技术讲座

讲座题目：数控技术及发展趋势

主讲人：杨建勋

时间：2011年5月17日（下周二）上午10：00

地点：学术报告厅

主要内容：数控技术概念以及数控行业发展趋势浅析

引言：很高兴今天在这里为大家介绍数控技术以及数控技术的发展趋势。我和大家都是第一次见面，那么首先作个自我介绍吧，···我相信我和你们其中的某些同学有打交道的时候，并且还多。

那么大家有人知道数控这个概念没···数控是什么，什么是数控技术，数控技术到底能做什么

其实大家生活中接触过很多数控产品，比如说：管件，齿轮插座外壳，（塑料、金属）铆钉、螺钉

总之一句话：“只有你想不到的，没有你加工不出来的”

那么现在大家是不是非常想知道数控以及数控技术到底是什么？他凭什么如此牛X

数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控

(Computerized Numerical Control )，简称CNC，国外一般都称为CNC，很少再用NC这个概念了。

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率必不可少的手段。随着我国经济全面与国际接轨，并正在成为全球制造业中心，我国制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期，这必然对掌握现代信息化制造技术的技术人才、特别是对大量的一线技术下人形成了巨大需求。

20世纪80年代初，国内先后从日本、美国等国引进了一些CNC装置及主轴、伺服系统的生产技术，并陆续投入了批量生产，从而结束了数控机床发展徘徊不前的局面，推动了数控机床的发展。到20世纪90年代初，国内的数控机床及数控系统的生产具有了一定的规模，但前进中的数控机床产业正面临十分严峻的形势。进入WTO后，中国将进入日趋完善的国内外相统一的大市场，大量数控机床及数控系统进口，将对发展中的数控产业造成巨大的冲击。2003年开始，中国已成为全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。随着，“数字制造”这一新理念被引入中国制造业，有必要对国内数控机床产业的现状及趋势做些探讨。

1 数控机床的概念

数控机床就是在数字控制下，能在尺寸精度和几何精度两方面完成金属毛坯零件加工成所需要形状的工作母机的总称。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。

2 国产数控机床的发展现状

1.国产数控机床与国际先进水平差距逐渐缩小

数控机床是当代机械制造业的主流装备，国产数控机床的发展经历了30年跌宕起伏，已经由成长期进入了成熟期，可提供市场1,500种数控机床，覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域，产品种类可与日、德、意、美等国并驾齐驱。特别是在五轴联动数控机床、数控超重型机床、立式卧式加工中心、数控车床、数控齿轮加工机床领域部分技术已经达到世界先进水平。其中，五轴(坐标)联动数控机床是数控机床技术的制高点标志之一。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工，是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。五轴联动数控机床的应用，其加工效率相当于2 台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资，大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。国产五轴联动数

控机床品种日趋增多，国际强手对中国限制的五轴联动加工中心、五轴数控铣床、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床等均在国内研制成功，改变了国际强手对数控机床产业的垄断局面。

1.国产数控机床存在的问题

由于中国技术水平和工业基础还比较落后，数控机床的性能、水平和可*性与工业发达国家相比，差距还是很大，尤其是数控系统的控制可*性还较差，数控产业尚未真正形成。因此加速进行数控系统的工程化、商品化攻关，尽快建成与完善数控机床和数控产业成为当前的主要任务。目前主要问题有：

a.核心技术严重缺乏

统计数据表明，数控机床的核心技术—数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国90%需要国外进口。如在上海设厂的德国吉特迈集团和意大利利雅路机床集团，在烟台建厂的韩国大宇综合机械株式会社，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国产数控机床的关键零部件和关键技术主要依赖进口，国内真正大而强的企业并不多。目前世界最大的3 家厂商是：日

本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内有华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。

b.数控功能部件是另外一个薄弱环节。]

