數(shù)控機床和基礎制造裝備是裝備制造業(yè)的“工作母機”，一個國家的機床行業(yè)技術水平和產品質量，是衡量其裝備制造業(yè)發(fā)展水平的重要標志——《中國制造“2025”》

　　機床作為當前機械加工產業(yè)的主要設備，其技術發(fā)展已經成為國內機械加工產業(yè)的發(fā)展標志。數(shù)控機床是制造裝備業(yè)的工作母機，是先進的生產技術和軍工現(xiàn)代化的戰(zhàn)略裝備。 

　　高檔數(shù)控機床是指具有高速、精密、智能、復合、多軸聯(lián)動、網(wǎng)絡通信等功能的數(shù)字化數(shù)控機床系統(tǒng)。高檔數(shù)控機床作為世界先進機床設備的代表，其發(fā)展象征著國家目前的機床制造業(yè)占全世界機床產業(yè)發(fā)展的先進階段，因此國際上把五軸聯(lián)動數(shù)控機床等高檔機床技術作為一個國家工業(yè)化的重要標志。

　　高檔數(shù)控機床在傳統(tǒng)數(shù)控機床的基礎上，能完成一個自動化生產線的工作效率，是科技速度發(fā)展的產物，而對于國家來講這是機床制造行業(yè)本質上的一種進步。高檔數(shù)控機床集多種高端技術于一體，應用于復雜的曲面和自動化加工，在航空航天、船舶、機械制造、高精密儀器、軍工、醫(yī)療器械產業(yè)等多種領域的設備制造業(yè)有著非常緊密的關系。

　　《中國制造“2025”》將數(shù)控機床和基礎制造裝備列為“加快突破的戰(zhàn)略必爭領域”，其中提出要加強前瞻部署和關鍵技術突破，積極謀劃搶占未來科技和產業(yè)競爭制造點，提高國際分工層次和話語權。 

　　1、國內外高檔數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀

　　美、德、日三國事當今世上在數(shù)控機床科研、設計、制作和應用上,技巧最先進、經驗最多的國家。 

　　美國的特點是:政府器重機床工業(yè)，美國國防部等部門不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務和供給充分的經費，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，重視基礎科研。哈斯自動化公司是全球最大的數(shù)控機床制造商之一，在北美洲的市場占有率大約為40% ，所有機床完全在美國加州工廠生產，擁有近百個型號的CNC立式和臥式加工中心、CNC車床、轉臺和分度器。哈斯致力于打造精確度更高、重復性更好、經久耐用，而且價格合理的機床產品。

　　德國數(shù)控機床在傳統(tǒng)設計制造技術和先進工藝基礎上，不斷采用先進電子信息技術，在加強科研的基礎上自行創(chuàng)新開發(fā)。德國數(shù)控機床主機配套件，機、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)等各種功能部件在質量、性能上居世界前列。代表大型龍門加工中心最高水平的是德國瓦德里希?科堡公司(WALDRICH COBURG)的產品，國內北一機床采用的就是德國瓦德里希?科堡的技術。

　　日本政府通過規(guī)劃和制訂法規(guī)以及提供充足研發(fā)經費，鼓勵科研機構和企業(yè)大力發(fā)展數(shù)控機床。在機床部件配套方面，日本學習德國;在數(shù)控技術和數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)研究方面，學習美國，改進和發(fā)展了兩國的成果取得很大成效。日本機床也應為日本精密制造而聞名世界。

　　國內產品與國外產品在結構上的差別并不大，采用的新技術也相差無幾，但在先進技術應用和制造工藝水平上與世界先進國家還有一定差距。新產品開發(fā)能力和制造周期還滿足不了國內用戶需要，零部件制造精度和整機精度保持性、可靠性尚需很大提高，尤其是在與大型機床配套的數(shù)控系統(tǒng)、功能部件，如刀庫、機械手和兩坐標銑頭等部件，還需要境外廠家配套滿足。國內大型機床制造企業(yè)的制造能力很強，但大而不精，其主要原因還是加工設備落后，數(shù)控化率很低，尤其是缺乏高精水平的加工設備。同時，國內企業(yè)普遍存在自主創(chuàng)新能力不足，因為大型機床單件小批量的市場需求特點，決定了對技術創(chuàng)新的要求更高。

　　2、國內外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 

　　經過持久研發(fā)和創(chuàng)新，德、美、日等國已基本掌握了數(shù)控系統(tǒng)的領先技術。目前，在數(shù)控技術研究應用領域主要有兩大陣營:一個是以發(fā)那科(FANUC)、西門子(SIEMENS)為代表的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)廠商;另一個是以山崎馬扎克(MAZAK)、德瑪吉(DMG)為代表，自主開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的大型機床制造商。 

