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數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

一、數(shù)控是現(xiàn)代機(jī)床的核心技術(shù)

　　傳統(tǒng)的機(jī)床延伸了人的體力，成為工作母機(jī)，而數(shù)控技術(shù)賦予機(jī)床一個(gè)大腦，使機(jī)床變得越來(lái)越“聰明”。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)從被動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)指令發(fā)展到能夠“感知”機(jī)床的溫度、振動(dòng)、能耗等工況并加以調(diào)整和控制，在線測(cè)量工件尺寸、刀具破損和預(yù)測(cè)刀具壽命，以及防止刀具和運(yùn)動(dòng)部件干涉，甚至為操作者進(jìn)行語(yǔ)音導(dǎo)航或發(fā)送短消息。數(shù)控機(jī)床具備智能化功能可以保證機(jī)床自動(dòng)適應(yīng)加工環(huán)境的變化，從而使機(jī)床操作更加便利，精度更加穩(wěn)定，效率更加提升。

　　五軸聯(lián)動(dòng)大大拓展了機(jī)床的加工范圍，使得復(fù)雜形狀和空間曲面零件的加工成為可能，為各類(lèi)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和優(yōu)化提供了廣闊的前景和空間。復(fù)合加工可以將復(fù)雜零件在一臺(tái)機(jī)床全部加工完成，避免了工序間的工件搬運(yùn)和多次裝夾，縮短了加工鏈，提高了加工質(zhì)量。

　　高速加工大幅度提高了加工效率，高效加工除了關(guān)注高效率外，還考慮高能效和高效益?；遄詣?dòng)交換、機(jī)器人裝卸、柔性制造單元和系統(tǒng)等自動(dòng)化系統(tǒng)集成是進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率重要措施，是機(jī)床產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

　　直線電動(dòng)機(jī)和直接驅(qū)動(dòng)大大簡(jiǎn)化了機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)都直接由伺服電動(dòng)機(jī)提供，明顯提高了機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能，使“零傳動(dòng)”機(jī)床成為現(xiàn)實(shí)，更加能夠適應(yīng)高速、高精加工需要。

　　數(shù)控系統(tǒng)的前瞻控制和軌跡平滑處理技術(shù)、位置與速度精確控制技術(shù)、工廠總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)顯著提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和控制精度，保證了數(shù)控機(jī)床的高速化、高精度和多軸聯(lián)動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　二、我國(guó)數(shù)控加工技術(shù)的現(xiàn)狀

　　近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展迅速，國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床已完全能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要。高性能的臥式車(chē)削中心和車(chē)銑復(fù)合中心，通過(guò)合資、引進(jìn)技術(shù)和自主開(kāi)發(fā)，某些產(chǎn)品已能滿足部分國(guó)內(nèi)高端用戶(hù)要求。但是，臥式車(chē)銑復(fù)合加工中心、帶Y軸或C軸的臥式車(chē)削中心、雙主軸臥式車(chē)削中心和高精度臥式車(chē)削中心仍然主要依靠進(jìn)口。

　　國(guó)產(chǎn)立式加工中心在技術(shù)上比較成熟，技術(shù)性能與國(guó)際水平接近，生產(chǎn)廠家較多并具有一定批量，得到了國(guó)內(nèi)用戶(hù)認(rèn)可。由于在性?xún)r(jià)比上具有優(yōu)勢(shì)，保質(zhì)期過(guò)后維修服務(wù)費(fèi)用較低，基本可以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要。當(dāng)前的關(guān)鍵是大力提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，加強(qiáng)售前和售后服務(wù)。

