時間：2023-03-08 15:31:53
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制定符合中國國情的總體發展戰略，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。通過對數控技術和產業發展趨勢的分析和對我國數控領域存在問題的研究，我們認為以科技創新為先導，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，堅持可持續發展道路將是一種符合我國國情的發展數控技術和產業的總體戰略。
1.1以科技創新為先導
中國數控技術和產業經過40多年的發展，從無到有，從引進消化到擁有自己獨立的自主版權，取得了相當大的進步。但回顧這幾十年的發展，可以看到我們在數控領域的進步主要還是按國外一些模式，按部就班地發展，真正創新的成分不多。這種局面在發展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數控強手如林的今天和知識經濟即將登上舞臺的新世紀，這一常規途徑就很難行通了。例如，在國外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩市場，技術上就已經落后了；在國外將脈沖驅動的數字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數字伺服，但至今沒形成大的市場規模；近來國外將數字式伺服發展到用網絡（通過光纜等）與數控裝置連接時，我們又跟著發展此類系統，前途仍不樂觀。這種老是跟在別人后面走，按國外已有控制和驅動模式來開發國產數控系統，在技術上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內設立研究所和生產廠，實行就地開發、就地生產和就地銷售，使我們的產品在性能價格比上已越來越無多大優勢，因此要進一步擴大市場占有率，難度自然就很大了。
為改變這種現狀，我們必須深刻理解和認真落實“科學技術是第一生產力”的偉大論斷，大力加強數控領域的科技創新，努力研究具有中國特色的實用的先進數控技術，逐步建立自己獨立的、先進的技術體系。在此基礎上大力發展符合中國國情的數控產品，從而形成從數控系統、數控功能部件到種類齊全的數控機床整機的完整的產業體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠受別人的制約，才有可能用先進、實用的數控產品去收復國內市場，打開國際市場，使中國的數控技術和數控產業在21世紀走在世界的前列。
1.2在商品化上狠下工夫
近幾年我國數控產品雖然發展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數控系統而言，國產貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現國產數控系統用于舊機床改造的例子較多，而裝備新機床的卻很少，機床廠出產的國產數控機床大多數用的都是國外的系統。這當然不是說舊機床的數控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數控系統與國外相比還存在相當大的差距。
影響數控系統和數控機床商品化的主要因素除技術性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩定性和實用性。以往，一些數控技術和產品的研究、開發部門，所追求的往往是一些體現技術水平的指標（如多少通道、多少軸聯動、每分鐘多少米的進給速度等等），而對影響實用性的一些指標和一些小問題卻不太重視，在產品的穩定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現某些產品鑒定時的水平都很高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標、高性能的產品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現不盡人意，最后喪失了信譽，打不開市場。這說明，高指標、高性能的樣機型的產品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當大的距離的，將一個高指標、高性能的產品變為一個有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。數控技術和數控裝備是制造工業現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力，關系到一個國家的戰略地位。因此，世界上各工業發達國家均采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業。
關鍵詞 精加工；數控技術；譯碼
中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）113-0201-02
1 數控車床精加工程序的分析
