高档数控机床技术精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇高档数控机床技术，期待它们能激发您的灵感。

篇1

在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(04专项)的推动下，我国高档数控机床近几年得到快速发展，航空航天、船舶等高端制造业作为用户企业，在促进我国高档数控机床发展中发挥的重要作用也得到业内专家的广泛认可，紧密结合用户企业的未来需求成为我国高档数控机床产业化及批量应用的重要保障。

制造业是推动经济发展的发动机，而数控机床作为现代制造业的关键核心装备，其发展一直受到国家和相关行业的高度关注。近些年随着我国经济社会的快速发展，我国机床行业有了长足的进步，产业规模、产品质量和系列规格都有了很大提升，而国民经济发展中急需的高档数控机床过度依赖进口的局面已有所改善[1]。

受累于低迷的世界经济形势，我国机床行业从2011年下半年进入下行状态[2，3]，在国产数控机床行业总产值及利润纷纷下滑的情况下，高档数控机床的需求却稳步上升[2，3]，成为我国机床行业当前发展的一大亮点，高档数控机床也成为我国机床行业推进产业结构调整、实现转型升级的重要着力点。在“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项(04专项)的推动下，我国高档数控机床近几年得到快速发展，航空航天、船舶等高端制造业作为用户企业，其在促进我国高档数控机床发展中发挥的重要作用也得到业内专家的广泛认可，紧密结合用户企业的未来需求成为我国高档数控机床产业化及批量应用的重要保障。

我国数控机床行业的发展现状

经过多年发展，我国数控机床行业的产业规模、产品类型及应用领域等都有了长足进步，而在04专项的支持下，通过数控机床制造企业及机床用户企业的共同努力，我国的高档数控机床也有了较大发展，已在我国航空航天、船舶、汽车、发电等高端制造业得到初步应用。

我国机床行业近年来产业规模大幅增加。“十一五”期间，金切机床行业工业总产值年平均增长率达23.6%，2010年达1306亿元人民币，并在2011年达到1542.9亿元人民币的历史最高点，其中数控机床的发展速度更快，数控机床产量占金切机床总产量的比重由2005年的13.2%提高到2010年的29.6%，国产数控机床产值市场占有率也在2010年达到56.7%[1]。

在高档数控机床方面，随着04专项的深入实施，一大批数控机床关键制造技术得到突破，多种构型的国产五轴联动及复合加工机床实现了在用户生产现场的小批量应用，广泛用机结构件、大型水轮机叶片等多种复杂零件的加工，加工材料涵盖了铝合金、钛合金、不锈钢、复合材料等。以国产高档数控机床在中航工业成飞公司的应用为例，成飞公司现装备6台国产五轴联动数控机床，故障率比国外同型机床稍高，但已基本满足飞机结构件批量加工。

五坐标数控龙门机床方面，济南二机床集团有限公司的XKV27系列龙门移动式五轴联动镗铣床(图1)，配备大扭矩机械式A/C双摆角数控万能铣头，工作台面宽度可达5m，长度可达40m，已在鞍钢重型机械有限责任公司、上海航天设备制造总厂应用。中航工业北京航空制造工程研究所的G52560ABJ五坐标数控龙门铣床配备A/B摆角式机械主轴头，适用于钛合金、合金钢等复杂飞机结构件加工，目前已在中航工业成飞等多家飞机制造企业应用。

五坐标立式加工中心方面，以沈阳中捷的VMC25100U(图2)、中航工业北京航空制造工程研究所的V51030ABJ为代表的国产五坐标立式低速加工中心(A/B摆角)已在中航工业成飞用机钛合金零件加工，除部分指标及整机可靠性略低外，这两款机床的零件加工能力与Rambaudi公司的1201机床接近，基本满足钛合金航空结构件的五轴加工需求。

五坐标桥式机床方面，中航工业北京航空制造工程研究所的B52580E桥式五坐标高速数控龙门铣床工作台尺寸为2.5m×8m，主轴转速达到24000r/min，已有多台在我国航空制造企业应用。济南二机床集团有限公司的XHSV25系列机床配备大功率、高转速双摆角数控万能铣头，工作台面最大宽度可达5m，长度最大可达30m，已在航天二院二八三厂应用。车铣复合机床方面，北一机床的XKA28105X300超重型数控龙门车铣复合机床已在哈尔滨汽轮机有限公司投入使用。

数控系统方面，中高档数控系统的开发和生产取得明显进展，部分国产数控系统已配套五轴联动数控机床。04专项通过设立国产数控系统成套装置研制课题，已初步解决了高档数控系统的多通道、多轴联动、绕刀具中心旋转、静态误差补偿等技术难题，开发了与数控系统配套的伺服驱动及电机等硬件，形成了系列化产品。典型如华中8型、广数GSK25i、沈阳高精GJ400数控系统等，上述数控系统已配套多台04专项支持的中高档数控机床，部分已投入实际现场应用。

数控机床功能部件方面，形成了一批具有自主知识产权的功能部件，部分性能指标已接近国际先进水平。在04专项支持下，国产功能部件已突破高速主轴、高速滚珠丝杠、重载直线导轨、数控转台、刀库与机械手、A/C双摆角数控铣头等研制。尤其是作为五轴联动数控机床关键功能部件的双摆角铣头，如济南第二机床集团研发的A/C双摆角数控万能铣头(图3)，可配备机械主轴和电主轴，其中机械主轴扭矩达2200N·m，转速1600r/min，电主轴扭矩73.8N·m，转速24000r/min，这两类铣头已配备多种构型的数控机床。

国产高档数控机床发展需解决的主要问题

我国数控机床行业已基本解决高端产品的有无问题，但产业结构、产品结构与市场需求的矛盾尚未得到有效缓解，仍面临主机大而不强，高档数控系统和关键功能部件发展滞后，技术服务能力不足等问题。

国内机床行业近几年的快速发展以中低端产品的产能扩充为主，高档数控机床的研发投入不足，导致我国机床行业存在主机大而不强的问题，这也是近两年受全球金融危机影响，我国大部分机床企业产值、利润不断下滑的主要原因。推进高档数控机床的产业化，提高国产高档数控机床在国家重点行业的占有率，是我国机床行业摆脱当前困境，实现产业结构调整及转型升级的关键，为此，我国机床企业在发展高档数控机床的过程中需解决以下问题：

(1)国产高档数控机床可靠性和性能稳定性较差。目前已投入实际生产应用的国产高档数控机床一般采用国外进口的数控系统和关键功能部件，在加工性能方面与进口机床没有太大差距，但机床辅助部件故障率较高，直接推高了整机的故障率。此外，由于部件装配和调试技术水平不足，国产机床的精度、动态特性等比国外机床稍差，且上述性能在应用过程中的下降速度要高于国外机床。

(2)国产高档数控系统及关键功能部件等主机配套产品还有待加强。近年来，国内数控系统厂以西门子、法拉克等国外高档数控系统为对标，在多轴联动加工、绕刀具中心旋转(RTCP)、误差补偿等方面进行了大量的功能开发，但仍与国外高档数控系统存在差距，体现为机床的加工精度无法满足要求。功能部件方面，以高速主轴、A/C双摆角数控铣头为代表的关键功能部件已实现研发突破，但仍停留在小批生产阶段，还缺乏在生产现场的批量应用。

(3)针对用户加工工艺需求的技术服务能力不足。国外数控机床企业很早就针对用户的具体加工对象，提供包括机床、典型工艺方案及切削参数等在内的一揽子解决方案，由于用户采购高档数控机床一般针对实际零件加工需求，这种围绕产品加工需求的全套解决方案受到用户的普遍欢迎，这也是国外高档数控机床在国内热销的重要原因。目前，国内机床企业由于缺乏对用户产品加工工艺的了解，目前还无法提供全套解决方案，提供的技术服务也只针对机床本身，影响了国产机床在用户现场的应用效果。

航空制造业未来发展对国产高档数控机床的需求

高档数控机床的发展往往由被加工对象的加工工艺及用户生产需求拉动，飞机结构件作为飞机的主承力部件，具有形状复杂、加工精度要求高、材料利用率低等特点，需要五轴联动加工，一直是高档数控机床研制和应用的主要落地对象。随着现代飞机性能的不断提升，飞机零件正朝着整体化、大型化、复杂化、高精度、新材料大量应用等方向发展，同时，数字化制造技术在航空制造企业应用逐步深入，产品加工需求及用户企业的技术发展对数控机床提出了新需求：

(1)大型高精度数控机床及五轴联动卧式加工机床。当前，部分大型飞机结构件的长度已接近20m，零件表面精度达到Ra1.6，促使加工设备向着大型化、高精度方向发展。德国DST公司的FOGS系列高精度五坐标数控龙门铣床，基于西门子840Dsl系统开发了用于机床空间误差的自动检测及补偿的KMS(KinematicManagementSystem)系统，并对机床工作区域恒温控制，使机床在2.5m×9m×1.5m的工作空间内定位精度达到1.6μm/m3。此外，飞机结构件加工的材料去除率达95%以上，立式加工时，高速切削产生的大量切屑极易堆积在零件表面，造成零件的二次切削，影响零件加工质量，卧式机床以其排屑性好、具备FMC(柔性制造单元)功能等特点，在飞机结构件加工中的应用已越来越多，未来飞机结构件加工中卧式机床所占的比例将进一步提高。

(2)钛合金高效及复合材料加工机床。目前，钛合金和以碳纤维为代表的复合材料在现代飞机中所占的比例大幅提高，如A350、波音787的复合材料比例已经超过50%。在铝合金高速加工已基本解决的情况下，钛合金、复合材料加工将成为未来航空制造企业的主要任务。由于切削性能差，钛合金的切削效率一直很低，如何实现钛合金的高效加工是当前航空制造企业面临的一大难题，需要在高效加工设备、刀具、工艺方案等多方面入手，而高效加工设备是基础。复合材料加工主要需解决污染问题，与金属材料不同，复合材料(如碳纤维、蜂窝等)在高速切削时会产生大量粉尘，对人体及机床造成伤害，因此，航空制造企业适于复合材料加工、防护性能良好的数控加工设备有着迫切的需求。

(3)自动化生产系统以及满足数字化制造需求的设备新功能。为提高生产效率、降低零件加工质量风险，包含运输、加工、清洗、烘干及测量等功能的自动化生产系统已出现。目前国外航空制造企业已大量应用柔性生产线，国外部分航空制造企业在碳纤维蒙皮加工中已采用集成传输、加工、清洗、烘干及测量等功能于一体的自动化生产系统，大幅提高了零件加工效率，保证了零件加工质量。此外，数字化制造需要实时监控机床状态，从机床实时采集零件加工及机床状态数据，这要求机床具备刀具自动测量、状态自动监控、零件在线测量等功能，并可与用户企业网络互联互通。

