高档数控机床技术模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇高档数控机床技术，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

在机器人领域，到2020年，自主品牌工业机器人国内市场占有率达到50%，国产关键零部件国内市场占有率达到50%，新一代机器人的核心技术取得突破;2025年，形成完善的机器人产业体系，机器人研发、制造及系统集成能力力争达到世界先进水平，新一代机器人样机研制成功，并实现一定规模的示范应用。

高档数控机床实现智能化

高档数控机床是指具有高速、精密、智能、复合、多轴联动、网络通信等功能的数控机床，基础制造装备是制造各种机器和设备的装备之总称。高档数控机床与基础制造装备包括金属切削加工机床、特种加工机床、铸、锻、焊、热处理等热加工工艺装备、增材制造装备等，具有基础性、通用性和战略性的特征。

我国已连续多年成为世界最大的机床装备生产国、消费国和进口国。未来10年，电子与通讯设备、航空航天装备、轨道交通装备、电力装备、汽车、船舶、工程机械与农业机械等重点产业的快速发展以及新材料、新技术的不断进步将对数控机床与基础装备提出新的战略性需求和转型挑战。对数控机床与基础制造装备的需求将由中低档向高档转变、由单机向包括机器人上下料和在线检测功能的制造单元和成套系统转变、由数字化向智能化转变、由通用机床向量体裁衣的个性化机床转变，电子与通讯设备制造装备将是新的需求热点。

为适应市场需求，《路线图》提出的发展目标是，到2020年，高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过70%，数控系统标准型、智能型国内市场占有率分别达到60%、10%，主轴、丝杠、导轨等中高档功能部件国内市场占有率达到50%;到2025年，高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过80%，其中用于汽车行业的机床装备平均无故障时间达到2000小时，精度保持性达到5年;数控系统标准型、智能型国内市场占有率分别达到80%、30%;主轴、丝杠、导轨等中高档功能部件国内市场占有率达到80%;高档数控机床与基础制造装备总体进入世界强国行列。

按照《路线图》，在重点产品上，将重点针对航空航天装备、汽车、电子信息设备等重点产业发展的需要，开发高档数控机床、先进成形装备及成组工艺生产线。包括：电子信息设备加工装备、航空航天装备大型结构件制造与装配装备、航空发动机制造关键装备、船舶及海洋工程装备关键制造装备、轨道交通装备关键零部件成套加工装备、汽车关键零部件加工成套装备及生产线、汽车四大工艺总成生产线、大容量电力装备制造装备、工程及农业机械生产线等产品。

在增材制造装备领域，将重点突破具有系列原创技术的钛合金、高强合金钢、高强铝合金、高温合金、非金属工程材料与复合材料等高性能大型关键构件高效增材制造工艺、成套装备、专用材料及工程化关键技术，发展激光、电子束、离子束及其它能源驱动的主流工艺装备;攻克材料制备、打印头、智能软件等瓶颈，打造产业链。

在高档数控系统方面，重点开发多轴、多通道、高精度插补、动态补偿和智能化编程、具有自监控、维护、优化、重组等功能的智能型数控系统;提供标准化基础平台，允许开发商、不同软硬件模块介入，具有标准接口、模块化、可移植性、可扩展性及可互换性等功能的开放型数控系统。

在高性能功能部件方面，重点开发20000～40000r/min高速电主轴、多轴联动主轴头、精密光栅、高速高精度主轴轴承、1~2级滚珠丝杠导轨、定位精度小于6”的转台等，研发高性能功能部件精密加工、成形、检测、装配成套装备。

在关键共性技术上，重点攻克数字化协同设计及3D/4D全制造流程仿真技术、精密及超精密机床的可靠性及精度保持技术、复杂型面和难加工材料高效加工及成形技术、100%在线检测技术。

在应用示范工程方面，将开展国家科技重大专项“高档数控机床与基础制造装备”智能化升级工程、航空航天高端制造装备应用示范工程、汽车轻量化材质关键部件及总成新工艺装备应用示范工程、舰船平面/曲面智能化加工流水线应用示范工程。

在战略支撑与保障方面，《路线图》建议，一是组建国家数控机床共性技术协同创新中心，集中解决数字化设计技术、动静热特性试验技术以及可靠性、精度保持性等制约性关键技术。二是组建国家先进成形工艺创新中心、推进制造工艺与制造装备的紧密结合。

新一代机器人示范应用

机器人是一种半自主或全自主工作的机器，集现代制造技术、新型材料技术和信息控制技术为一体，是智能制造的代表性产品。机器人包括在制造环境下应用的工业机器人和非制造环境下应用的服务机器人两大类。其中，服务机器人根据应用环境不同又分为应用于家庭或直接服务于人的个人/家用服务机器人和应用于特殊环境的专业服务机器人。

近年来，我国机器人市场快速发展。2014年，中国工业机器人销量达到5.6万台，成为全球第一大工业机器人市场。养老助残、救灾救援、公共安全等多种型号服务机器人已经开始进入示范应用，清洁机器人、两轮自平衡车和模型无人机等家用服务机器人已经进入消费市场。预计到2020年工业机器人销量将达到15万台，保有量达到80万台;到2025年工业机器人销量将达到26万台，保有量达到180万台。

按照《路线图》设定的发展目标，2020年，我国基本建成以市场为导向、企业为主体、产学研用紧密结合的机器人产业体系。自主品牌工业机器人国内市场占有率达到50%，国产关键零部件国内市场占有率达到50%，产品平均无故障时间(MTBF)达到8万小时;服务机器人在养老、康复、社会服务、救灾救援等领域实现小批量生产及应用;新一代机器人的核心技术取得突破;培育出2~3家年产万台以上、产值规模超过百亿元、具有国际竞争力的龙头企业，打造出5~8个机器人配套产业集群。

到2025年，形成完善的机器人产业体系，机器人研发、制造及系统集成能力力争达到世界先进水平。自主品牌工业机器人国内市场占有率达到70%以上，国产关键零部件国内市场占有率达到70%，产品主要技术指标达到国外同类水平，平均无故障时间达到国际先进水平;服务机器人实现大批量规模生产，在人民生活、社会服务和国防建设中开始普及应用，部分产品实现出口;新一代机器人样机研制成功，并实现一定规模的示范应用;有1~2家企业进入世界前五名。

工业机器人、服务机器人及新一代机器人是下一步发展的重点。其中，在工业机器人领域，要实现多关节工业机器人、并联机器人、移动机器人的本体开发及批量生产，使国产工业机器人在焊接、搬运、喷涂、加工、装配、检测、清洁生产等方面的实现规模化集成应用。

在服务机器人领域，要重点开发养老助残、家政服务、社会公共服务、教育娱乐等消费服务领域机器人;重点开发医疗康复机器人、空间机器人、救援机器人、能源安全机器人、无人机等特种机器人。

在新一代机器人领域，要积极研发能够满足智能制造需求，特别是与小批量定制、个性化制造、柔性制造相适应的，可以完成动态、复杂作业使命，可以与人类协同作业的新一代机器人。

在关键零部件上，要重点研发机器人专用摆线针轮减速器、谐波减速器、高速高性能机器人控制器、伺服驱动器、高精度机器人专用伺服电机、传感器等产品。在传感器上，要重点开发关节位置、力矩、视觉、触觉、光敏、高频测量、激光位移等传感器，满足国内机器人产业的应用需求。