數控機床的所有工作程序和工作內容全部是由其內部程序控制的，工件最終加工成什么標準也是有這些程序來決定的，即數控加工程序是數控機床的控制大腦。實際上數控機床加工產品水平，一部分是由機床本身精密系數決定，另一部分就是由其內部加工程序來控制的。數控車削加工操作要求輸入程序盡可能簡化，并一次輸入程序、調試程序和對刀，確保加工過程中不需要對程序進行修改；數控車床加工操作程序通常情況下是根據零件輪廓來編寫的，這種程序實際上就屬于精加工程序，將其結合系統循環模塊之后，即可完成多余余量的切除操作。數控加工特點決定著每一個數控加工程序中都包含有切削參數、刀鋸運動類型、主軸轉速和機床狀態等相關信息，而且不同信息在程序中都有不同代碼和格式相對應。在實際工業生產過程中，不同廠家生產出來的數控機床規格性能和結構等參數也不同，所以相應的輸入其系統數控加工程序也不同。
數控加工程序可以看做是由多個程序段組成的，而每一個程序段就是整個程序的單位連續字節，由多個代碼組成。每一個程序段所包含的內容不同，在數控加工過程中所承擔的任務也不同。所謂程序段的格式，就是由哪些字母、數字或者符號，通過什么樣的形式連接在一起。我們可以根據數控機床的型號以及所需要完成的任務來進行程序段的編寫，并按照規定格式將單位程序段連接在一起。字地址程序段主要由語句號字、代碼字以及程序段結束字符所組成，其中語句號字是數控系統識別成都段標號的重要標志，通常情況下程序段的起始符為N。
2 譯碼模塊的處理過程
每一個數控加工任務確定之后，首先要進行的就是數控加工程序的編寫，之后就是非常關鍵的插補運算處理。插補預處理的主要內容有譯碼、刀補計算以及加減速控制這三大塊。譯碼模塊在整個系統中的主要作用就是對數控加工程序進行插補變化，從而代碼轉換為系統可識別的數據及控制信息。
1）譯碼準則
譯碼模塊的程序段譯碼和數據處理要按照一定的規定進行，且整個預處理過程必須遵循系統程序格式。
刀具上一段的終點即是下一段的起始點：數控加工過程是一個連續運動過程，刀具的運動軌跡是連續的，不能出現跳躍情況。因此在進行數控加工程序編寫時，完全可以直接將刀具運動的終點作為接下來操作的起始點。
選擇刀尖中心為控制對象：數控機床加工刀尖是CNC控制軟件主要的控制對象，它被視為加工過程中的一個動點，任何幾何形狀的物體都需要經過刀尖的運動得以完成。因此數據加工程序就是控制這一點運動軌跡的程序。
按機床坐標系譯碼與計算：坐標系是數控機床加工工具的運動范圍，每個機床自其制造完成之后，坐標系就已經固定了，因此數控加工程序的編寫要遵循數控機床坐標系的規定和位置。
2）譯碼方法
編譯方法：所謂編譯方法即數控系統加工程序的預編譯，根據不同加工任務編譯出相對應的加工程序，實際加工時通過插補模塊從系統中提取，用來控制加工工具的運動軌跡，從而實施加工操作。這種數控加工方法最大的優勢就在于不需要在進行程序代碼之間的轉換，大大提高了數控加工效率。但其不足之處是需要占用系統較大的存儲空間，而且對于加工零件較復雜的情況下，很容易影響系統的操作性能。
解釋方法：該方法采用的是逐行譯碼、預處理和插補技術，在進行下一步加工程序之前，首先由解釋程序對加工代碼進行預處理后，再用來控制加工工具。這種數控加工方法使用起來較為簡單，而且不需要系統提供較大的存儲空間。但由于不同模塊之間數據處理時順序串行的，所以對解釋程序的運行速度要求較高，必須要滿足在不同程序段之間的來回轉換。
3）數控加工程序的檢錯
數控加工程序的檢錯是譯碼過程的第一步，檢錯效果的好壞將直接影響著數控機床加工程序是否能夠有效控制加工工具。檢錯就是對程序結構、詞法以及語法進行檢查，只有正確合法的程序段才能夠進入系統。
（1）程序結構錯誤檢查
數個程序段按照一定順序連接后就組成了一個完整的數控程序，但單位程序段也可以看作是一個小型完整程序，其基本構造也是起止符、程序號、程序主體等。所以程序機構錯誤的檢查，實質上就是對每一個程序段以及程序段之間聯系進行檢查。
（2）詞法錯誤檢查
詞法也可以簡單理解為語法，即數控程序語句的編寫規則。數控加工程序詞法檢查主要設計不同功能代碼字以及數字類型等，不同代碼所對應的數據類型也不同。而且每一個數控加工程度中都不能出現未定義代碼。
（3）出錯處理
數控加工程序的編寫難免會出現一些錯誤，正常情況下如果數控加工程序中有錯誤信息，系統會向用戶進行提示，并將具體錯誤信息的出錯原因和位置告知操作人員，以方便進行下一步的編輯修改?；久恳粋€數控系統都會預留一定空間存儲區，用于保存錯誤信息。這里我們給出錯誤信息的結構定義：
#define ERROP_DATA_SIZE 50
Struct ERROR_DATA
{ Uint ErrorNo;
Uint Block_Num;
Char ErrorInfo[20];
Int ErrorType;
Char code[5];
}Error_Table[ERROR_DATA_SIZE];
（4）數據的整理和存放
數控加工程序整理過程可以簡述為：首先從待加工程序中選擇提取出需要加工的程序段，并對程序段進行編碼，以明確其初始位置。按照字符串的形式將這些程序段存放至響應存儲區，同時按照標準進行格式和詞義檢錯。如經檢查沒有發現錯誤，即可將程序段進行分割，以字符串的形式將這些程序段存入指定存儲區。
精加工數控技術是未來機械工業發展的重頭戲，其涉及到很多學科領域。筆者目前的主要工作內容就是精加工數控技術的研究，雖然積累了一定的工作經驗，但在理論基礎上還有待提高。在今后的工作中，筆者將致力于精加工數控技術領域，以期能夠在該領域做出一定成果。
參考文獻
[1]關桂齊，楊松山，劉國良，陳士朋.我國數控技術發展的分析與研究[J].機械制造，2013，6:88-91.
[2]王燕.解析數控技術專業校內生產性實訓基地建設實踐[J].成功(教育)，2013，24:88.
[3]陳雅娟.機械數控技術的應用現狀和發展趨勢[J].科技與企業，2013，24:174.