上述目标的实现都离不开机床企业和用户企业的密切合作，需要继续坚持04专项提倡的“产学研用”研发模式，尤其是示范应用的方式(图4)。通过梳理专项前期重点成果，根据市场需求集中力量在重点用户建立“应用示范基地”，充分发挥用户的数控加工工艺技术优势以及设备应用经验，弥补我国机床企业在这些方面的不足，以在用户实际生产现场“应用”的方式验证并开发适应于用户需求的新功能，最终达到完善专项成果，推进国产高档数控机床在国家重点行业批量应用，提高国产高档数控机床市场占有率的目的。

篇2

1高档数控机床研制项目的风险识别

项目风险识别就是要找出风险之所在和引起风险的主要因素或潜在因素，便于进行风险管理的后续工作。

1．1风险识别技术

风险识别常采用的技术和工具有:德尔菲法、头脑风暴法、风险核对表、SWOT分析法、项目工作分解结构、敏感性分析、故障树分析等。对于数控机床研制项目来说，是一项庞大而又繁杂的系统工程。没有前期数据基础，没有相似产品工艺设计的风险数据库可借鉴，根据工作分解结构这条主线来进行风险识别不能足够完全反映“问题背后的问题”，还需要结合头脑风暴法，通过组织各相关层面的人员更直观地进行风险识别，从而迅速地找到各类风险源。因此本次风险识别主要通过工作分解结构(WBS)和头脑风暴法相结合的方式进行。

1．2风险识别

根据数控技术的设计图样、技术规范、国家军用标准及本企业标准的要求，数控机床研制项目的工作分解结构如下。数控机床研制项目的风险数据收集以项目的WBS为主线，采用头脑风暴法进行。头脑风暴会上共收到风险因素描述内容近200项，经过整理、合并和归类，得到有效的风险因素共65项。以工艺设计项目的工作分解结构为分类维度，将收集到的风险因素归纳为风险识别层次结构表。

2高档数控机床研制项目的风险评价

2．1风险评价方法

风险评价的主要方法有:主观评价法、决策树法、层次分析法、模糊综合评价法、故障树分析法、随机模拟法、概率树法、风险概率和影响度分析、GERT、PERT。本项目研究采用的是层次分析法。层次分析法是在一个多层次的分析结构中，根据主客观判断，给予每一层次全部要素相对重要性次序的数值，具体分5个步骤———建立层次结构模型、构造判断矩阵、层次单排序、层次总排序、一致性检验。

2．2数控机床研制项目的风险评价

对本项目的风险评价，建立在前期对风险因素进行识别的基础上，利用层次分析法对这65个风险因素的重要度分别进行比较后，再进行综合的分析评价。需要说明的是，限于文章篇幅，本文只对A－B层次进行分析和计算，B－C－D层次判断矩阵、计算过程略。

2．2．1基于层次分析法的项目风险评价过程(1)建立层次结构模型、构造判断矩阵根据风险识别结果中的层次结构表来建立本项目的层次结构模型，在调查分析研究的基础上，采用对不同因素两两比较的方法，构造不同层次的判断矩阵，并分别计算它们的最大特征根、与此相对应的特征向量、各层次的单排序以及进行判断矩阵的一致性检验。建立A－B层次判断矩阵为。

2．2．2数控机床研制项目的风险评价结果通过以上计算分析得出的各级风险因素的权重向量值，可以清楚地衡量各风险因素的重要度。(B2)设计开发及技术状态管理、(B1)研制项目评估、(B3)制造工艺及过程管理、(B6)质量控制、(B5)装配调试、(B4)配套条件对数控机床研制项目的风险影响程度是逐项递减的。同理，二级、三级风险因素权重值大小可按照重要度进行排序，此处略。通过对工艺设计过程中三层风险因素的评价，我们可以得到各级风险重要度的排序，这是我们进行风险处置(即风险应对和风险监控)的依据。

3数控机床研制项目的风险应对和监控

3．1数控机床研制项目的风险应对策略

因为数控机床的特殊性，风险策略主要从减轻风险和接受风险方面去考虑，而不选择风险转移和风险回避。针对已识别出的数控机床研制项目的风险及对风险发生概率和影响程度的评价结果，根据风险管理的基本特征和风险应对的基本原则，制订了对数控机床研制项目的风险进行有效管理的策略:分清主次，“抓大不放小”，分阶段有计划地将各种研制工作中的风险逐步消除或控制在可接受的程度。

3．1．1策略1———抓住关键风险，重点管理对本项目来说，就是抓住权重值占风险总量20%的那部分风险因素，去重点管理。图3是数控机床研制项目风险的一级风险因素帕累托图。从图中可以知道，(B2)设计开发及技术状态管理的风险重要度占39．2%，符合“二八定律”的原则，是不是就重点关注它就够了呢?显然，答案是否定的。因为，从图中我们同时也可以看到(B1)研制项目评估占了26．8%、(B3)制造工艺及过程管理占21．7%，独立观察也都分别符合“二八定律”，且三者的总量占到了73．4%，因此，三者都应作为主要风险进行重点管理。(1)加强人员素质教育，提升员工“主人翁”意识，从思想上认识到这三项工作的重要性，并了解其风险可能造成的危害程度，从而由被动整顿转变为主动作为，提高工作参与者的对风险的主动规避。(2)提高工艺技术成熟度，大力开展并行工程，争取更多预先研究的时间，在设计图样下发前就参与工艺性评价，了解产品原理和主要功能部件，把握关键加工技术的匹配程度和新工艺、新技术、新设备的采用情况。(3)过程管理进一步制度化，确保技术文件能够反映产品生产的技术状态，规定人员资质、设备状况、工艺参数、环境条件等具体要求，严格控制加工难度大、质量不稳定的关键零部件的加工或者采购过程，保证技术文件的正确执行，确保产品能够优质、高效的满足市场需求。同理，可以筛选出来二级和三级的关键风险，制定策略并进行重点管理，此处略。

3．1．2策略2———不放弃关注和管理其它风险经过以上方法的筛选，我们发现，理论上每一层次都会有80%的风险因素被忽略。这80%实际上适用“长尾理论”。因此，必须制定应对策略防范这些潜在的风险。应对策略可以采用制定中长期规划、登高计划等来明确其改进需要的条件和时机，明确阶段性目标和评价方法，以掌握规划或计划执行的有效性。应该注意的是，在风险管理中应将“二八定律”和“长尾理论”相结合并灵活运用，二者相辅相成，才能够达到优势互补的效果。

3．2建立数控机床研制项目风险预警机制

根据风险发生的类型和严重度，提出数控机床研制的工艺设计风险的4个级预警等级。一级预警:亮红灯。表示项目面临着非常危急的情况，一旦发生风险事故，处理不当就会带来灾难性的后果和无法挽回的损失，会危及整个项目的成败。二级预警:亮橙灯。表示项目现正面临着风险危机，此时风险事故如果发生，处理不当的话，会损失惨重，甚至伤及元气。三级预警:亮黄灯。表示目前项目有一定的风险，应引起注意。四级预警:亮绿灯。表示目前项目处于相对安全状态，可以继续保持现状。图4展示数控机床研制项目的风险预警流程图。需要注意的是，风险信息收集要及时全面，快速掌握信息和反馈情况，行动要与决策保持高度一致。风险管理是动态的过程，对风险事件响应的越快风险管理的效果就越好。

4结语

篇3

■ 艰辛的探索之路

“装备制造业企业一定要搞自主创新，掌握核心技术，才能避免受制于人。”沈机集团总经理关锡友说，“沈机集团近年来的快速发展，得益于建起了开放式创新的体系。”

沈机集团是国内最大的机床制造企业，生产出了我国第一台普通车床、第一台卧式数控车床、第一台摇臂钻床、第一台卧式镗床。

但沈机集团的自主创新之路并不平坦。

上世纪90年代，依葫芦画瓢，从国外买来样机仿造；2000年前后，开始调整思路，买图纸，引进技术，但一份图纸加一台机床样品，至少100万美元。“花费了大量外汇，并没有实现技术上的突破。先进企业的‘制造诀窍’不在于图纸，在于制造技术和开发技术。”关锡友说。

2000年以后，沈机集团认识到了自主创新的重要，“但一直是企业内部科技人员负责科技攻关，有多大本事，造什么产品，这严重限制了高端产品开发”。

近几年，沈机集团实施了名为“PRD计划”的自主技术创新战略行动，不断整合资源，积极打造全球化研发体系，开展集成创新。

沈机集团每年投入五六亿元研发新产品，逐渐退出低端产品市场，专攻中高档数控机床。国内方面，沈机集团分别在北京和上海建立研发平台，研究高档数控机床的基础、共性和关键技术。国际方面，与世界顶尖机床设计公司德国R+P公司合作，联合设计新一代具有国际先进水平的数控机床。

通过这些技术联盟，沈机集团在短短5年内，自主开发了中高档数控机床产品300余种，其中60%以上达到国际同行业先进水平，许多机床打破了国外对航空等关键领域的封锁。

■ 给数控机床装上“中国脑”

如果说机床是制造业的工作母机，那么数控系统则是数控机床的大脑，虽然只是一块小小的芯片，却控制着机床的速度、精度等。我国高档数控机床的数控系统基本上被跨国公司独占。

2007年8月29日，由沈机集团与中国科学院沈阳计算技术研究所联合实施的“国产数控机床应用国产数控系统示范工程”项目，通过国家鉴定验收。

由我国科技人员自主研发的中高档数控系统，首次成批配套安装在沈机集团提供的6大类、30台数控机床上。

经过双方联合攻关，在五轴联动高速加工中心产品上，“沈阳数控”系统替代了原意大利菲迪亚C1数控系统，可实现高速加工、五轴联动加工功能；在五轴联动车铣复合加工中心产品上，“沈阳数控”系统替代原德国西门子840D数控系统，可实现车、铣复合加工、五轴联动加工功能；在双过程数控轮毂车床产品上，“沈阳数控”系统替代原使用的日本发那科18i数控系统；在立式加工中心和普及型数控车床产品上，使用“沈阳数控”系统替代日本发那科系列数控系统进行配套控制等。

采用国产数控系统的五轴联动高速加工中心，能够加工具有复杂型面的高档叶轮、人像雕塑等工件，成功替代了原配的国外同类数控系统产品。目前，配套“沈阳数控”的30台高档数控机床已销售一空。