　　2015年FANUC推出的Series oi MODEL F數(shù)控系統(tǒng)，推進了與高檔機型30i系列的“無縫化”接軌，具備滿足自動化需求的工件裝卸控制新功能和最新的提高運轉率技術，強化了循環(huán)時間縮短功能，并支持最新的I/O網(wǎng)絡—I/OLink。 

　　MAZAK提出的全新制造理念—Smooth Technology，以基于Smooth技術的第七代數(shù)控系統(tǒng)MAZATROL Smooth X為樞紐，提供高品質、高性能的智能化產品和生產管理服務。Smooth X數(shù)控系統(tǒng)搭配先進軟硬件，在高進給速度下可進行多面高精度加工;圖解界面和觸屏操作使用戶體驗更佳，即使是復雜的五軸加工程序，通過簡單的操作即可修改;內置的應用軟件可以根據(jù)實際加工材料和加工要求快速地為操作者匹配設備參數(shù)。

　　DMG推出的CELOS系統(tǒng)簡化和加快了從構思到成品的進程，其應用程序(CELOSAPP)使用戶能夠對機床數(shù)據(jù)、工藝流程以及合同訂單等進行操作顯示、數(shù)字化管理和文檔化，如同操作智能手機一樣簡便直觀。CELOS系統(tǒng)可以將車間與公司高層組織整合在一起，為持續(xù)數(shù)字化和無紙化生產奠定基礎，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化、智能化。

　　雖然國產高端數(shù)控系統(tǒng)與國外相比在功能、 性能和可靠性方面仍存在一定差距，但近年來華中數(shù)控、航天數(shù)控、北京機電院、北京精雕等單位在多軸聯(lián)動控制、功能復合化、網(wǎng)絡化、智能化和開放性等領域也取得了一定成績。

　　3、國內外高檔數(shù)控機床發(fā)展趨勢 

　　目前，數(shù)控機床及系統(tǒng)的發(fā)展日新月異，作為智能制造領域的重要裝備，除了實現(xiàn)數(shù)控機床的智能化、網(wǎng)絡化、柔性化外，高速化、高精度化、復合化、開放化、并聯(lián)驅動化、綠色化等也已成為高檔數(shù)控機床未來重點發(fā)展的技術方向。 

　　高速化 

　　隨著汽車、國防、航空、航天等工業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應用，對數(shù)控機床加工的高速化要求越來越高。 

　　新型功能部件應用 

　　為了提高數(shù)控機床各方面的性能，具有高精度和高可靠性的新型功能部件的應用成為必然。具有代表性的新型功能部件包括： 

　　近年來，直線電動機的應用日益廣泛，如：西門子公司生產的1FN1系列三相交流永磁式同步直線電動機已開始廣泛應用于高速銑床、加工中心、磨床、并聯(lián)機床以及動態(tài)性能和運動精度要求高的機床等;德國EX-CELL-O公司的XHC臥式加工中心三向驅動均采用兩個直線電動機; 

　　高可靠性 

　　五軸聯(lián)動數(shù)控機床能夠加工復雜的曲面，并能夠保證平均無故障時間在20000h 以上，這是一種對產品和原材料的高效使用，在其內部具有多種的報警措施能夠使操作者及時處理問題，還擁有超級安全的防護措施，這是對產品的一種保障，更是對操作工人和社會的一種保障。機床的高可靠性使機床在生產時更放心，更能節(jié)約企業(yè)原材料和人工，這是對社會資源的一種節(jié)約，然而在外國，設備平均的無故障時間在30000h以上，存在的差距促使我國數(shù)控機床企業(yè)多借鑒國外技術，還要更加仔細的研究出更加完美的高檔數(shù)控機床。

　　高精度 

　　高檔數(shù)控機床之所以能夠反映一個國家的工業(yè)制造業(yè)的水準，正是因為其高精度特點。隨著CAM(計算機輔助制造)系統(tǒng)的發(fā)展，高檔數(shù)控機床不但能夠高速度、高效率、最重要的是加工精度由絲級精度進化為微米級精度，其特有的往復運動單元能夠極其細致的加工凹槽處理; 采用光、電化學等能源的特種加工精度可達到納米級。同時，再進行結構的改進和優(yōu)化后，還能將五軸聯(lián)動數(shù)控機床的加工精度進入亞微米甚至是納米的超精時代。 

　　復合化 

　　隨著市場的需求不斷變換，制造業(yè)的競爭日趨激烈，這就對機床的要求不只進行單件的大批量生產，更要能夠完成小批量多品種的生產，這對機床的要求更高，機械化生產更個性。開發(fā)出復合程度更高的復合機床，使其能夠生產多種大、小批量的類似生產機型，這是對高檔數(shù)控機床的一種新式要求，在未來的發(fā)展中，也定占據(jù)主導地位，這將會是新型數(shù)控機床所要完成的新任務。 