　　國(guó)產(chǎn)臥式加工中心雖能滿足市場(chǎng)部分需要，但在精度和性能上與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品相比還有一定差距。國(guó)外臥式加工中心大多都裝有溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，定位精度較高，而且精度保持性好。因此，近年臥式加工中心進(jìn)口較多。在高速加工中心、五軸加工中心方面，國(guó)內(nèi)各企業(yè)都開(kāi)發(fā)出不少新產(chǎn)品。但是多數(shù)產(chǎn)品還沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的生產(chǎn)考驗(yàn)，難以取得用戶(hù)的普遍認(rèn)可，僅個(gè)別品種進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。關(guān)鍵在于需要經(jīng)過(guò)不同類(lèi)型用戶(hù)的生產(chǎn)考核，并加以不斷改進(jìn)和完善。高精度（亞微米級(jí)和納米級(jí)）加工中心我國(guó)基本上處于空白狀態(tài)，絕大部分依賴(lài)國(guó)外進(jìn)口。
　　國(guó)產(chǎn)數(shù)控齒輪機(jī)床的性能已與國(guó)際水平大體相當(dāng)，除個(gè)別高精度數(shù)控齒輪加工機(jī)床（DIN 5~6級(jí)）和高精度數(shù)控齒輪磨床（DIN 2~3級(jí)）仍需進(jìn)口外，已能大部分替代進(jìn)口產(chǎn)品。

　　電加工機(jī)床，除精密電加工機(jī)床外，能滿足市場(chǎng)需要。數(shù)控電加工機(jī)床在加工精度、加工表面粗糙度、加工方式、軟件等方面還有差距。

　　國(guó)產(chǎn)數(shù)控磨床基本上可以滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需要。但是，數(shù)控磨床中某些高精度的、高效的、復(fù)合的數(shù)控磨床還要依賴(lài)進(jìn)口，如近年來(lái)數(shù)控精密萬(wàn)能外圓磨床、數(shù)控精密成形平面磨床、數(shù)控曲軸磨床、數(shù)控凸輪軸磨床、大型數(shù)控外圓磨床和各種數(shù)控高效專(zhuān)用磨床等產(chǎn)品進(jìn)口較多。

　　國(guó)產(chǎn)數(shù)控重型金切機(jī)床在價(jià)格上具有很大優(yōu)勢(shì)，售價(jià)僅為國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的一半左右，通過(guò)近幾年的自主開(kāi)發(fā)和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用和考核，除個(gè)別超重型的、多軸控制的、精密的國(guó)內(nèi)還沒(méi)有商品外，多數(shù)已得到國(guó)內(nèi)發(fā)電、冶金、礦山等設(shè)備制造企業(yè)的認(rèn)可。

　　總的來(lái)說(shuō)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)滿足度還不高，低端混戰(zhàn)，高端失守。2009年，進(jìn)口機(jī)床仍高達(dá)59億美元，其中金切機(jī)床45.6億美元，金屬成形機(jī)床13.4億美元。進(jìn)口的幾乎都是高檔數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)線。

　　三、與國(guó)外的差距

　　1． 經(jīng)營(yíng)理念的差距

　　國(guó)內(nèi)某些企業(yè)的“市場(chǎng)導(dǎo)向”觀念是短視的、狹隘的，僅僅局限于產(chǎn)品的銷(xiāo)路好壞，簡(jiǎn)單地賣(mài)產(chǎn)品，所謂的售后服務(wù)就是修機(jī)床。以客戶(hù)為中心、聚焦客戶(hù)需求，提供解決方案，為客戶(hù)創(chuàng)造價(jià)值，從產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向服務(wù)競(jìng)爭(zhēng)還沒(méi)有成為企業(yè)的核心經(jīng)營(yíng)理念。特別是對(duì)高端客戶(hù)的需求，國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)往往所供非所需，所需不能供。目前情況雖有所改善，但仍然沒(méi)有從根本上改變。

　　國(guó)內(nèi)某些企業(yè)忽視技術(shù)集成的重要性，把自己局限在生產(chǎn)機(jī)床設(shè)備的范疇，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到軟、硬件集成會(huì)給客戶(hù)帶來(lái)創(chuàng)造價(jià)值的巨大潛力。國(guó)外領(lǐng)先的機(jī)床企業(yè)普遍將軟、硬件集成作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要途徑。例如，德馬吉公司的Power Tool軟件包，馬扎克公司的Cyber Production管理系統(tǒng)，GF阿奇夏米爾公司的Smart Machine過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)，西門(mén)子公司828D的ShopMill和Program Guide編程軟件等。