篇4

关键词：科学技术；机械制造业；现代数控机床；发展情况；策略

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2012）17-0176-01

0 绪言

机床是世界先进制造技术与制造信息结合的重要元素，并且是机械制造业发展的重要环节与工具。所谓数控机床，指的是在数字化控制下，能够在尺寸精准与几何精准两个方面制造毛坯零件加工中需要立体几何形状的工作母机的总称。与传统的数控机床相比，现代数控机床具有高效、高精度等特征，解决了原来数控领域难以解决的问题，保证了加工零件的质量，并且降低了数控工人的工作强度，进而提升了生产效率。发展数控机床技术是我国实现工业现代化的基础工作，并且也是机械制造产业改革的必经之路。而随着科学技术的不断发展，我国的数控机床技术也取得了明显的成果，但是依然存在一些问题，就需要我们去改进与创新。

1 我国数控机床技术发展现状与问题

机床产业是我国经济发展的基础，而其中的装备制造业又是工业发展的核心。我国将发展高档数控机床技术作为新时期十六个科技创新项目之一，尤其在我国政府的大力支持下，我国的数控机床领域有了重大的研究突破，并且研发出了一批具有我国自主知识产权的数控机床技术。

第一，在中高档数控机床方面有了重大突破。我国在近几年开发出了大型、五轴联动的数控加工机床与其他大批的专业化高效率数控机床，并且建立了大批的中档数控机床核心产业基地。

第二，核心功能部位的制造水平提高。随着科学技术的发展，我国制造的数控机床的部分性能已经接近了国际的指标，达到了制造的先进水平。我国相应开发出了高速主轴单元、重载直线导轨等高性能的核心数控部件样机，而其中有些部件已经开始小批量的生产，获得了不错的反响。

第三，部分中高档数控机床系统开发应用取得一定成果。我国的数控领域通过自主研发与其他国家相互合作，在部分中档数控机床技术领域取得了明显的成果，能够初步解决远程数据等传统机床出现的技术难题。

然而我们看到了我国数控机床取得的明显成果，也要正视依然存在的问题：

第一，我国高档数控机床供应能力较弱。虽然我国的数控机床领域在近几年得到了显著的发展，并且工作效率也明显提高。但是我们依然可以看到机床消费与生产结构之间的矛盾，而随着我国工业发展，对中高档数控机床的需求远远超过了低档的需求，但是我国高档数控机床依然需要从外国进口。

第二，自主创新能力较差。一直以来，我国的机床制造业都在行业内的研究所中进行，但是由于创新能力较差，技术投入不足，导致自主创新能力不高。虽然我国一直引进海外技术，并且购买了许多先进的数控技术，但是由于缺乏基础性的研究技术，因此难以汲取先进技术为己用。

2 我国数控机床发展创新策略研究

第一，提高自主开发与创造能力。面对我国这个工业大国，我们必须要提高机床产品的创新开发力度，要实现核心技术与功能部件的有机结合，以研发高档数控机床为主要目标，提高整个数控产业化的水平。加强我国数控技术基础研发理论的研究以及数控应用软件的科研，改革行业标准，为我国数控机床领域发展奠定基础。

第二，将数控功能部件作为基础，核心共性科学技术作为支撑力量。我国的数控系统与功能部件等基础研究方面是弱项，并且成为阻碍我国数控机床领域发展的一大障碍，因此我们必须要提高专业化程度与自主研发能力。数控技术的发展与自主创新能力的提升需要依靠数控核心技术的掌控，并且依靠数控核心共性技术的支撑作用。我们都知道基础技术的研究是提高整个数控产业水平的基础与保障，也是机床设计中的核心与关键之处，这对于我国数控机床领域跨出一大步具有重要的作用。

第三，引进先进技术，与先进国家合作。我们可以向西方具有先进技术的国家吸取经验，并且以市场来换技术，与跨国公司进行合作，实现数控主流产品的高起点与专业化发展模式。对引进的先进技术，要充分吸收，实现创新，满足用户的多种需求。

3 结语

随着我国工业化进程的大踏步前进，数控机床领域的发展也是迅猛飞进的，并且朝着高效、高速、网络化等方向发展。在近几年我国政府注重对数控机床的投入资金与研发力度，并且取得了巨大的成效。但是纵观我国数控机床技术，依然以西方先进国家存在较大差距。我们需要不断努力，加强对自主知识产权技术与创新产品的研发，进而满足我国重点工程的现代需求，缩短与先进国家的差距，实现我国数控机床领域的可持续发展。

参考文献

［1］张耀满，赵亮，蔡光起等.高速机床进给系统的性能研究［J］.机械工程师，2004，（05）.

［2］肖曙红，夏红梅，张伯霖.直接驱动进给系统模糊推理自校正控制的研究［J］.现代制造工程，2004，（07）.

［3］谢红，高健.加工中心的工作台和伺服进给系统设计［J］.现代机械，2002，（02）.

［4］邰晓辉.XK717数控铣床进给传动系统的动力学优化［D］.浙江工业大学，2006.

篇5

如果把高端装备制造业的“工作母机”数控机床比作一个人，那么数控系统相当于人的“大脑”，通过数控系统的指挥调度，一系列复杂的工序就可以在一台机床上自动完成。

作为国内数控系统行业第一家上市公司，华中数控是国内最大的中、高档数控系统生产企业，是国内数控系统行业中具备领先核心技术和自主配套能力的国家首批“创新型企业”。

“要想成为制造大国和制造强国，中国装备就不能没有‘中国大脑’。我们的使命就是用‘中国大脑’装备中国制造。” 武汉华中数控股份有限公司董事长、国家数控系统工程技术研究中心主任陈吉红如是说。

打破封锁

目前，国际市场上中、高档数控系统专业生产，主要集中在日本发那科和德国西门子两家企业，全球市场占有率高达 70%以上，同时占据中国 95%以上的高档数控系统和 80%左右的中档数控系统市场。整个国内数控系统市场的格局是：高端基本被国外品牌垄断，中端市场也是国外品牌占据主要市场份额，低端市场主要被国产系统占领。

华中数控近年来在中、高档数控系统的市场销量逐年上升，公司自主研发生产的中、高档数控系统打破了发达国家对中国的技术封锁，对国外品牌数控系统形成了较大冲击。2011年，公司通过中、高档数控系统的示范应用和推广，进一步加大与主机床厂的合作力度，去年销售数控系统首次实现了1万台的突破，同比增长10%左右。

“这是在市场总体形势不好的情况下取得的，更凸显了公司技术和产品的发展势头良好，抗击市场风险的能力较强。”华中数控董秘、副总经理伍衡对本刊记者说，“2011 年下半年起，全国机床行业整体增速减缓、库存加大、企业经营成本上升。而华中数控仍然加大了对市场营销、产品质量、技术开发、人力资源等方面的投入，为企业持续稳定发展奠定了基础。”

据了解，华中数控自主研发的华中8型高档数控系统成功入选“十一五”国家重大科技成就展，与其配套的普什宁江机床有限公司高精密卧式加工中心THMC6350也作为国家重大专项成果展出，是现场惟一一台高档数控机床。

华中数控市场部部长肖明表示，这充分体现了国家对数控行业和高端装备制造业的重视。这次“十一五”成就展，涵盖了国民经济和高端科技所有重点领域，包括神舟七号、天宫一号、探月工程、大飞机、下一代移动通讯、生物新技术等。与这些成果相比，数控产品相对陌生，但是中央坚定地把“高档数控机床与基础制造装备”放在展览的重要位置，说明高档数控机床与基础制造装备具有基础性、通用性和战略性的特征，是制造各种机器和设备的基础性装备。同时，为其他15个重大专项提供高精度装备，直接影响其研制速度。

相比其他数控系统企业，华中数控具有明显的技术、产品、人才和市场优势。公司的技术研发及产业化能力较强，被评为“国家高技术研究发展计划成果产业化基地”、“国家高技术产业化示范工程”，设立了博士后工作站。“十一五”期间，完成国家科技重大专项三项课题，攻克了一批高档数控系统关键技术，已有多项科技成果获得国家科技进步奖和省部级科技进步奖，并且实现批量生产。申报的三项国家重大专项 2012年度课题，已获得立项批准。主导产品数控系统拥有完全的自主知识产权，已取得国家知识产权局授权专利20项，软件著作权26项，9项产品被评为国家级重大新产品，研制的五轴联动高档数控系统填补了国内空白。

华中数控之所以能不断创新，伍衡介绍说，“产、学、研、用相结合，服务于国民经济主战场，这是华中数控不断创新的核心。公司与华中科技大学合作，在数控装置、交流伺服驱动、伺服电机的研发和产业化方面形成了自主成套能力。经过十几年的发展，公司建立了一支300多人的数控技术研究、开发、管理人才队伍，其中大部分具有本科以上学历，100多人具有硕士或博士学历。一批技术和业务骨干持有公司股份，近两年核心技术人员未发生变动。”

基于领先的技术平台，华中数控可以根据市场需求和用户个性订单，快速提供灵活多样的产品和服务，满足用户多层次需求。在产品的齐全性、成套性、性价比等方面具备显著的竞争优势和品牌优势。

据肖明介绍，华中数控的数控系统广泛应用于国内主要机床制造企业和航空航天、电力、能源、汽车等重点行业。公司与部分机床厂建立了战略联盟关系，通过一批国产中、高档数控系统应用验证示范点，共同开拓下游市场。此外，覆盖全国的技术服务网络为用户提供了良好的服务，扩大了企业的影响力。

中国已成为世界第一大数控机床消费国和生产国。根据中国机床工具工业协会对 2007 年至 2010 年国内数控系统企业年度经济指标统计，近五年，华中数控中高档数控装置产品的市场份额一直位居国产数控系统行业第一。华中 8 型高档数控系统技术平台的成功开发，将大大缩短与国外高档数控系统的差距，并在现场总线技术、智能化技术、加工工艺技术集成等部分功能和性能实现技术原创和超越。

2011年年底正式投产以来，华中8型数控系统已实现数百台生产销售。其中，已与国家重大专项课题研制的10类44台高档数控机床配套应用，是配套最多的国产高档数控系统。涉及到的合作公司有东方汽轮机、大连机床、昆明机床、秦川机床、武汉机床、安阳机床等。

在航空航天方面，华中数控与大连机床集团合作，研制的高档数控机床被上海航天技术研究院选用，成功用于批量加工航天卫星零件，实现了国产高档数控系统在航天领域的突破。

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关键词：数控机床；数控技术；发展趋势；概况

0 引言

数控技术是每个国家先进制造业发展水平的重要标志，国家综合国力的提高和国防工业的现代化所必不可少的重要基础。美国、日本和德国等发达国家的数控机床和技术都处于世界先进行列， 如日本山崎马扎克公司开发出了2种可使用长镗杆切削工件的复合加工机床。德国德马吉（DMG）公司生产的CTX 310 ECO通用车床其主轴驱动在无级可调情况下，转速可达5000r/min，输出功率为ll千瓦 。