2、數字控制。數字控制（NumericalControl，NC）是一種用數字化信號對控制對象（如機床的運動及其加工過程）進行自動控制的技術，簡稱為數控。
3、數控技術。數控技術是指用數字、字母和符號對某一工作過程進行可編程的自動控制技術。
4、數控系統。數控系統是指實現數控技術相關功能的軟、硬件模塊的有機集成系統，它是數控技術的載體。
5、計算機數控系統。計算機數控系統（ComputerNumericalControl，CNC）是指以計算機為核心的數控系統。
1、數控技術難學。
2、在學校里，學習難度最大的是數控專業，作業任務量最多的也是數控專業，期末考試最多的還是數控專業。數控行里一直流傳一句話“要想學數控，要先學熬夜?！?/p>
3、雖然學會難度很大，但近幾年來，數控技術的飛躍發展，數控機床的廣泛應用，數控領域的龐大需求，無不一一顯示著數控在現在這個社會的吃香程度，所以，你說，用處大嗎？當然大，不然大家花時間和精力在數控領域上又有什么意義呢！而且本來就是工廠技術加工靠數控，機器簡單易操作靠數控，工人安全高效率也是靠數控。所以，數控，可以說是工廠中的“必需品”。
數控技術在機械制造業的廣泛應用，已成為國民經濟發展的強大動力。
（來源：文章屋網 ）
在高速發展的當今社會中，數控機床的發展也越來越快。數控技術,是采用數字控制的方法對某一工作過程實現自動控制的技術。是我國衡量制造工業生產的重要指標，也是世界列強不遺余力發展和提升的重要技術，在提高生產力的同時市場經濟也會得到相應的提升。我國在數控技術上很早就開始了專業研究，注入了很多人力財力，所以我國的數控技術有著很高的水平和競爭力。煤礦是非常重要的資源，所以如何提升煤礦的開采效率和降低成本以及資源的利用成為大型煤礦企業共同關注的問題。數控技術采用電牽引采煤機為龍頭的液壓支架、重型刮板和帶式輸送機、重型掘進機、提升機等配套設備為大型煤礦行業搭建平臺。當然，數控技術在發展和完善中也存在著許多問題，尤其是在機械工業中:首先,對我國的數控行業的發展困難沒有足夠的重視。其次,許多企業沒有積極的創新技術，無法領悟核心技術，沒有指定研究標準。再次,數控技術產業較多，沒有完善的市場和網絡。最后,我國在培訓數控人才上缺乏好的機構，導致數控技術的人才匱乏，這些阻礙了數控技術的發展，影響了我國數控技術的發展。從總的方面來說，我國的技術落后于發達國家。數控技術的不斷發展和完善，已經成為設備運行以及加工過程實現自動化的重要技術。我們可以運行數控技術的自動化控制，來有效的實現大型機械的自動化處理，搭建一個智能的系統，便于維修和管理。因此，數控技術在煤礦機械的運行上以及控制上有著很實際的作用。不僅可以提升機械設備的功能、效率、可靠性還可以將整套系統帶入到一個全新的體制，更高的標準。相比于傳統的制造業，有些較難較復雜的工序，特別是一般機床和設備無法完成的零件加工處理，以及在新產品的研制和生產上還有在細節上的提高效率節省時間，數控技術有著太多傳統制造業無法完成的任務。
二、分析數控技術在煤礦運行中可能存在的問題
1.管理上需要更完善的制度，煤礦技術在數控技術搭建的運行平臺上，需要有全面的管理技術。但是在實際操作時，平臺上對于操作者的專業要求不高甚至是零基礎，導致了數控技術與煤礦機械融合中的管理缺陷，沒有形成較為完整的管理機制，這樣可能會造成大型機械的損耗，運行不利以及人員上的混亂等等問題。另外，在保養和維修期間，沒有非常嚴格的標準和制度，可能會造成設備的精準度出現偏差，在日后的生產工藝上出現問題，也可能會造成在同等水平的對比之下處于下風，從而影響了數控技術在煤礦領域上的效益。
2.工藝指導上存在著不足，在數控技術的應用上，沒有對整體的運行情況更詳細的了解，沒有指定嚴謹的統一的管理方式，例如設計周期三個星期，試制周期三個月，無故障運行三年。特別是在整體以及二者融合的藝術運用上，對產品質量的控制沒有工藝上的全面指導，這些問題可能會造成技術與機械運行上的不匹配，不便于提高整體的工作效能。
三、研究數控技術在煤礦機械中的應用與發展
1.精湛技術的高目標要求。我國的煤礦資源非常豐富，所以煤礦也成為全國能源系統中的主導，所以，在研究數控技術的全面運用上，不妨著手與煤礦企業的生產要求、發展趨勢等多方面，同時也可針對煤礦的開采以及保護設備和精度調節中入手。這樣，在激烈的市場競爭中，煤礦企業在謀發展、求壯大等技術層面上想取得突破，可以搭建一個合理的管理嚴謹的生產模式，例如機床配置的圖紙樣式以及復雜程度、準確度和數量進行全面的分析，選擇更為適合的機床。盡管不能全面的投資購置大數量的數控加工機床，也可以圍繞著現有的一些型號以及加工基礎，進行普通機床與數控技術機床的融合，建立出全新的生產模式，可以形成更高精度的指標。同時在普通機床與數控機床相結合的過程中，出現的一些技術處理上的問題，在得到解決的同時，也有利于提升和改進，大大保證了生產質量和穩定性。此外，煤礦企業需要掌握一些數控技術，煤礦企業可以結合自己當前擁有的普通設備的基礎上，利用企業的資源，選擇國內或者是進口的數控技術、設備等，就可以對現有的資源和人員進行改造以及培訓，形成全新的結合型數控技術，在應用的過程中，體現出數控技術的占用資源少、操作簡單等優點，可以更加協調的適應比較復雜的制造和生產。
2.整體優勢在企業中的表現。在受到不同領域包括采煤企業的不同影響下，特別是大型機械種類、現社會中先進的設備等的運行方式，能夠從多角度多方面提升采煤企業的效益，增強開采的技術和安全性等。