在关键共性技术方面，一是攻克整机技术，以机器人的系列化设计和批量化制造，提高机器人产品的控制性能、人机交互性能和可靠性性能，提高机器人负载/自重比、人机协作安全为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。二是部件技术，以突破机器人关键零部件、满足国内市场应用，满足与人协作型机器人的关键部件需求，满足新型机器人关键部件需求为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。三是集成应用技术，以提升机器人任务重构、偏差自适应调整的能力，提高机器人在人机共存环境中完成复杂任务的能力，促进机器人融入人类生活为目标，分阶段开展关键共性技术攻关。

篇2

“装备制造业企业一定要搞自主创新，掌握核心技术，才能避免受制于人。”沈机集团总经理关锡友说，“沈机集团近年来的快速发展，得益于建起了开放式创新的体系。”

沈机集团是国内最大的机床制造企业，生产出了我国第一台普通车床、第一台卧式数控车床、第一台摇臂钻床、第一台卧式镗床。

但沈机集团的自主创新之路并不平坦。

上世纪90年代，依葫芦画瓢，从国外买来样机仿造；2000年前后，开始调整思路，买图纸，引进技术，但一份图纸加一台机床样品，至少100万美元。“花费了大量外汇，并没有实现技术上的突破。先进企业的‘制造诀窍’不在于图纸，在于制造技术和开发技术。”关锡友说。

2000年以后，沈机集团认识到了自主创新的重要，“但一直是企业内部科技人员负责科技攻关，有多大本事，造什么产品，这严重限制了高端产品开发”。

近几年，沈机集团实施了名为“PRD计划”的自主技术创新战略行动，不断整合资源，积极打造全球化研发体系，开展集成创新。

沈机集团每年投入五六亿元研发新产品，逐渐退出低端产品市场，专攻中高档数控机床。国内方面，沈机集团分别在北京和上海建立研发平台，研究高档数控机床的基础、共性和关键技术。国际方面，与世界顶尖机床设计公司德国R+P公司合作，联合设计新一代具有国际先进水平的数控机床。

通过这些技术联盟，沈机集团在短短5年内，自主开发了中高档数控机床产品300余种，其中60%以上达到国际同行业先进水平，许多机床打破了国外对航空等关键领域的封锁。

■ 给数控机床装上“中国脑”

如果说机床是制造业的工作母机，那么数控系统则是数控机床的大脑，虽然只是一块小小的芯片，却控制着机床的速度、精度等。我国高档数控机床的数控系统基本上被跨国公司独占。

2007年8月29日，由沈机集团与中国科学院沈阳计算技术研究所联合实施的“国产数控机床应用国产数控系统示范工程”项目，通过国家鉴定验收。

由我国科技人员自主研发的中高档数控系统，首次成批配套安装在沈机集团提供的6大类、30台数控机床上。

经过双方联合攻关，在五轴联动高速加工中心产品上，“沈阳数控”系统替代了原意大利菲迪亚C1数控系统，可实现高速加工、五轴联动加工功能；在五轴联动车铣复合加工中心产品上，“沈阳数控”系统替代原德国西门子840D数控系统，可实现车、铣复合加工、五轴联动加工功能；在双过程数控轮毂车床产品上，“沈阳数控”系统替代原使用的日本发那科18i数控系统；在立式加工中心和普及型数控车床产品上，使用“沈阳数控”系统替代日本发那科系列数控系统进行配套控制等。

篇3

制造能力显著提升

通过对进口量大、市场需求面广的数控车床进行研发，我国机床企业拥有了可以与进口设备比肩的自主研发产品，设计制造能力得到提升

“在一台机床上，X轴的运动可以加工线条，加上Y轴可以加工面，有了Z轴可以加工一个立体的东西，但是这还远远不够。”机械科学研究总院院长王德成告诉笔者，“工业上往往要加工更为复杂的曲面，舰艇、飞机、火箭、卫星、飞船中许多关键零件的材料、结构、加工工艺都有一定的特殊性和加工难度，用传统加工方法无法达到要求，必须采用多轴联动、高速、高精度的数控机床才能满足加工要求。”

王德成所说的多轴联动是数控机床中一项关键技术，它可以实现在一台机床的多个坐标轴上同时运动，刀具或工件可在数控系统控制下同时协调运动，从而完成复杂形状的加工。虽然我国是当今世界第一制造大国，但是这样的高档数控机床缺乏，导致我国在高端制造领域受制于人。

“以前我国做不了五轴联动机床，所使用的数控系统也是国外制造的。曾经为了制造大型船只上的一个设备，许多厂商争先恐后抢着使用仅有的一台进口机床。而对于航空航天企业而言，国外高档数控机床不仅对我们限制进口，即使进口了，其数控系统也留有信息后门，对于国防安全是一个很大的隐患。”专项技术总师、中国工程院院士卢秉恒说。

随着我国航空航天、船舶制造、能源电力、国防军工、汽车和工程机械等行业的迅猛发展，对大型、重型、复合、高精度高档数控机床的需求急剧增加。改变高档数控机床领域掣肘的现状迫在眉睫。

对此，“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项重点对进口量大、市场需求面广的加工中心和数控车床的研发进行了部署。机床企业开发出了一大批适应市场需求的新产品，龙门式加工中心、五轴联动加工中心等制造技术趋于成熟，重型锻压装备性能接近国际先进水平，精密卧式加工中心形成具有自主知识产权的柔性制造系统核心技术。至“十二五”时期末，我国机床企业的产品设计制造能力得到显著提升，高档数控机床和装备的国际竞争力不断增强。

在高档数控机床领域，我国终于拥有了可以与进口设备比肩的自主研发的产品，8万吨大型模锻压力机和万吨级铝板张力拉伸机等重型锻压及数控冲压设备的成功研制，填a了国内航空领域大型整体成形技术空白；大型贮箱成套焊接装备成功应用于五号等新一代火箭研制，在航天领域建立了首条采用国产加工中心和数控车削中心的生产示范线，已应用于新一代运载火箭、对接机构、探月工程差动机构等100余种、10000余件关键复杂零部件的加工，取得了显著的经济效益和社会效益；数控锻压成形设备的产业化成效显著，其中汽车覆盖件冲压线国内市场占有率超过70%，全球市场占有率已超过30%，有力推动国产汽车装备自主化，并向美国成功出口9条汽车生产线。

技术标准逐步完善

我国机床行业形成一大批技术标准和规范，部分技术标准被列入国际标准，行业国际竞争优势显著增强，对产品研发提供有力支撑

“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项实施以来，行业技术水平明显提升。卢秉恒介绍，我国研制的精密卧式加工中心等30多类重点产品达到国际先进水平。其中，25米数控立柱移动立式铣车床是国家重大工程项目建设的急需、替代进口的高端产品，其技术参数、技术等级均处于世界领先地位，机床规格、承载重量世界最大，代表了国家高档数控重型机床最高水平。

最值得一提的是，我国机床行业的自主创新和可靠性水平提升显著，标准和技术规范逐步完善。通过专项实施，推动国内机床骨干企业联合高校、用户进行开发，积极组织数控机床可靠性评定国家/行业标准的编制并在机床行业内推广应用。机床主机平均无故障时间从专项实施前的400～500小时已普遍提升至1200小时左右，部分产品已达到国际先进的2000小时。

卢秉恒介绍，专项成果形成一大批技术标准和规范，部分技术标准受到国际同行重视，并被列入国际标准，行业国际竞争优势显著增强，对产品研发提供有力支撑，也对国家装备制造业持续发展能力的提升起到保障作用。

2016年底，我国自主提出的用于检测五轴联动机床精度的S形试件标准已通过国际标委会审定，成为我国在高档数控机床设计、检测领域的首项标准，实现了“零”的突破。

此外，专项实施8年多来，累计申请发明专利3956项，立项国家及行业标准407项，研发新产品、新技术2951项。在行业研究机构、重点企业建设了18项创新能力平台、部署了70个示范工程，培养创新型人才5500余人。