而我国数控技术发展比较晚，起步比较慢。在20世纪50年代末，经历了封闭式开发阶段。在“六五”、“七五”间，通过吸收和引进相结合，于“八五”期间建立国产体系。“九五”期间实现了产业化阶段，组建了数控研发，数控生产基地，初步掌握了数控发展的技术，同时培养一批数控专业技术人才，初步形成了国产数控产业规模，开拓了国产数控产业市场。如图1所示为我国数控机床产业销售情况分布图。其规模较大生产公司有华中数控、广州数控和航天数控等具有经济性和普及型的数控系统及机床产品。经过50多年的大力发展，其产品和性能大幅度提高，并逐渐在市场上站稳脚跟。但高端技术产品含量比较低，与国外数控系统差距比较大，对我国数控产业的发展还达不到主导和支撑作用。绝大部分高端数控产品主要依赖进口，如表1所示是近年来我国数控机床进出口变化对比表。因此大力发展国产数控产业对我国经济的发展、国防的进步和综合国力水平的提高具有极为重要的作用。

1 数控机床与技术简介

1.1 数控机床的结构组成

数字控制（Numerical Control ）是一种借助数字、字符或其它符号对某一加工过程进行可编程控制的自动化方法。而数控技术（Numerical Control Technology）就是采用数字控制的方法对加工过程实现自动控制的技术。再将数控技术应用到机床上就演化为现在的数控机床。标准型的数控机床通常由数控机床控制系统和机床本体这两大部分组成，如图2所示。

1.2 数控机床及技术分类

1）按控制系统特点分，主要包括点位控制、直线控制和轮廓控制数控机床。其中，点位控制数控机床只要控制移动部件的终点位置，对运动轨迹不作要求；直线控制数控机床不仅控制两点间准确位置，还要控制其移动速度和轨迹；轮廓控制数控机床能够同时控制两轴以上的轴，并具有插补功能，同时对运动的起、终点，速度和轨迹进行精确控制来加工任意形状的曲线和曲面。

2）按执行机构的控制方式分，主要包括开环、半闭环和闭环数控机床。其中，开环数控机床无位置反馈系统，加工精度低；半闭环数控机床带有位置反馈系统，并安装在滚珠丝杠或电机轴上，加工精度较高；闭环数控机床不仅带有位置反馈系统，而且将其安装在运动部件上，加工精度最高。

3）按工艺用途分，主要包括金属切削类、金属成形类和特种加工数控机床及其他类型数控机床。其中，金属切削类数控机床应用最为广泛，种类最多；金属成形类数控机床最近几年发展较快。

4）按数控机床的性能分，主要有高、中、低档三种数控机床。

1.3 数控机床及技术特点

数控机床作为一种先进的自动化机床，不仅具有较高的自动化程度，而且还具有广泛的通用性，综合运用了计算机技术、微电子技术、自动控制技术、机械结构和精密测量等最新成就和技术，广泛应用于机械加工制造、国防军工产品生产、航空航天、交通运输等领域，其主要特点如下：

1）加工精度高，加工质量稳定、可靠性高；

2）加工过程无需人工干预，降低了工人的劳动强度；

3）当零件发生改变时，只需改变数控程序，即可继续加工，节省生产准备时间，提高生产率；

4）能实现多坐标的联动加工，能加工各种形状复杂的零件，加工范围广；

5）适应性强，适合加工单件和小批量复杂工件；

6）有利于实现机械加工的现代化管理。

2 数控机床及技术的发展概况

数控机床产业是国民经济发展的支柱产业，中国是世界制造大国，但不是制造强国。创新能力不强，基础薄弱，主要以低端产品为主，而制造业的发展主要依赖于机床业的发展。为此，国家于2005年制定了《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》，同时将“高档数控机床与基础制造装备”确立为16个科技重大专项之一。通过国家计划支持，在数控关键技术方面取得较大突破，主要表现在如下几个方面：

1）关键部件的技术水平和质量逐步提高，功能日趋完善，部分零部件的性能指标逐步达到国际先进水平。开发出了高速主轴控制单元、重载导轨、数控回转工作台、A/C轴数控铣头、机械手和刀库装置和数字化量仪等部件和样机，并实现小批量生产规模。

2）中高档数控系统的研发取得了一定的成果。通过自主研发与国外合作，在中档数控系统研发上取得很大进展。解决了远程数据传输和坐标联动的关键难题，相继又开发了伺服驱动系统，形成了系列化和标准化生产。

3）中高档数控机床研发有了较大的突破，在复合加工、五轴联动、高速加工和数字设计等方面取得了重大进展。

但与国外先进发达国家相比，差距还很大，还有很长的路要走，其不足主要有以下几点：

1）自主创新能力还不足，创新成分少，吸收和消化能力差。就目前情况来看，我国只是停留在掌握已有国外的先进技术上和提高国产化率上，没有形成自主研发和自主创新能力。要改变这种局面，不仅借助国外的先进技术作引导，还必须增强消化吸收能力，否则会更加依赖于国外技术。

2）功能部件发展滞后。由于数控机床是由若干功能部件在立柱和床身上进行组装而成。其整体和功能部件之间是相互依赖，相互发展的，这些功能部件的发展也在一定程度上限制了数控机床的发展。

3）产品的稳定性、可靠性不高。进口机床的平均无故障时间约为10，000小时以上，国产为3000-6000小时左右。这种差距在一定程度上影响了国产机床在市场上的占有率。

4）网络化水平和技术较低。目前应用较多的还是NC传输、串口通讯技术和纸带阅读器，而远程故障排除、集成化和网络化水平有限。

5）产品可靠性、服务水平和产品质量等方面不强。国产机床的交货期、服务和质量等方面与国外的著名品牌差距较大，其数控系统的平均无故障时间差距也很大。另外，服务体系不完善，快速反应能力和成套技术服务满足不了现在的多元化市场要求。

6）高档数控机床的需求量较大。尤其对高端数控机床的需求量较大，每年大约有60%的固定资产用于购买机床。在“十二五”期间，随着汽车、高铁、航天工业、工程机械等行业投资增速、产业结构调整，对中高端数控机床需求量将继续增大。据分析，到2020年低中高档数控机床之比将达到20：60：20，中高档数控机床年需求量在12万台左右。

7）体系结构不够完善和开放。用户接口不够完善，少数开放功能的产品，只停留在试验和试制阶段。

8）创新环境不完善。我国还未形成有利于企业创新的竞争环境，创新动力和创新意识不强。

3 数控机床及技术的发展趋势

数控技术不仅对传统的制造业带来了巨大的变革，而且成为工业化的象征。随着数控技术的发展和应用领域的逐渐扩大，对国际民生的重要行业产生了极为重要的作用。从目前世界上数控技术及装备的发展趋势来看，主要体现在以下几个方面：

3.1 高精度化、高速化、高效性、高可靠性

世界各工业国家从精密到超精密加工，从微米级到亚微米级，再到纳米级发展，以适应现代科技的发展。通过高速化缩短切削时间，来提高生产率，实现高效发展。高的可靠性可以大大降低机床故障率，提高机床寿命。

3.2 开放式、智能化、网络化

开放式数控系统能在一个统一平台上，面向厂家和用户，通过增加、剪切和改变结构对象，实现产品的系列化。智能化主要是对产品质量、驱动性能、编程、人机对话、智能控制、智能诊断等方面实现智能化。网络化是近年来的一大亮点，这一目标的实现可极大满足制造系统和制造企业对信息集成的需求，实现虚拟制造和敏捷制造等。

3.3 五轴联动加工和复合快速加工

采用五轴联动可实现对三维曲面零件的加工，效率高、加工质量好。但价格较高，编程难度较大，从而限制了五轴联动机床的发展。由于当前电主轴的快速发展，使五轴联动的复合主轴头结构大为简化，制造难度和成本降低，促进了五轴联动机床和复合加工机床的迅速发展。我国复合加工机床刚刚起步、国内首台复合加工机床是由沈阳机床集团与德国MAX-MULLER公司合作生产的车铣复合中心。

3.4 环保化

随着环境保护意识的增强，环保的要求也越来越高。不仅在制造过程中不污染环境，在使用中也不产生二次污染。在这种环境下，装备制造领域对机床提出了无液、无冷却液、无气味的环保要求。欧洲已有10%-15%的加工实行了干切削或准干切削，如德国HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技术；美国HARDING的QUEST系列车床；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷却技术；日本富士公司的数控车床采用了冷风冷却技术。

3.5 新技术规范和标准的建立

开放式数控系统有更好的适应性、扩展性、通用性和柔性。美国、欧共体和日本等国纷纷开始对开放式体系结构的数控系统新技术规范的研究和制定，这预示着数控技术的又一个新的变革时期的到来。我国在2000年也开始对中国的ONC数控系统的规范进行研究和制定。

4 结束语

我国是制造和生产大国，在世界产业转移中尽量接受前端而不是后端的转移。一方面，要努力掌握世界先进制造核心技术，缩短与先进国家之间的差距。重视数控人才的培养，加大对数控高端科技领域的拓展，加大经济的投入，实现由制造大国到制造强国的转变。另一方面，制造业还是我国就业人口最多的行业，可缓解当前就业的压力，提高人民的生活水平，保障社会的稳定。

参考文献：

[1] 林宝，单国栋.我国数控机床市场发展现状和趋势[J].东方企业文化，2010（9）：121.

[2] 张玲. 数控加工编程[M]. 南京：南京大学出版社，2012.1.

[3] 胡俊，王宇晗，吴祖育等.数控技术的现状和发展趋势[J].机械工程师，2000（3）：5-7.

