概括了當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢，提出了我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略思路與對策。 1 引言 數(shù)控技術(shù)是實現(xiàn)機(jī)械制造自動化的關(guān)鍵，直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。作為制造系統(tǒng)最基本的加工單元，以數(shù)控技術(shù)為核心的數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)和應(yīng)用已成為衡量一個國家工業(yè)化程度和技術(shù)水平的重要標(biāo)志。隨著生產(chǎn)方式的變革和科技的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也發(fā)生了很大的變化，出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢。關(guān)注這些新趨勢，制定正確的對策，對促進(jìn)我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。 2 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 歸納起來，現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展具有下列一些特點： 2.1 高速、高效、高精度 質(zhì)量、效率是先進(jìn)制造技術(shù)的核心目標(biāo)。機(jī)床向高速化方向發(fā)展，可大幅度地提高效率，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和增強(qiáng)市場競爭能力。根據(jù)最新的發(fā)展情況，國外高檔數(shù)控機(jī)床的快進(jìn)速度可達(dá)120m/min，加速度達(dá)2g以上，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)100000r/min換刀時間則少于0.4s，5軸聯(lián)動成為方向，大大提高了加工效率。 為提高數(shù)控機(jī)床的加工精度，在控制精度方面采取很多措施，例如：提高系統(tǒng)最小分辨率（0.02μm甚至更高）；縮短采樣插補(bǔ)周期（0.1ms）；伺服系統(tǒng)采用全數(shù)字交流伺服；采用各種先進(jìn)的控制算法，提高伺服系統(tǒng)的跟蹤精度，甚至實現(xiàn)零誤差跟蹤。目前，普通級數(shù)控機(jī)床的加工精度已提高到5μm，精密級加工中心則達(dá)到1μm，超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級，其加工精度一般小于lOnm。 2.2 網(wǎng)絡(luò)化、智能化 現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)呈現(xiàn)分散化、網(wǎng)絡(luò)化制造的特點。在網(wǎng)絡(luò)制造的模式下，數(shù)控機(jī)床就成了網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點，這就要求數(shù)控系統(tǒng)具有聯(lián)網(wǎng)通訊的能力，因此，網(wǎng)絡(luò)化也是數(shù)控系統(tǒng)的研究熱點之一。數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，將滿足生產(chǎn)線、制造企業(yè)、制造系統(tǒng)對信息集成的需要，也為實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬制造、并行工程等提供了有利條件。目前正在發(fā)展的基于PC的第6代數(shù)控系統(tǒng)，可以充分利用PC的聯(lián)網(wǎng)能力，大大增強(qiáng)了數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化功能。 數(shù)控系統(tǒng)的智能化就是應(yīng)用各種人工智能的方法和技術(shù)去控制制造過程。具有智能的數(shù)控系統(tǒng)可以更深入地解決加工中的技術(shù)問題，優(yōu)質(zhì)高效地完成加工任務(wù)。隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能化已滲透到數(shù)控系統(tǒng)的各個方面。智能數(shù)控系統(tǒng)不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補(bǔ)償、運動參數(shù)動態(tài)補(bǔ)償?shù)裙δ埽胰藱C(jī)界面更為友好，智能化的伺服系統(tǒng)能自動識別負(fù)載并自動優(yōu)化調(diào)整參數(shù)，故障診斷專家系統(tǒng)使自診斷和故障監(jiān)控功能更趨完善。這些智能化技術(shù)的應(yīng)用，必將為數(shù)控機(jī)床帶來更加美好的未來。 2.3 數(shù)控系統(tǒng)開放化 長期以來，數(shù)控系統(tǒng)都是在專有設(shè)計的基礎(chǔ)上完成的，是一種封閉式的系統(tǒng)。這種封閉體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的變革，不適應(yīng)未來車間面向任務(wù)和定單的生產(chǎn)模式。因此，開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運而生。