国产“大脑”补齐短板

数控系统实现了从模拟式、脉冲式到全数字总线的跨越，初步具备与国外同类产品的竞争能力，突破了制约我国数控机床行业发展的瓶颈

数控系统是机床装备的“大脑”，是决定数控机床功能、性能、可靠性、成本价格的关键因素，也是制约我国数控机床行业发展的瓶颈。而基础薄弱、“缺心少脑”一直是中国制造的短板。

专家表示，数控系统、伺服电机、伺服驱动等是制造装备最重要的关键基础部件。要实现“中国制造2025”的目标，形成“中国智造”的核心竞争力，离不开数控系统包括伺服驱动、伺服电机等关键技术的创新。

为了补齐短板，“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项部署实行全产业链布局，国产数控系统实现部分技术的原创超越。企业掌握了数控系统的软硬件平台设计与批量生产技术，在多通道、多轴联动、高速插补等关键技术指标方面达到国际主流产品技术水平。

通过专项的支持，我国数控系统实现了从模拟式、脉冲式到全数字总线的跨越，已初步具备与国外同类产品的竞争能力。高档数控系统、功能部件与主机产品配套研发，初步实现与高档数控机床的批量配套。据工业和信息化部装备工业司副司长罗俊杰介绍，2016年，数控机床专项支持研发的高档数控系统已累计销售1000余套，国内市场占有率由专项启动前的不足1%提高到了5%左右。

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《高档数控机床与基础制造装备》国家科技重大专项要求，到2020年，我国将实现高档数控机床主要品种立足于国内：航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备80％实现国产化；国产中、高档数控机床用的国产数控系统市场占有率达到60％以上：高档数控系统市场占有率将从现在的1％提高到20％。

正是基于这些需求，中国机床工具工业协会副理事长、数控系统分会理事长陈吉红表示，数控系统行业“十二五”努力的方向是：抓住行业发展的重要战略机遇，以发展数控机床为主导、主机为龙头、完善配套为基础，重点突破数控系统和功能部件薄弱环节，加快高档数控机床产业化。依托科技重大专项，坚持科技进步和自主创新。加强创新人才队伍建设，提升企业核心竞争力，推动我国由机床工具生产大国向强国转变。

数控系统的三种发展模式

长期以来，我国数控系统与数控机床的发展呈现“两张皮”的现象比较突出。两者没有形成互相支持、互相促进和共同进步的局面，也没有形成开发与应用产业联盟和利益共同体的战略合作关系，这不仅制约我国数控机床产业的发展和市场竞争力，更制约了我国数控系统行业的发展。

陈吉红介绍说，目前，国际上发展数控系统产业有三种模式，每种模式各有优劣。

西门子模式：系统厂专业生产各种规格的数控系统，提供各种标准型的功能模块，为全世界的主机厂提供批量配套。这种模式的优点是：主机厂和系统厂发挥各自的优势，有利于形成专业化、规模化生产。缺点是：系统厂和主机厂主要是买卖关系，双方结合不够紧密主机厂为了保护自己的知识产权，不太愿意将这些特色技术提供给系统厂。

哈斯模式：主机厂独立开发数控系统，并与其自产的数控机床配套销售。这种模式的优点是：主机销售带动系统推广；其缺点是：主机厂独有品牌的数控系统很难被其他主机厂选用。

马扎克模式：主机厂在系统厂提供开发平台上，研发自主品牌的数控系统，并与所自产的数控机床配套销售。这一模式既避免了“西门子模式”和“哈斯模式”可能出现的缺点，又发扬了其自身的优点。这使得主机厂所需要的特殊控制要求、加工工艺和使用特色要求可方便地融入到数控系统中：主机厂用较少的投入，形成了自己的特色技术、知识产权和数控系统产品；主机厂自主品牌的数控系统的推广，还可以进一步强化主机厂的机床品牌，增加用户对主机厂的忠诚度；降低主机厂采购数控系统的成本同时带动数控系统产业的发展。

“根据多年经验分析，马扎克模式是主机厂发展数控系统产业最适合的模式，数控系统厂和机床厂以资产为纽带，建立战略合作关系，实现主机厂、系统厂、用户多方共赢。”陈吉红举例说，“十一五”期间，华中数控积极与大连机床、北一机床、武重集团、南通机床等重点机床企业建立战略合作关系，大大促进了中高档国产数控机床和数控系统发展。如华中数控与大连机床以资产为纽带，建立战略合作伙伴关系，在华中数控系统开放式平台的基础上，大连机床集成了用户工艺，开发特色功能和界面，研制了“大连数控”品牌的数控系统。这使得大连机床的整机性价比得到提高，用户得到了实惠，也改变了大连机床以往中、高档机床全部配置国外系统的状况。

为与主机全面配套奠定基础

“十一五”期间，国家启动实施《高档数控及基础制造装备》国家科技重大专项，国产数控系统技术水平和可靠性都取得了显著提升。陈吉红说，数控系统的研制与开发在关键技术方面取得了明显突破，已在国产机床上得到应用，为与主机全面配套奠定了基础。

例如，“十一五”期间，华中数控研制的五轴联动高档数控系统填补国内空白，打破国外封锁，300台五轴系统在军工等重点行业使用。基于“高档数控装置”、“国产CPU”、“全数字驱动及电机”三个重大专项课题研制而成的华中HNC-8型总线式高档数控系统，采用开放式软硬件体系结构及总线技术。目前，华中8型数控系统已与10类44台重大专项高档数控机床配套应用，主要技术指标已与国外高档数控系统相当。

广州数控研制的全数字高档数控系统具有高速程序预处理、多通道多轴联动控制、多通道及复合加工控制、等功能，系统基于工业以太网，具有自主知识产权的高速实时串行总线协议GSK—Link，支持EtherCAT，NCUC-Bus、GSK—Link三种协议的高速实时串行总线。

沈阳高精数控研制的高档数控系统系统，为基于多处理器，支持8通道、8轴联动、64轴控制，最小控制分辨率1纳米，具有7200段／秒、2000段前瞻的高速处理功能，可与5轴联动高速加工中心等数控机床配套应用。

大连光洋数控研制的总线数控系统，强大的多通道控制能力；优秀的五轴加工能力，支持多种五轴机床结构，支持斜面加工、定向退刀，支持3维刀具半径补偿；高速高精度控制。配合伺服驱动，可适配0.75～110KW交流同步伺服电机、交流异步主轴电机、力矩电机、直线电机；基于新一代光纤现场总线。

技术与市场差距

“十一五”期间，国产高档数控系统技术有了突破，但和国外高档数控系统相比，差距依然较大，陈吉红认为一方面是技术方面的差距。首先，产品在功能上存在差距：功能还不够完善，在实际应用中验证还不全面，在高速、高精、多通道控制、双轴同步控制等技术上不足；第二，产品的系列化不足：产品品种不齐、规格不足、成套性差、机电接口不一，影响配套。第三，产品的应用验证不够：产品生产完成后验证考核数量、时间不够，可靠性测试结果不能令人信服；第四，产业尚未起步：由以上等原因，导致产品的市场占有率偏低，用户认可度不高。

另一方面，是市场方面的差距。据工信部的《机床工具行业“十二五”发展规划》显示，“十一五”期间，数控系统发展滞后已成为制约行业发展的瓶颈。国产中档数控系统国内市场占有率只有35％，而高档数控系统95％以上依靠进口。

