我国数控机床的发展趋势
数控机床的发展趋势
数控机床的发展趋势【内容摘要】随着科学技术的发展、世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
如今数控机床正在不断采用最新技术成果，朝着高速化、多功能化、智能化、数控系统小型化、数控编程自动化、更高可靠性等方向发展。
【关键词】：数控技术发展趋势机械制造智能功能从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了半个世纪历程。
随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以及一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。
一、性能的发展方向1、高速度、高精度化高速化是指数控机床的高速切削和高速插补进给，目标是在保证加工精度的前提下，提高加工速度。
高精度是指数控机床能够达到的分辨率、定位精度、重复定位精度等。
效率、质量是先进制造技术的主体。
高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争力。
近年来，电主轴、直线电机以及新型刀具的应用，使数控机床的加工速度得到了极大的提高，车削和铣削速度已达到5000~8000m/min以上；主轴转数在30000r/min(有的高达100000r/min)以上；进给速度在分辨率为1um时，达到100m/min(有的到200m/min)以上；分辨率为0.1um时，达到24m/min以上；自动换刀速度在1s 以内；小时段插补进给速度达到12m/min。
加工精度方面，普通机床的加工精度已经由10um提高到5um，紧密级加工中心则由3~5um提高到1~1.5um，而超精密加工精度已经开始进入纳米级（0.001um）。
数控机床的发展历程和趋势
现代数控机床的应用领域拓展
01
02
03
04
航空航天领域
用于加工飞机和航天器的复杂 零部件，如发动机叶片、机翼
等。
汽车制造领域
用于加工汽车零部件，如发动 机缸体、曲轴等。
模具制造领域
用于加工各种模具零部件，如 注塑模、压铸模等。
医疗器械领域
用于加工各种医疗器械零部件 ，如人工关节、牙科种植体等
高精度直线导轨和滚珠丝 杠
高精度直线导轨和滚珠丝杠的 应用提高了数控机床的定位精 度和重复定位精度，进一步提 升了加工质量。
智能化技术
中期发展阶段开始引入智能化 技术，如自适应控制、模糊控 制等，使数控机床能够根据不 同的加工条件自动调整参数， 提高加工过程的稳定性和效率 。
中期发展的主要应用领域
高速发展阶段
21世纪初，中国数控机床 产业进入高速发展阶段， 技术水平不断提高，产品 种类日益丰富。
中国数控机床的产业现状
产业规模
中国数控机床产业规模不断扩大， 已经成为全球最大的数控机床生 产国之一。
技术水平
中国数控机床的技术水平不断提高， 已经具备了国际竞争力。
产品种类
中国数控机床的产品种类日益丰富， 涵盖了各种加工中心、数控车床、 数控铣床等。
新兴领域应用 数控机床在新兴领域如新能源、 新材料、生物医药等领域的应用 不断拓展，为数控机床的发展提 供了新的机遇。
技术创新驱动 数控机床技术的不断创新和发展， 将推动其在高效、高精度、智能 化等方面取得更大突破。
如何应对数控机床发展的挑战和机遇
加强技术研发和创新
企业应加大技术研发和创新投入，提升 数控机床的技术水平和核心竞争力。
中国数控车床的现状和发展趋势分析 中英文文献资料
Not only the Chinese numerical control lathe present situation and thetrend of development(中国数控车床的现状和发展趋势分析)analysis numerical control technology application has brought the revolutionary change for the traditional manufacturing industry, causes the manufacturing industry to become the industrialization the symbol, moreover along with numerical control technology unceasing development and application domain expansion, it to national economy and the people's livelihood some important professions (IT, automobile, light industry, medical service and so on) development more and more vital role, because these professions must equip the digitization already was the modern development major tendency. The current numerical control lathe presents following trend of development.1. high speed, high precisionHigh speed, precise is the engine bed development eternal goal.Development progresses by leaps and bounds which along with the science and technology, the mechanical and electrical products renewal speed speeds up, increasingly is also high to the components processing precision and the surface quality request.In order to satisfy this complex changeable market the demand, the current engine bed to the high-speed cutting, is doing the cutting and does the direction of cut to develop, the processing precision also in unceasingly