概括了當前數控技術的發展趨勢，提出了我國數控產業發展的戰略思路與對策。 1 引言 數控技術是實現機械制造自動化的關鍵，直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力，關系到一個國家的戰略地位。作為制造系統最基本的加工單元，以數控技術為核心的數控機床的生產和應用已成為衡量一個國家工業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展，數控技術也發生了很大的變化，出現了一些新的發展趨勢。關注這些新趨勢，制定正確的對策，對促進我國數控技術的發展具有重要的戰略意義。 2 數控技術的發展趨勢 歸納起來，現代數控技術的發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。根據最新的發展情況，國外高檔數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軸聯動成為方向，大大提高了加工效率。 為提高數控機床的加工精度，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）；伺服系統采用全數字交流伺服；采用各種先進的控制算法，提高伺服系統的跟蹤精度，甚至實現零誤差跟蹤。目前，普通級數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 現代化生產系統呈現分散化、網絡化制造的特點。在網絡制造的模式下，數控機床就成了網絡中的一個節點，這就要求數控系統具有聯網通訊的能力，因此，網絡化也是數控系統的研究熱點之一。數控系統的網絡化，將滿足生產線、制造企業、制造系統對信息集成的需要，也為實現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。目前正在發展的基于PC的第6代數控系統，可以充分利用PC的聯網能力，大大增強了數控機床的網絡化功能。 數控系統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。具有智能的數控系統可以更深入地解決加工中的技術問題，優質高效地完成加工任務。隨著當今科學技術的發展，智能化已滲透到數控系統的各個方面。智能數控系統不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能，而且人機界面更為友好，智能化的伺服系統能自動識別負載并自動優化調整參數，故障診斷專家系統使自診斷和故障監控功能更趨完善。這些智能化技術的應用，必將為數控機床帶來更加美好的未來。 2.3 數控系統開放化 長期以來，數控系統都是在專有設計的基礎上完成的，是一種封閉式的系統。這種封閉體系結構已經不能適應現代化生產的變革，不適應未來車間面向任務和定單的生產模式。因此，開放式數控系統應運而生。開放式數控系統具有模塊化、標準化、平臺無關性、可二次開發、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控裝置、驅動裝置、伺服電機等數控系統的各個構成要素，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中，快速組成不同品種、不同檔次的數控系統。 目前開放式數控技術的研究和開發方興未艾，已成為數控機床不可逆轉的發展趨勢。美國、歐洲、日本都在進行開放式數控技術的研究，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這種理想的開放式體系結構，還有不少困難。目前開放式數控的一個具體表現就是發展基于PC的數控系統，也就是第6代數控系統。以PC為平臺的數控可共享PC迅猛發展的眾多成果，為數控系統的標準化、模塊化和開放化奠定了硬件基礎。數控系統的PC化正成為開放式數控系統一個潮流，代表了數控技術發展的主要方向。目前基于PC的開放式數控系統基本有3種結構形式： （1）PC嵌入CNC型。這種數控系統是在傳統的CNC系統上插入一塊專門開發的PC模板，使CNC裝置具有了PC的柔性，但專業的數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CNC功能，是一種完全采用PC的全軟件形式的數控系統。但由于存在著操作系統的實時性、標準統一性及系統穩定性等問題，這種系統目前還停留在實驗室研究階段。 2.4 并聯機床 傳統機床為串聯結構，存在懸臂部件，不易獲得高的結構剛度；另外，其組成環節多，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機床，正是為解決傳統機床存在的問題而進行的一種新的嘗試。并聯機床是機器人技術、機床結構技術、現代伺服驅動技術和數控技術相結合的產物，被稱為“21世紀的機床”，具有很大的開發潛力和廣泛的應用前景。 并聯機床的主軸（動平臺）與機座（靜平臺）之間采用并聯結構。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學運算完成加工任務。并聯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對并聯機床的研究開發都非常重視，并先后推出多種結構形式的樣機，為數控機床的發展開辟了新的領域。 2.5 STEP-NC 現在的數控機床是采用基于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據轉換標準STEP的數控系統標準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一數據模型，從而實現整個制造過程產品信息的標準化。STEP-NC是STEP向數控領域的擴展，它以面向對象的形式將產品的設計信息與制造信息聯系起來，拋棄了C、M代碼的編程方式，采用了新的數據格式和面向特征的編程原則。STEP-NC和CAX系統統一采用STEP標準進行信息交換，包含了產品的所有信息，實現了設計、制造、管理等的無縫聯接，提高了系統的開放性和智能化，并使數控編程得以簡化。 STEP-NC代表了一種新的制造理念，它的出現將是數控機床誕生以來最大的技術變革，對于數控技術的發展乃至整個制造業，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。美國一家公司開發的數據交換格式已在西門子的原型樣機上進行了驗證。 3 我國數控產業的發展對策 面對國際上數控技術的突飛猛進，為實現我國數控技術和數控產業的快速發展，需要確定發展數控產業的指導思想，統一發展規劃，為此筆者提出如下建議： 3.1 國家應堅持正確的政策導向，繼續積極扶持我國數控產業的發展 不但在稅收、資金投入等方面對數控產業傾斜，還要加強產學研官四方面的協調與合作，牽頭制定數控技術發展規劃，加大數控產業組織結構調整力度，整合科技資源，對一些共性、關鍵性、前瞻性技術進行聯合開發。特別對數控領域出現的一些新技術、新趨勢，要由國家組織立項攻關，保證在新一輪數控技術更新換代的競爭中站在更高層次，處于有利地位。 3.2 突出創新 數控機床是高技術產品，為提高競爭力，就需要加快技術創新。過去我國數控技術的發展戰略是“跟蹤式”的，功能和結構主要模仿國外，缺乏對新技術的探索，嚴重制約了我國數控技術的先進性。面對數控技術新的發展形勢，我們要扭轉這種局面，盡快加強原始創新能力，研究開發具有自主知識產權的技術和產品，為數控產業的可持續性發展奠定基礎。 3.3 抓住機遇，發揮我國優勢 雖然我國數控技術研究起步較晚，但在數控技術出現的新趨勢面前，我們和發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“后發優勢”實現我國數控技術的跨越式發展。 3.4 注重人才培養 數控技術涉及面廣，技術含量高，要發展數控技術就必須培養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，形成吸引人才并使其充分發揮作用的機制和氛圍，培養一批高水平的數控研發、管理、使用、維護的人才隊伍。 4 結束語 面對數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，實現國產數控系統的跨越式發展，使我國早日趕超世界數控系統生產強國。