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0 引言

数控技术是每个国家先进制造业发展水平的重要标志，国家综合国力的提高和国防工业的现代化所必不可少的重要基础。美国、日本和德国等发达国家的数控机床和技术都处于世界先进行列， 如日本山崎马扎克公司开发出了2种可使用长镗杆切削工件的复合加工机床。德国德马吉（DMG）公司生产的CTX 310 ECO通用车床其主轴驱动在无级可调情况下，转速可达5000r/min，输出功率为ll千瓦 。

而我国数控技术发展比较晚，起步比较慢。在20世纪50年代末，经历了封闭式开发阶段。在“六五”、“七五”间，通过吸收和引进相结合，于“八五”期间建立国产体系。“九五”期间实现了产业化阶段，组建了数控研发，数控生产基地，初步掌握了数控发展的技术，同时培养一批数控专业技术人才，初步形成了国产数控产业规模，开拓了国产数控产业市场。如图1所示为我国数控机床产业销售情况分布图。其规模较大生产公司有华中数控、广州数控和航天数控等具有经济性和普及型的数控系统及机床产品。经过50多年的大力发展，其产品和性能大幅度提高，并逐渐在市场上站稳脚跟。但高端技术产品含量比较低，与国外数控系统差距比较大，对我国数控产业的发展还达不到主导和支撑作用。绝大部分高端数控产品主要依赖进口，如表1所示是近年来我国数控机床进出口变化对比表。因此大力发展国产数控产业对我国经济的发展、国防的进步和综合国力水平的提高具有极为重要的作用。

1 数控机床与技术简介

1.1 数控机床的结构组成

数字控制（Numerical Control ）是一种借助数字、字符或其它符号对某一加工过程进行可编程控制的自动化方法。而数控技术（Numerical Control Technology）就是采用数字控制的方法对加工过程实现自动控制的技术。再将数控技术应用到机床上就演化为现在的数控机床。标准型的数控机床通常由数控机床控制系统和机床本体这两大部分组成，如图2所示。

1.2 数控机床及技术分类

1）按控制系统特点分，主要包括点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。其中，点位控制数控机床只要控制移动部件的终点位置，对运动轨迹不作要求；直线控制数控机床不仅控制两点间准确位置，还要控制其移动速度和轨迹；轮廓控制数控机床能够同时控制两轴以上的轴，并具有插补功能，同时对运动的起、终点，速度和轨迹进行精确控制来加工任意形状的曲线和曲面。

2）按执行机构的控制方式分，主要包括开环、半闭环和闭环数控机床。其中，开环数控机床无位置反馈系统，加工精度低；半闭环数控机床带有位置反馈系统，并安装在滚珠丝杠或电机轴上，加工精度较高；闭环数控机床不仅带有位置反馈系统，而且将其安装在运动部件上，加工精度最高。

3）按工艺用途分，主要包括金属切削类、金属成形类和特种加工数控机床及其他类型数控机床。其中，金属切削类数控机床应用最为广泛，种类最多；金属成形类数控机床最近几年发展较快。

4）按数控机床的性能分，主要有高、中、低档三种数控机床。

1.3 数控机床及技术特点

数控机床作为一种先进的自动化机床，不仅具有较高的自动化程度，而且还具有广泛的通用性，综合运用了计算机技术、微电子技术、自动控制技术、机械结构和精密测量等最新成就和技术，广泛应用于机械加工制造、国防军工产品生产、航空航天、交通运输等领域，其主要特点如下：

1）加工精度高，加工质量稳定、可靠性高；

2）加工过程无需人工干预，降低了工人的劳动强度；

3）当零件发生改变时，只需改变数控程序，即可继续加工，节省生产准备时间，提高生产率；

4）能实现多坐标的联动加工，能加工各种形状复杂的零件，加工范围广；

5）适应性强，适合加工单件和小批量复杂工件；

6）有利于实现机械加工的现代化管理。

2 数控机床及技术的发展概况

数控机床产业是国民经济发展的支柱产业，中国是世界制造大国，但不是制造强国。创新能力不强，基础薄弱，主要以低端产品为主，而制造业的发展主要依赖于机床业的发展。为此，国家于2005年制定了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，同时将“高档数控机床与基础制造装备”确立为16个科技重大专项之一。通过国家计划支持，在数控关键技术方面取得较大突破，主要表现在如下几个方面：

1）关键部件的技术水平和质量逐步提高，功能日趋完善，部分零部件的性能指标逐步达到国际先进水平。开发出了高速主轴控制单元、重载导轨、数控回转工作台、A/C轴数控铣头、机械手和刀库装置和数字化量仪等部件和样机，并实现小批量生产规模。

2）中高档数控系统的研发取得了一定的成果。通过自主研发与国外合作，在中档数控系统研发上取得很大进展。解决了远程数据传输和坐标联动的关键难题，相继又开发了伺服驱动系统，形成了系列化和标准化生产。

3）中高档数控机床研发有了较大的突破，在复合加工、五轴联动、高速加工和数字设计等方面取得了重大进展。

但与国外先进发达国家相比，差距还很大，还有很长的路要走，其不足主要有以下几点：

1）自主创新能力还不足，创新成分少，吸收和消化能力差。就目前情况来看，我国只是停留在掌握已有国外的先进技术上和提高国产化率上，没有形成自主研发和自主创新能力。要改变这种局面，不仅借助国外的先进技术作引导，还必须增强消化吸收能力，否则会更加依赖于国外技术。

2）功能部件发展滞后。由于数控机床是由若干功能部件在立柱和床身上进行组装而成。其整体和功能部件之间是相互依赖，相互发展的，这些功能部件的发展也在一定程度上限制了数控机床的发展。

3）产品的稳定性、可靠性不高。进口机床的平均无故障时间约为10，000小时以上，国产为3000-6000小时左右。这种差距在一定程度上影响了国产机床在市场上的占有率。

4）网络化水平和技术较低。目前应用较多的还是NC传输、串口通讯技术和纸带阅读器，而远程故障排除、集成化和网络化水平有限。

5）产品可靠性、服务水平和产品质量等方面不强。国产机床的交货期、服务和质量等方面与国外的著名品牌差距较大，其数控系统的平均无故障时间差距也很大。另外，服务体系不完善，快速反应能力和成套技术服务满足不了现在的多元化市场要求。

6）高档数控机床的需求量较大。尤其对高端数控机床的需求量较大，每年大约有60%的固定资产用于购买机床。在“十二五”期间，随着汽车、高铁、航天工业、工程机械等行业投资增速、产业结构调整，对中高端数控机床需求量将继续增大。据分析，到2020年低中高档数控机床之比将达到20：60：20，中高档数控机床年需求量在12万台左右。

7）体系结构不够完善和开放。用户接口不够完善，少数开放功能的产品，只停留在试验和试制阶段。

8）创新环境不完善。我国还未形成有利于企业创新的竞争环境，创新动力和创新意识不强。

3 数控机床及技术的发展趋势

数控技术不仅对传统的制造业带来了巨大的变革，而且成为工业化的象征。随着数控技术的发展和应用领域的逐渐扩大，对国际民生的重要行业产生了极为重要的作用。从目前世界上数控技术及装备的发展趋势来看，主要体现在以下几个方面：

3.1 高精度化、高速化、高效性、高可靠性

世界各工业国家从精密到超精密加工，从微米级到亚微米级，再到纳米级发展，以适应现代科技的发展。通过高速化缩短切削时间，来提高生产率，实现高效发展。高的可靠性可以大大降低机床故障率，提高机床寿命。