3.當今社會工業的飛速發展，也加速著人類生存環境的惡化。在我國科技的發展浪潮中，資源的利用率以及環保逐漸成為許多人關注的問題。煤礦企業并不特殊，所以，煤礦企業也應該積極響應人民的號召滿足人們的需求。在傳統的制造生產中，煤礦企業的生產對環境造成了極大的污染，而且資源利用率很低，并且施工人員以身犯險，安全問題沒有絲毫的保障。但是如果煤礦機械與數控技術的結合就會很有效的解決這一系列難題。自動化、少污染、高利用率、使煤礦企業在綠色環保的趨勢下穩步前行，滿足國家和人民對于煤礦的需求。同時也推動了先進技術的發展和實施。當然，工業的綠色化也會增進數控技術的發展。
四、總結
數控技術主要是通過現代計算機編程的方式來對加工機械制定相應的加工順序,對整個機械加工過程進行智能化控制。數控技術由于其具有較高的精度和較快的工作效率而深受機械生產制造廠家的喜愛,已經廣泛地應用于我國的各行各業當中。
1.2數控技術的核心原理
數控技術的整個控制過程是通過計算機、自動控制系統、電氣傳動裝置以及精密傳感測量裝置完成的,這是一種高新的技術工藝。目前比較流行的數控技術中主要使用的是CNC系統,這種系統由于其高靈活性而深受各種機床生產廠家的喜愛,被普遍使用來對機床進行控制。
1.3數控技術設備
隨著數控技術的發展,數控技術的設備也得到進一步改進。數控技術裝備主要有以下幾個方面:(1)在數控設備中所廣泛使用的數字伺服技術指的是一種能夠使用現代控制理論對設備的運轉進行控制的技術,也正是由于這種技術的發展而逐步摒棄了過去的危機處理控制方式,數字化的控制理念已經成為未來數控領域發展的重要思想。(2)數控設備中還包括精密機械的設計和加工等方面。數控設備的主要目的就是提升生產效率,提高設備的生產精度,而精密機械則成為數控設備中不可或缺的一部分,只有這樣才能夠保證生產出高精度的機械部件。
二、數控技術在機械制造中的應用
2.1數控技術在工業生產領域的應用
現代機械制造行業不斷發展,迫切需要在工業生產中應用數控技術成功地實現無人化工業產業的模式。在目前我國的工業生產過程中,通過數控技術完成對加工的整體控制。首先錄入工業生產的控制指令,在計算機的控制作用下來對輸入的生產指令進行任務發配,執行機構在計算機的控制下進行生產加工,并且通過計算機對生產加工過程進行動態監測,發現加工過程中存在問題及時地傳遞給指令分配模塊,停止繼續生產作業。通過數控技術的應用,目前我國的工業生產領域已經實現了科技化、現代化,有效地解放了工業生產企業的勞動力,降低了企業的生產成本。
2.2數控技術在汽車行業中的應用
由于汽車零部件對于精度的要求比較高,所以在企業生產中數控技術的應用比較廣泛。通過數控技術的使用已經實現了生產線的高度智能化,有效地提升了生產線的作業效率,而且高精度化的生產模式也有效地降低了殘次品的概率,有效地降低了企業的生產成本,為促進我國汽車行業的發展起到了十分重要的作用。
2.3數控技術在機械設備中的使用
在機械制造領域中機械是最根本的設備,高精度的機械設備能夠更好地保證生產出符合技術要求的其他設備。由于數控機床的控制能力比較強,能夠實時地指揮設備的運轉方式,并且通過數字化處理的模式來解決機械設備在運轉過程中出現的問題,通過編程的形式來實現對整條生產線的整體性控制,有效地提升了生產效率和生產精度。傳統機械生產工藝中需要操作工人到現場對工具進行調整,根據設備技術參數要求對設備部件進行操作,不但生產效率低,而且生產的設備精度也不夠高。應用數控技術則可大大地簡化機械設備的生產過程。隨著我國科技的進步,數控技術也取得了突飛猛進的發展。目前,我國機械制造中數控技術的應用發揮著核心的作用,能夠實現多種平臺操作。隨著數控技術的逐步成熟,數控技術的生產成本也降低了很多。在未來的機械制造行業中,數控技術必將隨著我國科技的進步而取得進一步的發展。要以科技發展為基礎,以市場需求為技術革新的動力,進一步推動數控技術的發展。要根據現代人對于人性化科技的要求,逐步實現數控技術的人性化控制,有效地提升機械制造過程的自動控制水平。
在我國，數控技術與裝備的發展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。特別是在通用微機數控領域，以PC平臺為基礎的國產數控系統，已經走在了世界前列。但是，我國在數控技術研究和產業發展方面亦存在不少問題，特別是在技術創新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何有效解決這些問題，使我國數控領域沿著可持續發展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數控研究開發部門和生產廠家所面臨的重要任務。
為完成此任務，首先必須確立符合中國國情的發展道路。為此，本文從總體戰略和技術路線兩個層次及數控系統、功能部件、數控整機等幾個具體方面探討了新世紀的發展途徑。
1總體戰略
制定符合中國國情的總體發展戰略，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。通過對數控技術和產業發展趨勢的分析和對我國數控領域存在問題的研究，我們認為以科技創新為先導，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，堅持可持續發展道路將是一種符合我國國情的發展數控技術和產業的總體戰略。
1.1以科技創新為先導
中國數控技術和產業經過40多年的發展，從無到有，從引進消化到擁有自己獨立的自主版權，取得了相當大的進步。但回顧這幾十年的發展，可以看到我們在數控領域的進步主要還是按國外一些模式，按部就班地發展，真正創新的成分不多。這種局面在發展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數控強手如林的今天和知識經濟即將登上舞臺的新世紀，這一常規途徑就很難行通了。例如，在國外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩市場，技術上就已經落后了；在國外將脈沖驅動的數字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數字伺服，但至今沒形成大的市場規模；近來國外將數字式伺服發展到用網絡（通過光纜等）與數控裝置連接時，我們又跟著發展此類系統，前途仍不樂觀。這種老是跟在別人后面走，按國外已有控制和驅動模式來開發國產數控系統，在技術上難免要滯后，再加上國外公司在我國境內設立研究所和生產廠，實行就地開發、就地生產和就地銷售，使我們的產品在性能價格比上已越來越無多大優勢，因此要進一步擴大市場占有率，難度自然就很大了。