enhances. On the other hand, the electricity main axle and the straight line electrical machinery success application, the ceramics ball bearing, the high accuracy lead greatly hollow in cold and the ball bearing nut strong cold low temperature high speed ball bearing guide screw vice-and the belt ball bearing retainer straight line guide rail vice-and so on engine bed function part appearing on the market, also for the engine bed to high speed, the precise development has created the condition. The numerical control lathe picks uses electricity the main axle, has cancelled links and so on leather belt, band pulley and gear, reduced the master drive rotation inertia greatly, enhanced the main axle dynamic speed of response and the work precision, when thorough settlement main axle high-speed operation transmission and so on leather belt and band pulley vibrations and noise question.Picks uses electricity the main axle structure to be possible to enable the main axle rotational speed to achieve above 10000r/min.The straight line motor-driven speed is high, adds the moderating properties to be good, has the superior response characteristic and the followed precision. Made the servo with the straight line electrical machinery to actuate, to omit the ball bearing guide screw this intermediate drive link, eliminated the transmission gap (including reverse gap), the movement inertia was small, the system rigidity was good, could locate precisely under high speed, thus increased the servo precision enormously.Straight line trundle guide rail, because it has respectively to the gap for the zero and the extremely small rolling friction, wears slightly, gives off heat may ignore, has the extremely good thermostability, increased the entire journey pointing accuracy and the repetition pointing accuracy. Through the straight line electrical machinery and the straight line trundle guide rail vice-application,may make the engine bed the rapid traverse speed to enhance 60~80m/min from present10~20m/mim, even reaches as high as 120m/min.2. redundant reliablenumerical control engine bed reliability is a numerical control engine bed product quality crucial target.Whether does the numerical control engine bed display its high performance, the high accuracy and the high efficiency, and obtains the good benefit, the key is decided by its reliable height.3. function recombinefunction recombine goal is further enhances the engine bed the production efficiency, uses reduces to few in the non-processing non-cutting time.Through the function recombine, may expand the engine bed the use scope, enhances the efficiency, realizes multipurpose one machine, one machine many energy, namely a numerical control lathe already may realize the turning function, also may realize the milling processing; Or in also may realize the abrasive machining by