【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 展歷史 第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床由美國(guó)帕森斯公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院 (MIT)開始共同研究，并于 1952 年試制成功第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時(shí)代的開始。因?yàn)楫?dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件，所以數(shù)控機(jī)床的體積很大，價(jià)格昂貴。 1959 年，出現(xiàn)帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，也就是現(xiàn)在的加工中心，這種機(jī)床可以裝絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動(dòng)選擇刀具，并通過(guò)機(jī)械手將刀具裝在主軸上，對(duì)工件進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時(shí)間和更換刀具的時(shí)間，大大提高生產(chǎn)效率。使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代。 1965 年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，使數(shù) 控機(jī)床的體積變小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。 60 年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱 DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱 CNC)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第 17 四代。 1974 年，成功研制使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置 (簡(jiǎn)稱 MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 80 年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù) 的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話式自動(dòng)編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件等功能。 20 世紀(jì) 90 年代后期，出現(xiàn)了以 PC 機(jī)為硬件部分再在 PC 機(jī)上安裝 NC 軟件系統(tǒng)的智能數(shù)控系統(tǒng)，此種方式系統(tǒng)維護(hù)方便。 三、國(guó)內(nèi)外數(shù)控現(xiàn)狀 美國(guó)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展 美國(guó)歷屆政府十分重視數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，特別是美國(guó)國(guó)防部因?yàn)槲淦鞣矫娴囊?，大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)，同時(shí)網(wǎng)羅世界人才，注重基礎(chǔ)科研并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，使美國(guó)在數(shù)控機(jī)床方 面不斷推陳出新。由于美國(guó)首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化所需的自動(dòng)線。當(dāng)今美國(guó)不僅生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，也有中小企業(yè)廉價(jià)生產(chǎn)開發(fā)的中低檔次的數(shù)控機(jī)床。如 Haas 公司等。 但是美國(guó)當(dāng)時(shí)偏重于基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì) 80代政府一度放松了引導(dǎo)，當(dāng)時(shí)美國(guó)的勞動(dòng)力貴，數(shù)控機(jī)床的購(gòu)買比自我研究開發(fā)劃算。機(jī)床屬于投資大，見(jiàn)效慢，回報(bào)率底的產(chǎn)業(yè)，而且需要技術(shù)積累，不太附和美國(guó)情況。但后來(lái)美國(guó)發(fā)現(xiàn)，機(jī)床屬于戰(zhàn)略物資，沒(méi)有高性能數(shù)控機(jī)床，無(wú)法制造先進(jìn)的武器，所以在 90 年代 18 美國(guó) 重新制定政策，扶植了一些機(jī)床廠，在美國(guó)航空業(yè) .汽車業(yè)和制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求不斷增加，美國(guó)政府對(duì)先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床研發(fā)制定計(jì)劃 .措施和充足的經(jīng)費(fèi)，在數(shù)控機(jī)床研發(fā)出來(lái)后組織生產(chǎn)加工，創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從而加速科研進(jìn)一步深化。 目前美國(guó)在 NC 機(jī)床 .自動(dòng)生產(chǎn)線 .高效自動(dòng)化機(jī)床等等還仍處于世界領(lǐng)先地位，特別是中小型精密機(jī)床，由于國(guó)防和尖端技術(shù)的加工需要，還開發(fā)了大型精密機(jī)床，其代表產(chǎn)品有 DTM 型精密車床和LODTM 大型光學(xué)金剛石車床，它們是世界公認(rèn)水平最高的、達(dá)到當(dāng)前技術(shù)最前沿的大型精密機(jī)床。