國產化數控係統的應用現（xiàn）狀與（yǔ）發展趨勢-刀具網-數控（kòng）機床市場網

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國產化（huà）數控係（xì）統的應用現狀與發展趨勢

2018-7-18 來源：太原機車車輛配件廠作者：田建忠（zhōng）

摘要：從整體技術水平、綜合競爭能力和（hé）市場應用等（děng）方麵介（jiè）紹國產化數控係統的應用現狀，並指（zhǐ）出其發展趨勢。

數控加工是一（yī）門集計算機、自動控製、現代測量、微電子控製和信息化處理為一（yī）體的多學科交叉的綜合性高新技術，在現代工業製造領（lǐng）域得到了迅猛（měng）的發（fā）展（zhǎn）和極大的普及（jí）。采用（yòng）數控加工技術能（néng）夠滿足多品種、大批量、高精（jīng）度複雜零部件的加工與製造，是實現工業製造（zào）自動化、數字化、柔性化、信息化、集成化和（hé）網絡化的重要基礎保證，同時也（yě）是現代機床裝備的靈（líng）魂（hún）和核心，具有廣闊的應用和市場前景，大力發展具有自主知識（shí）產權的（de）國（guó）產化數控係統和功能部件，對促進（jìn）我國裝備（bèi）製造業（yè）的快（kuài）速發展、推進（jìn）工業現代化進程，實現由“中國製造”向“中國創新”的邁進，具（jù）有十（shí）分重要的戰略意義。

1、數（shù）控係統（tǒng）的概念（niàn）

數控係統通（tōng）過對位置、速度和軌跡等參數的控製，向計算機輸入相應數據，經過係統自動插補運算後得出理想的（de）運（yùn）動軌（guǐ）跡，然後輸出（chū）到執行機構，加工出滿足規定要求的零部件。數控係統（tǒng）作為數控機床最重要的“大腦”和（hé）“神經中樞”，在確保產品（pǐn）質量、滿足用戶（hù）使用需求中起（qǐ）到了至（zhì）關重要的（de）作用，是一個國家機械製造業智能化水平的重要（yào）標誌和具體體現。

數控係統一般采用若幹微處（chù）理器通（tōng）過程序化的軟件形式實（shí）現數（shù）控加工功能，主（zhǔ）要由輸入、處理和（hé）輸出三個基本單元構成（chéng），而所（suǒ）有這些工作都由計算機（jī）數控（kòng）係統通過程序進行集（jí）中、合理的協（xié）調與（yǔ）分配，使（shǐ）之能夠高（gāo）效、安全、可靠地運行和工作。數控機床的核心是數控係（xì）統，通過裝有計算機控製係統來（lái）滿足機床的自動化加工，數控（kòng）係統能夠高效地處理具有控製編碼或其他指令符號規定的邏輯程（chéng）序，以代碼為載體輸入到數控裝置，經運（yùn）算處理後由數控裝置發出（chū）各種控製指令和信號，控製機床（chuáng）的規定動作（zuò），按照產品圖樣（yàng）要求的尺寸和形狀，自動地將零件加工出來。數控機床較好地解決了複雜、精密、小批量、多品種（zhǒng）零（líng）件的加工（gōng）技術問題，是一種柔性、高效、典型的機電一體化產品，數控機床（chuáng）的橫空出世，作為19世紀人類文明成果的重要標誌，順應了（le）時代發展的需（xū）要，推（tuī）動了工業化革命的（de）進程，代表了（le）現代機床控製技術的前進方向。數控係統集成控製原理如圖1所示。

圖1 數控係統集成控製原理

2、國產化數控係統的應用現狀

數控係統是數控機（jī）床裝備的核心部件，數控機（jī）床整機出廠時需要裝備數（shù）控係統，同時設備改造、係統升級也需要用到數控係統，特別是近幾年來我國在能源、電力、航空、航天、鐵路、汽車和冶金等方向的快速發（fā）展，更是為數控係統的應用提供了廣闊的（de）市場空間。