某种意义上说，功能部件将构筑21世纪现代数控机床。功能部件的性能和价格决定了数控机床的性能和价格。功能部件不是机床附件，它是数控机床的核心代表。国产数控机床的主要故障大多出在功能部件上，它是影响国产数控机床使用的主要根源。从国产数控机床的开发和使用来看，功能部件急需技术攻关。特别在数控刀具滞后现象反映相当强烈。国产数控刀具在寿命、可*性等方面差距明显，无论在品种、性能和质量上都远远不能满足用户要求。由于国产刀具品种少、寿命低，严重影响数控机床效率的发挥。调研企业进口的数控机床，配用大量进口数控刀具，由于价格昂贵，用户不堪负担。数控立、卧回转工作台，数控分度盘和数控电动刀架等数控功能部件市场中海外商家也稍胜一筹。

c.民族品牌与国际品牌差距明显

2004年 6月一份广东机床用户的抽查情况透露，在数控机床的各个品牌之中，用户对欧洲、日本、美国、韩国和中国台湾等数控机床品牌的关注度已占全部市场的60%以上。品牌知名度上的差距，导致用户在选择加工设备时把更多的机会给了海外数控机床行业的一些“实力派”。如哈尔滨某发动机(集团)有限公司的缸体生产线是一条全自动加工线，其粗加工选用韩国大宇重工的专机自动线，精加工则选用了英国CROSS HULLE公司的专机自动线，缸盖加工线是由德国Cross. Huller公司制造的高速加工中心和专机自动线、德国产的全自动在线测量机、日本产的全自动密封检测机和清洗机组成的。曲轴生产线为全自动柔性流水生产线，精加工线由日本的数控高速CBN 磨床、动平衡机、抛光机等组成。

d.技术创新和成果转化与市场脱节

适销对路的产品是企业在市场竞争中取胜的根本。技术创新是产品满足市场需要的关键。多数企业在确定数控技术创新项目上没有突出重点，市场定位不明确，不能集中力量，突破重点，带动整体，项目安排带有盲目性。首先，盲目跟随国际技术潮流增加生产能力。数控机床产业本身的水平关键要看创新能力、人员素质和企业素质的提高。近年来的改制、改组已有一些初步成效，来之不易。在面对市场需求增加的同时，还是要清醒看市场，稳妥求发展，还是要抓前、

抓后(即抓开发、抓销售、抓质量、抓服务)，慎重抓能力。中国要成为制造市场，而不是加工市场，机床行业也应正确看待这个问题。否则就造成科技攻关的新产品差距仍然很大，浪费了有限的人力物力；其次技术创新取得成果后，缺乏市场化的全面安排，质量保证体系的不健全，尚未制定相应的规范和标准，制造工艺研究严重滞后。造成数控机床市场占有率逐年下降；再次，不重视质量和服务。机床行业是第1 个提出质量承诺声明的行业，在市场好转的时候，企业对质量和服务更要重视，对用户更加周到和热情，一个企业的品牌往往是在市场好的时候树立的，也往往是在市场好的时期丢掉的。

d.缺乏先进的管理机制

多数企业都受到生产经营缺乏动力、自我约束机制不健全、劳动生产率低下等问题的严重困扰。适应市场经济需求的以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系尚未形成，缺乏吸引高层次、高素质人才创新创业的环境，无法有效整合相关技术、产业和资源优势，形成合力开展联合攻关，共同打造技术创新平台。所以必须按照经济发展的客观要求，建立以公司法人为主要内容的现代企业制度。真正确立以用户为中心的市场经济观念，认真调整产品结构和组织结构。真正让市场在资源配置中起基础作用。

3 国内数控机床的发展趋势

根据2004年10月，完成的《数控机床产业发展专项规划》。国内数控机床大致发展趋势表现在以下几方面：

a.智能、高速、高精度化

新一代数控机床为提高生产效率，向超高速方向发展，采用新型功能部件(如电主轴、直线电机、LM直线滚动系统等)主轴转速达15,000r/min以上。计算机技术及其软件控制技术在机床产品技术中占的比重越来越大，计算机系统及其应用软件的复杂化，带来了机床系统及其硬件结构的简化，数控机床的智能化程度日趋提高。一台机床的重复定位精度如果能达到0.005 mm(ISO 标准、统计法)，就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO 标准、统计法)以下，就是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造(CAM)系统的发展，精密度已达到微米级。