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（南京理工大学科学技术研究院，江苏 南京 210094）

0前言

数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素，而国外对我国仍进行封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。近年“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项通过重点扶持，为我国数控技术行业创造了良好的外部环境，特别是针对航空航天、汽车制造等领域实施了国产高档数控机床应用国产数控系统示范工程，提高了国产高档数控装置的市场占有率，但用户仍然对国产数控系统信心不足，我国高档数控机床配套的数控系统一大部分依旧依赖国外产品。

“十三五”是全面完成国家科技重大专项战略任务的冲刺五年，是落实中央全面深化科技体制改革、实施创新驱动发展战略等系列决策部署的关键五年，因此总结过去，做到四个聚焦（聚焦关键、聚焦重大、聚焦长远、聚焦能力），意义重大，时不我待。

1目前国产数控系统存在的问题

通过“十二五”规划的实施，我国机床行业技术水平明显提升。数控系统、功能部件及数控刀具与主机产品配套研发，实现与中高档机床的批量配套。高档数控系统的多通道、多轴联动等关键技术指标已基本达到国际主流系统先进技术水平，但在性能、成套性、可靠性、批量生产稳定性和品牌等方面与国外先进水平还存在较大差距，主要存在以下问题：

1.1测试验证不足

国产数控系统虽有大批量应用，但大都集中在低端市场，中高端市场占有率仍然较低。数控系统软件的可靠性和精度保持性较低，故障率较高，“S”件试切还达不到指标要求，其中一些隐性问题还没有完全暴露出来，特别是软件的鲁棒性问题。为此“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项“十二五”期间已经安排了部分产品的实验验证和示范工程，并取得了一定的成果，但还需经过大量和长时间的验证后逐步完善，以此保证数控系统的稳定运行。

1.2功能配置不全

经过前期的攻关，国产数控系统实现了很多功能，解决了有无的问题，但很多功能是“形似而神不似”。目前国产数控系统的功能满足80%的用户需求，但其余的功能开发难度和工作量较大，同时产品的宜用性不好，与主机融合度不高，针对性不强，一些辅助调试工具不全，特别是系统标准辅助面板上的按键标识大多是固定，不能更改，不利于机床厂进行系统的扩展开发，并且国产数控系统在多轴多通道或者多轴单通道控制功能方面不能实现任意几轴之间的插补加工，这些都在一定程度上影响了国产数控系统的推广。

1.3性能表现不佳

国产数控系统在性能上和主流的进口数控系统还有差距，特别是在高速高精控制方面。伺服驱动和电机的性能比较薄弱，且差距较大，比如伺服的参数自适应控制、电机的高速、高刚度、高精度、高加速度、功率体积比等方面与国外主流产品还存在差距，后续的性能提升难度大，伺服电机的工艺制作水平不高，数字化制造水平低，造成产品一致性差，规格系列不全，成套性不足，这些在一定程度上拖了数控系统的后腿。

1.4系统标准不统一

国产数控系统缺乏统一的标准，如总线标准不统一，系统内部通讯协议不统一，不利于工厂实现网络化智能制造，标准不统一致使各个厂家之间的伺服和系统无法混用，调试监控软件互相不兼容，不利于加工企业实现网络化智能制造，也不利于机床制造企业进行机床的网络化批量调试。

2国产数控系统发展趋势

自1952年美国研制出第一台试验性数控系统以来，数控系统的发展十分迅速，数控系统也由原先的硬连接数控发展成为今天的计算机数控(CNC)，目前国产数控系统正在由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。

2.1信息化

随着制造业的发展，数控机床不再是一个独立的加工单元，数控机床和人、数控机床之间的交流都离不开网络。面向制造自动化集成的网络功能数控系统应具有与上层信息管理系统交换信息功能，这些必要的交换信息包括制造加工任务计划，数控系统及底层执行装置的工作状态及故障信息等。同时基于新一代云服务平台的大数据采集、大数据挖掘等变得越来越重要，这些都离不开高速、可靠地网络信息功能。

2.2智能化

智能化是制造技术发展的一个大方向，随着人工智能在计算机领域的渗透，研制智能数控系统必将成为未来的发展趋势。例如：研制开放式智能化数控系统，支持温度、振动、RFID等传感器介入的物联网平台；研制基于高级语言的智能化数控系统解释器；研究基于开放式智能化数控系统智能加工技术，如智能化加工路径控制、进给率自适应、故障诊断，监控与设备的自动维护等。

2.3开放化

利用丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统是当今数控系统的趋势之一。开放式体系结构使数控系统具有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、信息化。开放式体系结构可以采用通用的计算机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单，同时可以根据资源进行系统集成，促进数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，缩短开发生产周期。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

3国产数控系统用户需求和技术要求

数控系统和主机及终的端用户的联系是密不可分的。因此以用户需求为牵引，加强示范应用格为重要。

3.1开展面向智能化控制的高档数控系统扩展模块开发

支持用户自主研发的共性技术或智能化技术通过程序模块（软件）或者通过总线功能模块（硬件）等多种方式与数控系统集成，缩小模块的体积，增强可维修性模块，并且处理好各模块之间的耦合等内部结构问题。开发数控系统的指令域采样数据的分析工具、机床加工过程功率控制、数控机床动态误差补偿与加工过程智能监控技术等功能模块，以满足国产高档数控系统对高性能零件加工工艺的适应性要求。

3.2数控系统与伺服驱动、电机等协同发展

伺服性能与电机性能已经是制约数控系统发展的关键因素，应针对机床需求，注重数控种类、产品规格及性能差距，改善伺服驱动、电机性能，开发伺服系统优化工具，开发广泛适应各种用途的伺服驱动产品和主轴电机。同时也对高精度绝对光栅尺、编码器等关键部件展开开发和应用，使之定位提升，协同发展。

3.3优化编程软件

目前市场上大部分是采用通用的CAD/CAM编程软件，对特定工件加工的工艺知识考虑不是很多，今后需集成有特定工件的切削工艺知识的专用CAM软件，如在生成刀具轨迹时再考虑到机床的切削力，使生成的加工程序质量得以高度提升，同时随着机器人的使用越来越普及，基于动力学的机器人离线编程软件的需求也会越来越广。

3.4支持先进技术集成性开发

加大辅助功能的研发，配置更友善的交互界面以及与主机融合的宏程序，做到可“私人订制”。深入研究二次开发平台（下转第134页）（上接第115页）技术，提高数控系统的开放性，为第三方开展不同层次的二次开发提供方便而完整的移植方案，形成加工处理数据链（CAD/CAM/CAPP/CNC）。

3.5形成统一的标准体系

在未来进行的数控系统、伺服单元、主轴电机、进给驱动电机、直驱主轴的定子转子、力矩电机、直线电机等在机械接口方面应该形成一种国家标准体系，统一规格，在同一规格下应统一接口尺寸，统一数据接口形式，便于用户进行维修与更换。并需具有与国际技术标准的主流数控系统和自动化控制装置接口的联接能力，注重与第三方应用的互连，完善总线的标准化以及通信协议的标准化。

3.6健全综合配套能力

数控系统的研发生产厂家要成为数控机床的工艺和控制应用专家，研制阶段应充分了解主机的各种性能，提高产品的性能和水平，不断增强系统的可靠性、稳定性，并建立一支优秀的研发队伍、跟踪队伍、维护队伍，为用户提供良好的综合配套服务。另外系统厂家还应逐渐提供综合成套技术，使数控系统与驱动系统、主轴电机、进给电机、力矩电机等进行检测试验好后一起成套供应。

3.7建立应用反馈机制，以数据支撑产品持续改进

现代生产管控对数控设备提出了更多的要求，需要实时监控掌握数控设备的工作状态，记录零件加工过程中的大量数据，加强应用过程中的数据统计分析，有计划地安排预防性维修和保养，能够快速诊断解决设备故障，这些方面均需要数控系统厂家进行强力的技术支持。

3.8推广和应用数控机床刀具寿命跟踪管理技术

随着设备增加，刀具数量相应增多，若日常管理不当，刀具寿命跟踪不准确，将造成极大的浪费。通过对刀具信息层的管理，比如刀具全生命数据管理、刀具修磨管理刀具寿命监控等技术手段，可实现机床刀具的数据化使用和维护，将有效缩短出现问题时的排查时间，提高了生产效率。

4数控系统发展在专项管理中的启示

4.1充分发挥创新平台的作用，提升企业创新能力

“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项前期安排了不少创新平台的课题，应充分借鉴“十二五”成果，继续加强开放式数控系统创新平台建设，通过平台确实提升企业的自主创新能力，健全产学研用结合的技术创新和成果转移转化的机制和体系，摸索出一套适合企业自身发展的创新之路。

4.2紧跟市场需求，提升企业自身竞争能力

市场是配置资源的重要因素，企业应紧盯市场发展需求，根据自身特点，利用有限的资源，走差异化发展道路。不能只停留在共同完成扶持项目的层面，研发满足客户需要的产品，从而引导消费，实现“双赢”提升国产数控系统产业化水平，占得市场先机，从机床制造、人才培养、用户使用等多个角度做工作，以实现机床、系统、用户企业三方共赢，形成系统与机床企业稳定、长效的批量配套产业链，建立市场化互动机制，实现国产数控系统配套应用示范工程，提升企业在市场中的竞争力。

4.3加强数控系统可靠性，建立数控系统评价体系

可靠性是企业的生命，严格开展数控系统可靠性测试验证（数据采集）工作，要在产品出厂时保证产品出产质量，切不可将机床厂和最终用户作为系统功能的试验验证地，为企业提供一个放心可用的产品，并在应用中对于数控系统做出评价，建立新的数控系统评价体系，保证专项目标的完成。

4.4加快数控机器人发展

篇8

近年来，我国机床产业飞速发展，2009年金属加工机床产值首次跃居世界第一。2010年，我国机床产值在世界机床总产值中占比首次超过30％，在世界机床产业中的地位越发重要。

初显实力亮点多多

近年来，我国机床产业发展可圈可点，可谓亮点多多。

产值跃升世界第一我国机床工具行业产业规模迅速扩大，工业总产值和产品销售产值呈现连年增长态势。2010年，行业的工业总产值为5536.8亿元，同比增长40.6％；完成产品销售产值5434.4亿元，同比增长41.4％。

在金属加工机床方面，2009年尽管遭受金融危机冲击，机床产值仍达到153亿美元，占世界机床的份额达27.96％，首次跃居世界第。2010年，进一步增至199.8亿美元，占世界机床总产值的30.12％，所占份额比排名世界第二的日本高出12个百分点。

在数控机床方面，2001年产量仅为1.75万台，到2007年已增至12.3万台，2008年受经济危机影响做降至12.2万台，但2010年猛增62.5％至22.39万台。除2008年以外，我国数控机床产量增速一直保持两位数增长，其产量居世界第一。

数控化率明显提升我国机床行业的产品结构和产业结构调整取得了很大进展。整个行业着力发展中高档数控机床及生产线，数控机床已经成为企业开发新产品的主题，一批高速、精密、复合、多轴联动数控机床，以及一批大规格、大吨位数控机床新产品进入市场，使得行业的数控化率显著提升。2010年，我国金属切削机床的产量75.58万台，同期我国数控金属切削机床的产量22.39万台。金属切削机床的产量数控化率2010年为29.6％，产值数控化率2010年为52.5％。