為改變這種現狀，我們必須深刻理解和認真落實“科學技術是第一生產力”的偉大論斷，大力加強數控領域的科技創新，努力研究具有中國特色的實用的先進數控技術，逐步建立自己獨立的、先進的技術體系。在此基礎上大力發展符合中國國情的數控產品，從而形成從數控系統、數控功能部件到種類齊全的數控機床整機的完整的產業體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠受別人的制約，才有可能用先進、實用的數控產品去收復國內市場，打開國際市場，使中國的數控技術和數控產業在21世紀走在世界的前列。
1.2在商品化上狠下工夫
近幾年我國數控產品雖然發展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數控系統而言，國產貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現國產數控系統用于舊機床改造的例子較多，而裝備新機床的卻很少，機床廠出產的國產數控機床大多數用的都是國外的系統。這當然不是說舊機床的數控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數控系統與國外相比還存在相當大的差距。
影響數控系統和數控機床商品化的主要因素除技術性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩定性和實用性。以往，一些數控技術和產品的研究、開發部門，所追求的往往是一些體現技術水平的指標（如多少通道、多少軸聯動、每分鐘多少米的進給速度等等），而對影響實用性的一些指標和一些小問題卻不太重視，在產品的穩定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現某些產品鑒定時的水平都很高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標、高性能的產品到用戶哪兒卻由于一些小問題而表現不盡人意，最后喪失了信譽，打不開市場。這說明，高指標、高性能的樣機型的產品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當大的距離的，將一個高指標、高性能的產品變為一個有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。
另一方面，數控系統和數控機床不像家電類產品那樣易于大批量生產，應用環境也不那么簡單。數控產品是在生產環境中使用，面臨的是五花八門的工藝問題。如果開發部門對這些問題掌握得不透，就難以將產品設計得很完善。而且數控產品的某些問題在開發、試用，甚至鑒定時都難以發現。這就造成，同樣型號的數控機床在有的用戶那兒運行得很好，而在別的用戶那兒卻表現欠佳?；蛘咄瑯有吞柕臄悼貦C床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件時卻不盡人意。出現這種情況，有時是用戶操作人員的水平問題，但有時就是數控產品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題，國外一些公司設立了專門機構來測試考驗自己的產品，如為考驗新開發的數控系統，廠家自己設計和從生產實際中收集了大量零件程序，讓數控系統運行各種各樣的程序，一旦發現問題，即立即反饋給開發部門予以解決。經過這樣的測試考驗過程后，數控系統的潛在問題就大為減少。以往，我們的產品就很少進行這樣嚴格的全面的自我測試考驗。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。這樣，即使一個小問題也將嚴重影響國產數控產品的聲譽。
因此，我們應充分重視上述問題，在商品化上切實狠下工夫，將其作為數控產業的主干來抓，貫穿于技術研究、產品開發、試制、生產等的全過程中，從而將我們已有的技術水平較高的數控產品變成真正有市場的好商品。
1.3將管理和營銷作為產業發展重點
經過20來年市場風雨的沖擊，國人已越來越認識到，技術固然重要，但在市場經濟的環境下，要在激烈的全球競爭中獲勝，管理和營銷就顯得更為重要。例如，我國臺灣生產的數控機床不但占領了大陸市場的相當大的份額，而且還打進了美國市場。是臺灣數控機床的技術和質量超過美國了嗎？顯然不是。那他們靠的是什么？重要的一條就是在企業管理和產品營銷上下了工夫。而我們長期以來把主要精力放在開發技術和提高水平上，忽視了經營管理、市場開拓、產品營銷等方面的工作，結果在新技術、新產品開發出來以后，在產品質量提高以后，企業仍然處于產品銷售不暢的困境［1］。國內外的經驗說明，數控產品的競爭力不僅取決于技術，更取決于經營管理能力和營銷能力。
因此，從現在起我們應將管理和營銷作為產業發展重點，真正擺脫計劃經濟時代所遺留下來的思維方式和工作習慣的束縛，建立適應市場的高效、靈敏的運行機制和有效的激勵機制。通過這種機制，一方面切實加強企業管理，激發企業負責人和廣大職工的負責精神、創造精神和獻身精神，努力提高產品的競爭能力；另一方面充分調動企業內外、行業內外一切積極因素，大力加強市場開拓力度，奮力打通營銷渠道?？梢詧孕牛羞^硬競爭力的產品，再加上北京開關廠那樣的“找、掙、鉆、搶”精神，我們就一定能在市場競爭中取得勝利。