b.设计、制造绿色化

绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进

设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的

前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影

响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响

最小，资源利用率最高。数控机床在设计时要考虑：绿色材料设计；可拆卸性设计；节能性设计；可回收性设计；模块化设计；绿色包装设计等。绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源消耗的现代制造模式，通过绿色生产过程生产出绿色产品。数控机床在制造时要考虑：节约资源的工艺设计；节约能源的工艺设计；环保型工艺设计等。随着世界经济的迅速发展，尤其是国内改革开放以来工业化程度的加快，所带来的环境污染问题越来越严重，环境保护的呼声越来越高，环保问题已经成为各国经济可持续发展的制约因素之一。数控机床作为装备制造业的核心，能否顺应环保趋势，加大绿色设计与制造的研制，将是影响经济发展的重要要素之一。c.复合化与系统化

工件一次装夹，能进行多种工序复合加工，可大大地提高生产效率和加工精度，是机床一贯追求的。由于产品开发周期愈来愈短，对制造速度的要求也相应提高，机床也朝高效能发展。机床已逐渐发展成为系统化产品，用一台电脑控制一条生产线的作业。产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。

2009年，在中央应对国际金融危机冲击一揽子计划的推动下，我国机床行业逆势增长，首次成为世界机床第一制造大国，全年累计完成工业总产值4014亿元。

高速发展的经济使中国连续多年成为世界上最大的机床消费国和进口国。调查显示，随着我国机床行业不断发展，我国机床企业数量不断增加。目前，我国有机床企业6400多家，比2007年增加近50%，同时国外机床行业通过进口等方式参与国内机床行业竞争，使得国内机床行业竞争异常激烈。从市场竞争领域来看，主要集中在中、低端领域，而高端市场竞争有限。

但“多”不等于“强”，我国机床行业一直面临自主开发能力薄弱、专业化的配套体系尚未形成、功能部件发展滞后、产品自动化水平低以及可靠性精度保持性差等诸多挑战。“十一五”期间，我国确定数控机床产业的发展目标及突破重点方向：发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变我国大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状。

为此，“高档数控机床与基础制造装备”2008年被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》确定的16个重大专项之一，肩负起重点开发研制航空航天、船舶、汽车制造、发

电设备等需要的高档数控机床，满足国内主要行业需求的使命。

但数控机床专项不仅是一般含义上的科研工程，更是一项国家层面的系统工程。2008年12月，在国家科技部等部委的支持下，由沈阳机床集团牵头，联合8家企业、6家院所正式组建“数控机床产业技术创新联盟”。该联盟重点围绕高速精密数控机床关键功能部件开发、高速精密机床运动特性、高速精密机床切削工艺、数控系统应用技术等方面开展研究工作，引领机床行业共同技术进步。

据科技部重大专项办有关负责人介绍，2009年正式启动的数控机床专项将延续到2020年，预计中央财政、地方财政及企业总投入将达到数百亿元。

如今，随着一系列关键技术的突破和自主创新能力的形成，我国已逐渐进入世界高速数控机床和高精度精密数控机床

生产国的行列，这标志着国内数控机床已进入快速发展时期。

记者从沈阳机床集团获悉，在数控机床的主机部分，该集团在技术引进和仿制的基础上，2001年开始自主创新，目前产品水平已达到国内领先。在此基础上，沈阳机床集团定下的目标是：到2012年，将开发全新的数控机床产品，2015年，

将做强数控机床产业，技术水平达到国际先进，产业规模达到国际前3名。

根据数控机床专项规划，10年后，我国将形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力，总体技术水平进入国际先进行列，部分产品国际领先，航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备约八成立足国内。

军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸”，后来台湾陈水扁上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。

一、数控人才的需求状况

据统计，到2005年，我国的数控机床年产量将达到3万什，数控机床的普及率也将大为提高，因此数控技术的应用将是我国机械制造业发展的重要任务。但目前我国机床的数控化率还达不到2％，其原因是多方面的，而数控人才的匮乏无