the mill primarily engine bed on.4. intellectualizations, the network, the flexibility and the integrated21st century numerical control equipments has certain intellectualized system. In order to pursue the processing efficiency and the processing quality aspect intellectualization, like processing process adaptive control, craft parameter automatic production; In order to enhance the actuation performance and the use connection aspect intellectualization, like feed-forward control, electrical machinery parameter auto-adapted operation, automatic diagnosis load automatic designation model, self regulating grade; Simplification programming, simplification operation aspect intellectualization, like intellectualized automatic programming, intellectualized man-machine contact surface and so on; Also has the intelligence to diagnose, aspect and so on intelligent monitoring contents, by facilitates the system the diagnosis and the service and so on. The numerical control engine bed the tendency which develops to the flexibility automated system is: From (numerical control single plane, processing center and numerical control compound processing engine bed), line (FMC, FMS, FTL, FML) to surface (construction section workshop independent manufacture island, FA), body (CIMS, distribution network integration manufacture system) the direction develops, on the other hand develops to the attention utility and the efficient direction. The flexible automation technology is the manufacturing industry adapts the dynamic market demand and the product rapid renewal main method, is the various countries' manufacturing industry development mainstream tendency, is the advanced manufacture domain foundation technology.Its key point is by enhances the system the reliability, changes into the premise practical, take the easy networking and the integration as the goal, the attention enhancement unit technology development and the consummation.The CNC single plane to the high accuracy, the high velocity and the high flexible direction develops. The numerical control engine bed and the constitution flexibility manufacture system can conveniently and joints and so on CAD, CAM, CAPP and MTS, develops to the information integration direction.The network system to the opening, the integration and the intellectualized direction develops.中国数控车床的现状和发展趋势分析数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
我国数控车床的现状和发展趋势
随着 数控 技术 的不 断完善 ， 数 控车 床也实 现多 台集 中控制 ， 甚 至远距 离遥 控。 利用 计算机 技 术和 网络通 信技术 ， 机 床制 造商可 以建 立机 床远程 技术 支持
体系， 实现工况信息的传输、 存储、 查询和显示以及远程智能诊断 为了扩大机
床的使 用 范围 、 提 高效率 ， 应 实现一 机多 用 、 一机 多能 ， 进一 步提 高机 床的 生产
国产数 控 车床 的 品种 、 规 格 较为 齐全 ， 质 量 基本 稳定 可靠 ， 已步 人全 面 发展 阶 段。 但是 ， 毕竟我 国的数 控车床 产业与 国外 相比还不够 成熟 ， 一些 较为先 进 的车 床 品种 的开 发与 制造 与较成 熟 的国 家相 比还存在 很大 差距 。 因此 ， 我 国各 大 机
系统） 的方向发展。 如出现了Ｐ Ｌ Ｃ 控制的可调组合机床、 多轴数控加工 中心、 换
刀 换箱 式加 工 中心 。 此外 ， 还 应 兼顾应 用性 和经 济性 方 向发展 。
