我国数控机床发展现状及存在问题
摘要：近年来，我国的数控机床产业取得了长足的进步，但同时也暴露出很多问题。本文首先介绍了我国数控机床的发展现状，然后从技术研发、政府管理、机制改革等多个方面分析了要改变现状取得更大进步所必须采取的措施。
关键词：数控技术，现状，成绩，问题，展望
一、近年来我国数控技术所取得的成绩
我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数 控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3% 34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。领域之广，可与日本、德国、美国并驾齐驱。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。
国家统计局数据显示，2011年我国机械工业累计实现工业总产值16.89万亿元，同比增长25.06%。全年实现利润总额12013亿元，同比增长21.14%。在列入快报统计的120种主要机械产品中，102种产品的产量实现同比增长。其中数控机床产量25.71万台，比上年增长20.6%，产量首次超过25万台，创下历史新高。数控机床增速高于普通机床增速5个百分点左右。数控机床在保持较快增长的同时，产业结构调整有序展开并明显提速，突出表现之一就是依靠自主创新，使得技术产品向高端升级步伐加快，通过国家相关计划的支持，创造了一批具有自主知识产权的研究成果和核心技术。取得了很多令人瞩目的成绩：
近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。如国产XNZD2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。该构型为国际首创。基于RT一Linux开发的数控系统具有的实时性和可靠性，能在同一网络中与多台PLC相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。该机床的作业空间4.5mx1.6mx1.2m，A轴转角±1050,C轴连续转角0一4000，主轴转速(无级)最高10000r/min，重复定位精度±0.01mm，可实现三维立体曲面如水轮机叶片，导叶的五轴联动高速切削加工。
超精密球面车床为陀螺仪的加工提供了基础设备，这类车床也可用于透镜模具、照相机塑料镜片、条型码阅读设备、激光加工机光路系统用聚焦反射镜等产品的加工。
高速五轴龙门铣床采用铣头内油雾润滑冷却、横梁预应力反变形控制等技术。这类铣床可用于航空、航天、造船、水泵叶片、高档模具等的加工。
SSCKZ80一5型五轴车铣复合加工中心可满足航天、航空、船舶及铁路运输业对高精度、高刚度、形状复杂的大型回转体零件加工的要求，如飞机发动机主轴、起落架的加工，船舶发动机活塞、增压器蜗杆差速换向器及螺旋叶片的加工等。
TW250型高速、高效车削中心采取双主轴对置结构，两个刀架分别位于主轴轴线上下方，控制轴数8个，可实现4轴联动。装有12位伺服驱动双向动力刀台的上下刀架可对任一主轴进行2轴或4轴加工。该机床采用模块化设计技术，可根据用户的不同要求派生为双刀架双主轴、单刀架双主轴、双刀架单主轴、等车削中心或数控车床。
MJ一860DT型双刀架四轴对置式数控车床是一种大规格、重载荷、高刚度、多轴控制的数控车床，适合兵器、航天航空制造业对大型工件(如高强度耐热钛镍合金钢类零件)进行中低转速下的强力切削，也适宜冶金、机车、造纸机械等行业对大型工件特别是长轴类零件进行高效、强力车削时采用。
目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在8000—10000r/min以上的数控机床。我国数控机床行业近年来大力推广应用CAD等技术，很多企业已开始和计划实施应用ERP、MRPII和电子商务。
二、我国数控机床发展存在的问题
(一）数控化水平低
与发达国家相比，我国机床数控化率不高，目前生产产值数控化率还不到30%；消费值数控化率还不到50% ，而发达国家大多在70%左右。高档次数控机床及配套部件还只能依靠进口。国产数控车床到2000年可供品种700多种。接近数控机床品种的50%，其中占产量50%的是经济型数控车床。最高转速一般在2000 r/min，个别转速达8000 r/min，坐标定位精度一般为0. 01mm，重复定位精度在0. 005mm，工作精度圆度在0. 01～0. 005mm之间，表面粗糙在Ra0. 8～1. 6μm。，我国大型高性能超精机床每年生产不足千台，仅占国产机床总量和总价值的1．5%-2．5%,不到德国或日本的1/20。国外卧式加工中心都装有机床精度及温度补偿系统，加工精度比较稳定，而国内尚在研发中;国外加工中心定位精度基本上按德国标准VDI3441验收，行程1000mm以下，定位精度可控制在0．006—0．0lmm以内，而国内定位精度相对较低。
(二）产品水平不高
首先是精度普遍不够高，对国产加工中心刀库机械手、数控车床刀架，用户不放心，定位精度，特别是重复定位精度也有待提高。只有少数产品达到欧洲标准定位精度；其次，高精度、静刚度主机结构和整机性能开发有差距；再次，产品在主轴转速，快移速度、换刀速度、加速度等机床性能指标上与国外有较大差距。国外滚珠丝杠副驱动的高速加工中心快速进给速度大多在40m/min以上，最高已达到90m/min，直线电机驱动的加工中心最高达到120m/min;而国内加工中心快速进给大多在30m/min左右，个别达到60m/min，直线电机驱动的加工中心也仅试制出样品。国外高速加工中心主轴转速一般都在12000—25000r/min，最高已达到70000r/min,在结构上都采用适应于高速加工要求的独特箱中箱结构或龙门式结构。最后，可靠性有待提高。国产数控系统最常平均无故障时间（MTBF）大都可超过1万h，但国际上先进企业数控系统MTBF已达8万h。国产数控车床、加工中心MTBF虽有少数厂达500h，但国际上先进水平已达800h。至于外观、漏油等老问题仍与工业发达国家产品有差距。