改革開放以來，我國國民經濟持續穩步增長，極（jí）大的社會需求帶動了數控技術產業鏈的快速發（fā）展，同時也應看到，我國與國外先進的數（shù）控技術尚有（yǒu）一定的差距，但這種差距在逐步縮小，在引進、消化、吸收、再（zài）創新國外先進數控（kòng）技術的（de）基礎上，我（wǒ）國已生產出（chū）具有自主知識產權（quán）的數控係統和數控機床，特別是國產經（jīng）濟型（xíng）數控係統，滿足了（le）機床製造業對數控技術的配套要（yào）求，符合大多數中國用戶的實際使（shǐ）用水平，加之又有價格方麵的優勢，得到了廣（guǎng）大用戶的青睞，形（xíng）成了規模化生產優勢。國產數控係統企業已占領我國經濟型數控係統（tǒng）95%以上的市場份額。在中型數控係統領（lǐng）域，國產數控係統的功能已達到或接近國外同類（lèi）產品水平，市場價格和售後服務較國外產品仍有（yǒu）較大的優勢，市場占有率也在不（bú）斷攀升。高檔數控係統方麵，國產數控係統的市場占有份（fèn）額較少，絕大部分市場被發那科、西門子、三菱和德（dé）馬吉等國外（wài）品牌占領，但值得欣（xīn）慰的是，國產化數控係統已開始進軍這一高端領域，其中華中數控和廣州數控的研發（fā）蓄勢待發，隨（suí）著未來（lái）通過密集性攻關對關鍵技術的重大突破，趕超（chāo）國際（jì）先進水平指日可待（dài）。

我國數控係統的研發雖然取（qǔ）得了很大的發展，但是在高檔數控領域配套的（de）數控係統90%以上都是國外產品。高檔數控係統是滿足國家戰略發展（zhǎn）裝備（bèi）的重要手段，是決定機床裝備性能、功能、可靠性和成本的決定性因素，在這一核心領（lǐng）域，國外對我國（guó）至今（jīn）仍進行嚴格（gé）的技術封（fēng）鎖，嚴重製約了我國高檔數控機床的發展。為了加快我國數控技術行業的快速發展，國家出台了一係列政策，包括國務院批準實施《裝備製造業調整和振興計劃》和國家科技（jì）重大專項“高檔數（shù）控機（jī）床與基礎（chǔ）製造裝備（bèi）”。《裝備製造業調（diào）整和振（zhèn）興（xìng）計（jì）劃（huá）》明確提出：“堅持裝備自主化與重（chóng）點建設工程相結合，堅（jiān）持自（zì）主開發與引進消化吸收（shōu）相結合，堅持發展整（zhěng）機（jī）與提高基礎配套水平相結合的基本原則”，提升數控係統等基礎配套（tào）件的市（shì）場占有率，是落實裝備自主化的重要內容（róng）。國家科技重大專項“高檔數控機床與基礎製造裝（zhuāng）備”也提出，到2020年，國產高檔數控機（jī）床的市場占有率要實現較大程度（dù）的提高。這些舉（jǔ）措為我國數控技術行業創造（zào）了（le）良好的外（wài）部氛圍，對於滿足（zú）我（wǒ）國國防工業急需的高檔數控機床開發具有十分重要的現（xiàn）實意義。

目前我國（guó）正處（chù）於工業化快速發展的成（chéng）長時期，其中以能源、電力、航空、航天和鐵路為龍頭的基礎工業發展（zhǎn）勢（shì）頭強勁，構成了對機床（chuáng）尤其是數控機床的巨大需求，發展（zhǎn）功能齊全、性能可靠及技（jì）術前瞻的數（shù）控（kòng）係統是我們（men）的（de）曆史性選擇。數字化技術的應用場景如圖2所示。