国产机床占有率提高　2010年，我国机床行业的产值利润率为6.3％，开始向结构优化、效益提高的方向迈进。目前，国产高档数控机床开始进入国家重点发展领域和国防军工建设领域。国民经济发展急需的高档数控机床过度依赖进口的局面，正在逐步得到改善。2007年，国产机床市场占有率首次突破50％，到2009年，国产金属加工机床产值市场占有率提高到70％，2010年略降至66.9％。

全行业涌现出一批有实力的大型机床集团，如沈阳机床和大连机床，双双进入世界机床企业排名前七名。此外，陕西秦川机床厂、北京第一机床厂、齐二机床等大型机床集团的崛起标志着我国机床行业国际竞争力的进一步提高。

国际贸易　喜忧参半

截至2010年，我国已连续九年成为世界机床第一消费国和第一进口国，是世界机床业的主要消费市场。但机床行业的进口依存度仍然较高，出口竞争力亟待进一步提升。

贸易逆差显著增长2010年，我国机床工具产品累计进口创历史新高，达到157.2亿美元，同比增长62％；出口机床工具产品70.3亿美元，同比增长48.4％。其中，金属加工机床进口额为94.2亿美元，同比增长59.8％；比历史最高点2008年的75.9亿美元还增长了24.4％。同期，金属加工机床出口额为18.5亿美元，同比增长31.3％，但未达到2008年21.03亿美元的历史最高水平。目前，我国金属加工机床的出口额位居世界第六位。

我国机床进口需求的持续增长，我国机床的贸易逆差相对稳定，受金融危机影响逆差还一度出现下降。随着我国经济的全面复苏，机床下游产业需求猛增，2010年我国金属加工机床的贸易逆差达到75.7亿美元，同比增长68.6％。

进口机床单价总体提升　近年来，我国国内市场依靠国家重点投资项目拉动，对高档进口数控机床需求量大，造成进口机床单价与往年相比大幅提升。2007年，数控金属切削机床平均进口单价为13.22万美元，2008年升至17.95万美元，2009年达到26.53万美元的历史高点。而2010年，由于国内市场对各种水平产品的需求大幅增长，特别是从日本进口低价位中端机床增多，将进口数控金属切削机床的平均单价拉低至20.43万美元。

我国数控金属加工机床出口单价却持续下滑。2010年下降幅度较大的有卧式加工中心、龙门加工中心、数控磨床、数控冲床等。除人民币升值因素外，企业在激烈的国际竞争中竞相压价是其中原因之一。

行业国际竞争力不高　近年来，随着我国机床技术不断发展，部分进口产品逐步实现国产替代，使得金属加工机床的进口依存度略有降低。2010年，我国金属加工机床进口依存度为33.36％，比上年提高3.5个百分点。

目前，我国出口机床仍以中低端产品为主，尽管出口呈增长趋势，但低档磨料磨具和刀具等资源性、高能耗产品占有很大比例。而附加值相对较高的机床产品出口占比却越来越小，2010年仅占出口总额的26.3％。机床产品的出口依存度不高，也显现出行业国际竞争力不强。

直面挑战再上层楼

未来，我国机床工具行业将面临更加严峻的考验。例如，为适应低碳经济发展需求，行业对传统产品、低质、高耗能、高污染的产品投资要严格限制，淘汰一批落后产能。未来，低档机床产品需求将大大降低，经济型数控机床的市场需求也会减少。

篇9

    论文摘要：数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能。本文论述了国内外数控系统的发展现状，以期对我国数控系统发展有所帮助。 

 数控系统是一种利用数字信号对执行机构的位移、速度、加速度和动作顺序等实现自动控制的控制系统。从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了半个世纪。数控系统也由当初的电子管式起步，发展到了今天的开放式数控系统。 

 数控系统确保了数控机床具有高精、高速、高效的功能，可以使装备制造业实现数字化、柔性化和网络化制造。随着我国航空航天、船舶、汽车、电站设备和国防工业等制造业的高速发展，数控机床在装备制造业中的重要性愈来愈明显，中高档数控系统的需求也越来越大。以往中高档数控系统基本被国外厂商占领，因此我国中高档数控系统技术必须加快发展。 

一、国外数控系统现状 

 在国际市场，德国、美国、日本等几个国家基本掌控了中高档数控系统。国外的主要数控系统制造商有西门子（siemens）、发那克（fanuc）、三菱电机（mitsubishi electric）、海德汉（heidenhain）、博世力士乐（bosch rexroth）、日本大隈（okuma）等。 

1.纳米插补与控制技术已走向实用阶段 

 纳米插补将产生的以纳米为单位的指令提供给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令更加平滑，从而提高了加工表面的平滑性。将“纳米插补”应用于所有插补之后，可实现纳米级别的高质量加工。在两年一届的美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（imts 2010）上，发那克就展出了30i/31i/32i/35i-model b数控系统。除了伺服控制外，“纳米插补”也可以用于cs轴轮廓控制；刚性攻螺纹等主轴功能。西门子展出的828d所独有的80bit浮点计算精度，可使插补达到很高的轮廓控制精度，从而获得很好的工件精度。此外，三菱公司的m700v系列的数控系统也可实现纳米级插补。[1] 

2.机器人使用广泛 

 未来机床的功能不仅局限于简单的加工，而且还具有一定自主完成复杂任务的能力。机器人作为数控系统的一个重要应用领域，其技术和产品近年来得到快速发展。机器人的应用领域，不仅仅局限于传统的搬运、堆垛、喷漆、焊接等岗位，而且延伸到了机床上下料、换刀、切削加工、测量、抛光及装配领域，从传统的减轻劳动强度的繁重工种，发展到ic封装、视觉跟踪及颜色分检等领域，大大提高了数控机床的工作效率。典型的产品有德国的kuka，fanuc公司的m-1ia、m-2000ia、m-710ic。[2] 

3.智能化加工不断扩展 

 随着计算机领域中人工智能的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度也得到不断提高。应用自适应控制技术数控系统能够检测到过程中的一些重要信息，并自动调整系统中的相关参数，改进系统的运行状态；车间内的加工监测与管理可实时获取数控机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床状态，使相关维护提前，避免事故发生，保证其不稳定工况下生产的安全，减少机床故障率，提高机床利用率。应用先进的伺服控制技术，伺服系统能通过自动识别由切削力导致的振动，产生反向的作用力，消除振动。应用主轴振动控制技术，在主轴嵌入位移传感器，机床可以自动识别当前的切削状态，一旦切削不稳定，机床会自动调整切削参数，保证加工的稳定性。 

4.cad/cam技术的应用 

 当前，为了使数控机床操作者更加便利地编制数控加工程序，解决复杂曲面的编程问题，国际数控系统制造商将图形化、集成化的编程系统作为扩展数控系统功能、提高数控系统人机互动性的主要途径。最新的cad/cam技术为多轴多任务数控机床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。esprit、cimatron等一些著名cam软件公司的产品除了具备传统的cam软件功能模块，还开发了多任务编程、对加工过程的动态仿真等新的功能模块。 

二、国内数控系统现状 

 随着国际学术及产业界对开放式数控系统研究的日益推进，我国的相关研究也越来越受到重视。经过几十年的发展，我国机床行业也形成了具有一定生产规模和技术水平的产业体系，国产数控系统产业发展迅速，在质与量上都取得了飞跃。 

 国内数控系统基本占领了低端数控系统市场，在中高档数控系统的研发和应用上也取得了一定的成绩。其中，武汉华中数控股份有限公司、北京机电院高技术股份有限公司、北京航天数控系统有限公司和上海电气（集团）总公司等已成功开发了五轴联动的数控系统，分别应用于数控加工中心、数控龙门铣床和数控铣床。近期，武汉重型机床集团有限公司应用华中数控系统，成功开发了ckx5680数控七轴五联动车铣复合加工机床。国内主要数控系统生产基地有华中数控、航天数控、广州数控和上海开通数控等。[3] 

 国内的数字化交流伺服驱动系统产品也有了很大的发展，已能满足一般的应用，并能与进口产品竞争，占领了国内的大部分市场。伺服系统和伺服电机生产基地主要有兰州电机厂、华中数控、广州数控、航天数控和开通数控等。 

 然而，由于我国原有数控系统的封闭性及数控软硬件研究开发的基础较差，技术积累较少，研发队伍的实力较弱，研发的投入力度不够，国产中高档数控系统在性能、功能和可靠性方面与国外相比仍有较大的差距，限制了数控系统的发展。为此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推进我国中高档数控系统的发展。 

参考文献： 

[1]彭芳喻等.从imts 2010展看我国数控系统未来发展之路[j]，金属加工，2011第4期：8-11 

[2]肖明.从emo 2009看现代数控系统技术发展[j]，机械工程师，2009第4期：13-16 

篇10

2008年机床工具行业经历了雨雪冰冻灾害、原材料涨价、汶川地震及全球金融危机的挑战和考验，行业增速明显放缓。去年1～12月我国共生产金属切削机床61.72万台，同比减少了2.4%；其中数控机床完成12.22万台，同比下降3.3%，同时数控机床占金切机床的比重有所变化，近年来数控机床占金切机床的比重始终是连年上升，但去年1～11月出现了占比下降，由上年同期的20%下降到19.8%，下降了0.2个百分点。从数据上看，2008年下半年机床市场需求逐步放缓，机床企业储备的订单数量下降，2009年的订单一般维持在6个月左右。在世界机床市场不景气的情况下，我国机床出口继续保持良好的增长态势。

一、行业总体生产、销售情况

（一）国内外经济环境

2008年是我国经济极不平凡的一年，外部环境持续恶化，国内需求也出现“拐点性变化”，再加上重大自然灾害的连续发生，导致2008年中国经济增长显著调整，由上半年的增长13%调整到仅增长9%。其中第四季度调整猛烈，仅增长6.8%。从总体来看，2008年国民经济总体呈现增长较快、投资和消费加快、进出口稳定增长的发展态势。

初步核算，全年国内生产总值300670亿元，比上年增长9.0%。分季度看，去年一季度增长10.6%，二季度增长10.1%，三季度增长9.0%，四季度增长6.8%。分产业看，第一产业增加值34000亿元，增长5.5%；第二产业增加值146183亿元，增长9.3%；第三产业增加值120487亿元，增长9.5%。投资保持较快增长。全年全社会固定资产投资172291亿元，比上年增长25.5%，增速比上年加快0.7个百分点。分地区看，东、中、西部地区城镇投资分别增长21.3%、33.5%和26.7%。

国内市场销售增长较快，城乡消费旺盛。全年社会消费品零售总额108488亿元，比上年增长21.6%，增速比上年加快4.8个百分点。进出口全年保持平稳较快增长。全年进出口总额25616亿美元，比上年增长17.8%。其中，出口14285亿美元，增长17.2%;进口11331 亿美元，增长18.5%。进出口相抵，贸易顺差2955亿美元，比上年增加328亿美元。受国际市场需求萎缩、国际初级产品大幅下跌等因素影响，四季度增速回落较多，进口同比下降8.8%，出口同比增长4.3%。