（ 五 ） 绿 色 化
（二 ） 高 性 能
车床是机械加工中加工量大而面广的重要设备， 而传统车床普遍存在车削
加工 工 步长 ， 辅助 时 间多 ， 利用 率低 等 问题 。 随着 数控技 术 的发展 ， 数控 装 置为 数控 车床 的开 发进 入全 盛 时代奠 定 了基 础 。 数控 车床 的普及 和应 用 ， 打破 了传
引富
效率 。 目前一 些欧 洲的高 速加 工 中心主轴 转速 已经达 到６ ０ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 而转 速高 达１ ６ ０ ０ ０ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ 的超 高速 主轴 也在 研 制开 发 中。 因为高 速 、 高 精 加工 技术 可极 大地 提高效 率 、 产 品质量 和档 次 ， 同时缩 短生 产周 期 ， 从 而提 高市 场竞 争能力 。
五轴联动数控机床技术现状与发展趋势
口 梁 铖 口 刘 建群
广 东 工业 大学 机 械 电子 学 院 广 州 ５ ０ ０ １０ ６
摘
要 ：介 绍五 轴联 动 数 控 机 床 在 工 业加 工 中的优 势 和 重 要 性 ， 国 内、 外 两 个 方 面 阐述 目前 五 轴 联 动 数 控 机床 从 国 技 术 现 状 发 展 趋 势
难 度 最 大 、 用 范 围最 广 的 数 控 机 床 技 术 ， 轴 联 动 数 应 五
动 ， 义 为 Ａ轴 。 作 台 的 中 问 还 设 有 一 个 回 转 台 绕 定 工
ｚ 轴 转 动 ， 义 为 Ｃ 轴 。 样 通 过 Ａ 轴 和 Ｃ轴 的 组 定 这
合 ， 定 在 工 作 台 上 的 工 件 除 了 底 面 ， 余 五 面 可 以 由 固 其
Hale Waihona Puke 数 控 机 床 是 制 造 装 备 业 的 工 作 母 机 ， 实 现 先 进 是
动 ， 需 要 实 现 两 个 轴 的 回 转 。 立 式 加 工 中 心 为 例 还 以 子 ， 式 五轴 加 工 中心 的 回转 头有 两种 实 现方 式 【： 立 ① １ 工 作 台 回转 轴 。 置在 床 身上 的工作 台可 以绕 Ｘ轴转 设
工完 成 的连续 光滑 的 自由曲面 。 如 航 空发 动机 转子 、 例 大 型 发 电 机 转 子 、 型 船 舶 螺 旋 桨 等 。 于 五 轴 联 动 数 大 由
不 能 设 置 太 大 ， 重 较 小 。 依 靠 主 轴 头 的 回转 。主 轴 承 ②
前 端 是 一 个 回转 头 ， 个 回转 头 一 方 面 可 以 绕 Ｚ轴 旋 这
文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ０— ９ ８ ２ １ ） １ ０ ０ ０ １ ０ ４ ９ （０ ０ ｏ — ０ ５— ３
数控机床的现状和发展趋势
我国数控机床的现状和发展数控机床是数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。
数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。
因而了解和提升数控机床对我国的制造业的发展至关重要。
一.国内外数控机床的发展（1）我国数控机床的发展我国于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。
建国初期在1958—1979年间为第一阶段，第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。
改革开放，从1979年至今为第二阶段。
在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、台湾省共11国家(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。
在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、多轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。
至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。
（2）国外数控技术的发展数控机床的起源1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。
目前中国数控机床市场需求和发展趋势
革开放 ３ ０年 ，我国经济 发生了翻天覆地 的变化 。我 复杂 ．对人 的科研 、设计 、制造 、使 用 、零件管理等 国数控 机 床 由 １９８Ｏ 年 起 ，引 进 日本 发 那科 公 司 各个 方面 的文化 科技 知识 要求 更高 。 （Ａ Ｕ Ｆ Ｎ Ｃ）数控 系统技 术 ，与其开始合作生产数 控系 统 ，改 变 了过 去机 床不 可靠 状态 ，开始正 式 生产使 用。 目前 低 中档数控机床我 国能 自行设计 制造 ，批 量供应 ，基本上能满足 用户市场需 求 ，并开始 自主创
，
20 0 1
只 有 人 的 整体 素 质 提 高 了
．
各种不 同技
27 万
台
，
200 7
年 消费
13
．
99 万
台增 至
3
4
．
术 种 类 方 面 的人 才 众 多
。
互 相协 作
，
数 控机 床 才 能 顺
倍 ； ( 3 ) 由 于 国 内数 控 机 床 在 技 术 上 满 足 不 了 市 场 需
，
进 E l 量 不 断增 加
一
个。１ ４ ９年 新 中 国 成 立 至 今 已 ６ ９ ０年 ，前 一 半 时 间 子 、计 算机 技 术 、 先 进 刀 具 互相 成 套 ； （ ）由 于 数 控 ３
由于政治斗争 ，不注重经济建设 ，缺乏先进生产 力和 机 床能实现 自动更换刀具 、工件 ，实现 无人化运转全
生 产 工 具 ，国 民经 济 发 展 缓 慢 。 １ ７ 年 ～２ ０ ９ ９ ０ ８年 改 自动 工 作 ，要 求各 环 节 、整 机 可 靠 ； ４ 由 于 技 术 上 （）
在 数 控机 床 中
，
我国现代机械制造技术的发展趋势
我国现代机械制造技术的发展趋势机械制造技术是衡量一个国家科技水平和综合国力的重要标志之一，对国民经济的发展和国防建设起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步，我国现代机械制造技术正呈现出一系列新的发展趋势。
一、智能化与自动化智能化和自动化是现代机械制造技术发展的重要方向。
