论文部分内容阅读
摘 要：经过三十多年的发展，国产数控系统及配套部件的性能、可靠性、水平等与国外相比，差距不断缩小，性价比高，并有自己的特色；用国产数控系统改造普通机床，性价比高，是机床数控化率提升的重要途径。
关键词：国产数控系统；普通机床；数控化改造
1 问题提出
我国自改革开放三十多年以来，从一个制造小国、弱国发展成举世注目的制造大国，而奠定制造大国基础的生产母机—机床也从改革开放时的几十万台增长到现在的700万台左右，但这700万台机床其数控化率还不到40%，与欧美、日本主要发达国家机床数控化率70~80%有较大差距。因此，我国要从制造大国跃进到制造强国，机床数控化率还需要加快提升。
2 普通机床数控化改造方向
2.1机床数控化的途径。对于机床数控化率的大力提升，仅靠国内机床企业生产和从国外进口是短时期无法达到，也不现实。一是国内数控机床年生产量仅为20万台左右，仅从数量就无法满足国内需求；二是进口数控机床也有限，各企业也只进口少数高端的、国内还无法生产的数控机床；三是国内各制造企业，尤其是中小企业还无法通过购买数控机床来淘汰普通机床。因此，普通机床数控化改造就是提升机床数控化率的重要途径，同时，从经济上看，普通机床数控化改造费用为购买新的数控机床投资的1/3~1/4。
2.2机床数控化改造方向。一是用国外数控系统，如SINUMERIK、FANUC系统改造普通机床；二是用国内数控系统，如广州数控、华中数控等改造普通机床。从经济性上看，国内数控系统价格是国外数控系统价格的1/2~1/3左右；从性能上分析，目前中低档数控系统国内与国外已无明显差距，中高档数控系统国内与国外有一定差距，不过差距正不断缩小；从使用性上看，国内外数控系统操作各有其特点，甚至国内数控系统更简单，更适合中国人使用习惯；从机床改造的技术复杂性分析，用国内数控系统比用国外数控系统改造普通机床其技术更简便，调试更容易。因此，从性价比分析，用国内数控系统比用国外数控系统改造普通机床性价比高，同时，为支持国产数控系统发展，也应选择用国内数控系统改造普通机床的方向。
3 国产数控系统发展与优势
3.1国产数控系统发展。我国数控技术的发展起步于上世纪五十年代，发展于改革开放年代。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩，特别是最近十来年，我国数控产业得到了迅速发展。以广州数控为例，广州数控设备有限公司从1991年成立以来，坚持走自主研发、自主创新的道路，通过二十年的发展，现建成全国规模最大的数控系统研发中心，先后研发的生产数字式交流伺服驱动装置和普及型数控系统填补了国内空白，已发展成为中低档为主的年产数控系统近十万套的國内最大的机床数控系统生产企业，开辟了一条振兴民族数控产业的道路。又如华中数控，武汉华中数控股份有限公司创立于1994年，通过的发展，华中数控通过近二十年的自主创新，开发出了具有自主知识产权的开放式的数控系统，而且伺服驱动和主轴驱动装置性能指标达到国际先进水平，其产品覆盖高、中、低档。现在国内能自主研发数控系统的企业已有十多家，能满足国内机床企业对生产各档次、多品种数控机床产品的要求。
3.2国产数控系统优势。改革开放三十多年来，在国家有关部委的统一布署、政策支持下，各科研院所、大学、企业通过引进、吸收、自主开发、自主创新，使我国数控系统和数控机床的水平与德、日的差距缩小到5—10年，个别产品达到世界先进水平，国产数控系统与国外相比，有自己的独特优势，其优势特点如下：