圖2 數字化技術的應用場景

3、國產化（huà）數控係統的（de）發展趨勢

數控係統是確保數控機床技術領先的前提和重要保證。預測未來幾年國產化數控係統的發展趨勢有以下（xià）幾點：

（1）向高速度、高效率（lǜ）方向發展。數控（kòng）機床實現高速化加工，可以極大地（dì）提高加工效率（lǜ）、降低使用成本，還可為提高產品的（de）表（biǎo）麵（miàn）加工質量和精度提供有力的技術保（bǎo）證。

（2）向高精度方（fāng）向發展。通過設置自動間隙補償功（gōng）能和自動監視、自動補（bǔ）償伺服係（xì）統漂移功（gōng）能，可以滿足從精密加工到超精密加工、精度（dù）等級從微米級到亞（yà）微米級乃至納米級的製造，為高精度（dù）產品的加工帶來福音。

（3）向高（gāo）可靠性方（fāng）向發展。數控係統（tǒng）采用大規模專用集成電（diàn）路和高速微處理器，通過製造過程中的嚴格篩選和校驗，極大地提高電路的可靠性。隨（suí）著數字化技術的快速發展，未來數（shù）控機床的可靠性已經成為衡量數控係統質量的重要指標。

（4）向複合化（huà）、柔（róu）性化方向發展。為了（le）盡可（kě）能降低機床工作時的輔助時間，滿足柔性化生產的需要，人（rén）們希望將不同的加工功能整合在同一台機床上，因此具有（yǒu）複合功能的機床成為近年來數控係統的發展（zhǎn）趨勢之一。

（5）向多軸化方向發展。為滿足零件表（biǎo）麵各種曲麵的加工要求，采用多軸聯（lián）動（dòng）機床可（kě）在一次裝（zhuāng）夾條件下實現零件的快速加工，顯（xiǎn）著改善加（jiā）工表麵的精度等級，大幅度提（tí）高（gāo）加工效率，因此開發多軸數控加（jiā）工設備成為適應市場變化的重要（yào）手段。

（6）向開放式方向發展。開放式數（shù）控係統可以使用戶在統一（yī）的運行平台（tái）上，通過改變（biàn）、增加或裁剪數控功能，便捷地將用戶的特殊需求和技術訣竅（qiào）集成到係統中，快速實現（xiàn）多品種、多檔次的開放式數控係統，形成具有（yǒu）市場競爭力的名牌效應。

（7）向智能化方向發（fā）展。智能加工是基於神經網絡控製（zhì）、模糊控製、數字化網絡技術和理論的加（jiā）工技術，通過在加工過程中模擬人工智能活動，以解決加（jiā）工過程許多不確定性的、需要由（yóu）人工幹預才能解決的技術問題。智能化技術涵蓋於數控係統的各個層麵，它包含加工過程自適應控（kòng）製技術、加工參數的智（zhì）能優化選（xuǎn）擇（zé）、智能故障自診斷與自（zì）修複技術、智能故障回放和故障仿真技術、智能化交流伺服驅動裝置等（děng）。

（8）向網絡化方向發展（zhǎn）。數控機床實現網絡化，可以使本身的數控係統與（yǔ）外部的其他控製係（xì）統或（huò）上遊計算機進行網絡化的連接，為（wéi）實現人機對（duì）話和遠程（chéng）通信服務等功（gōng）能鋪平道（dào）路（lù）。數控係統的網（wǎng）絡化將極大地滿足生產線、製（zhì）造係（xì）統和製造企業對信（xìn）息集成的需（xū）求，也是實（shí）現新的製造模式的重要手段和必要條件。

4、結語（yǔ）

隨著科學技術的飛速發展，先進的數控係統在工業製造領域的應用將會越來越多，提供穩定、可靠、先進的高檔數控（kòng）裝備，構建具有國際（jì）競爭力的數（shù）控技術產業鏈，掌握數控係統的核（hé）心技術，滿足從規劃、設計、分析到優化的（de）綜合功能要求，將有力地促進我國數控技術的全麵（miàn）進步，為企業的技術升級和產業結構調整起到催化劑和孵化器的示範效應。

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