《中國(guó)制造2025規(guī)劃》的推出，目的為為推動(dòng)我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，即到2025年步入制造強(qiáng)國(guó)行業(yè)，到2035年時(shí)趕超德國(guó)、日本。發(fā)展的過(guò)程需要數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)作為動(dòng)力的源泉。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控裝備的“大腦”。數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)決定著數(shù)控機(jī)床的性能、功能、可靠性的關(guān)鍵因素。數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天以及軍事工業(yè)等領(lǐng)域，它決定一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)達(dá)程度，是決定一個(gè)國(guó)家在精密制造成就的制造的高尖技術(shù)。從制造大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國(guó)有很多途徑，大力發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)則是重要道路之一。
一、 國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展
我國(guó)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的研究起始于1958年，科研院、高校和少數(shù)機(jī)床廠開(kāi)始了數(shù)控技術(shù)的研究，由于國(guó)內(nèi)電子元器件等相關(guān)技術(shù)落后，對(duì)其的特點(diǎn)、發(fā)展缺乏認(rèn)識(shí)，基礎(chǔ)薄弱，始終沒(méi)有大的突破，數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展更是裹足不前。
改革開(kāi)放后，“六五”、“七五”“八五”連續(xù)三個(gè)五年計(jì)劃，引進(jìn)國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，消化和吸收，并組織科技攻關(guān)，利用先進(jìn)的數(shù)控裝置、主軸和伺服驅(qū)動(dòng)等硬件技術(shù)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，在吸收國(guó)外新進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)同時(shí)，我國(guó)自己的品牌逐步誕生，然而引進(jìn)不是最先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，與國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng)處于不利地位�！熬盼濉逼陂g是數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化階段，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，建立了數(shù)控研發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控專業(yè)人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。
近年來(lái)，隨著數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)中、低檔的性能、功能和可靠性已大幅提高，縮小了與國(guó)外的差距。從技術(shù)層面來(lái)看，國(guó)產(chǎn)中、低檔數(shù)控系統(tǒng)已基本能夠滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)要求，國(guó)產(chǎn)高檔系統(tǒng)如五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)統(tǒng)也得到一定程度的發(fā)展。然而數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)上的突破并不等于市場(chǎng)上的突破。特別是在數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)正朝著智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的今天，日本發(fā)那科和德國(guó)西門子等國(guó)際廠商生產(chǎn)的能夠?qū)崿F(xiàn)多軸、多通道、高速和高精度切削、復(fù)合化加工的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)在市場(chǎng)上暢銷，而我國(guó)數(shù)控的產(chǎn)業(yè)化卻依然無(wú)法消除國(guó)內(nèi)用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)可靠性的疑慮。尤其是在高端領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)的高檔數(shù)控系統(tǒng)只占年購(gòu)買量的較低，大量的高性能系統(tǒng)仍然依賴進(jìn)口。
二、國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)突破與未來(lái)
近年來(lái)，一些優(yōu)秀的國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)制造企業(yè)異軍突起，在中低檔經(jīng)濟(jì)普及型競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)中，國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)的市場(chǎng)占有率逐年提高。高檔系統(tǒng)雖然與國(guó)外的系統(tǒng)有一定差距，但是在隨著關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)逐步突破，差距正在逐步縮小。
總線式數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)
總線處于設(shè)備的底層，有協(xié)議簡(jiǎn)單、容錯(cuò)能力強(qiáng)、安全性好、成本低的特點(diǎn)，不僅能使系統(tǒng)與外部裝置之間高速傳輸大量的數(shù)據(jù)，從而滿足高精高速的加工需求，而且能簡(jiǎn)化系統(tǒng)便于擴(kuò)展。為了實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)化，“數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟”制定了NCUC-Bus現(xiàn)場(chǎng)總線（Numerical Control Union of China-Bus中國(guó)數(shù)控聯(lián)盟總線），現(xiàn)場(chǎng)總線在數(shù)控領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，總線型數(shù)控系統(tǒng)成為目前中高檔數(shù)控系統(tǒng)的主流。
