(tǒng)采用小規(guī)模集成電路作為硬件，其特點(diǎn)是體積小，功耗低，可靠性進(jìn)一步提高。以上三代NC系統(tǒng)，由于其數(shù)控功能均由硬件實(shí)現(xiàn)，故歷史上又稱其為“硬線NC”；第四代：1970年NC系統(tǒng)采用小型計(jì)算機(jī)取代專用計(jì)算機(jī)，其部分功能由軟件實(shí)現(xiàn)，它具有價(jià)格低，可靠性高和功能多等特點(diǎn)；第五代：1974年NC系統(tǒng)以微處理器為核心，不僅價(jià)格進(jìn)一步降低，體積進(jìn)一步縮小，使實(shí)現(xiàn)真正意義上的機(jī)電一體化成為可能。人們習(xí)慣上將第四代、第五代統(tǒng)稱為CNC——軟件數(shù)控。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，隨著國(guó)際上計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著運(yùn)行高速化、加工高精化、功能復(fù)合化、控制智能化、體系開放化和交互網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，最近30年，CNC性能和功能不斷發(fā)展，CNC機(jī)床向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。所以機(jī)床數(shù)控技術(shù)，被認(rèn)為是現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化的基礎(chǔ)技術(shù)。

我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國(guó)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。特別是最近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998年～2004年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為39.3%和34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)，2004年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國(guó)外的差距更加明顯，在我國(guó)，目前不要說系統(tǒng)，就是國(guó)內(nèi)造的質(zhì)量稍微好一點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床，所用的高精度滾珠絲杠，軸承都是進(jìn)口的，主要是買日本的，我們自產(chǎn)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(shù)還不夠成熟。目前國(guó)內(nèi)的各大機(jī)床廠，數(shù)控系統(tǒng)大部分是由國(guó)外進(jìn)口，各廠家一般都買日本FANUC、三菱的系統(tǒng)，占80%以上，也有德國(guó)西門子的系統(tǒng)，但比較少。德國(guó)西門子系統(tǒng)為什么用的少呢？早期，德國(guó)系統(tǒng)不太能適合我們的電網(wǎng)，我們的電網(wǎng)穩(wěn)定性不夠，西門子系統(tǒng)的電子伺服模塊容易燒壞。日本就不同了，他們的系統(tǒng)就燒不壞。近來西門子系統(tǒng)改進(jìn)了不少，價(jià)格方面還是略高。德國(guó)人很不重視中國(guó)，所以他們的系統(tǒng)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(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之問的差距。

近年來隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，使世界一些主要機(jī)床廠商引起他們的重視，在2000年，最大的日本機(jī)床制造商“馬扎克”在中國(guó)銀川建立了數(shù)控機(jī)床合資廠，制造水平相當(dāng)先進(jìn)，號(hào)稱“智能化、網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)1000臺(tái)數(shù)控機(jī)床控股公司，德國(guó)的一家企業(yè)也在我國(guó)上海建立工廠。步入21世紀(jì)的今天，隨著行業(yè)規(guī)模不斷壯大，國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床明顯進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)中高檔數(shù)控系統(tǒng)取得重大突破，這些都充分說明，中國(guó)數(shù)控機(jī)床整體水平全面提升。在數(shù)量不斷上升的同時(shí)，數(shù)控機(jī)床質(zhì)量在追趕世界的進(jìn)程中也在飛速發(fā)展。同時(shí)，作為數(shù)控機(jī)床核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)也在這樣的變化中取得了重大突破與進(jìn)步。

由于國(guó)家把高端裝備制造業(yè)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育，在“十二五”期間加大了該項(xiàng)重大專項(xiàng)投入。我國(guó)每年重大專項(xiàng)有效帶動(dòng)本國(guó)機(jī)床行業(yè)增加研發(fā)投入達(dá)到100億以上，使國(guó)家中央財(cái)政投入大幅提升至30億元。高檔數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件核心技術(shù)將是本次資金投入的主要方向，有國(guó)家的重點(diǎn)扶持和重視，相信我國(guó)在不久的將來數(shù)控技術(shù)將會(huì)步入國(guó)際先進(jìn)行列。

[1]中投顧問.2011-2015年中國(guó)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告.

[2]朱曉春.數(shù)控技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3]熊清平.數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[M].機(jī)電工程技術(shù)，2004.