3.2 开放式、智能化、网络化

开放式数控系统能在一个统一平台上，面向厂家和用户，通过增加、剪切和改变结构对象，实现产品的系列化。智能化主要是对产品质量、驱动性能、编程、人机对话、智能控制、智能诊断等方面实现智能化。网络化是近年来的一大亮点，这一目标的实现可极大满足制造系统和制造企业对信息集成的需求，实现虚拟制造和敏捷制造等。

3.3 五轴联动加工和复合快速加工

采用五轴联动可实现对三维曲面零件的加工，效率高、加工质量好。但价格较高，编程难度较大，从而限制了五轴联动机床的发展。由于当前电主轴的快速发展，使五轴联动的复合主轴头结构大为简化，制造难度和成本降低，促进了五轴联动机床和复合加工机床的迅速发展。我国复合加工机床刚刚起步、国内首台复合加工机床是由沈阳机床集团与德国MAX-MULLER公司合作生产的车铣复合中心。

3.4 环保化

随着环境保护意识的增强，环保的要求也越来越高。不仅在制造过程中不污染环境，在使用中也不产生二次污染。在这种环境下，装备制造领域对机床提出了无液、无冷却液、无气味的环保要求。欧洲已有10%-15%的加工实行了干切削或准干切削，如德国HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技术；美国HARDING的QUEST系列车床；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷却技术；日本富士公司的数控车床采用了冷风冷却技术。

3.5 新技术规范和标准的建立

开放式数控系统有更好的适应性、扩展性、通用性和柔性。美国、欧共体和日本等国纷纷开始对开放式体系结构的数控系统新技术规范的研究和制定，这预示着数控技术的又一个新的变革时期的到来。我国在2000年也开始对中国的ONC数控系统的规范进行研究和制定。

4 结束语

我国是制造和生产大国，在世界产业转移中尽量接受前端而不是后端的转移。一方面，要努力掌握世界先进制造核心技术，缩短与先进国家之间的差距。重视数控人才的培养，加大对数控高端科技领域的拓展，加大经济的投入，实现由制造大国到制造强国的转变。另一方面，制造业还是我国就业人口最多的行业，可缓解当前就业的压力，提高人民的生活水平，保障社会的稳定。

参考文献：

[1] 林宝，单国栋.我国数控机床市场发展现状和趋势[J].东方企业文化，2010（9）：121.

[2] 张玲. 数控加工编程[M]. 南京：南京大学出版社，2012.1.

篇6

科学目标

1. 开发微波毫米波器件、高端通用芯片、操作系统、数据库管理系统和中间件为核心的基础软件。

2. 提高计算机和网络应用、国家安全等领域整机系统产品和基础软件产品的自主知识产权拥有量和自主品牌的市场占有率。

难点

如何建立中国自己的软件标准。如何应对国家专利、 贸易谈判（包括WTO 反补贴条款）等。

声音

倪光南（中国工程院院士，汉字联想输入法发明者）

要实现产业化，实际上我们所面临的难题不是技术问题，“ 核高基”专项所涉及的技术和产品大多是被跨国公司所垄断的，象微软、英特尔，你要能够进入市场和他们竞争，这是很难的，也是最重要的，即使技术上赶上去了，市场可能还打不开。

极大规模的集成

仔细算算你家电子产品的芯片，应该不下100 片。严格地遵循着摩尔定律，这些电子产品以18 个月为一个周期贬值一半，而最新的电子产品配备的集成电路芯片则拥有着这些淘汰货两倍的处理性能。单位体积越小，就越能极大的集成。集成电路在纳米级进行着殊死的较量。

这就是残酷的半导体行业：芯片越做越小，性能来越好，价格却越来越贱。（参见《新知客》2008 年11 月刊《小肚能容的存储技术》。）但是这并不妨碍集成电路制造工艺成为当今全球装备制造业中最尖端的技术。它是信息技术的硬件核心。

项目概况

全称极大规模集成电路制造装备及成套工艺项目。

科学目标

1. 实现90 纳米制造装备产品化，若干关键技术和元部件国产化。

2. 研究开发出65 纳米制造装备样机。

3. 突破45 纳米以下关键技术，攻克若干项极大规模集成电路制造核心技术、共性技术，初步建立我国集成电路制造产业创新体系。

难点

缺乏完整产业链上的各个环节的互相支持。配套零部件的国产化水平不高。国内的芯片生产商考虑到生产线各个环节的兼容性与匹配性，以及日后装备技术升级和维护的需要，目前优先选择用进口装备。

高智能“机器制造者”

美国在10 年前制定的“集成制造技术计划及其路线图计划”中，就已经将智能化的工艺和装备作为未来制造业取得成功的6 项条件之一。实现智能化工艺的数控机床业牵动的是整个制造业的发展。高档数控机床和基础制造装备又被称为“母机”，它们是造机器的机器，因此这个领域的科技水平影响到从航空航天、船舶、汽车、发电设备到电子及通信设备等制造业的各个大小领域。

中国是世界的“制造工厂”，对高档数控机床与基础制造技术有着巨大的市场需求。早在2003 年我国已经成为世界第一机床消费大国和第一进口大国。今天，中国的数控机床产业的市场占有过半居世界第一，然而，只是占据了数量上的优势，高端产品却很少。

2008 年9 月，在上海举行的中德制造领域的高端技术交流会议上，专家们把中国制造产业升级的思路最终建立在了以高档数控机床为基础的“下一代制造技术”。那将是更高速、超精密而且具有高度智能的制造技术。此刻，随着世界金融风暴席卷全球，中国制造的出口环境已经显露窘态，坊间甚至盛传江浙和广州的制造业在一夜之间倒闭殆半。这也许是一种暗示：30 年来劳动密集型的传统中国制造业大限将至。我们只有期待着数控机床行业在整合与产业升级的过程中，最终带动着整个制造业的升级，且告别低端市场。

声音

屈贤明（中国机械科学研究院原副院长）

高档数控机床是工业现代化的基石。高档数控机床与基础制造装备直接关系到大飞机等专项计划能否顺利实施，因为这是在为生产大飞机零件而研制机器。大飞机关键设备的加工、成型；发动机涡轮的设计制造都需要首先研制开发出相应的机床和基础设备。

项目概况

全称高档数控机床与基础制造技术项目。实施周期内的投入总概算为208.16 亿元，中央财政投入84.07 亿元，企业自筹124.09 亿元。

科学目标

1. 重点研究2~3 种大型、高精度数控母机。

2. 开发航空、航天、船舶、汽车、能源设备等行业需要的关键高精密数控机床与基础装备。

3. 突破一批数控机床基础技术和关键共性技术，建立数控装备研发平台和人才培养基地，促进中高档数控机床发展。

难点

1. 自主开发能力薄弱。

2. 我国在高端数控机床生产领域，技术薄弱，而且有70% 的零部件依赖进口。

篇7

中图分类号： TG51文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）02-0037-02

从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。

一、数控机床技术发展现状及问题

1.发展现状

我国的数控技术经过“六五”、“七五”、“八五”到现在“九五”的近20年的发展，基本上掌握了关键技术，建立了数控开发、生产基地，培养了一批数控人才，初步形成了自己的数控产业。“八五”攻关开发的成果：华中Ⅰ号、中华Ⅰ号、航天Ⅰ号和蓝天Ⅰ号4种基本系统建立了具有中国自主版权的数控技术平台。具有中国特色的经济型数控系统经过这些年的发展，有了较大的改观。产品的性能和可靠性有了较大的提高，它们逐渐被用户认可，在市场上站住了脚。如上海开通数控有限公司的KT系列数控系统和步进驱动系统、广州数控设备厂的GSK系列数控系统等。这些产品的共同特点是数控功能较齐全，价格低，可靠性较好。中国若大的经济型数控机床的市场，吸引了国外厂商。近几年，Siemens公司推出802S数控系统，大连大森公司用OEM方式引进了日本OHM公司的ONC 2102数控系统。尽管这些系统的技术性能一般，但由于其产品质量可靠加上品牌和庞大的宣传销售网络，打开了销路，赢得了市场。

