概括了當前數(shù)控技術的發(fā)展趨勢，提出了我國數(shù)控產業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略思路與對策。 1 引言 數(shù)控技術是實現(xiàn)機械制造自動化的關鍵，直接影響到一個國家的經濟發(fā)展和綜合國力，關系到一個國家的戰(zhàn)略地位。作為制造系統(tǒng)最基本的加工單元，以數(shù)控技術為核心的數(shù)控機床的生產和應用已成為衡量一個國家工業(yè)化程度和技術水平的重要標志。隨著生產方式的變革和科技的發(fā)展，數(shù)控技術也發(fā)生了很大的變化，出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢。關注這些新趨勢，制定正確的對策，對促進我國數(shù)控技術的發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。 2 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢 歸納起來，現(xiàn)代數(shù)控技術的發(fā)展具有下列一些特點： 2.1 高速、高效、高精度 質量、效率是先進制造技術的核心目標。機床向高速化方向發(fā)展，可大幅度地提高效率，提升產品的質量和檔次，縮短生產周期和增強市場競爭能力。根據(jù)最新的發(fā)展情況，國外高檔數(shù)控機床的快進速度可達120m/min，加速度達2g以上，主軸轉速已達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)控機床的加工精度已提高到5μm，精密級加工中心則達到1μm，超精密加工精度已開始進入納米級，其加工精度一般小于lOnm。 2.2 網絡化、智能化 現(xiàn)代化生產系統(tǒng)呈現(xiàn)分散化、網絡化制造的特點。在網絡制造的模式下，數(shù)控機床就成了網絡中的一個節(jié)點，這就要求數(shù)控系統(tǒng)具有聯(lián)網通訊的能力，因此，網絡化也是數(shù)控系統(tǒng)的研究熱點之一。數(shù)控系統(tǒng)的網絡化，將滿足生產線、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)網能力，大大增強了數(shù)控機床的網絡化功能。 數(shù)控系統(tǒng)的智能化就是應用各種人工智能的方法和技術去控制制造過程。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問題，優(yōu)質高效地完成加工任務。隨著當今科學技術的發(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、自適應控制、工藝參數(shù)自動生成、三維刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償?shù)裙δ埽胰藱C界面更為友好，智能化的伺服系統(tǒng)能自動識別負載并自動優(yōu)化調整參數(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。這些智能化技術的應用，必將為數(shù)控機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)都是在專有設計的基礎上完成的，是一種封閉式的系統(tǒng)。這種封閉體系結構已經不能適應現(xiàn)代化生產的變革，不適應未來車間面向任務和定單的生產模式。因此，開放式數(shù)控系統(tǒng)應運而生。開放式數(shù)控系統(tǒng)具有模塊化、標準化、平臺無關性、可二次開發(fā)、適應網絡操作等特點，它面向機床廠家和最終用戶，使其可以自由地選擇數(shù)控裝置、驅動裝置、伺服電機等數(shù)控系統(tǒng)的各個構成要素，并可方便地將自己的技術訣竅和特殊應用集成到控制系統(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)控技術的研究和開發(fā)方興未艾，已成為數(shù)控機床不可逆轉的發(fā)展趨勢。美國、歐洲、日本都在進行開放式數(shù)控技術的研究，并制定出各自的開放式體系結構。但由于技術等方面的限制，要在短期內完全實現(xiàn)這種理想的開放式體系結構，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)的標準化、模塊化和開放化奠定了硬件基礎。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種結構形式： （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構。 （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的標準插槽中。PC實現(xiàn)非實時任務，機床的實時運動控制由運動控制器來承擔。這種模式目前應用的較為廣泛。 （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、標準統(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)機床 傳統(tǒng)機床為串聯(lián)結構，存在懸臂部件，不易獲得高的結構剛度；另外，其組成環(huán)節(jié)多，結構復雜，限制了加工精度和速度的提高。在20世紀90年代中期問世的并聯(lián)機床，正是為解決傳統(tǒng)機床存在的問題而進行的一種新的嘗試。并聯(lián)機床是機器人技術、機床結構技術、現(xiàn)代伺服驅動技術和數(shù)控技術相結合的產物，被稱為“21世紀的機床”，具有很大的開發(fā)潛力和廣泛的應用前景。 并聯(lián)機床的主軸（動平臺）與機座（靜平臺）之間采用并聯(lián)結構。它沒有滑臺，沒有導軌，而只用幾根可自由伸縮的驅動桿帶動主軸箱、帶著刀具（或工件）在空間運動，由計算機通過復雜的數(shù)學運算完成加工任務。并聯(lián)機床具有承載能力強、響應速度快、精度高、機械結構簡單、適應性好等優(yōu)點，是一種“硬件”簡單、“軟件”復雜、技術附加值高的產品，因此，各國學術界和機床制造企業(yè)對并聯(lián)機床的研究開發(fā)都非常重視，并先后推出多種結構形式的樣機，為數(shù)控機床的發(fā)展開辟了新的領域。 2.5 STEP-NC 現(xiàn)在的數(shù)控機床是采用基于IS06983標準的C、M代碼對工件進行編程加工。這種編程方法的本質特征是面向加工過程，具有很大的局限性，如包含的產品信息不完整、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品模型數(shù)據(jù)轉換標準STEP的數(shù)控系統(tǒng)標準IS014649，其目的是提供一種中性機制，能夠描述產品全生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程產品信息的標準化。STEP-NC是STEP向數(shù)控領域的擴展，它以面向對象的形式將產品的設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標準進行信息交換，包含了產品的所有信息，實現(xiàn)了設計、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)控機床誕生以來最大的技術變革，對于數(shù)控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。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上進行了驗證。 3 我國數(shù)控產業(yè)的發(fā)展對策 面對國際上數(shù)控技術的突飛猛進，為實現(xiàn)我國數(shù)控技術和數(shù)控產業(yè)的快速發(fā)展，需要確定發(fā)展數(shù)控產業(yè)的指導思想，統(tǒng)一發(fā)展規(guī)劃，為此筆者提出如下建議： 3.1 國家應堅持正確的政策導向，繼續(xù)積極扶持我國數(shù)控產業(yè)的發(fā)展 不但在稅收、資金投入等方面對數(shù)控產業(yè)傾斜，還要加強產學研官四方面的協(xié)調與合作，牽頭制定數(shù)控技術發(fā)展規(guī)劃，加大數(shù)控產業(yè)組織結構調整力度，整合科技資源，對一些共性、關鍵性、前瞻性技術進行聯(lián)合開發(fā)。特別對數(shù)控領域出現(xiàn)的一些新技術、新趨勢，要由國家組織立項攻關，保證在新一輪數(shù)控技術更新?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)控機床是高技術產品，為提高競爭力，就需要加快技術創(chuàng)新。過去我國數(shù)控技術的發(fā)展戰(zhàn)略是“跟蹤式”的，功能和結構主要模仿國外，缺乏對新技術的探索，嚴重制約了我國數(shù)控技術的先進性。面對數(shù)控技術新的發(fā)展形勢，我們要扭轉這種局面，盡快加強原始創(chuàng)新能力，研究開發(fā)具有自主知識產權的技術和產品，為數(shù)控產業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展奠定基礎。 3.3 抓住機遇，發(fā)揮我國優(yōu)勢 雖然我國數(shù)控技術研究起步較晚，但在數(shù)控技術出現(xiàn)的新趨勢面前，我們和發(fā)達國家處于同一起跑線上，為我國縮小與世界先進水平的差距提供了難得的機遇，我們要選準突破口，加快科研成果的轉化，迎頭趕上，利用“后發(fā)優(yōu)勢”實現(xiàn)我國數(shù)控技術的跨越式發(fā)展。 3.4 注重人才培養(yǎng) 數(shù)控技術涉及面廣，技術含量高，要發(fā)展數(shù)控技術就必須培養(yǎng)具有多種技術和能力的復合型人才。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、維護的人才隊伍。 4 結束語 面對數(shù)控技術新一輪革新浪潮，我們要抓住機遇，認真研究這些新趨勢、新技術、新理論，采取相應的措施，力爭在若干關鍵技術上取得突破，實現(xiàn)國產數(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)生產強國。