1.4大力加強技術支持和服務
數控系統和數控機床作為典型的高技術產品，對用戶的技術支持和服務是相當重要的。以前國產數控產品喪失信譽的原因，除可靠性問題外，另一大問題就是缺乏有力的技術支持和服務。用戶花了很多錢買的數控機床或數控系統，一旦出現問題卻叫天天不應，叫地地不靈，以后誰還敢買我們的產品。因此，應將對用戶的技術支持和服務當成重要的日常工作來抓，使我們在市場上向縱深挺進時，有一個強大后方。因此，為了取得數控產品市場競爭的全面勝利，必須建立以技術支持和服務為核心的強大后方。當然，為贏得主動，后方也須主動出擊。目前，利用先進的信息技術手段（如網絡和多媒體），將為建立新一代立體化的技術支持和服務體系開辟新的途徑。
1.5堅持可持續發展道路
可持續發展是下一世紀企業發展的重要戰略，我國數控產業要有大的發展也必須堅持走可持續發展的道路。綠色是實現可持續發展的重要途徑，其主要思想是清潔和節約。為此應大力加強綠色數控產品的開發，加速促進數控產品、數控產業以及整個制造業的綠色化，主要戰略措施應考慮以下幾方面：①有效減少產品制造及使用過程中的環境污染。如減少數控機床的鑄件結構，消除鑄造對環境的污染；將數控機床主軸的以油氣、噴油等取代油霧，減少對生產環境的污染；在精密數控機床及其運行環境的溫度控制中取消氟利昂制冷的恒溫技術；以電傳動代替機械傳動，減少噪聲污染。②大幅度降低資源消耗和能源消耗。如以軟件代替硬件，從而減少硬件制造的資源和能源消耗及污染，并減少產品壽命結束后硬件裝置的拆卸回收問題；以永磁驅動代替感應驅動，提高效率和功率因數，節約能源；以電傳動代替機械傳動，提高效率，減少能源消耗。③加強用數控技術改造傳統機床。這既符合運用信息技術和自動化技術改造傳統產業，使傳統產業生產技術和裝備現代化這一產業可持續發展的目標得以實現，又可取得巨大的經濟效益。我國擁有普通機床數百萬臺，加強用數控技術改造傳統機床將成為下世紀我國數控領域的重要發展方向。④大力發展綠色數控機床。綠色數控機床應是材料消耗少、能耗低、無污染，壽命長且便于拆卸回收的新型機床。例如，以并聯結構代替串聯結構就是開發綠色數控機床的一條途徑，這是因為并聯結構機床消耗的金屬材料僅為常規串聯結構機床的幾分之一，其加工量也比常規機床大幅度減少，特別是消除了大型結構件的鑄造，這將顯著降低機床制造過程中的能源消耗和對環境的污染。此外，并聯結構機床有利于采用電傳動，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。
國際標準化組織制定了ISO14000環境管理標準，全球環境問題“法律化”的趨勢正在進一步發展，可持續發展將成為企業通向國際市場的通行證［2］。因此，我們的數控產品要在下一世紀走向國際市場，我們的企業就必須“從我做起，從現在做起”。
2技術途徑
2.1發展具有中國特色的新一代PC數控系統
數控系統是各類數控裝備的核心，因此通過科技創新首先發展具有中國特色的新型數控系統，將是推動數控產業化進程的有效技術途徑。
實踐證明，10年來我們所走的PC數控道路是完全正確的。PC機（包括工業PC）產量大、價格便宜，技術進步和性能提高很快，且可靠性高（工業PC主機的MTBF已達30年［3］）。因此，以其作為數控系統的軟硬件平臺不但可以大幅度提高數控系統的性能價格比，而且還可充分利用通用微機已有軟硬件資源和分享計算機領域的最新成果，如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯網通訊等。此外，以通用微機作為數控平臺還可獲得快速的技術進步，當PC機升級換代時，數控系統也可相應升級換代，從而長期保持技術上的優勢，在競爭中立于不敗之地。
目前，PC數控系統的體系結構有2種主要形式：（1）專用數控加PC前端的復合式結構；（2）通用PC加位控卡的遞階式結構。另外還有一種正在發展的數字化分布式結構。其方案是將由DSP等組成的數字式伺服通過以光纜等為介質的網絡與數控裝置連接起來，組成一完整的數控系統。這種系統雖然性能很好，但由于開發和生產成本太高，近期難以被國內廣大用戶所接受。我們認為，上述結構并不是符合中國國情的最好方案，適合中國國情的應是將所有數控功能全軟件化的集成式結構，因為這種結構的硬件規模最小，不但有利于降低系統成本，而且更重要的是可以有效提高系統的可靠性。
幾十年的經驗表明，可靠性好壞是國產數控系統能否發展的關鍵。雖然影響數控系統可靠性的因素很多，但過大的硬件規模和較低的硬件制造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。以往，國產數控系統在總體設計時由于種種原因的限制，不得不選用技術指標不太高的普通CPU，這樣，為完成數控的復雜功能往往需要由多個CPU來組成系統，有時還需另加一些專用或通用硬件電路來實現數控系統的一些高實時（如細插補、位置伺服控制等），從而造成系統硬件規模龐大。對于數控系統這種批量不大的產品，在國內現有工藝條件下，很難從硬件制造的角度保證系統的可靠性，因而使得國產數控系統在生產現場的表現不佳，對國產數控系統的形象和聲譽造成嚴重影響，使得不少用戶現在還心有余悸。
因此，我們在開發新型數控系統時，應優先選用新型高性能CPU（如高主頻的PentiumII、PentiumIII等）作為系統的運算和控制核心，并盡量用軟件來實現數控的所有功能。這樣，可大幅度減小系統硬件的規模。此外，還應在軟件設計、電源設計、接插件設計與選用、接地與屏蔽設計和施工等方面采用強抗擾高可靠性設計與制造技術，從而全面提高系統的可靠性。