在重型、超重型数控机床研发方面，重型龙门五轴联动复合机床、超重型数控卧式镗车床等一批达到国际先进水平的高档数控机床的研制成功，满足了航空航天、发电设备、汽车等重点领域对于超大零件的重点加工需求；高速精密数控车床、加工中心等产品广泛应用于汽车、航空航天、电子、军工等多个行业领域，并带动了众多中小企业设备更新改造和产业升级。济南二机床集团有限公司压力机类产品已全面进入美国通用汽车公司，被国外客户誉为“世界三大冲压装备制造商”之一；北京第一机床厂的龙门镗铣等产品已出口到韩国；武汉重型机床有限公司的重型机床类产品已出口到英国、日本、法国、韩国等。

2.存在问题

纵观这些年来我国数控技术的发展历程，尽管我们取得了不少成绩，但与国外发展的速度和水平相比，差距还是很大。主要表现在产品水平低、品种少、质量不稳定。随着国外经济型数控系统的进入，国产经济型数控系统一统天下的局面已被打破，国产系统的市场占有率正在逐渐减小。中国机床工具工业协会总干事长吴柏林曾经说到：“我国数控机床大部分依赖进口的局面没有得到改变，近年来机床零部件进口持续增长，显示出国产机床零部件还不能满足主机行业的要求。尽管目前国产机床的国内市场占有率显著提升，但高档数控机床、核心功能部件在国内市场占有率还很低，国外公司大约占有我国高档机床85%的市场份额。”如果这些深层次的技术问题如果不解决，国产数控机床的成本、价格就下不来，而且产品的精度、可靠性和技术先进性就上不去。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与国外数控机床的水平差距很大。

二、借鉴外国经验，实现我国机床技术的又快又好发展

我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之间的差距。这里笔者对我国数控技术的发展提出几点不成熟的想法。

1.加强技术创新是提高国产数控机床水平的关键

国产数控机床缺乏核心技术，从高性能数控系统到关键功能部件基本都依赖进口，即使近几年有些国内制造商艰难地创出了自己的品牌。对此，数控机床企业的重点任务是加快经济发展方式的转变，大力实施技术创新，推进产品结构调整，避免盲目扩大低档、普通产品生产，加快经济型数控机床升级换代步伐，着力发展中高档数控机床及生产线。企业要加快研发速度，掌握若干个高档数控系统和关键功能部件的核心技术。企业要提高产业化水平，不仅要形成足够先进的生产水平，还要有一定批量的制造能力。

2.加大数控专业人才的培养力度

必须狠抓根本，坚持“以人为本”，加速提高人员素质、培养各种专家人才，从根本上改变目前低效、落后的状态。人是一切事业成败的根本，层层都要重视“培才、选才、用才”，建立学习型企业，树立企业文化，加速培育新人，培训在职人员，建立师徒相传制度，举办各种技术讲座、训练班和专题讨论会，甚至聘请外国专家、顾问等，尽力提高数控。从我国数控机床的发展形式来看需要三种层次的数控技术人才：第一种是熟悉数控机床的操作及加工工艺、懂得简单的机床维护、能够进行手工或自动编程的车间技术操作人员；第二种是熟悉数控机床机械结构及数控系统软硬件知识的中级人才，要掌握复杂模具的设计和制造知识，能够熟练应用UG、PRO/E等CAD/CAM软件，同时有扎实的专业理论知识、较高的英语水平并积累了大量的实践经验；第三种是精通数控机床结构设计以及数控系统电气设计、能够进行数控机床产品开发及技术创新的数控技术高级人才。我国应根据需要有目标的加大人才培养力度，为我国的数控机床产业提供强大的技术人才支撑。

3.走联合的道路，优化组合，资源共享

目前应该重点发展普及型数控系统，开发高性能低价位的PC型数控系统和交流伺服驱动系统，参与市场竞争。目前国内已有华中Ⅰ型、航天Ⅰ型等PC型数控系统，但这些系统进入主机厂的还是很少，大多数用于机床改造和特殊专用机床，因而生产批量小，加上各自有自己的产品和市场，力量分散，这样无法与国外名牌产品竞争。如果能挑选几个好的产品，创造“国产名牌”，在开发、生产、配套、销售上进行联合，就可把力量集中起来，从而达到扩大生产批量，降低成本，扩大市场的目的。

篇8

 数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。 

 数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。 

一、国外数控系统现状 

 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（siemens）、发那克（fanuc）、三菱电机（mitsubishi electric）、海德汉（heidenhain）、博世力士乐（bosch rexroth）、日本大隈（okuma）等。 

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段 

 纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（imts 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-model b数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828d所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的m700v系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1] 

2.机器人使用广泛 

 未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到ic封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的kuka，fanuc公司的m-1ia、m-2000ia、m-710ic。[2] 

3.智能化加工不断扩展 

 随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。 

4.cad/cam技术的应用 

 当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的cad/cam技术为多轴多任务数控机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软件公司的产品除了具备传统的cam软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。 

二、国内数控系统现状 

 随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。 

 国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了ckx5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3] 

 国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。 

 然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。 

参考文献： 

[1]彭芳喻等.从imts 2010展看我国数控系统未来发展之路[j]，金属加工，2011第4期：8-11 

篇9

一、引言

机床，作为“机器的机器”，从工业革命诞生以来，便被视为一个国家工业化的基础。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是决定一个国家生产力水平的关键要素。

二、数控机床的历史

20世纪中叶, 随着信息技术革命的到来，机床也由之前的手工测绘、简单操作性逐渐演变为数字操控，全自动化成型部件的数控机床。数控机床是一种高度机电一体化的产品，在传统的机床基础上引进了数字化控制，将以往凭借工人经验的操作变为数字化、可复制的自动操作。数控机床可以加工多品种小批量零件（降低规模化适用门槛）、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。目前，工业发达国家机床产业的数控化比率通常在50%以上，在日本和德国更是超过了70%。

我国真正的工业化进程起始于20世纪50年代。由于种种原因，我们错过了20世纪70到80年代的新型工业化大发展时期，导致我国的机械装备制造产业到现在为止仍然在赶超发达国家的阶段。自20世纪末开始，我国开始了大规模引进西方技术，同时在引进技术的基础上吸收、融合、创造，最终发展出我们自己的数控机床制造产业。这一时期，我国的整体制造业也开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩。

三、我国数控机床产业现状

目前，国内生产的数控机床可以大致分为经济型机床、普及型机床、高档型机床三种类型。经济型机床基本都是开环控制;普及型机床采用半闭环控制技术，分辨率可达到1微米;高档型机床采用闭环控制，以计算机程序来实现全过程无人控制，具有各种补偿功能、新控制功能、自动诊断，分辨率可以达到0.1微米。

