浅谈我国数控机床的发展方向及发展对策
摘要：在国际贸易中，很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润的主要机电出口产品。世界贸易强国在进行国内机电产品贸易的同时，把高技术的机电产品出口打入国际市场，作为发展出口经济的重要战略措施。
关键词：数控机床 发展趋势 智能化 柔性化
数控机床技术的发展自1953年美国研制出第一台三坐标方式升降台数控铣床算起，至今已有50年历史了。我国数控技术研究从1958年起步，国产的第一台数控机床是北京第一机床厂生产三坐标数控铣床。虽然从时间上看只比国外晚了几年，但由于种种原因，数控机床的技术在我国的发展却一直落后于国际水平。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一定成绩。我国数控机床励精图治，已逐渐步入良性发展阶段。
一、数控机床的发展方向
数控机床的发展，与国家基础工业的研究与发展情况是密切相关的。在一些发达国家，诸如轴承、材料、测试手段、刀具、润滑液（冷却液）、0型圈等机床配套件的工业已达到相当高的水准，这些配套工业反过来又促进了机床业的发展与提高。近几年，数控机床的发展方向表现在以下几方面：1.高速主轴技术有了突破性发展2.磁浮轴承，利用通过线圈的电流使磁铁产生磁力将转子（主轴）浮起在轴承中心工作，这是目前电气主轴的主要发展方向。3.为了改善和提高高速切削机床的进给系统性能，近年来国外采用直线电机进给驱动的日见增多。4.快速金属原型制造又称激光工程净型（LENS）技术，现在这项技术的生产成本很高，但却是制造业发展的方向之一。5.虚拟轴机床开始实用化6.柔性自动化技术应用普及化。
二、我国数控机床发展存在的的问题
由于中国技术水平和基础工业还比较落后，数控机床的性能、水平和可靠性与工业发达国家相比，差距还很大，尤其是数控系统的可靠性还较差，数控产业尚未真正形成，因此，加速进行中国数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完善我国数控机床和数控产业成了我国的主要任务。目前主要问题如下：1.我国机床数控化率低，目前生产产什数控化还不到30%；消费值数控化率还不到50%，而发达国家大多在70%左右。2.我国功能部件生产企业的发展更明显滞后。但功能部件不仅决定着机床的整机性能，还占到整机成本的60%左右，其发展状况直接关系到机床的竞争力水平。3. 数控技术创新取得成果后，缺乏工程化、商品化、产业化的全面安排，质量保证体系不健全，尚未制定出相应规范和标准，技术创新与工程化研究、工艺研究严重脱节。
三、我国数控机床的发展对策
从上世纪80年代起，我国机床制造业的发展虽有起伏，但对数控技术和数控机床一直给予较大的关注。经过“九五”数控车床和加工中心（包括数控铣床）的产业化生产基地的形成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。但在中、高档数控机床方面，与国外一些先进产品相比，仍存在着较大差距，大部分处于技术跟踪阶段。基于这一现实为了加速振兴我国的机床制造业，当前宜加强如下六方面的研究和发展工作：
1．以高速化为先导，提高数控机床的综合性能
数控机床的高速化是提高其高效柔性和高精度化的一个重要措施。分析中型加工中心的高速化与高精化的发展历程，可以得出，作为表征其切削运动高速化的主轴最高转速和最大进给速度，大致持续地以每10年增长1倍的比率上升，而表征压缩机床辅助时间的快移速度（指以滚珠丝杠和旋转伺服电机驱动）和换刀/工作台转位速度，基本上以每12～15年翻一番的速度增长，使加工中心的快移速度比用滚珠丝杠副驱动时又提高了1倍。
2．推进μm工程，研制高效精密数控机床
目前国内生产的数控机床尚缺少高效、高可靠性且加工精度达微米级的产品，为此，需研发一些能兼顾高效化和高精化的数控制造装备以适应汽车制造业加工关键零件的需求，由于这些数控制造装备的加工精度主要在微米级（μm）范围内，因此可称为“μm级制造装备及技术研究”，简称：“μm工程”（Micro Precision Machine Tool Engineering）。
3．发展复合加工数控机床、缩短制造过程链
加快复合数控机床的发展步伐，提高工序的集中和中小批量加工的工效，也有利于加工精度的稳定性。复合数控机床可以减少在不同数控机床间进行工序的转换而引起的待工以及多次下料等时间。通常这些时间占零件整个生产周期的40%～60%，即使在信息管理良好的情况下，仍将占20%左右。因此，复合数控机床具有明显的技术效果。可以方便地针对一些零件族组的工艺和工序特点，组成有针对性的专门化的高效复合数控机床。
4．高效柔性化的新一代制造系统
目前常用的FMS/FML一方面其制造装备的功能储备通常较多，另一方面，当加工的产品由于市场需求的变化要作较大的调整时，往往既费时又耗费资金。为此，1995年开始研究的在可重构制造技术支持下，构建具有适应大批量高效柔性化生产的可重组制造系统（RMS）是一个值得注意的发展动向。其核心为制造系统能物理组态，即根据加工对象的变化方便地进行布局和设备配置的调整，发展了能对多变的市场需求作出合理的配置规划和易于调整的布局方式、适应重构的控制软件、开放式控制系统和规范化接口径及能快速提升系统重组后制造质量的诊断系统等技术，使其兼具专用生产线的高效性能和适用的柔性以取得更佳的经济性，已在生产中取得了初步成功的应用。
5．发展网络化制造单元，推进企业制造能力的高效柔性化
在信息化技术蓬勃发展的推动下，制造业正面临着一个以提升竞争能力为目标的构建全企业数字化时代。作为主要制造装备的数控机床及其组成的制造系统也将积极地向数字化制造迈进，成为一个信息集成和快速实施的制造单元。
当前，国内外一些机床和数控系统制造企业在从分布式网络化联盟制造的角度出发研究相适应的制造单元，强化其自治管理能力，能与企业ERP、PDM和CAD/CAPP/CAM的信息集成，进而通过与客户关系管理（CRM）和供应链管理（SCM）的联系作出智能决策，实施并行工程、可视化监控等以提高机床利用率，实现高效的柔性生产。
6.开展可靠性设计，加强全面质量管理，保证数控机床的可靠性增长
数控机床多发的故障率一直是影响我国数控机床品质的一个重要问题。精心设计、严格制造和明确的可靠性目标以及通过维修分析故障模式和找出薄弱环节是推进数控技术的重要措施。例如我国机床待业经5年的努力已使加工中心和数控车床的MTBF增长了50%。
因此，为了保证数控机床有高的可靠性，设计时不仅要考虑其功能和力学特性，还要进行可靠性设计，根据可靠性要求合理分配组成件的可靠性指标，在配套件采购和制造过程中重视质量要求，加强全面质量管理以求可靠性的不断增长。
随着我国加入世界贸易组织，国外企业在带来先进技术和资金的同时，他们的产品也越来越多地进入国内市场，给国内数控机床业带来了很多机遇与严峻的挑战。面对日趋激烈的市场竞争，数控机床业应该果断采取措施，适时调整战略战术。国内数控机床业要赢得这场竞争，最关键的是要提高自身产品的质量，努力朝“高速、高效、高精度、高可靠性”发展。