　　2． 關(guān)鍵技術(shù)的差距

　　與機(jī)床制造強(qiáng)國(guó)相較，我國(guó)數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、創(chuàng)新和研發(fā)能力等方面都還存在明顯的差距?；A(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)尚未完全掌握。聚焦客戶(hù)需求，研發(fā)個(gè)性化的產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)化的數(shù)控機(jī)床，為用戶(hù)提供全面解決方案的能力薄弱。

　　特別是高性能數(shù)控系統(tǒng)和核心功能部件的發(fā)展滯后于主機(jī)，市場(chǎng)占有率很低，已成為制約我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。

　　關(guān)鍵技術(shù)的差距最終反映在國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的可靠性和精度穩(wěn)定性。即使數(shù)量較大的、我國(guó)能生產(chǎn)的、技術(shù)比較成熟的數(shù)控機(jī)床，如立式加工中心、中小規(guī)格臥式加工中心、數(shù)控車(chē)床等產(chǎn)品的市場(chǎng)由于可靠性和精度保持性等方面略遜一籌，外國(guó)公司也因而占有相當(dāng)市場(chǎng)份額。

　　3．發(fā)展戰(zhàn)略的差距

　　國(guó)內(nèi)企業(yè)在制定發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)往往是以開(kāi)發(fā)某種產(chǎn)品成為主線，大多數(shù)是一種跟隨和模仿外國(guó)領(lǐng)先企業(yè)產(chǎn)品的策略。有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)應(yīng)該將視線越過(guò)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手而移向客戶(hù)的隱現(xiàn)和潛在需求，跨越現(xiàn)有的競(jìng)爭(zhēng)邊界，從既定市場(chǎng)結(jié)構(gòu)下的定位選擇向改變市場(chǎng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，即“引導(dǎo)市場(chǎng)”。引導(dǎo)市場(chǎng)是一種積極主動(dòng)的戰(zhàn)略，其特征是以自主原創(chuàng)的新技術(shù)、新產(chǎn)品引導(dǎo)并滿足市場(chǎng)不斷發(fā)展的需求，提升客戶(hù)的技術(shù)水平，為客戶(hù)追求利潤(rùn)最大化，為自身開(kāi)拓新的利潤(rùn)空間。它將改變市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，向市場(chǎng)提供超前的新產(chǎn)品，引導(dǎo)客戶(hù)認(rèn)識(shí)新產(chǎn)品，使用新產(chǎn)品，受惠于新產(chǎn)品。

　　四、邁向機(jī)床強(qiáng)國(guó)之路

　　我國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)由大而不強(qiáng)向既強(qiáng)又大轉(zhuǎn)變，成為世界機(jī)床強(qiáng)國(guó)的基本途徑是：轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，調(diào)整產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

　　隨著中國(guó)從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”的轉(zhuǎn)變，國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)行業(yè)核心制造領(lǐng)域?qū)?shù)控機(jī)床產(chǎn)品的需求結(jié)構(gòu)和水平將發(fā)生較大變化。汽車(chē)、高速鐵路、航空航天、能源和船舶制造業(yè)都需要高精度、高效率、自動(dòng)化和節(jié)能減排的新一代數(shù)控機(jī)床，我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的升級(jí)有巨大的空間，特別是高端數(shù)控機(jī)床。

　　我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，中國(guó)要成為機(jī)床強(qiáng)國(guó)，其他國(guó)家不會(huì)坐視，技術(shù)獲得的途徑必將遇到新的封鎖。從現(xiàn)在開(kāi)始必須依靠自主創(chuàng)新。建立以企業(yè)為主體，產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合，開(kāi)放的、社會(huì)化的研發(fā)體系。

　　創(chuàng)新離不開(kāi)人才，邁向機(jī)床強(qiáng)國(guó)更需要一代人的艱苦奮斗。高端人才匱乏，尤其是缺少高端數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件研發(fā)的領(lǐng)軍人才，以及缺少高級(jí)技工和缺少具有國(guó)際化視野的復(fù)合型管理人才。高端人才不足，已成為制約我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)快速、可持續(xù)發(fā)展的深層次原因。