開放式數(shù)控系統(tǒng)具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、平臺無關(guān)性、可二次開發(fā)、適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)操作等特點，它面向機(jī)床廠家和最終用戶，使其可以自由地選擇數(shù)控裝置、驅(qū)動裝置、伺服電機(jī)等數(shù)控系統(tǒng)的各個構(gòu)成要素，并可方便地將自己的技術(shù)訣竅和特殊應(yīng)用集成到控制系統(tǒng)中，快速組成不同品種、不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。 目前開放式數(shù)控技術(shù)的研究和開發(fā)方興未艾，已成為數(shù)控機(jī)床不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。美國、歐洲、日本都在進(jìn)行開放式數(shù)控技術(shù)的研究，并制定出各自的開放式體系結(jié)構(gòu)。但由于技術(shù)等方面的限制，要在短期內(nèi)完全實現(xiàn)這種理想的開放式體系結(jié)構(gòu)，還有不少困難。目前開放式數(shù)控的一個具體表現(xiàn)就是發(fā)展基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，也就是第6代數(shù)控系統(tǒng)。以PC為平臺的數(shù)控可共享PC迅猛發(fā)展的眾多成果，為數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和開放化奠定了硬件基礎(chǔ)。數(shù)控系統(tǒng)的PC化正成為開放式數(shù)控系統(tǒng)一個潮流，代表了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)基本有3種結(jié)構(gòu)形式： （1）PC嵌入CNC型。這種數(shù)控系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng)上插入一塊專門開發(fā)的PC模板，使CNC裝置具有了PC的柔性，但專業(yè)的數(shù)控部分仍處于封閉結(jié)構(gòu)。 （2）CNC嵌入PC型。以PC為硬件平臺，把運動控制板或整個CNC單元（包括集成PLC），插入到PC的標(biāo)準(zhǔn)插槽中。PC實現(xiàn)非實時任務(wù)，機(jī)床的實時運動控制由運動控制器來承擔(dān)。這種模式目前應(yīng)用的較為廣泛。 （3）全軟件CNC型。這種方式以PC的概念和手段實現(xiàn)CNC功能，是一種完全采用PC的全軟件形式的數(shù)控系統(tǒng)。但由于存在著操作系統(tǒng)的實時性、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性及系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題，這種系統(tǒng)目前還停留在實驗室研究階段。 2.4 并聯(lián)機(jī)床 傳統(tǒng)機(jī)床為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，存在懸臂部件，不易獲得高的結(jié)構(gòu)剛度；另外，其組成環(huán)節(jié)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，限制了加工精度和速度的提高。在20世紀(jì)90年代中期問世的并聯(lián)機(jī)床，正是為解決傳統(tǒng)機(jī)床存在的問題而進(jìn)行的一種新的嘗試。并聯(lián)機(jī)床是機(jī)器人技術(shù)、機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)、現(xiàn)代伺服驅(qū)動技術(shù)和數(shù)控技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，被稱為“21世紀(jì)的機(jī)床”，具有很大的開發(fā)潛力和廣泛的應(yīng)用前景。 并聯(lián)機(jī)床的主軸（動平臺）與機(jī)座（靜平臺）之間采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)。它沒有滑臺，沒有導(dǎo)軌，而只用幾根可自由伸縮的驅(qū)動桿帶動主軸箱、帶著刀具（或工件）在空間運動，由計算機(jī)通過復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算完成加工任務(wù)。并聯(lián)機(jī)床具有承載能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快、精度高、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、適應(yīng)性好等優(yōu)點，是一種“硬件”簡單、“軟件”復(fù)雜、技術(shù)附加值高的產(chǎn)品，因此，各國學(xué)術(shù)界和機(jī)床制造企業(yè)對并聯(lián)機(jī)床的研究開發(fā)都非常重視，并先后推出多種結(jié)構(gòu)形式的樣機(jī)，為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展開辟了新的領(lǐng)域。 2.5 STEP-NC 現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床是采用基于IS06983標(biāo)準(zhǔn)的C、M代碼對工件進(jìn)行編程加工。這種編程方法的本質(zhì)特征是面向加工過程，具有很大的局限性，如包含的產(chǎn)品信息不完整、加工信息不能向上游系統(tǒng)反饋、兼容性差、編程困難等。