2009年伊始，国际金融危机仍在加深和蔓延，针对这一严峻形势，中央调整了宏观调控政策，启动了新一轮扩大内需政策，以防止经济出现过度下滑。继2008年第四季度新增1000亿元中央投资之后，中央政府已悄然启动部署1300亿元新一轮中央投资计划。

（二）行业发展继续保持高位，但增速进一步趋缓

2008年，机床工具行业经历了雨雪冰冻灾害、原材料涨价、汶川地震及全球金融危机的挑战和考验，行业增速明显放缓。目前机床行业的4000多家企业，大概分三类，好的也是少数，在带动整个行业进步，往前发展，他们去年任务不但没下降，而且2009年的任务也接得差不多了；还有一部分企业很难经营下去，这样的企业也不多；大多数企业正在挣扎，千方百计度过难关，向专、精、特转变，寻找新的发展出路。

2008年，我国机床工具行业增速明显低于上年，具体经济指标如下：去年1～11月我国机床工具行业实现销售收入约2770 亿元，同比增长26.2%，低于上年同期11.74 个百分点;完成利润160.91 亿元，同比增长13.58%。

（三）不同行业概况

从上述统计的五个行业看，2008年1～11月我国机床下属的金属加工机械制造业、切削工具制造业、木材加工机械制造业、其他非金属加工专用设备制造业、其他专用设备制造业五个行业销售收入和利润增速均有所下滑，其中，其他非金属加工专用设备制造业增速下滑最为突出。

2008年四季度，金属加工机械销售速度骤减，去年前11个月，金属加工机械制造业销售收入从8月份的30.51%降到26.25%，利润从30.24%跌到17.06%。由于原材料上涨、产品结构调整等因素综合影响，金切机床与2007年同期相比，在产品产量（1～11月）增加0.2%的情况下，销售收入增加18.32%，截至2008年11月，金切机床行业保持了稳定增长，但增长速度逐渐放缓。

2008年前11个月，金属加工机械制造业下属的各个子行业中，金属切削机床制造业、金属成形机械制造业、金属切割及焊接设备制造业销售收入增速逐季下滑，与机床工具行业总体走势相同。与上年同期相比，金属加工机械制造业中所属的子行业中，销售收入增速均低于上年同期，其中，金属切割及焊接设备制造业和机床附件制造业下滑幅度较大，增速低于上年同期10个百分点以上。

二、重点产品进出口情况

据海关总署统计，中国进口重点商品量值表显示，去年1～11月，中国金属加工机床累计进口82927台，同比下降13.2%；累计进口金额达696,251.1万美元，同比增长9.9%。 因受国际金融危机影响，在世界机床市场不景气的情况下，我国机床企业积极参与国际市场竞争，机床出口继续保持良好的增长态势。2008年1～11月金属加工机床出口数量587.91万台，出口金额19.37亿美元，比上年同期增长30.15%。其中数控机床出口累计6.4亿元，同比增长44.4%。位于世界机床企业前十名之内的沈阳机床集团和大连机床集团，机床出口均超过1亿美元。沈阳机床集团出口1.8亿美元，其中数控机床出口占60%;大连机床集团出口1.32亿美元，数控机床成为其出口的主流产品。数控机床出口增长旺盛，出口产品结构进一步优化，龙门加工中心、数控齿轮加工机床出口单价分别平均增长48.0%和64.3%。可见，调整机床出口产品结构成效显著。 出口的重点产品中，2008年1～11月，数控卧式车床出口数量为0.82万台，增长32.55%，出口金额1.66亿美元，同比增长24.56%;用激光、其他光或光子束处理材料的加工机床出口0.88万台，同比增长31.43%，出口金额0.97亿美元,同比增长60.39%;锯床或切断机出口94.7万台，同比减少61.51%，出口金额0.86亿美元，同比减少45.83%。

金融危机爆发后，很多国家如韩国及拉丁美洲国家货币大幅度贬值，造成当地市场投资突然冷却，固定资产投资大大削弱。我国机床工具产品在欧洲以及南美市场出现不同程度的涨价，有的甚至涨价幅度高达80%，用户不得不延缓付款或取消合同。有些企业为减少出口机床在国内的库存，要求国外商大量提货。事实上，这些机床在国外商处大量积压，商在巨大资金压力下，新签合同以及按期付款均出现困难。据调查，有些企业在2008年9月以后的出口合同额同比下降了30%，发货和回款受到较大影响。由于资金回笼不足，新签订合同不足，现在很多传统出口产品都在减产，加上资金流不畅，企业的利润受到很大影响。此外，国内前期原材料上涨也对出口产生了影响。原材料2008年上半年上涨幅度较大，下半年涨幅趋缓并有所回落，制造成本上升，这对行业的出口利润打击甚重。

三、总体产品供给情况

2008年1～12月，我国共生产金属切削机床61.72万台，同比减少了2.4%;其中数控机床完成12.22万台，同比下降3.3%，同时数控机床占金切机床的比重有所变化。近年来数控机床占金切机床的比重始终是连年上升，但去年1～11月出现了占比下降，由上年同期的20%下降到19.8%，下降了0.2个百分点。

国内汽车、造船、发电等用户行业需求放缓，大规模技改计划暂停。江浙及沿海地区外向型加工企业受外来订单减少影响，机床采购意愿降低，企业纷纷减产。同时，受2009年即将推出增值税转型政策影响，部分用户压缩了采购计划，从另一个方面促使机床采购需求下降。2008年经济波动影响和偏紧的货币政策，使许多用户企业为了保证必要的现金流，主动削减投资计划。从数据上看，2008年下半年机床市场需求逐步放缓，机床企业储备的订单数量下降，2009年的订单一般维持在6个月左右。

去年6月份以来机床工具行业增速呈现出逐步下滑的趋势。从产品来看，主要产品数控机床产量增速自年初开始就不断大幅下滑。2008年国内外经济环境恶化给企业快速发展带来的影响逐渐显现。根据协会对重点联系企业的调查显示，产成品库存自年初以来就一直高于往年，截止到2008年11月，累计产成品库存达86亿元，同比增加22.5%。工业产品销售率95.5%，同比降低1.7%，库存产品主要集中在低档的中小机床、通用产品。工业产品销售率出现下降，说明产品库存压力开始显现。

四、行业热点

（一）221亿机床重大专项即将进入实施阶段

2008年12月24日，国务院总理主持召开国务院常务会议，审议并原则通过了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项实施方案。“高档数控机床与基础制造装备重大专项指南”将在2月中旬，这意味着16个国家科技重大专项当中最后实施的一个专项即将启动。

据介绍：机床重大专项总投资达221亿元，所有项目采用三种形式：第一种是定向，比如8万吨水压机，仅一重、二重能做，没有招标的意义；第二种是议标，这种形式适用于那些只有三五家具备生产能力的产品，比如25 米数控立车，国内也就是武重、齐一等几家能够生产；第三种是招标。只有少数项目采用前两种形式，大多数项目采用招标。“高档数控机床与基础制造装备”是中国确定的2006～2020年期间十六个国家科技重大专项之一。专项的目标是：重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等需要的高档数控机床，满足国内主要行业对制造装备的基本需求。该专项规划将重点解决我国数控机床与基础制造装备行业存在的突出问题：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，可靠性、精度保持性差。“高档数控机床与基础制造装备”专项的实施，对于提升中国数控机床和基础制造装备产业的自主创新能力和核心竞争力，带动装备制造业结构调整和相关产业发展，扩大内需，具有重要意义。 按目标规划，到2020年，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；建立起完整的功能部件研发和配套能力；形成以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系；培养和建立一支高素质的研究开发队伍。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80%左右立足国内。根据调研四大领域用户的反映，重大专项实施方案提出的重点任务中，主机重点开发高速精密复合数控金切机床（18种）、重型数控金切机床（7种）、数控特种加工机床（4种）、大型数控成形冲压设备（11种），这些基本涵盖了四大用户未来10～15年发展对高档数控机床的品种需求，是四大领域急需的数控设备。这些产品属于难以从国外进口或者国外不向我国出口的产品。重点任务所列项目， 能够基本满足四大领域发展需求，总体情况如下：

专项重点任务所列重型数控金切机床7项，包括重型立卧车床、龙门、铣床、落地镗床、轧辊磨床类，可以满足船舶、发电设备和大型飞机对超重型和重型零件的复杂、高效、复合加工的需求。 专项重点任务所列数控机床车床类和加工中心类项目7项，包括高速精密车床、加工中心、复合机床类，能够满足航空航天、船舶、发电设备、汽车制造等行业对高速、精密、复合加工的需求。专项重点任务所列数控磨床类项目9项，包括各种数控磨床，可以满足航空、船舶、发电设备和汽车制造等行业对高速、精密、复合磨削加工需求。专项重点任务所列齿轮加工项目两项，其中大型滚齿机和磨齿机可以满足大型矿山设备、大型船用变速箱和风电设备等大型、精密齿轮加工要求。专项重点任务所列电加工机床项目两项，包括数控线切割和成形机床，能够满足航空、模具、家电等行业对特殊加工的需求。专项重点任务所列大型数控成形设备项目11 项，能够满足汽车、船舶、发电、家电等行业对金属成型加工的需求。参与机床重大专项调研的专家认为，随着四大行业的发展，除专项所列重点任务项目外，还需要一大批不同种类、不同规格的数控机床和专用机床，如大飞机制造所需的各种数控专用设备、大型汽轮机和发电机转子加工所需的“数控叶根槽铣床”和“数控转子槽铣床”、风电设备加工所需的“数控成型铣齿机”和“数控成型磨齿机”、大型核电压力容器加工所需的“超重型深空钻床”、汽车发动机关键件连杆加工的涨断机床以及高效、自动化的柔性生产线等，建议专项的实施推行滚动计划，适时补充四大行业急需的数控重大装备项目。专项目标：80%立足国内。参与调研的四大服务领域的用户专家和重点机床企业制造专家普遍认为：目前，我国数控机床还处在大量进口阶段。2007年，国产数控机床市场占有率48%， 特别是高档数控机床，国货所占百分比只有个位数。该专项确立的目标是，到2020年航空航天、船舶、汽车和发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备80%以上立足国内。这个目标是高标准的，但通过各级政府政策支持和各方面的努力，应该能够实现。专项所确定的目标科学、任务明确，符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》的有关要求；专项重点任务项目所列技术指标体现了先进性和实用性的结合，技术参数总体达到了国际先进水平，部分指标国际领先。专项实施完成后， 能够大大推动我国机床工业技术进步和产业升级。