（三）功能部件发展的问题
数控功能部件是指数控系统、主轴单元、数控刀架和转台、滚珠丝杠副和滚动直线导轨副、刀库和机械手、高速防护装置等。功能部件技术水平的高低、性能的优劣及整体的社会配套水平，直接决定和影响数控机床整机的技术水平和性能，也制约着主机的发展速度。相对数控机床主机来说，我国功能部件生产企业的发展更显滞后。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。国产功能部件产品档次不高，且形不成规模，造价相对并不低，采用进口功能部件价格昂贵，从而使整机价格攀升，国产数控机床的价格优势丧失殆尽，同等水平的数控机床，其价格与一些国家和地区的产品趋于持平。目前，国产数控机床大量选购境外功能部件，一面是由于国内还没有形成社会配套的能力，产品质量和水平上存在着一定差距；另一方面是主机厂应用户要求,而选用指定外国公司的功能部件。
（四）核心技术严重缺乏
统计数据表明，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90%需要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路机床集团，在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社，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。国产数控机床的关键零部件和关键技术主要依赖进口，国内真正大而强的企业并不多。目前世界最大的3家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。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。数控功能部件是另外一个薄弱环节。
（五）应用技术方面的差距
国外已经普及的远程服务技术,我国尚待开发，如交钥匙工程—从机床选择、工艺装备（刀、夹、附、检具）配置与提供到切削用量的确定。国内的高速机床，普遍不能做硬切削、干切削表演，高速切削机理及切削数据库的研究我国近乎空白，我国尚不能提供高速切削软件包等。产品的可操作性、外观、内在质量方面也与工业发达国家相比的有很大差距
三、我国数控技术发展的展望
我国发展机床业有得天独厚的市场空间。特别是未来几年，汽车、信息和高新技术等产业在我国将会强劲发展。以汽车工业为代表的机电装备工业对机床工业提出了更高的要求。以我国目前高档数控机床和成套成线设备的开发、生产能力，在品种、质量和数量上还不能适应市场需要，因此，必须加快我国数控机床的发展。
1、提高数控机床产品的自主开发、制造能力
对于我国这样一个制造业大国，必须快速提高数控机床产品的自主开发、制造能力。共性和关键技术攻关必须与数控机床和功能部件的基地建设有机结合，要以高档数控机床发展为主攻目标，提高整机可靠性和产业化水平，提高国产数控系统和关键功能部件的配套能力，特别是要提高在国产中高档数控机床中的配套能力；加强数控机床基础开发理论的研究、基础工艺技术研究及应用软件开发，搞好行业标准和专利工作，为数控机床产业发展夯实基础。
2、以功能部件为基础，以关键共性技术为支撑。
数控系统、功能部件、关键部件是发展高档数控机床的基础，当前我国在这方面发展十分薄弱，已成为制约数控机床发展的瓶颈，必须加快发展，提高专业化、批量化生产技术水平和能力。产品的发展和自主创新能力的提高必须依赖于核心技术的掌握，依赖于共性技术的支撑。基础技术研究是机床整体水平提高的前提和保障，是机床设计的关键和基础，对于我国机床行业迈上新台阶，解决机床开发中低水平重复和附加值低等瓶颈问题具有重要意义。
3、鼓励支持机床行业企业的并购重组
我国机床行业大而不强，企业多且实力较弱，在国际市场上缺乏竞争力。为此，机床行业企业要抓住当前结构调整的机遇，实施企业间的并购重组，形成一支能进入国际市场竞争的机床制造企业或企业集团。企业的并购重组要充分利用地域经济、产品结构和发展战略的互补性，从而增强企业的实力，提高竞争能力：有利于缓解和避开竞争密集带，推进差异化竞争，实现资源整合技术上的相互支持。企业的并购重组是一种市场行为，切忌任何形式的“拉郎配”。
4、强化企业技术中心建设
企业技术中心既是企业开发新产品的源头，也是企业产品的基础试验，研究基地。为保证新产品的开发成功率，企业必须围绕新产品关键技术而开展必要的试验研究。这些基础性的工作是我们在产品开发方面的薄弱环节，必须予以加强，又如在发展立式加工中心上，为用户预留第4轴接口的问题也应引起注意。现今国外一些厂家以其配备第4轴接口作为产品特色，这也体现为用户服务的精神。增加第4轴接口，使加工中心的功能可以进一步扩展，使用户在满足新零件加工上又方便了许多。
5、加快技术引进与国际合作。
为了较快得到最新技术，企业可直接与国外科研院所和国外一流企业合资、合作，以市场换技术，以有限的资金换取无限的发展，实现主流产品生产的高起点、成批量、专业化。在引进与合作过程中，需要加强引进技术的消化吸收与再创新。某些领域，与国外差距较大，国外先进技术有引进的可能，则通过引进技术，加强消化吸收，实现再创新，满足用户的需求。在技术基础较好的领域，集成现已形成一定优势的技术，与用户结合，产学研结合，开发满足用户需要的产品，形成技术创新能力，力求在原始创新上取得突破。
四、总结
总而言之，我国的数控技术已取得了显著的成就，但与发达国家的差距还非常大，所以，我们既不能妄自菲薄，亦不可骄傲自满，我们必须继续脚踏实地的为我国数控技术的发展进步贡献力量，争取早日赶上甚至超过发达国家的水平，使我国真正成为名副其实的工业强国。
参考文献
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[2]刘小敏,王元生．我国数控机床的现状与发展[J] 机械研究与应用，2006，（8）.
[3]杨 冰 ，论我国数控技术当前存在的主要问题、发展趋势及其对策，江苏•建湖，科技经济市场，2006（11）