截止到2014年，国产低档经济型机床已经在国内机床生产企业得到了很好的应用，经济型数控机床基本都是国内产品，不管是从质量上还是从可靠性上都可以满足大部分机床用户的需要。在普及型产品段中，国内普及型数控机床中大约有60～70%是采用的国内产品。但是需要指出的是，这些国产数控机床当中大约80%的数控系统都在使用国外产品，国内机床企业将各个子系统进口后进行拼装，组成最终的成品机床。我国部分中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。在中、高档数控机床方面、四轴、五轴联动机床等高端产品，我国国产产品与国外产品相比，仍存在较大差距。高档机床方面国内产品大约只能占到10%，大部分都是靠进口。数控机床的核心技术―数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国更是几乎全部需要国外进口。目前，我国在上海、烟台建厂的大多是国外数控机床生产厂家，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国内的华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。目前，国内一些大厂还没有采用华中数控的。

在市场需求方面低档机床和中档机床大约各占50%和40%，高档数控机床的需求大约是10%。从整体市场环境看，欧美等一些老牌机床公司有着长时间的技术积淀，同时不断致力于科技创新和新产品的研发，引导着数控机床技术发展。2014年，国家宏观经济持续低位运行，国家宏观调控政策将继续稳增长、调结构。在此大环境下，数控机床行业也相应地调整现有产业结构，在现有经济型、普及型产品取得成果的基础上发展高端，一方面需要面临国外产品以及合资产品挤压国内中端市场的竞争压力；另一方面要加大研发，挤入高端市场，摆脱受制于人的严峻形势。

四、我国数控机床产业的发展趋势

开放性是新一代数控系统的开发核心。开放性的数控机床采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前，许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。同时，和许多产业将会互联网化一样，数控机床未来也必将走上网络化道路。互联网化的数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。届时，网络化的数控机床将真正实现在全世界任意地点制造出满足用户需求的产品，进一步缩小制造业在地理和空间上的差异，为下一次的制造业革命奠定良好基础。

经过30多年的发展，我国数控机床制造产业已经基本由市场配置资源，形成了从科研单位、试制生产应用单位、大规模市场推广渠道、下游终端客户、一直到最末级的维修保养与使用反馈这样一个较为完整的产业链。数控机床市场竞争力也大大提高。2014年，我国机床行业发展主旋律概括为八个字：“稳中求进、转型升级”。面对整体下行趋势和国内外市场环境的不断变化，行业企业转型的意识不同程度地增长，从被动应对，到主动顺应，再到能动把握，已有很多企业步入了转型升级的正确轨道。加快普及数控化技术将是解决中国本土机床企业产品竞争力弱、利润薄、产品同质化严重等产业难题的重要手段。

篇10

从大连市中心出发，沿着一道海湾往东30公里到达金州，这里是装备制造业的“天堂”，为中国机床研发数控系统的大连光洋科技有限公司（下称大连光洋）就在此处。

董事长于德海身穿灰白色运动服，有点发旧，快步走在嘈杂的地下机床生产车间里。如果不外出，他通常每天要在这里呆上10多个小时，一线工作的员工已对这位公司高层的随时出现习以为常。

“当数控机床的水平和拥有量成为衡量国家制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要标志的时候，一个国家，尤其是中国这么大的制造业国家，不能没有自己的数控系统。”于德海在吵杂的车间扯着嗓门对记者说。

被称为机床“大脑”的数控系统过去一直被德国西门子、日本发那科等少数公司牢牢抓在手中，中国高端机床的制造成本中有40%是购买国外系统。为了给中国的高端数控机床装上自主“大脑”，中国企业走过模仿路线，也曾试图巨资引进技术，但成效甚微。

如今，于德海正在把梦想照进现实。

机床魔咒

“纯进口的机床很贵，像我们这种中小企业，虽然购买国内设备，但数控系统还是选用进口的。”王富强是北京通州区南部工业园区内一家柴油机零部件生产企业的负责人，常年给其他设备厂家提供配套零部件。为什么不用国产数控系统？他的答案简单直接，用国外数控系统故障率低。

“中国高端数控机床高速发展，但改变不了一个事实，即对国外技术的依赖。这一窘境，正是我国高端数控机床的现实，发展速度的确很快，但关键技术、核心技术高度依赖国外，95%以上的高档数控系统采用了进口系统。”中国机械工业信息研究院战略与规划研究所所长石勇说。

20多年前一次购买机床的经历，让于德海至今难忘。他当时需要购买一台高端机床，而国内企业没法提供，不得不去日本一家知名机床企业采购。让于德海颇为意外的是，对方开出的苛刻条件让他几乎感觉不到销售的诚意。

经历多次谈判后，机床购买协议最终签订，但协议文本中的一行字却触动了于德海的心。“本产品将自动检测设备的移动，移机后，未经本公司或其商的确认，将无法运行，对于设备不能运行造成的任何损失，本公司及其商概不负责”。

这意味着于德海虽然出钱购买了这台机床，却不能完全对机床做主。生产厂要对机床的安装地点、使用人员、用途进行严格的限制。更让于德海不满的是，厂方为了防止挪动和变更用途，还加密上锁，一旦设备挪动将自动锁死，数百万元的设备立刻变为一堆废铁，且对方不负任何责任。

于德海明白，卖方的目的就是限制中国将机床用以航天、航空、军事、精密制造、科研等关键领域，让中国无法掌握核心技术，中国企业永久进口机床。

最终，于德海还是购进了那台让他感觉痛苦和羞辱的机床，这次经历也深深唤醒了他对中国高端数控机床产业的忧虑。

受到制约的远不止大连光洋等终端用户。

济南第二机床厂是业内认可的、具有世界领先水平的机床生产企业。2011年，其生产的锻压机床被福特汽车美国本部采购使用，这一消息让整个中国机床行业为之振奋。

而济南第二机床厂生产的另一种高端数控机床产品龙门镗铣机床虽然制造技术达到了先进水平，但需要搭配西门子等企业生产的数控系统使用。生产装备采购并搭配系统，这本是合理化分工的体现，采购系统这桩本来寻常、合理的生意却因对方的垄断地位而陷入被动。

“并不是有钱就能买到系统，购买系统需要出具报告，声明系统使用在哪，最终用以生产什么，经过一系列繁琐的审批后才能得到。”济南第二机床厂副总经理任立伟说。申报审批还不算最糟糕的事，对于济南第二机床厂来说，动辄几个月甚至半年的审批周期，让企业无法面对焦急等待的客户。作为大客户的济南第二机床厂如此待遇，也就不难理解当年于德海为何那般遭遇了。

打破垄断

1993年，不惑之年的于德海离开工作多年的国有企业，开始创业，依靠过去的技术积累很快得到市场的认可，当年就从一个人的“小作坊”发展为雇佣3个人，并创立大连光洋科技有限公司。

经历在控制系统上被“卡脖”后，于德海萌生了研制中国自主高档数控系统的想法。

与其他行业不同，数控作为一个超级交叉学科，涉及控制、驱动、电机执行、检测、软件、通信、电子、机械、工艺等众多学科，交叉面多，且有很深的纵深。

当时，国内进行数控系统开发的企业不在少数，但是大多停留在中低端。国内的高档数控系统一直在走重复开发的老路和众所周知的三步走，引进、消化、吸收。通过进口国外高端机床来分析研究。大连光洋刚入行，也无可选择地走上了这条路。

很快，于德海发现这条路走不通，仿造的数控系统精度和反应速度和原系统差距很大，远远不能满足要求。模仿受阻的于德海在冷静思考后意识到，这不过是在模仿进口系统的功能，而并没有真正掌握这些功能的本质。

2004年于德海意识到了这一点时，大连光洋正面临成立以来最惨痛的一次衰败，因决策方向失误，承载厚望的几个科研项目接连败北，巨额投入血本无归，大连光洋几近崩溃。

“你们现在看到的是我们成功的一面，这背后是比成功多得多的失败，再认真周全的考虑也难保万无一失，前几年赚1000万、2000万、3000万元，而一个跟头栽下去就可能损失上亿元。”于德海说。