1、我国数控机床市场容量大，需求旺盛，为数控系统和数控机床开发创新与生产注入了强劲动力。从2002年起，中国连续多年成为世界机床消费第一大国，在此背景下，国内数控系统的研制与开发在关键技术上取得了较明显的突破，我国成功研制出为具有国际技术水平的五轴联动加工机床配套的数控系统，打破了国外对我国技术上的封锁；滚珠丝杠及直线导轨、数控回转工作台、双摆角数控万能铣头等功能部件也实现了关键技术突破，并在一些重点企业得到应用，部分替代了进口。
2、跨代追赶，掌握最新技术。数控系统在体系结构上已进入最新一代，即第六代—基于PC的，其特点：一是元器件集成度高，可靠性好，性能指标高；二是技术进步快，升级换代容易；三是提供了开放式的基础，可供利用的软、硬件资源极为丰富。在数控技术发展上，我们是后来者，在接受最新技术上，我们几乎没有任何历史包袱，通过“八五”、“九五”攻关，已掌握了第六代关键技术，并在近十年得到大力发展。在这方面，我们与国外竞争对手处于同一条起跑线，这就给我们带来了极为难得的发展机遇，同时为机床改造提供了更多方便。
3、拥有一批高水平的、有中国特色的、自主的知识产权。高性能的数控系统技术，在“八五”、“九五”攻关中已被我们掌握，不再受到外国的限制。各研发企业和单位通过多年的研究、创新，开发出了有自己特色的高水平的拥有知识产权的数控系统和数控机床。如占国产数控系统总量的50%，进入世界同行产量前三位的广州数控公司，在中高档数控系统有突出贡献的华中数控公司，在高档数控系统独领风骚的珠峰公司和沈阳高档数控国家工程研究中心等，都有一批受市场欢迎的有自主知识产权的高水平的数控系统产品，为机床改造提供了更多更好的选择。
4、在可靠性方面不低于国外产品水平。国产数控系统已进入了第六代，PC机的主机板均为世界名牌工控机企业制造，其可靠性指标MTBF(平均无故障时间)可达30余年。由于国内元器件技术飞速发展，自制电路板的可靠性也大为提高；经过近十年的发展，伺服驱动单元和主轴驱动单元用的电力电子器件已向前发展了三代。不仅性能得到不断提高，保护功能也更加完善，使国产伺服和主轴驱动单元可靠性大为提高，这为机床的改造提供了技术支持。同时不少企业强化了元器件筛选和质量保证体系，还通过了ISO9000质量认证，其质量与可靠性得到充分的保证。
4 国产数控系统改造普通机床的实践
近几年我们曾用国产数控系统对多台普通机床（普车、普铣）进行了数控化改造，其中用广州数控改造车床，华中数控改造铣床,通过改造后的机床其主要技术（精度）指标达到改造设计要求，改造费用仅为购买新的数控机床的1/4~1/3，性价比高。通过用国产数控系统对普通机床改造，我们得到以下有益启示：
1、用国产数控系统改造普通机床，性能指标和可靠性满足要求。现在国产数控系统和与之相配套的伺服装置、伺服电机、滚珠丝杠螺母付、电动刀架等部件的性能指标和可靠性已与国外同类产品不相上下，完全满足改造设计要求。如改造后的数控车床，经检测和零件加工，X向的精度为0.005~0.01mm，Z向精度为0.01~0.02mm，故障率低、可靠性高。
2、用国产数控系统改造普通机床，有可靠的技术支持。现在国产数控企业如广州数控、华中数控在全国各省市都设有技术服务机构，有关数控技术方面的问题能得到及时支持和解决，使普通机床数控化改造有技术支撑。
3、用国产数控系统改造普通机床，适应性和针对性强。现在国产数控系统和与之相配套的部件，品种多、规格齐，水平覆盖高、中、低档，并且在网上或用电话就可选购。在进行机床改造时，可针对机床的类别、机床主要部件的磨损状况，拟定具体的改造方案，有更多的选择；同时，用国产数控系统比用国外数控改造普通机床更方便，技术难度较低，如电气系统设计、装配及机床调试等。
参考文献：
[1]张柱良．数控原理与数控技术[M]．北京：化学工业出版社，2003．
[2]王渝平．浅议普通车床数控化改选与实践[J] ．上海：机电一体化，2007（5）：77~79