為此，國際上正在研究和制定一種新的基于產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)STEP的數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)IS014649，其目的是提供一種中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。STEP-NC是STEP向數(shù)控領(lǐng)域的擴(kuò)展，它以面向?qū)ο蟮男问綄a(chǎn)品的設(shè)計信息與制造信息聯(lián)系起來，拋棄了C、M代碼的編程方式，采用了新的數(shù)據(jù)格式和面向特征的編程原則。STEP-NC和CAX系統(tǒng)統(tǒng)一采用STEP標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息交換，包含了產(chǎn)品的所有信息，實現(xiàn)了設(shè)計、制造、管理等的無縫聯(lián)接，提高了系統(tǒng)的開放性和智能化，并使數(shù)控編程得以簡化。 STEP-NC代表了一種新的制造理念，它的出現(xiàn)將是數(shù)控機(jī)床誕生以來最大的技術(shù)變革，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。歐美國家非常重視STEP-NC的研究，紛紛推出開發(fā)計劃對其進(jìn)行研制，并取得了許多重要成果。美國一家公司開發(fā)的數(shù)據(jù)交換格式已在西門子的原型樣機(jī)上進(jìn)行了驗證。 3 我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對策 面對國際上數(shù)控技術(shù)的突飛猛進(jìn)，為實現(xiàn)我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，需要確定發(fā)展數(shù)控產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)思想，統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃，為此筆者提出如下建議： 3.1 國家應(yīng)堅持正確的政策導(dǎo)向，繼續(xù)積極扶持我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 不但在稅收、資金投入等方面對數(shù)控產(chǎn)業(yè)傾斜，還要加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研官四方面的協(xié)調(diào)與合作，牽頭制定數(shù)控技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，加大數(shù)控產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，整合科技資源，對一些共性、關(guān)鍵性、前瞻性技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)。特別對數(shù)控領(lǐng)域出現(xiàn)的一些新技術(shù)、新趨勢，要由國家組織立項攻關(guān)，保證在新一輪數(shù)控技術(shù)更新?lián)Q代的競爭中站在更高層次，處于有利地位。 3.2 突出創(chuàng)新 數(shù)控機(jī)床是高技術(shù)產(chǎn)品，為提高競爭力，就需要加快技術(shù)創(chuàng)新。過去我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略是“跟蹤式”的，功能和結(jié)構(gòu)主要模仿國外，缺乏對新技術(shù)的探索，嚴(yán)重制約了我國數(shù)控技術(shù)的先進(jìn)性。面對數(shù)控技術(shù)新的發(fā)展形勢，我們要扭轉(zhuǎn)這種局面，盡快加強(qiáng)原始創(chuàng)新能力，研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 3.3 抓住機(jī)遇，發(fā)揮我國優(yōu)勢 雖然我國數(shù)控技術(shù)研究起步較晚，但在數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)的新趨勢面前，我們和發(fā)達(dá)國家處于同一起跑線上，為我國縮小與世界先進(jìn)水平的差距提供了難得的機(jī)遇，我們要選準(zhǔn)突破口，加快科研成果的轉(zhuǎn)化，迎頭趕上，利用“后發(fā)優(yōu)勢”實現(xiàn)我國數(shù)控技術(shù)的跨越式發(fā)展。 3.4 注重人才培養(yǎng) 數(shù)控技術(shù)涉及面廣，技術(shù)含量高，要發(fā)展數(shù)控技術(shù)就必須培養(yǎng)具有多種技術(shù)和能力的復(fù)合型人才。因此必須高度重視人力資源的管理與開發(fā)，形成吸引人才并使其充分發(fā)揮作用的機(jī)制和氛圍，培養(yǎng)一批高水平的數(shù)控研發(fā)、管理、使用、維護(hù)的人才隊伍。 4 結(jié)束語 面對數(shù)控技術(shù)新一輪革新浪潮，我們要抓住機(jī)遇，認(rèn)真研究這些新趨勢、新技術(shù)、新理論，采取相應(yīng)的措施，力爭在若干關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，實現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的跨越式發(fā)展，使我國早日趕超世界數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)強(qiáng)國。