从研发数控系统开始，于德海几乎把全部的精力都投入到技术攻关上。时至今日，他的办公桌上依然堆满了各种大大小小的部件。

于德海对技术的执着吸引了一批技术人才来到大连光洋。公司总工程师陈虎是我国光纤总线式数控系统知名规划师，清华大学机械制造自动化专业博士毕业，一直在数控系统领域从事研发工作。2007年的寒冬，他和于德海一见如故，当即谢绝美国加州大学的邀请，从北京孤身一人来到大连光洋。

为了让整机验证数控系统的五轴联动功能和性能，于德海需要两种关键功能部件，国内的部件精度不够，无法满足需求，只能向国外购买。没想到这一买却买出了问题。于德海原计划向美国一家企业购买部件，这家企业以不向中国企业销售为借口，拒绝了购买意向。但是对方随后又改口称，可以销售，但是需要提品用途并提供工艺图纸。

于德海被深深刺激了，他放弃了几经努力才基本谈妥的采购意向返回大连，在自己的厂区展开研究。几年后，大连光洋成功开发出直驱式单轴转台等几大关键零部件。这一转折使得大连光洋由数控系统延伸到了机床关键零部件的研制和生产。

在立足自我的发展过程中，于德海带领团队从研发数控系统，到制造双轴转台，后来又为了实现与数控系统的高性能匹配自主研发伺服驱动、伺服电机等关键功能部件。同时，大连光洋也加紧研发专有核心技术，其多轴联动和高速、高精度的运动控制功能，让该数控系统替代了很多“洋货”。

“数控系统的目标是满足客户的制造需求，而需求从哪里来，从工艺中来。”这是于德海不同于他人的思维路径。此后的几年里，于德海从用户的角度倒推数控系统的功能需求，经过反复的分析、优化，2006年，大连光洋五轴数控系统诞生了。

往事并不如烟，于德海内心沉积了太多的梦想、痛苦和羞辱。

“光洋模式”

高端数控系统研发成功了，这个本该庆贺的时刻，却变成新挑战的开始。

高档数控系统需要应用到高档机床中，而大连光洋本身并不生产机床。虽然大连光洋在工控领域已经颇具影响力，但是在高端数控系统领域还是个生面孔。

在系统成功研发当年，于德海找到了同在一个城市的大连机床厂。他满怀信心地希望这位行业的“老大哥”能够使用其数控系统。对方对大连光洋在数控系统领域取得的成绩颇为肯定和赞赏，但是拒绝了立即配套的可能，只是表示，如果有客户需要的话会进行合作。

于德海理解机床企业的为难之处。机床企业要销售给终端用户，如果用户不认可，机床企业也没有办法，而对于高端机床动辄几百万元上千万元的投资，很少会有终端用户敢于冒风险尝试安装国产新系统。

如何有效推广系统，成为摆在于德海面前的难题，而系统的进一步完善和提高，也有赖于客户实际应用的验证和数据积累。

于德海孤身投入研发成功高端数控系统得到了业界专家学者的尊敬和支持。当得知系统应用受阻后，原机械工业部副部长陆燕荪努力劝说国内一家企业在向济南第二机床厂采购的一台龙门加工中心上使用大连光洋的系统。这台原本已经决定配套西门子数控系统的机床，最终安装了大连光洋的数控系统。此后几个月的运行中，系统的表现让于德海松了一口气，装载大连光洋数控系统的机床生产的产品与进口系统没有区别。

成功的实际应用让于德海对自己研发的数控系统充满信心，但他不得不面对残酷的现实――配套应用依然没有太大进展。眼看系统不能得到应用，于德海十分焦急。最终他做了一个惊人的决定――生产机床。既然数控系统推广不出去，配套自有数控系统的整机，加工出符合要求的零件总能让客户满意吧？

于德海一方面积极向机床主机厂推广控制系统，另一方面自己购入光机、配置自主数控系统，组成数控机床，以实际加工能力向客户演示和推介数控系统产品。

在机床的生产车间，于德海指着整齐码放的零部件对来访者说，这都是我们自主研发生产的。系统和关键零部件研发取得成功后，生产机床整机只是进一步的延伸。

基础薄弱、配套落后、技术封锁，在这一行业现状下，纵使研发高端数控机床多年，我国的机床制造企业仍处于被动状态，难以冲击峰顶。但是于德海不再惊慌，他正在等待由大连光洋创造的在世界机床领域的突围机会。

2007年，于德海提出数控产业系统工程论，这种理论主张建设完整的数控技术链和产业链，让整机与系统相结合，并把加工工艺技术与控制技术结合在一起。通过一系列的扩张运作，大连光洋打造了一个从数控系统技术研发、关键零部件制造到机床整机产业化发展的全产业链和全技术链模式，被业界称为“光洋模式”。

次年，大连光洋创建了大连科德数控有限公司（下称科德），专门从事高档数控机床的生产。其中，占据数控机床大部分成本的数控系统、关键功能部件，完全使用光洋自主研发的产品。至此，大连光洋打造出一条完整的数控产业链。

时任国家发展和改革委员会副主任的张国宝告诉于德海，他对大连光洋寄予了厚望。“数控领域没有几个大企业，光洋是其中之一，也几乎是数控产业中技术最强的。”他希望国产品牌得到发展，增强机床行业的自主竞争力。

挑战“老师”

于德海的数控机床也取得了成功。

当一家从事航天研发的单位得知大连光洋可以生产装备自主研发数控系统的五轴数控机床时，相关负责人和技术人员很快就带着需要加工的叶轮坯料赶到大连。这位负责人要亲自看看大连光洋机床的加工效果。在双方技术人员密切合作下，仅用2天就完成了以往使用进口机床需要经过一个月的调试工作。生产出的零件在专家评估后十分满意，随后该单位决定采购使用。

2013年7月底的一条消息再次让整个机床行业沸腾。由科德制造的高精度五轴立式机床正式启运出口德国。

在去年4月的中国国际机床展上，大连光洋的五轴立式加工中心、五轴卧式加工中心一经展出，吸引了一家嗅觉敏锐的德国机床经销商的注意。大连光洋这套五轴立式加工中心现场加工产品表现出的高精度不逊于国际大牌的高端数控机床，而售价仅为这些大牌的一半――这样的价格通常只够买一套西门子、发那科的数控系统。该公司的负责人当场和于德海签订了一台五轴立式加工中心的购买合同，要大连光洋在最短的时间内把产品送抵德国。

这家有百余年历史的全球性机床经销商当年9月在德国汉诺威EMO 2013机床展览会中，把这台中国产的机床带到了德国市场。

从被禁运、限制进口到把机床卖到对方家门口，大连光洋这个“学生”向曾经的“老师”发起了挑战。

当于德海的机床逐渐名声在外时，慕名而来的客户开始多起来。

“不，绝对不行，不卖。”所有来访的客人，甚至媒体记者在试探着问于德海一句，可否用科德生产的机床配进口系统时，他的回答总是坚定而有力。

“如果科德的高档数控机床用的是发那科、西门子的数控系统，那我们的高档数控系统就会永远被国外知名品牌埋没，就永远没有民族品牌走向世界历史舞台的一天了。”于德海宁可损失短期利益，也要把企业的长远发展目标放在首位。虽然这样可能给企业带来一些困难，但这条路必须也只能如此走下去，唯此才能把中国的数控品牌树立起来。