美國(guó)目前把電子化、高 速化、精密化作為了美國(guó)機(jī)床業(yè)發(fā)展的主流。著眼未來(lái)，美國(guó)機(jī)床制造有以下明顯的發(fā)展趨勢(shì)： (1)追求具有更高加工效率的機(jī)床。因?yàn)樘岣邫C(jī)床的效率就等于縮短零件的加工周期，降低生產(chǎn)的成本。 (2)追求更加安全可靠和符合環(huán)保要求的機(jī)床。環(huán)保已經(jīng)成為制造業(yè)發(fā)展的大方向，當(dāng)今世界科技發(fā)展日新月異，綠色制造已經(jīng)受到高度重視。 (3)機(jī)床配套部件產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。配套件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不但有助于提高機(jī)床的速度和性能，而且可以大大縮短主機(jī)的生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。 (4)追求更加完善的控制系統(tǒng)。使零件程序可以離線開發(fā)，操作者可以在屏幕上 觀察、檢測(cè)刀具運(yùn)行情況和加工過(guò)程，便于操作者對(duì)數(shù)控機(jī)床加工工件過(guò)程進(jìn)行必要的修正和優(yōu)化。 19 德國(guó)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展 德國(guó)政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植，于 1956 年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，德國(guó)特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作，對(duì)數(shù)控機(jī)床的共性和特性問(wèn)題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國(guó)特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用 ，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)，均為世界聞名，競(jìng)相采用。 日本的數(shù)控技術(shù)發(fā)展 日本機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值在 1982 年開始就成為世界第一，雖然在 2021年受金融危機(jī)影響日本機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值跌落至世界第三，但是至今數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量 .出口量居世界首位，占世界廣大世界 50%以上。以 2021年數(shù)據(jù)為例， 2021 年日本的機(jī)床出口額為 3214 億日元，其中數(shù)控機(jī)床出口額達(dá) 2943 億日元，大力出口包括中國(guó)、韓國(guó)在內(nèi)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的東亞地區(qū)，數(shù)控化率高達(dá) %（見(jiàn)表 3）。 20 圖 3 2021年日本機(jī)床出口地區(qū)分布 日本發(fā)那科公司 (FANUC)是世界上數(shù)控系統(tǒng)科研、設(shè)計(jì)、制造、銷售實(shí)力一流的數(shù)控公司，目前 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)月生產(chǎn)能力超過(guò)7000 套，大量出口國(guó)外，銷售額在世界數(shù)控市場(chǎng)上占 50%，在日本國(guó)內(nèi)占 70%。 FANUC 公司以遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)，引進(jìn)技術(shù)、 自主創(chuàng)新著稱，F(xiàn)ANUC 成立為基礎(chǔ)研究所和商品開發(fā)研究所。在基礎(chǔ)研究所中進(jìn)行的是 5 年、 10 以后商品開發(fā)所需之技術(shù)基礎(chǔ)研究，商品化目標(biāo)一旦決定，立即轉(zhuǎn)到商品開發(fā)研究所，努力在一年內(nèi)拿出成果。針對(duì)中國(guó)大、中檔、價(jià)廉物美的數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)的需求量，中國(guó)需要量大面廣的數(shù)控系統(tǒng)配套，發(fā)那科于 1985 年開發(fā)出 O 系列的數(shù)控系統(tǒng)，搶先于美國(guó)和德國(guó)占領(lǐng)了中國(guó)的數(shù)控市場(chǎng)，并在 1992 年由北京機(jī)床研究所與日本 FANUC 公司合資組建北京 FANUC 機(jī)電有限公司，在中國(guó)大量推銷 O 系列的數(shù)控系統(tǒng)，獲取了巨大利潤(rùn)。 我國(guó)的現(xiàn)狀 我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過(guò)“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國(guó)數(shù)控 21 技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，1998~2021 年中國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為 %和 %。從 2021 年開始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)。