作者简介：王渝平，大学本科，副教授，主要研究方向数控技术。
关键词：国产数控系统；普通机床；数控化改造
1 问题提出
我国自改革开放三十多年以来，从一个制造小国、弱国发展成举世注目的制造大国，而奠定制造大国基础的生产母机—机床也从改革开放时的几十万台增长到现在的700万台左右，但这700万台机床其数控化率还不到40%，与欧美、日本主要发达国家机床数控化率70~80%有较大差距。因此，我国要从制造大国跃进到制造强国，机床数控化率还需要加快提升。
2 普通机床数控化改造方向
2.1机床数控化的途径。对于机床数控化率的大力提升，仅靠国内机床企业生产和从国外进口是短时期无法达到，也不现实。一是国内数控机床年生产量仅为20万台左右，仅从数量就无法满足国内需求；二是进口数控机床也有限，各企业也只进口少数高端的、国内还无法生产的数控机床；三是国内各制造企业，尤其是中小企业还无法通过购买数控机床来淘汰普通机床。因此，普通机床数控化改造就是提升机床数控化率的重要途径，同时，从经济上看，普通机床数控化改造费用为购买新的数控机床投资的1/3~1/4。
2.2机床数控化改造方向。一是用国外数控系统，如SINUMERIK、FANUC系统改造普通机床；二是用国内数控系统，如广州数控、华中数控等改造普通机床。从经济性上看，国内数控系统价格是国外数控系统价格的1/2~1/3左右；从性能上分析，目前中低档数控系统国内与国外已无明显差距，中高档数控系统国内与国外有一定差距，不过差距正不断缩小；从使用性上看，国内外数控系统操作各有其特点，甚至国内数控系统更简单，更适合中国人使用习惯；从机床改造的技术复杂性分析，用国内数控系统比用国外数控系统改造普通机床其技术更简便，调试更容易。因此，从性价比分析，用国内数控系统比用国外数控系统改造普通机床性价比高，同时，为支持国产数控系统发展，也应选择用国内数控系统改造普通机床的方向。
3 国产数控系统发展与优势
3.1国产数控系统发展。我国数控技术的发展起步于上世纪五十年代，发展于改革开放年代。通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩，特别是最近十来年，我国数控产业得到了迅速发展。以广州数控为例，广州数控设备有限公司从1991年成立以来，坚持走自主研发、自主创新的道路，通过二十年的发展，现建成全国规模最大的数控系统研发中心，先后研发的生产数字式交流伺服驱动装置和普及型数控系统填补了国内空白，已发展成为中低档为主的年产数控系统近十万套的國内最大的机床数控系统生产企业，开辟了一条振兴民族数控产业的道路。又如华中数控，武汉华中数控股份有限公司创立于1994年，通过的发展，华中数控通过近二十年的自主创新，开发出了具有自主知识产权的开放式的数控系统，而且伺服驱动和主轴驱动装置性能指标达到国际先进水平，其产品覆盖高、中、低档。现在国内能自主研发数控系统的企业已有十多家，能满足国内机床企业对生产各档次、多品种数控机床产品的要求。
3.2国产数控系统优势。改革开放三十多年来，在国家有关部委的统一布署、政策支持下，各科研院所、大学、企业通过引进、吸收、自主开发、自主创新，使我国数控系统和数控机床的水平与德、日的差距缩小到5—10年，个别产品达到世界先进水平，国产数控系统与国外相比，有自己的独特优势，其优势特点如下：
1、我国数控机床市场容量大，需求旺盛，为数控系统和数控机床开发创新与生产注入了强劲动力。从2002年起，中国连续多年成为世界机床消费第一大国，在此背景下，国内数控系统的研制与开发在关键技术上取得了较明显的突破，我国成功研制出为具有国际技术水平的五轴联动加工机床配套的数控系统，打破了国外对我国技术上的封锁；滚珠丝杠及直线导轨、数控回转工作台、双摆角数控万能铣头等功能部件也实现了关键技术突破，并在一些重点企业得到应用，部分替代了进口。