疑是主要原因之一。吴邦国副总理在去年的全国职教工作会议上指出：“我国职工队伍的整体素质还比较低，高级技工严重缺乏，全国仅数控机床的操作工就短缺60万人。杭州汽轮机床厂需要260名数控技工，参加十多场招聘会，月薪提到6000元，还招不到合适人选”。在沿海经济发达地区，数控技术人才的短缺更为突出。这充分说明我们的职业技术教育和培训还不能适应发展的需要，必须加大数控人才培养的力度，满足社会需求。

目前，市场对数控人才的需求有以下三个层次，所需掌握的知识结构也各不同：

1．金领层(数控通才)

精通数控编程员、数控操作技工和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识，并在实际工作中积累了大量实际经验，知识面广，能自行完成数控系统的选型、数控机床机械结构设计和电气系统的设计、安装、调试和维修，独立完成机床的数控化改造。适合于担任企业的技术负责人或机床厂数控机床产品开发的机电设计主管。数控通才是企业的抢手人才，其待遇很高。数控通才应具有较高的专业理论水平和丰富的实践经验，适合本科、高职学院组织培养，且经过特殊的现场实训和名师指导，促其成才。

2．灰领层

(1)数控编程员：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，

掌握复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握二维CAD／C AM软件如UG、ProE等，熟练掌握数控手工和自动编程技术。数控编程员应具有较强的软件：应用能力，

适合高职、本科学院组织培养。适合作为丁厂设计处和工艺处的数控编程员。此类人员需求量大，尤其在模具行业非常受欢迎，待遇也较高。

(2)数控机床维护人员：熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构，掌握数控机床的操作与编程，能进行PLC和参数设置。清楚数控机床的机械结构和机电联调。精通数控机床的机械和电气维修。适合作为工厂设备处工程技术人员。此类人员需求量相对少一些，但培养此类人员非常不易，知识结构要求很广，适应与数控相关的工作能力强，需要大量实际经验的积累，目前非常缺乏，其待遇也较高。适合具有数控培训基地的高职学校组织培养。

3．蓝领层

数控机床操作技工：精通机械加工和数控加工：工艺知识，熟练掌握数控机床的操作和手工编程，了解自动编程和数控机床的简单维修。此类人员市场需求量大，适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一，其工资待遇不太高。主要由中职学校组织培养。

二、高职数控人才的培养要求及存在问题

针对以上各类数控人才需求的状况，确定高职数控应用技术

专业的人才培养目标为：

(1)有针对性培养企业急需的掌握新技术的应用型人才；

(2)有计划地培养企业急需的复合型人才；

(3)培养知识更新快的数控人才；

(4)培养敬业爱岗的高级技术人才。

具体应培养学生三种能力：

(1)专业能力。具备从事数控行业所需的技能和与之相应的知识，包括单项的技能与知识，综合的技能与知识。

(2)方法能力。具备从事数控行业所需要的工作方法和学习方法，包括制定丁作计划的步骤、解决实际问题的思路、独立学习新技术的方法、评估工作结果的方式等。

(3)社会能力。具备从事数控行业所需的行为能力，包括人际交往、公共关系、职业道德、环境意识等。因此，应在现有的人才培养计划基础上，拓宽专业课程。要特别加强新技术、新工艺在专业运用巾的学习，如：数控自动加工编程软件的应用、数控维修技术的掌握等。要把职业道德、行业要求渗透到专业教学中，培养学生具有过硬的专业素质。

目前，我国通过对毕业生的信息反馈及用人单位的调查，了解到数控专业教学中存在一些问题，如理论教学过于强调系统性和完整性，忽视了其应用；实践教学中缺乏对数控设备的检修、调试、故障分析能力和数控加工现场解决问题的能力等的培养。目前培养的数控人才普遍存在以下几个方面的

不足：

(1)对本专业的基础知识不够扎实，如缺乏工艺意识，工艺知识欠缺，数控加工只停留在理论上；

(2)对本专业的专业知识与技能不精，针对性不强，如数控加工专业，不能很熟练地、正确地操作典型数控设备，要进行举一反三就更加困难；