通过引入先进的传感器、控制系统和人工智能算法，机械设备能够实现自我监测、自我诊断和自我调整。
例如，在数控机床中，智能化系统可以实时监测加工过程中的刀具磨损、切削力变化等参数，并根据这些信息自动调整加工参数，以保证加工质量和提高生产效率。
自动化生产线的广泛应用也是这一趋势的体现。
从原材料的上料到成品的下线，整个生产过程无需人工干预，大大减少了人为因素对产品质量的影响，同时提高了生产效率和降低了生产成本。
此外，机器人在机械制造中的应用越来越广泛，不仅能够完成重复、高强度的工作，还能够适应复杂多变的生产环境，提高生产的灵活性和适应性。
二、精密化与超精密化随着对产品质量和性能要求的不断提高，机械制造技术向精密化和超精密化方向发展已成为必然趋势。
精密加工技术能够制造出精度更高、表面质量更好的零件，满足航空航天、电子、医疗等领域对高精度零部件的需求。
超精密加工技术则能够实现纳米级甚至原子级的加工精度，为制造高性能的光学元件、半导体芯片等提供了技术支持。
为了实现精密化和超精密化加工，需要采用先进的加工设备、刀具和工艺，同时对加工环境进行严格控制，以减少外界因素对加工精度的影响。
三、绿色化与可持续发展在全球环保意识日益增强的背景下，绿色制造已成为机械制造行业的重要发展趋势。
绿色制造强调在产品设计、制造、使用和报废的整个生命周期中，最大限度地减少对环境的负面影响，提高资源利用率。
在产品设计阶段，采用绿色设计理念，考虑产品的可拆卸性、可回收性和可再制造性，以减少废弃物的产生。
在制造过程中，通过优化工艺、采用清洁能源和环保材料，降低能源消耗和污染物排放。
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我国数控机床的发展趋势
我国数控机床的发展趋势
我国数控系统的发展概况:
历史回顾:我国数控系统研究起步于1958年,50多年的发展历程大
致分为三个阶段:
第一阶段(1958-1979),封闭式发展阶段,这一阶段研制了晶体管数
控系统与集成电路数控系统。在这一阶段,由于国外技术封锁与我国
的基本条件限制,数控系统发展较慢。
第二阶段(1980-1989)就是国家“六五”“七五”期间以及“八五”
前期,这一阶段通过引进技术,消化吸收,初步建立起国产化数控系统
体系。
第三阶段(1990-至今)主要就是实施产业化的研究,进入市场竞争
阶段。在此阶段,我国国产数控设备的产业化取得实质性进步,已奠定
了数控技术发展的基础,初步形成数控系统研发基地建立具有批量生
产能力的数控系统生产厂。
我国数控系统发展现状:
第一 数控化改造的基本完成,为节约成本,进一步发挥老式传统
机床的功效与潜在价值,将大批传统老式机床改造为数控机床就是一
种必然性与趋势。现在的工厂基本以实现数控化。老式机床基本淘汰,
只有小部分用于但见生产,或者用于教学。
第二 高级数控技术的缺失,我国企业机械制造整体水平与发达
国家相比还有很大的差距。数控技术就是先进制造技术的核心技术,
它的整体水平标志着一个国家工业现代化的水平与综合国力的强弱,
我国数控机床的发展趋势
具有超越其经济价值的战略物资地位。由于我国企业大部分数控机床
与数控系统依赖进口,企业承受不了巨额购置费,且易受国外的控制,
另外数控机床维修力量薄弱,进口的备件维修成本高,设备完好率低,
大部分进口机床数控系统已经崩溃,有的甚至在进口后还没使用就已
因为各方面原因不能使用等等。
第三 中高档数控系统的开发与生产取得明显进展,1)研制出了
开放式数控系统体系结构与软硬件平台。2)研制出了高档交流伺服驱
动系统与主轴交流伺服控制系统。3)开发了数控机床集群控制系统。
数控系统的发展趋势:
1高速度高精度化,速度与精度就是数控系统的二个重要技术
指标,它直接关系到加工效率与产品质量。对于数控系统,高速度化,首
先就是要求计算机数控系统在读入加工指令数据后,可以高速度处理
技术伺服电动机的位移量,并要求伺服电动机高速度作出反映。此外,
要实现生产系统高速化,还必须谋求主轴转速,进给率,刀具交换,托盘
交换等各种关键部件实现高速化。搞精度化,一般就是通过减少数控
系统的控制误差与采用补偿技术来达到。
与日本三菱数控系统的对比,所有三菱系列控制器都标准配
备了RISC 64位CPU,具备目前世界上最高水准的硬件性能。(与M64
相比,整体性能提高了1、5倍)
2 体系开放化,传统的数控系统就是一种封闭专用封闭式系统,
各个厂家的产品之间以及与通用计算机之间不兼容,维修,升级困难。
越来越难以满足市场对数控系统的要求,针对这种情况,人们提出了开
我国数控机床的发展趋势
放式数控系统的概念。华中数控系统,华中“世纪星”就是一种基于
工业PC机的开放式,网络化数控系统,就是我国高档数控系统的代表。
华中开放式数控系统体系结构:通用系统软件+特定的应用软
件+通用的硬件平台+特定硬件。华中数控系统提供的开放式专用的二
次开发应用接口,可针对用户的要求进行专用的加工设备开发。
3 多功能化 一机多能的数控系统,可以最大限度的提高设备利
用率。数控加工中心便就是一种可以凸现多工序加工的数控机床。采
取多系统混合控制方式,用不同的切削方式同时加工零件的不同部位
等。现代数控系统的轴数有的多达15轴,同时实现6轴联动。
4 智能化 数控系统高技术的重要目标就就是智能化,智能化主
要体现在1)自适应控制系统2)智能4M控制系统3)加工参数的智能优
化与选择4)智能故障诊断功能5)智能化交流伺服驱动装置6)模式识
别技术
5 高可靠性 数控系统比较贵重,用户期望投资效益好,要求设
备可靠。特别就是在长时间无人操作环境运行的数控系统,可靠性成
为人们最为关注的问题
6 其它发展
1)为适应制作自动化的发展,向FMC,FMS与CIMS提供基
础设备,要求数控制造系统不仅能完成通常的加工功能,而且还具备自
动测量,自动下料,自动换刀,自动更换主轴头等,这些给控制系统提出
了更高的要求。
2)并联机床数控系统,在并联杆结构的新型数控机床研制,
我国数控机床的发展趋势
开发实用化过程中,并联数控系统也得到了发展。这种虚拟数控机床
用数控系统软件的复杂性代替传统机床机构的复杂性,开拓了数控系
统发展的新领域。
3)采用神经网络控制技术,模糊控制技术,数字化网络技术,
虚拟制造技术以及FMC,FMS与CIMS制造与无图纸制造技术。
在科技快速发展的今天,数控的发展越来越重要。一个国家数
控机机床的发展决定了这个国家的工业发展水平。
《数控
化改造》清华大学出版
《现代数控原理及控制系统》 国防工业出版社 张吉堂主编
《开放式,网络化的华中“世纪星”技术特色》百度文库
《我国数控机床的发展趋势》 百度文库
《数控机床的发展趋势及国内发展现状》 工程技术 邓朝辉
我国数控机床的发展趋势
我国数控机床的发展趋势