由于一個新型高性能CPU可以代替數十個普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平臺上不僅可以完成數控系統的基本功能（如信息處理、刀補計算、插補計算、加減速控制等）和開關量控制功能（內裝PLC），而且還可以完成伺服控制功能。這樣，以前由DSP完成的數字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量變換控制等）均可由PC中的CPU完成，從而實現內裝式伺服控制，這不僅有效縮小了數控部分的硬件規模，而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬件規模。
這種具有內裝PLC和內裝伺服控制的全軟件化集成式數控系統，其硬件規模將達到最小化，整個數控系統除一個PC平臺外，剩下的只有驅動機床運動的功率接口和反饋接口。這既有效提高了系統可靠性，又消除了信息傳遞瓶頸，提高了系統性能，同時還可顯著降低系統成本，使系統（包括電機）售價將可降至現有數控系統的一半左右。顯然，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數控系統將具有極強的競爭力，有望為開創中國數控的新局面作出貢獻。
此外，集成化PC數控系統還有一大優點，就是容易實現開放式結構。這是因為，這種系統的硬件本身已經是完全開放的，構成開放式數控系統的工作完全在軟件上，只要制定好標準和協議，從信息處理、軌跡插補、加減速控制、開關量控制到伺服控制都可以實現開放，從而可大大方便用戶的使用。
2.2推進數控功能部件的專業化生產
解決數控系統問題后，如何實現數控機床的模塊化設計與制造便是我國機床制造企業快速響應市場需求，在競爭中獲勝的另一關鍵。要實現數控機床的模塊化設計制造，必須解決數控機床功能部件的專業化生產問題。目前我國在這方面離實際需求還有相當大的差距。因此，在今后的若干年內，我們必須大力促進數控機床功能部件的開發和專業化生產。其要點如下：
(1)新型永磁電主軸單元電主軸已成為國際市場上最熱門的數控機床功能部件。但目前這類產品幾乎都為感應異步型，存在以下突出問題：①轉子上存在繞組，有大電流流過，因此轉子發熱嚴重，直接影響主軸精度；②低速出力小且轉矩脈動大，難以滿足寬范圍切削要求；③效率和功率因素低，不僅電機體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多；④控制系統復雜、成本高。
因此，利用我國稀土永磁材料的優勢，開發新型大功率、高效率、寬調速范圍永磁同步型交流電主軸單元，將可有效解決現有電主軸存在的問題，形成具有中國特色的新一代電主軸產品。由于永磁電主軸的機械結構和控制系統都較感應異步型電主軸簡單，因此易于進行專業化大規模生產。當然，這還要攻克主軸支承（陶瓷軸承、流體動靜壓軸承、磁懸浮軸承）技術、高精度高速動平衡技術、高速驅動、檢測與控制技術、高可靠性安全保證技術等關鍵技術。
(2)廉價的高性能伺服系統目前，一套進給交流伺服系統（驅動器+電機）的價格一般都在萬元以上，主軸伺服系統的價格高達數萬元，已成為降低國產數控機床成本的一大障礙。因此，應配合新型集成化國產數控系統的發展，大力開發廉價的高性能內裝式伺服系統。由于內裝式伺服的硬件部分只有電機和功率接口，充分利用我國的永磁資源優勢，通過專業化生產可以把電機的造價降下來，而采用智能化的IPM模塊作為功率接口也很便宜，因此將內裝式進給伺服的價格控制在數千元以內，將內裝式主軸伺服的價格控制在2萬元以內，將是完全可能的。
(3)直線交流伺服系統直線交流伺服系統是下一世紀數控機床不可缺少的功能部件，目前我國還沒有成熟產品，因此應加強研究、開發和推廣應用?？紤]到常規機床的防磁問題較難解決，而并聯機床的防磁相對容易，因此可為常規結構機床開發感應異步型直線電機，為并聯結構機床開發永磁同步型直線電機，從而揚長避短，構成符合實際應用要求的新型高速高精度進給系統。在此基礎上，可進一步開發將驅動與支承合二為一的磁懸浮工作臺。
(4)零傳動數控轉臺與擺頭數控轉臺與擺頭是多坐標數控機床的關鍵部件，傳統的采用高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉臺與擺頭不僅制造難度大、成本高，而且難以達到高速加工所需的速度和精度，因而必須另辟蹊徑開發新型零傳動（無機械傳動鏈）數控轉臺和擺頭，以促進我國高速高精度多坐標數控機床的發展。
(5)高速高精度檢測裝置高速高精度是下世紀數控機床發展的主題，這不但需要高性能的控制和驅動，同時還需要高品質的檢測環節，因此應在現有技術基礎上，進一步開發0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)線位移傳感器和100萬脈沖/r的角位移傳感器，此類技術國外對我國是封鎖的。
2.3加速數控機床的全國產化，打好市場翻身仗
數控產業化的最終成功將體現在數控機床的全國產化和市場占有率上。在上述總體戰略指導下，采取抓兩頭（低價位數控機床和高速高效數控機床）、帶中間（普通數控機床）、促重型（重型關鍵裝備）的方針，將是在國內市場上快速收復失地，在國際市場上穩步進軍，最終打贏國產數控機床市場翻身仗的一種有效戰術和策略。關于普通數控機床的發展已有許多文章作了專門論述，因此下面僅就低價位數控機床、高速高效數控機床和重型數控機床的發展問題作一討論。
