世界數控機床的發展特點及經驗

當今世界，工業發達國家對機床工業高度重視，競相發展機電一體化、高精、高效、高自動化先進機床，以加速工業和國民經濟的發展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰線，特別是隨微電子、計算機技術的進步，數控機床在20世紀80年代以後加速發展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今後如何加強機床工業實力、加速數控機床產業發展，實是緊迫而又艱巨的任務。

　數控機床的技術特點及其發展條件

　　1948年美國空軍部門為制造飛機雜零件，提供設備研經費，由G&L公司與MIT合作研究四年，於1952年試制出世界第一臺數控銑床，立即生產100臺交付軍工使用。在成果上顯示了它是社會需求、科技水平、人員素質三者的結晶；在技術上則顯示出機電一體化機床在控制方面的巨大創新。


　　數控機床的技術特點

數控機床具有以下三大突出的特點：

　利用二進制數學方式輸入，加工過程可任意編程，主軸及進給速度可按加工工藝需要變化，且能實現多座標聯動，易加工雜曲面。對於加工對象具有“易變、多變、善變”的特點，換批調整方便，可實現雜件多品種中小批柔性生產，適應社會對產品多樣化的需求。但價格較昂貴，需要正確分析其使用的經濟合理性；


　利用硬件和軟件相組合，能實現信息反饋、補償、自動加減速等功能，可進一步提高機床的加工精度、效率、自動化程度；


　是以電子控制為主的機電一體化機床，充分發揮了微電子、計算機技術特有的優點，易於實現信息化、智能化、網絡化，可較易地組成各種先進制造系統，如FMS、FTL、FA，甚至將來的CIMS，能最大限度地提高工業的生產率、勞動生產率。


　數控機床發展的條件

　任何事物都有其特點與發展條件，人們掌握後才能加速其發展。數控機床的發展條件主要包括：
它是機、電、液、氣、光多學科各種高科技的綜合性組合，特別是以電子、計算機等現代先進技術為基石，必須具有鞏固的技術基礎，互相配套，缺一不可。如不齊備，則數控機床難以順利發展；

　數控機床是由主機、各種元部件(功能部件)和數控系統三大部分組成，還需先進的自動化刀具配合，才能實現加工，各個環節在技術上、質量上必須切實過關，確保工作可靠、穩定，才能保數控機床工作的精度、效率和自動化，否則，難以在生產實際中使用；


　　它是社會需求、科技水平和人員素質三者的結合，缺一不成。如果人員素質差、科技水平達不到，則難以滿足社會需求。人是一切活動的主體，需要各種精通業務的專家、人才和熟練技術工人，互相配合，共同完成。否則，數控機床難以順利發展。


　工業發達國家發展數控機床的主要經驗

　數控機床出現至今的50年，隨科技、特別是微電子、計算機技術的進步而不斷發展。美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。

　美國的特點是，政府重視機床工業，美國國防部等部門不斷提出機床的發展方向、科研任務和提供充足的經費，且網羅世界人才，特別講究“效率”和“創新”，注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新，如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求，充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術在世界上領先，因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實，且一貫重視科研和創新，故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國不僅生產宇航等使用的高性能數控機床，也為中小企業生產廉價實用的數控機床(如Haas、Fadal公司等)。其存在的教訓是，偏重於基礎科研，忽視應用技術，且在上世紀80代政府一度放松了引導，致使數控機床產量增加緩慢，於1982年被後進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。


　德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位，在多方面大力扶植。特別講究“實際”與“實效”，堅持“以人為本”，師徒相傳，不斷提高人員素質。在發展大量大批生產自動化的基礎上，於1956年研制出第一臺數控機床後，一直堅持實事求是，講求科學精神，不斷穩步前進。德國特別注重科學試驗，理論與實際相結合，基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作，對用戶產品、加工工藝、機床布局結構、數控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件，在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統和Heidenhain公司之精密光柵，均為世界聞名，競相采用。


　日本政府對機床工業之發展異常重視，通過規劃、法規(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國，在質量管理及數控機床技術上學習美國，甚至青出於藍而勝於藍。日本也和美、德兩國相似，充分發展大量大批生產自動化，繼而全力發展中小批柔性生產自動化的數控機床。自1958年研制出第一臺數控機床後，1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰略上先仿後創，先生產量大而廣的中檔數控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研，向高性能數控機床發展。在策略上，首先通過學習美國全面質量管理(TQC)，變為職工自覺群體活動，保產品質量。進而加速發展電子、計算機技術，進入世界前列，為發展機電一體化的數控機床開道。日本在發展數控機床的過程中，狠抓關鍵，突出發展數控系統。日本FANUC公司戰略正確，仿創結合，針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統，在技術上領先，在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人，科研人員超過600人，月產能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內約占70%，對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。