在十五期間，中國(guó)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量2021 年為 17500 臺(tái)， 2021 年 24800 臺(tái)， 2021 年 36813 臺(tái)， 2021 年51861 臺(tái)， 2021 年的機(jī)床產(chǎn)量是 2021 年的 倍， 平均年增長(zhǎng)達(dá)到39%之多； 2021 年中國(guó)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量 59639 臺(tái)，接近 6 萬(wàn)臺(tái)的大關(guān)?！笆濉逼陂g，中國(guó)市場(chǎng)需求旺盛是機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因是，特別是汽車和機(jī)械制造行業(yè)對(duì)中國(guó)本土機(jī)床工業(yè)提出加工高質(zhì)量、大范圍和不斷更新的要求。發(fā)展需要。 2021 年，中國(guó)數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá) 123,257 臺(tái)，數(shù)控金屬成形機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到 3,011 臺(tái)；中國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床擁有量約 50 萬(wàn)臺(tái)，其中進(jìn)口機(jī)床約 20 萬(wàn)臺(tái)。 從行業(yè)總體來(lái)看，從 1992 年開始中國(guó)機(jī)床行業(yè)開始了良好的發(fā)展時(shí)期。從 1999 年開始的恢復(fù)性增長(zhǎng)算起，中國(guó)機(jī)床 行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值已連續(xù) 4 年呈兩位數(shù)增長(zhǎng)。 2021 機(jī)床工業(yè)總產(chǎn)值 548 億元，同比增長(zhǎng) 30%，其中進(jìn)口 44 億美元，出口 億美元。中國(guó)機(jī)床全行業(yè)利潤(rùn)約為 13 億元，同比去年增長(zhǎng) 3%。 2021 年機(jī)床工具部分產(chǎn)品進(jìn)口情況見(jiàn)表 1。 22 表 1 產(chǎn)品名稱 進(jìn)口量 (臺(tái) ) 進(jìn)口額 電加工機(jī)床 4,636 3,224 加工中心 (包括組合機(jī)床、組合生產(chǎn)線 ) 3,001 31,404 數(shù)控車床 (包括車削中心 ) 9,864 19,74O 鉆、鏜、銑床 14,599 27,561 刨、 插、拉、齒輪加工機(jī)床 7,742 11,166 鍛壓機(jī)床 30,362 63,337 其它機(jī)床 15,869 25,672 從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，中國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也正經(jīng)歷著可以說(shuō)是歷史上最好的變革時(shí)期。從 1999 年到 2021 年，中國(guó)數(shù)控機(jī)床數(shù)量增長(zhǎng)了 5倍，從數(shù)控機(jī)床的品種看，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床所占比例從 1992 年的 10%增長(zhǎng)到 2021 年的 37%。這個(gè)結(jié)構(gòu)的變化說(shuō)明了中國(guó)機(jī)床行業(yè)的整體素質(zhì)有了很大的改善和提高。 從組織結(jié)構(gòu)上看，中國(guó)機(jī)床行業(yè)的企業(yè)所有制構(gòu)成發(fā)生了明顯的變化。據(jù) 2021 年隨機(jī)抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì) 400 個(gè)企業(yè)，其中國(guó)有和集體企業(yè)是 251 個(gè)，占 63%，其它為合資企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、股份制企業(yè)，甚至外商獨(dú)資企業(yè)。與 95 年同類調(diào)查相比，當(dāng)時(shí)國(guó)有企業(yè)占 93%。更能說(shuō)明這個(gè)變化的是在這 400 個(gè)企業(yè)的產(chǎn)值中，國(guó)有企業(yè)只占 %，利潤(rùn)只占 %，而固定資產(chǎn)卻占 79%。從所有制構(gòu)成的變化可以看出，當(dāng)前中國(guó)機(jī)床工具行業(yè)的形勢(shì)好轉(zhuǎn)是有保障條件的，包括國(guó)有企業(yè)內(nèi)部的改革引起的體制、機(jī)制的變化，是這一條件的主要因素。 經(jīng) 20 年的高速發(fā)展，中國(guó)數(shù)控機(jī)床的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被 廣大的用戶認(rèn)可，但是由于中國(guó)的數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)含量低， 23 產(chǎn)生的附加值少，與外國(guó)的進(jìn)口系統(tǒng)相比缺乏競(jìng)爭(zhēng)性，無(wú)法進(jìn)行全面抗衡，只能在低端市場(chǎng)占有一席之地。在中國(guó)國(guó)內(nèi)，國(guó)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型機(jī)床占據(jù)了 95％以上的市場(chǎng)份額；國(guó)產(chǎn)的中檔機(jī)床只占大約 20％的市場(chǎng)份額；而在高檔機(jī)床市場(chǎng)中，中國(guó)自主生產(chǎn)的機(jī)床則僅占大約 2％的市場(chǎng)份額。在2021年８月份舉辦的上海數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)和２００１年４月在北京舉辦的國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，可以看到多