國(guó)內(nèi)主流的廠商都推出了自主研發(fā)的總線式數(shù)控系統(tǒng)。例如，華中8型全數(shù)字總線數(shù)控系統(tǒng)基于NCUC工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)的飛陽(yáng)數(shù)控系統(tǒng)是一款基于總線技術(shù)和Linux平臺(tái)之上；大連光洋數(shù)控最新研發(fā)的新一代模塊化全數(shù)字總線開(kāi)放式高檔數(shù)控系統(tǒng)，采用通用PC+PCI-GLINK控制卡+總線式一體化電機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)；廣州數(shù)控推出的高檔數(shù)控系統(tǒng)則配備了GSK-Link工業(yè)以太網(wǎng)總線作為數(shù)據(jù)控制通信通道實(shí)時(shí)控制。
圖1 華中HNC-848數(shù)控系統(tǒng)
開(kāi)放的PLC編程數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)
數(shù)控系統(tǒng)的控制包括兩個(gè)方面:NC控制和PLC控制，除了對(duì)各軸的位置進(jìn)行連續(xù)控制外，機(jī)床輔助設(shè)備需要PLC控制。PLC控制是在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)CNC內(nèi)部標(biāo)志以及機(jī)床的各控制開(kāi)關(guān)、檢測(cè)元件、運(yùn)行部件的狀態(tài)，按照程序設(shè)定的控制邏輯對(duì)諸如刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)、換刀機(jī)構(gòu)、冷卻液等的運(yùn)行進(jìn)行控制。隨著國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的性能不斷的強(qiáng)大，對(duì)于PLC控制逐步開(kāi)放，用戶可以根據(jù)加工需求對(duì)PLC進(jìn)行編輯，從而達(dá)到更高的加工效果。
多通道多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)
多軸聯(lián)動(dòng)是定義一款系統(tǒng)是否為高端數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)尺之一，同時(shí)控制的軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的性能多強(qiáng)大，其加工的可以更加復(fù)雜，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在在經(jīng)濟(jì)普及型領(lǐng)域逐步占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)，在多軸聯(lián)動(dòng)方面已經(jīng)取得很多成就。多通道技術(shù)是高檔數(shù)控系統(tǒng)的重要功能，一個(gè)通道是一個(gè)完整的數(shù)控系統(tǒng)的控制功能，多通道則體現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的功能更加強(qiáng)大，能夠?qū)σ粋�(gè)零件的多個(gè)工序在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上加工，將加工工藝并聯(lián)化，大大提高加工的精度和效率。多軸多通道是將數(shù)控系統(tǒng)中多個(gè)插補(bǔ)軸或定位軸分別分配在多個(gè)不同的通道在每個(gè)通道內(nèi)執(zhí)行不同的數(shù)控加工程序和進(jìn)行不同方式的數(shù)控機(jī)床操作。例如華中數(shù)控8型系列，大連光洋GNC60/61/62系列等都支持多軸多通道，雖然與國(guó)外多軸多通道數(shù)控系統(tǒng)在精度、可靠性、加工效率等性能方面有一定的差距，但是隨著更多品牌國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)研究多軸多通道聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，將會(huì)延續(xù)經(jīng)濟(jì)普及型數(shù)控系統(tǒng)的成績(jī)。
圖2大連光洋GNC60/61/62系列數(shù)控系統(tǒng)
復(fù)合加工數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)
隨著加工零件越來(lái)越復(fù)雜，加工工藝和工序愈加繁多，復(fù)合加工逐漸成為復(fù)雜零件、高精密零件和難加工零件提供了先進(jìn)的解決方案，復(fù)合加工集多種工藝于一天，工件一次裝夾后可以完成大部分的加工，不僅減少裝夾的時(shí)間，更是加強(qiáng)了加工精度和效率，目前復(fù)合加工的集中程度不高，主要以車銑復(fù)合、車－磨復(fù)合、車削－激光加工中心等，多軸聯(lián)動(dòng)、典型復(fù)雜零件加工，更多加工工藝的復(fù)合，將會(huì)是復(fù)合加工研究方向。
智能化數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)
數(shù)控系統(tǒng)由自動(dòng)化向智能化發(fā)展是必然趨勢(shì)，智能化數(shù)控系統(tǒng)能智能感知加工條件和環(huán)境，并自行判斷和決策以適應(yīng)外界變化，進(jìn)而適應(yīng)柔性和高效生產(chǎn)的要求。智能化數(shù)控系統(tǒng)主要體現(xiàn)：操作智能化、加工智能化、維護(hù)智能化、管理智能化。國(guó)內(nèi)高端數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)始智能化的研發(fā)，采用了開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)的飛陽(yáng)數(shù)控系統(tǒng)體現(xiàn)了數(shù)控技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，其實(shí)現(xiàn)智能化的技術(shù)路線和途徑更加寬廣，同時(shí)也為客戶進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)提供了良好的手段。
圖3 飛陽(yáng)數(shù)控系統(tǒng)
高可靠性數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)
數(shù)控機(jī)床的可靠性核心在于數(shù)控系統(tǒng)的可靠性，幾年前，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性一直不理想，在加工過(guò)程中遇到意外情況概率較高，加工的精度得不到保證，電磁兼容性沒(méi)有得到很好的解決。數(shù)控機(jī)床的功能逐漸增多，對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要求也增加。隨著數(shù)控系統(tǒng)硬軟件的技術(shù)提升，如在CPU芯片，檢測(cè)軟件等方面性能加強(qiáng)，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到很大的提高，無(wú)故障加工時(shí)間更是超過(guò)1萬(wàn)小時(shí)。
國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展形成了“南北中西東”的布局�！皷|”有上海開(kāi)通數(shù)控有限責(zé)任公司、南京華興數(shù)控設(shè)備有限責(zé)任公司、南京新方達(dá)數(shù)控有限公司、江蘇仁和新技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司等；“南”有廣州數(shù)控設(shè)備有限公司、深圳珊星電腦有限公司；“西”有成都廣泰實(shí)業(yè)有限公司、綿陽(yáng)圣維數(shù)控有限責(zé)任公司；“北”有北京凱恩帝、沈陽(yáng)高精、大連光洋、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)有限公司、大連大森數(shù)控技術(shù)有限公司、北京凱奇數(shù)控成套有限公司。“中”有武漢華中數(shù)控股份有限公司。
