数控系统的发展趋势

1、数控系统的发展趋势 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,机床制造业是一个国家的基本装备工业，是工业生产的技术基础，数控技术在给机床制造业带来显著经济效益及广阔发展前景的同时，也是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备，因此它已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。控技术是当今先进制造技术和装备最核心的技术，世界各国制造广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要

2、途径。1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了46年历程。控系统由当初的电子管式起步，经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式小规模集成电路式大规模集成电路式小型计算机式超大规模集成电路微机式的数控系统。到本世纪初，数控系统的总体发展趋势是：数控装置由NC向CNC发展；广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化方向发展；CNC装置向人工智能化方向发展；采用新型的自动编程系统；增强通信功能；数控系统可靠性不断提高。进入90年代以来，由于计算机技术的飞速发

3、展，推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向大大发展。开放式体系结构利用多CPU的优势，能够实现故障自动排除，增强通信功能，提高进线、联网能力。开放式体系结构的新一代数控系统，由于其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，有充足的软、硬件资源可供利用，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且也为用户的二次开发带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或剪裁构成各种档次的数控系统，又可通过

4、扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发生产周期大大缩短。数控系统在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电机驱动系统已实用化。我国数控技术的发展我国数控技术起步于1958年，发展历程大致可分为三个阶段：第一 阶段是封闭式发展阶段。在此阶段

5、，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。目前我国数控技术的发展已由研究开发阶段向推广应用阶段过渡，也是由封闭型系统向开放型系统过渡的时期。现已出现了一批能百台成批量生产数控机床、数控系统的企业。在数控技术软件上，一些单项技术已接近国外水平。数控机床未来五年的发展趋势近年来我国机床需求快速增长，我们预计，未来5年我国数控机床的年均增速在30%

6、以上。 我国是世界第一机床消费大国由于机床下游行业固定资产投资连续几年快速增长，国内机电产品市场需求年均增长30%，带动了机床市场需求30%以上的增长。从2002年开始，我国就成为世界第一机床消费大国。2004年，国产金属切削机床年产量达到38.94万台、数控机床产量5.19万台；2005年前三季度，我国金属切削机床和数控机床产量分别达到34.08万台和4.33万台。从机床结构看，2001年以来，金属切削机床产量快速增长，增长态势呈现出明显的倒U形，年均增长21.23%(算术平均)；而同期数控机床产量高速增长，年增长速度基本保持稳定，没有出现比较大的振幅，年算术平均增长率更是高达34.60%，

7、明显快于普通金属切削机床的增长速度。由于数控机床的增长速度明显快于普通金属切削机床，数控机床在金属加工机床总量中的比重逐年上升，我国机床的数控化率逐年提高。2001年，机床数控化率为9.68%，2004年上升为13.32%，2005年前三季度机床数控化率保持在12.72%的水平。另外，我国机床出口增长较快。2001年我国出口金属加工机床4.55万台，金额2.90亿美元；2004年出口6.19万台，价值5.40亿美元。2005年前三季度，出口分别达到4.86万台和5.69亿美元，同比增长10.6%、54.8%。过去5年我国机床出口数量和金额年均增速分别达到9.74%、24.74%。但值得注意的是

8、，高档数控机床仍大量进口。从2001年开始，我国就成为世界上最大的机床进口国。最近5年，我国用于机床进口的外汇高速增长，进口用汇是出口收汇的近10倍。2004年，我国进口金属加工机床12.78万台，价值59.16亿美元，同比分别增长2.7%和43.3%；2005年前三季度，进口量达8.75万台，价值49.29亿美元。预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均15%-20%左右的稳定增长。但是，数控机床将获得高速发展。

9、根据中国机床工具工业协会的调查，航天航空、国防军工制造业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床；汽车、摩托车、家电制造业需求高效、高可靠性、高自动化的数控机床和成套柔性生产线；电站设备、造船、冶金石化设备、轨道交通设备制造业需求高精度、重型为特征的数控机床；IT业、生物工程等高技术产业需求纳米级亚微米级超精密加工数控机床；工程机械、农业机械等传统制造行业的产业升级，特别是民营企业的蓬勃发展，需要大量数控机床进行装备。预计未来5年我国数控机床的年均增速在30%以上。但近年来国产数控机床的市场占有率逐年下降，从2000年的30.1%下降到2003年的28.1%，为此每年需要花费几十亿美元进口高档

10、数控机床。这种受制于人的局面长此下去，必将对我国经济安全运行构成威胁。因此，大力发展国产数控机床、提高数控机床特别是高档数控机床的国产化比率，是未来5到10年国内机床行业的艰巨任务。重点关注沈阳机床根据机械工业联合会的统计，截至2005年9月底，我国普通金属切削机床生产企业315家，数控机床生产企业166家，高精度机床生产企业31家，大型机床生产企业40家。但产业集中度低是我国机床业面临的一大问题。目前我国比较大的机床集团有沈阳、大连、上海、济南、秦川等几家，但这些龙头机床集团在国内的市场占有率不是很高，远没有达到垄断统治的地步。单纯从产量来看，2005年前三季度，全国生产切削机床34.08万

11、台，同比增长14.26%；其中前十大企业生产14.92万台，集中度仅为43.78%。龙头企业沈阳机床集团市场占有率也只在14.07%。数控机床市场集中度同样较低。截至去年前三季度末，全国生产数控机床4.33万台，其中前十名企业产量2.04万台，占比仅47.09%。但高精度和大型机床市场相对较为集中。2004年，在4353台的高精度机床产量中，以安徽双龙为代表的前十名企业产量占比达95.27%；大型机床产量7151台，沈阳机床等前十名企业产量占比80.53%。数控机床的发展趋势：五轴联动数控过去只用于航空,汽车工业的数控机床,现在已越来越广泛的成为其他制造行业的必要设备,而且技术发展也相当快速,

12、令人惊叹。高速化-高速机种(每分钟1.5万转以上)。精密化-随着电脑辅助制造(CAM)系统的发展，精密度已达到微米级。高效能-由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。系统化-机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。复合化-产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。其中“五轴联动数控”是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志。国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲零件加工而出现的。随着机床复合化技术的新发展，在数控车床的基础上，又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国“五轴联动数控”机床的发展，我国的一些机床厂也竞相推出五轴联动机床!当前，国产五轴联动数控机床在品种上，已经拥有立式、卧式、龙门式和落地式的加工中心，适应大小不同尺寸的复杂零件加工，还有