　　加工過程綠色化 

　　隨著日趨嚴格的環(huán)境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環(huán)境問題尤為突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現(xiàn)干切削、半干切削節(jié)能環(huán)保的機床不斷出現(xiàn)，并在不斷發(fā)展當中。在21世紀，綠色制造的大趨勢將使各種節(jié)能環(huán)保機床加速發(fā)展，占領更多的世界市場。

　　4、我國高檔數(shù)控機床發(fā)展途徑分析

　　我國機床行業(yè)在世界機床工業(yè)體系和全球機床市場中占有重要地位，但目前仍然不能算作機床強國。與世界機床強國相比，我國機床行業(yè)仍具有一定差距，尤其表現(xiàn)在中高檔機床競爭力不強。此外，受到國內外復雜經濟形勢的影響，我國機床行業(yè)發(fā)展回歸新常態(tài)，產業(yè)向中高端轉型升級的要求迫切。 

　　我國已連續(xù)多年成為世界最大的機床裝備生產國、消費國和進口國。未來10年，電子與通訊設備、航空航天裝備、軌道交通裝備、電力裝備、汽車、船舶、工程機械與農業(yè)機械等 

　　重點產業(yè)的快速發(fā)展以及新材料、新技術的不斷進步將對數(shù)控機床與基礎裝備提出新的戰(zhàn)略性需求和轉型挑戰(zhàn)。對數(shù)控機床與基礎制造裝備的需求將由中低襠向高檔轉變、由單機向包括機器人上下料和在線檢測功能的制造單元和成套系統(tǒng)轉變、由數(shù)字化向智能化轉變、由通用機床向量體裁衣的個性化機床轉變，電子與通訊設備制造裝備將是新的需求熱點。 

　　在重點產品上 

　　將重點針對航空航天裝備、汽車、電子信息設備等重點產業(yè)發(fā)展的需要，幵發(fā)高檔數(shù)控機床、先進成形裝備及成組工藝生產線。包括：電子信息設備加工裝備、航空航天裝備大型結構件制造與裝配裝備、航空發(fā)動機制造關鍵裝備、船舶及海洋工程裝備關鍵制造裝備、軌道交通裝備關鍵零部件成套加工裝備、汽車關鍵零部件加工成套裝備及生產線、汽車4大工藝總成生產線、大容量電力裝備制造裝備、工程及農業(yè)機械生產線等產品。 

　　高檔數(shù)控系統(tǒng)方面 

　　重點開發(fā)多軸、多通道、高精度插補、動態(tài)補償和智能化編程、具有自監(jiān)控、維護、優(yōu)化、重組等功能的智能型數(shù)控系統(tǒng);提供標準化基礎平臺，允許開發(fā)商、不同軟硬件模塊介入，具有標準接口、模塊化、可移植性、可擴展性及可互換性等功能的開放型數(shù)控系統(tǒng)。 

　　關鍵共性技術上 

　　近年來，機床制造基礎和共性技術研究不斷加強，產品開發(fā)與技術研究同步推進。機床產品的可靠性設計與性能試驗技術、多軸聯(lián)動加工技術等多項關鍵技術的成熟度有了很大提升。數(shù)字化設計技術研究成果在高精度數(shù)控坐標鏜床、立式加工中心等產品設計上進行實際應用;多誤差實時動態(tài)綜合補償和嵌入式數(shù)控系統(tǒng)誤差補償?shù)溶浻布到y(tǒng)在多個企業(yè)、多個產品上進行了示范應用，使數(shù)控機床精度得到了明顯提升。 

　　未來將重點攻克數(shù)字化協(xié)同設計及3D/4D全制造流程仿真技術、精密及超精密機床的可靠性及精度保持技術、復雜型面和難加工材料高效加工及成形技術、100%在線檢測技術。 

　　在應用示范工程方面 

　　將開展國家科技重大專項“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”智能化升級工程、航空航天高端制造裝備應用示范工程、汽車輕量化材質關鍵部件及總成新工藝裝備應用示范工程、艦船平面/ 曲面智能化加工流水線應用示范工程。 

　　在戰(zhàn)略支撐與保障方面建議：

　　一是組建國家數(shù)控機床共性技術協(xié)同創(chuàng)新中心，集中解決數(shù)字化設計技術、動靜熱特性試驗技術以及可靠性、精度保持性等制約性關鍵技術; 

　　二是組建國家先進成形工藝創(chuàng)新中心、推進制造工藝與制造裝備的緊密結合。