2、跨代追赶，掌握最新技术。数控系统在体系结构上已进入最新一代，即第六代—基于PC的，其特点：一是元器件集成度高，可靠性好，性能指标高；二是技术进步快，升级换代容易；三是提供了开放式的基础，可供利用的软、硬件资源极为丰富。在数控技术发展上，我们是后来者，在接受最新技术上，我们几乎没有任何历史包袱，通过“八五”、“九五”攻关，已掌握了第六代关键技术，并在近十年得到大力发展。在这方面，我们与国外竞争对手处于同一条起跑线，这就给我们带来了极为难得的发展机遇，同时为机床改造提供了更多方便。
3、拥有一批高水平的、有中国特色的、自主的知识产权。高性能的数控系统技术，在“八五”、“九五”攻关中已被我们掌握，不再受到外国的限制。各研发企业和单位通过多年的研究、创新，开发出了有自己特色的高水平的拥有知识产权的数控系统和数控机床。如占国产数控系统总量的50%，进入世界同行产量前三位的广州数控公司，在中高档数控系统有突出贡献的华中数控公司，在高档数控系统独领风骚的珠峰公司和沈阳高档数控国家工程研究中心等，都有一批受市场欢迎的有自主知识产权的高水平的数控系统产品，为机床改造提供了更多更好的选择。
4、在可靠性方面不低于国外产品水平。国产数控系统已进入了第六代，PC机的主机板均为世界名牌工控机企业制造，其可靠性指标MTBF(平均无故障时间)可达30余年。由于国内元器件技术飞速发展，自制电路板的可靠性也大为提高；经过近十年的发展，伺服驱动单元和主轴驱动单元用的电力电子器件已向前发展了三代。不仅性能得到不断提高，保护功能也更加完善，使国产伺服和主轴驱动单元可靠性大为提高，这为机床的改造提供了技术支持。同时不少企业强化了元器件筛选和质量保证体系，还通过了ISO9000质量认证，其质量与可靠性得到充分的保证。
4 国产数控系统改造普通机床的实践
近几年我们曾用国产数控系统对多台普通机床（普车、普铣）进行了数控化改造，其中用广州数控改造车床，华中数控改造铣床,通过改造后的机床其主要技术（精度）指标达到改造设计要求，改造费用仅为购买新的数控机床的1/4~1/3，性价比高。通过用国产数控系统对普通机床改造，我们得到以下有益启示：
1、用国产数控系统改造普通机床，性能指标和可靠性满足要求。现在国产数控系统和与之相配套的伺服装置、伺服电机、滚珠丝杠螺母付、电动刀架等部件的性能指标和可靠性已与国外同类产品不相上下，完全满足改造设计要求。如改造后的数控车床，经检测和零件加工，X向的精度为0.005~0.01mm，Z向精度为0.01~0.02mm，故障率低、可靠性高。
2、用国产数控系统改造普通机床，有可靠的技术支持。现在国产数控企业如广州数控、华中数控在全国各省市都设有技术服务机构，有关数控技术方面的问题能得到及时支持和解决，使普通机床数控化改造有技术支撑。
3、用国产数控系统改造普通机床，适应性和针对性强。现在国产数控系统和与之相配套的部件，品种多、规格齐，水平覆盖高、中、低档，并且在网上或用电话就可选购。在进行机床改造时，可针对机床的类别、机床主要部件的磨损状况，拟定具体的改造方案，有更多的选择；同时，用国产数控系统比用国外数控改造普通机床更方便，技术难度较低，如电气系统设计、装配及机床调试等。
参考文献：
[1]张柱良．数控原理与数控技术[M]．北京：化学工业出版社，2003．
[2]王渝平．浅议普通车床数控化改选与实践[J] ．上海：机电一体化，2007（5）：77~79
作者简介：王渝平，大学本科，副教授，主要研究方向数控技术。