数控系统的发展趋势

数控系统得发展趋势

装备工业得技术水平与现代化程度决定着整个国民经济得水平与现代化程度，机床制

造业就是一个国家得基本装备工业，就是工业生产得技术基础,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得同时，也就是发展新兴高新技术产业与尖端工业（如信息

技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）得使能技术与最基本得装备，因此它已成为衡

量一个国家制造业水平得重要标志之一.控技术就是当今先遂制造技术与装备最核心得技术,

世界各国制造广泛采用数控技术，以提高制造能力与水平,提高对动态多变市场得适应能力

与竞争能力。大力发展以数控技术为核心得先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发

展、提高综合国力与国家地位得重要途径。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.控系统由当初得电子管式起步,经历了以下几个发展

阶段：分立式晶体管式一小规模集成电路式--大规模集成电路式——小型计算机式一

一超大规模集成电路~~微机式得数控系统。到本世纪初,数控系统得总体发展趋势就是：

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；提高系统得集成

度,缩小体积，采用模块化结构,便于裁剪、扩展与功能升级，满足不同类型数控机床得需

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；采用新型得自动

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，由于计算机技术得飞速发展，推动数控机末技术更快得更新换代。世界上

许多数控系统生产厂家利用PC机丰富得软硬件资源开发开放式体系结构得新一代数控系

统。开放式体系结构使数控系统有更好得通用性、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得优势，能够实现故障自动排除，增强通信

功能，提高进线、联网能力.开放式体系结构得新一代数控系统,由于其硬件、软件与总线规

范都就是对外开放得，有充足得软、硬件资源可供利用,不仅使数控系统制造商与用户进行

得系统集成得到有力得支持,而且也为用户得二次开发带来极大方便，促进了数控系统多档

次、多品种得开发与广泛应用，既可通过升档或剪裁构成各种档次得数控系统，又可通过扩

展构成不同类型数控机床得数控系统，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得渗透与发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系

统与神经网络得控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应空

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与故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化得主轴交流驱

动与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。直线电棚区动系统已实用

化.我国数控技术得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

阶段就是封闭式发展阶段。在此阶段由于国外得技术封锁与我国得基础条件得限制，数控

技术得发展较为缓慢。第二阶段就是引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此

阶段，我国数控技术得研究、开发以及在产品得国产化方面都取得了长足得进步.第三阶段就

是实施产业化得研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备得产业化取得了实

质性进步.目前我国数控技术得发展已由研究开发阶段向推广应用阶段过渡，也就是由封闭

型系统向开放型系统过渡得时期.现已出现了一批能百台成批量生产数控机床、数控系统

得企业。在数控技术软件上，一些单项技术已接近国外水平。

数控机床未来五年得发展趋势

近年来我国机床需求快速增长，我们预计，未来5年我国数控机床得年均增速在30%以

上。

我国就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%以上得增长.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，我国金属切削机床与数控机床产量分别达到

34.08万台与4.33万台。

从机床结构瞧，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得倒U

形，年均增长21、23%（算术平均）；而同期数控机床产量高画曾长，年增长速度基本保持稳

定，没有出现匕H交大得振幅，年算术平均增长率更就是高达34.60%,明显快于普通金属切削

机床得增长速度。

由于数控机床得增长速度明显快于普通金属切削机床，黜机床在金属加工机床总量中

得比重逐年上升，我国机床得数控化率逐年提高.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%得水平。

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.

86万台与5、69亿美元，同匕维长10、6%、54.8%。过去5年我国机床出口数量与金

额年均增速分别达到9、74%、24.74%.

但值得注意得就是，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

得机床进口国。最近5年，我国用于机床进口得外汇高速增长，进口用汇就是出口收汇得近

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%与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、受到宏观调控得影响而继续保持着较低得

行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高得增长率,特别就是那些国家产业政策鼓励振

兴与发展得装备子行业。作为装备制造业得母机，普通加工机床将获得年均15%-20%左右

得稳定增长.

但就是，数控机床将获得高速发展。根据中国机床工具工业协会得调查，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、高自动化得数控机床与成套柔性生产线；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、重型为特征得数控机床；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得产业

升级，特别就是民营企业得蓬勃发展，需要大量数控机床进行装备。预计未来5年我国数控机

床得年均增速在30%以上。

但近年来国产数控机床得市场占有率逐年下降，从2000年得30、1%下降至I」2003年

得28、1%,为此每年需要花费几十亿美元进口高档数控机床。这种受制于人得局面长此下

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、提高数控机床特别就

是高档数控机床得国产化比率，就是未来5到10年国内机床行业得艰巨任务。

重点关注沈阳机床根据机械工业联合会得统计，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。但产业集中度低就是我国机床业面临得一大问题。

目前我国比较大得机床集团有沈阳、大连、上海、济南、秦川等几家，但这些龙头机床集团在

国内得市场占有率不就是很高，远没有达到垄断统治得地步。单纯从产量来瞧,2005年前三

季度，全国生产切削机床34.08万台，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。载至去年前三季度末，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%。但高精度与大型机床市场相对较为集中。2004

年，在4353台得高精度机床产量中，以安徽双龙为代表得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%。

数控机床得发展趋势：五轴联动数控

过去只用于航空,汽车工业得数控机床，现在已越来越广泛得成为其她制造行业得必要设备，

而且技术发展也相当快速，令人惊叹。A

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)系统得发展，精密度已达到微米级。A高效能--

一由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度得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得作业.

复合化——产品对外观曲线要求得提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工

得复合化已就是不可避免得发展趋势.AA其中"五轴联动数控"就是数控技术中难度最

大、应用范围最广得技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动与精密加工技术于一体，应用

于复杂曲面得高效、精密、自动化加工.五轴联动数控机床就是发电、船舶、航天航空、模具、

高精密仪器等民用工业与军工部门迫切需要得关键加工设备。国际上把五轴联动数控技术作

为一个国家工业化水平得标志。

国外五轴联动数控机床就是为适应多面体与曲零件加工而出现得。随着机床复合化技术

得新发展，在数控车床得基础上，又很快生产出了能进行铳削加工得车铳中心。五轴联动数空

机床得应用，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得

投资，大大节约了占地空间与工作在不同制造单元之间得周转运输时间及费甩市场

得需求推动了我国“五轴联动数控"机床得发展，我国得一些