(1)大力發展低價位數控機床低價位機床是功能滿足用戶要求(無功能浪費)、技術指標適中、可靠性好、價格便宜的普及型數控機床。這類機床已成為國際市場上數控機床的發展趨勢之一，也是國內眾多用戶渴求的產品，其市場前景相當廣闊。然而，如果采用國外數控系統（包括伺服）按照傳統思路來發展低價位機床，是很難將價格降至廣大用戶所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化國產數控系統來發展高性能的低價位數控機床，將是一條最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此構成的全國產普及型數控車床的售價完全可以控制在10萬元以內，三坐標數控銑床可控制在15萬元左右，加工中心可控制在20萬元左右。此價位的國產數控機床將是具有較強競爭力的。
(2)加速開發高速高效數控機床高速高效是數控機床發展的另一大潮流。發展高速高效數控機床的技術途徑可有以下幾條：①通過提高切削速度和進給速度，從而達到成倍提高生產效率，有效提高零件的表面加工質量和加工精度并解決常規加工難以解決的某些特殊材料（如鋁鈦合金、模具鋼、淬硬鋼）和特殊形狀零件（如復雜薄壁零件）的高效加工問題。②通過工藝復合，減少工件的安裝次數，有效縮短搬運和裝夾時間。例如，將五面五軸加工中心與立車復合構成萬能加工中心，可實現一次裝卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圓周銑加工孔和以螺旋軌跡插補實現不鉆底孔的直接攻絲等新加工方法，大幅度減少換刀次數，提高加工效率。④為數控機床開發智能尋位加工功能，消除對精密夾具和人工找正的依賴，有效縮短單件小批加工的準備時間。
在我國現實條件下如果沿用傳統思路是難以實現上述途徑的，因此，必須立足國情，結合實際勇于創新，大膽探索新的道路?？紤]到常規數控機床在總體結構上基本上采用工件和刀具沿各自導軌共同運動的方案，一方面由于機床傳動環節剛性不足和導軌中的摩擦阻力較大，使運動部件難以獲得高的進給速度；另一方面由于工件、夾具和工作臺的總質量比較大，使之難以獲得高的加速度。此外，傳統機床結構是一種串聯開鏈結構，組成環節多、結構復雜，并且由于存在懸臂部件和環節間的聯接間隙，不容易獲得高的總體剛度，因此難以適應高速高效加工的特殊要求。為此，開發國產高速高效數控機床時，可采用工件固定，以直線電機組成并聯短鏈直接驅動主軸和刀具運動、將高速高精度傳動與高剛度支撐合二為一的適合于高速高效加工中心的新型結構。采用該結構的高速高效數控機床不但速度高、剛度高，如果在傳動與控制上處理得當，可以達到比常規機床更高的加工精度和加工質量，而且具有機械結構簡單，零部件通用化、標準化程度高，制造成本低，易于經濟化批量生產等顯著優點。因此，沿此思路發展高速高效數控機床將是一條符合國情、易于取得成功的道路。
(3)突破重型數控機床的設計制造技術重型數控機床（特別是多坐標重型數控機床）是國民經濟和國防生產中的重大關鍵設備，屬于戰略物資，真正先進的重型數控機床國外是不可能賣給我們的，因此，在我國下世紀數控產品的發展中必須依靠自己的力量進行解決。發展重型數控機床必須有過硬的基礎，我們在數控機床國產化的進程中應不斷總結經驗，加強基礎技術和關鍵技術研究，充分發揮我國產學研相結合的優勢，各部門通力合作、共同努力，爭取在下世紀初取得突破性進展。
目前，在發展重型數控機床中除需加強基礎理論研究外，還應加強其關鍵技術研究。例如，重型機床的控制就是需要加以特殊解決的關鍵問題。因重型機床加工的工件特別昂貴不允許報廢，為了確保機床工作可靠，在數控系統中可采用雙（或多）CPU冗余工作方案，以確保運算和控制的絕對正確，并在出現故障時自動診斷、自動修復或自動替補，確保加工不出問題。此外，在電源上可采取雙蓄電池供電的全隔離供電方案，即一組電池在給系統供電時，可對另一組電池進行充電，電網與控制系統是完全隔離的。這就徹底消除了重型車間中電網電壓波動厲害、干擾嚴重對數控系統造成的影響，從而有效保證系統的可靠性。又如，重型數控機床的驅動也是一大關鍵問題。當行程長度超過5m，普通滾珠絲桿就難以勝任大負荷的傳動，因此目前一般采用預加負載的雙齒輪-齒條機構、靜壓蝸桿-蝸母條機構、四足（或雙足）爬行進給機構等來實現長行程傳動。但這些方案存在結構復雜、速度和加速度低、動態性能差、難以達到高精度、維護保養復雜等問題。為此可發展陣列式高效直線電機直接驅動技術和空間并聯機構驅動技術，以新的途徑來解決重型數控機床的高速、高精度驅動問題。除此之外，機床結構的優化設計、長行程精密檢測、重力變形補償、切削力變形補償、熱變形補償等也是重型數控機床中必須解決的關鍵問題，必須予以充分重視。
3結語
制定符合中國國情的總體發展戰略，確立與國際接軌的發展道路，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。本文在對數控技術和產業發展趨勢的分析，對我國數控領域存在的問題進行研究的基礎上，對21世紀我國數控技術和產業的發展途徑進行了探討，提出了以科技創新為先導，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，堅持可持續發展道路的總體發展戰略。在此基礎上，研究了發展新型數控系統、數控功能部件、數控機床整機等的具體技術途徑。
我們衷心希望，我國科技界、產業界和教育界通力合作，把握好知識經濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰，為在21世紀使我國數控技術和產業走向世界的前列，使我國經濟繼續保持強勁的發展勢頭而共同努力奮斗！
作者簡介
周凱男，1954年生。清華大學（北京市100084）精密儀器與機械學系副教授、工學博士。主要從事數控技術、機電控制工程、制造科學與制造系統等方面的研究工作。取得科研成果15項。70余篇。
參考文獻
1楊皖蘇，嚴鴻和.機械科學與技術,1997，26(4):1～6