专家着重指出：进口的高档机床，精度可以保持一二十年不变，可靠性好，很少出现问题。我国机床的技术指标如精度、速度等技术参数不是主要问题，与世界先进水平的根本差距在于机床的精度保持性和可靠性。我们可以研制出技术参数与国际水平一致的国产数控机床，但是表现机床内在水平的稳定性和可靠性方面决不是一朝一夕之功，提高机床精度稳定性和使用可靠性，需要在基础理论和共性技术、研发手段和制造技术装备等方面下功夫，才能取得成效。数控机床稳定性和可靠性达到国际先进水平，这是机床产品质量和技术水平的最高境界，是我国追赶世界先进水平的最主要目标。据此，重大专项在确定重点任务项目时， 不但要达到技术参数指标，同时要强调机床的内在质量即稳定性和可靠性，把加强机床稳定性和可靠性要求放在重要位置，是十分必要的。

（二）机床影响因素分析

2008年特别是下半年以来，由于原材料价格以及劳动力成本上涨，特别是美国爆发次贷危机的影响，我国机械行业包括机床行业普遍出现库存增加、增速下滑的状况，行业面临压力。其实，相对于机床行业前几年30%～40%的增长，现在的情况反而是正常的。仅有增长的额度是不够的，还需要分析增长的结构以及增长的拉动因素，究竟是依靠规模还是依靠质量，这一点对判定是否健康的增长也很重要。

机床行业的影响因素主要体现在以下几大领域。首先，原材料供应如钢铁等，还有间接设备对机床成本的影响。机床的成本40%来自原材料，钢铁的价格从年初的上涨到最近的走低，对机床行业有着举足轻重的影响。其二，机械设备行业对机床行业的影响。最近除了工程机械行业以外，其他机械行业的增长回落都很快，机床行业需要随时关注这些客户行业的动向。其三，出口对机床行业的影响。总的来说机床行业出口额在总产值中的占比不大，出口并非行业最重要的拉动因素，但整个国家出口规模的下降会对机床行业产生间接的、较大的影响。去年以来，江浙一带模具行业下滑较大，这对机床行业将会产生直接影响。机床行业应对当前形势的发展有以下几个特点。第一，从上个世纪90 年代开始，我国机床行业经过近10 年的行业复苏、振兴，已使产品、人才、技术在世界上逐渐得到认同。即使这次遭遇下滑，由于有实力作保障，也不会像上个世纪那样使全行业陷入困境。第二，改革开放以来，机床企业的机制发生变化。东北地区的机床企业生产能力强、发展快、历史悠久，国企转制为股份制的企业较多；西北地区以国有控股企业为主；江浙以民营企业为主。体制的改变，为机床企业增强了活力和应变能力。其三，现在国家对装备制造行业十分重视，在政策方面对机床行业特别是数控机床行业有倾斜，包括2009年即将实行的增值税转型都将对机床行业产生利好。

虽然目前总体的经济形势不容乐观，但机床行业却是“忧中有喜，喜中有忧”。既有不利因素，值得我们去改进，也有有利因素，给予我们希望和前景。机床行业的不利因素主要包括：机床内部结构调整缓慢，一些高端产品仍然只有部分企业具备生产能力；2008年以来机床进口（额）继续增加，去年前11个月机床进口总量为69.6亿元，而2007年全年机床进口才70亿元;关键功能部件依赖进口，比如直线电机、刀库等国内没有研发、生产能力；一些企业规划缺乏长远考虑，产品的可靠性、稳定性、一致性考虑不够。现在行业偏冷，正是强化交货期、服务、价格等的时候；产品标准检测技术落后，可靠性的检测方法与国外还有差异；经营理念有待加强。要转向为客户提供成套、可靠的加工解决方案。在目前形势下， 国内机床企业将面临越来越多的外商竞争对手。

另一方面，当前的经济形势对机床行业也有一些有利影响。普通产品的需求萎缩，使那些生产量大面广的机床生产企业面临困局，从而为行业重组形成机会。优胜劣汰之下，行业将更加趋于成熟，这也是一个“挤水”的过程。另外，形势的紧张也将迫使企业做出相应的调整。压缩普通产品的产量，提高产品的数控化率，增加产品的技术含量，以前在生产任务紧张时无暇顾及，现在正是调整的良好时机。

（三）市场结构变化

2008年机床工具行业市场结构变化，主要体现在以下三个方面：一是各地区市场需求呈不均衡态势。二是各行业发展对机床需求呈现出新格局。三是竞争实力的变化为同业整合带来了机遇。

篇11

“说不定哪天我就离开机床行业，再也不干这行了。”4月11日，在第十二届中国国际机床展览会上，大连机床集团的技术工程师张成(化名)与记者探讨行业发展问题时，很无奈地发出如此感慨。

机床是装备制造业中的基础性产品。我国机床业技术附加值较低，尤其自主研发的高端数控机床成果寥寥，这与“中国制造”以往在国际分工中的低端定位有关。而近年来，中国产业升级步伐加快，高端数控机床需求大增，但市场却主要被进口货占据，国产高端数控机床发展仍步履艰难。

种种迹象显示，这与国内该领域高端技术人才缺失有关。数控机床市场规模发展越快，人才短缺的瓶颈效应越凸显。对国内数控机床行业而言，这仿佛是个难以自拔的尴尬境地。

发展陷入怪圈

在此次展会上，当各展台的业务人员都在热切期待自己的客户时，记者却在大连机床集团展台旁，看到一个小伙子和一位白发苍苍的老人为了机床行业人才缺失的问题展开热烈的讨论。小伙子就是张成，老者是中国机床工具工业协会高级工程师、原高级顾问陈循介。

“我国机床行业之所以会出现今天这个现状，很重要的原因是人才缺失。”作为老一辈机床专家，陈循介忧虑地对记者说，国内机床行业的高端技术人才中，比他年轻一点的有不少，可再年轻点的就很少见了。机床行业在人才上出现了断代。

张成也认为，我国大量高端机床领域的技术人才流失，关键是用什么来吸引人才的问题。国内机床企业还不能给高精尖人才提供一个良好的环境。

记者注意到，和其他装备制造业一样，目前我国数控机床行业处于难得的战略机遇期。传统工业，如汽车、机械、家电、纺织、农机、环保等行业的技术改造，对数控机床的需求继续攀升；电子信息、生物工程、新能源新材料等高新技术产业的发展又为精密、高效、专用数控机床开辟了新的需求市场。

另一方面，我国东部产业的升级、东北等老工业基地的振兴和中西部开发步伐的加快，为数控机床产业发展提供了潜力巨大的国内市场；国际金融危机以来，国际资本和产业向中国的转移、国际技术和人才的交流，又为我国数控机床产业的发展提供了外部环境。

有数据显示，10年前国内数控机床年产量只有2万台左右，如今已经达到年产量20多万台；国产机床数控化率由“十五”末的35.5％，提高到“十一五”末的51.9％。然而，这些数据却不能反映目前机床行业发展面临的诸多深层次矛盾。

“大而不强、广而不精是国产数控机床的通病，重点行业需要的高档机床日前仍需靠进口。”齐齐哈尔二机床总工程师程凤兰说。

武汉重型机床集团有限公司(下称武重机床)总工艺师、副总工程师张文桥也指出：“我们采取的是先做大、再做强的策略。目前，机床的功能是达到了，可精度还远远不够。”

“从某种程度上说，机床业的发展陷入了一个怪圈。”湖南杰克数控有限公司董事长、湖南大学随动磨削研究所所长胡惜时对记者说，机床业相当于制造业中的“农业”，利润低导致技术人才待遇低，待遇低又导致机床业人才缺失，人才缺失又影响产品的创新，这又进一步制约了企业的利润空间。

人才待遇不高

杰克机床是杰克控股集团旗下的第二大企业，现在在浙江、江西和湖南拥有3家机床制造工厂=其在湖南工厂的高级技术员自加入企业第二年后就基本上能拿到3000多块钱。虽然也有年薪十几万的工程师，但公司对用人成本有严格控制，基本上不会超过总成本的15％。

胡惜时告诉记者，技术人才流失，跟这个行业的工资待遇不高确实有很大关系。“现在哪怕一个洗脚妹也能拿到3000块钱工资。一个技术员才拿3000块钱，他就感觉吃亏了。”

加拿大的ICAM公司是数控机床行业的国际知名公司。该公司工程师李荣华向本刊记者介绍，跟中国比，该公司给技术人才的待遇确实要高出一大截，尽管中国一些机床企业已经在给员工涨薪水。

然而，国内机床企业目前还是无法满足工程师们的迫切愿望。这其中的一个很重要原因是国产数控机床卖不出好价钱。同样型号的产品，国产的价钱要比国外企业的产品便宜很多，以至于业内人士不看产品参数，只看价钱就能判断出是国产货还是进口货。

另一方面，国内企业管理层似乎没有深刻意识到高端技术工程人员的重要性。工程师做销售

张成在大连机床搞技术研发已经5年。不过，从今年开始，他要开始跑销售。记者注意到，在CIMT2011展会上，很多“销售经理”名片的头衔后面都跟着三个字――工程师。

对此现象，浙江天通吉成机器技术有限公司销售二部部长张亚宁解释说：“我们国家的机床行业是市场导向性非常突出的行业，只有市场需要的，机床企业才去研发生产，市场不需要的就一定不会有哪家企业会去研发生产。”

武重机床是国内生产重型、超重型机床规格最大、品种最全的大型骨干企业。该公司总工艺师、副总工程师张文桥表示，从他们机床厂家来说，也想用国产数控系统，但这最终还是取决于用户的选择，一般用户不愿意使用国产数控系统。沈阳机床党委宣传部的一位杨姓副部长也曾向记者表示，如果企业一心研发新产品，到头来却卖不出去，那企业怎么生存?

来自中国机床工具工业协会的数据显示：2010年我国机床工具产品进口总额为157.2亿美元，同比增长62.0％，超过历史最高的2008年的27.8％。其中，普通机床超过90亿美元，数控机床接近80亿美元。

对此，有机床行业专家分析指出，进口大幅增长的原因，一方面是国家鼓励先进技术和先进装备进口，进一步扩大高档机床工具产品的进口，另一方面也说明，国产中、高档机床工具与国外还有较明显差距，还不能完全满足国内市场需求。

“在国内高端数控机床受制于高端人才短缺的情况下，市场发展越快，进口产品就越多，国内自主研发的高端数控机床所占市场份额就越小，仿佛跌入了一个越来越深的陷阱，前景堪忧。”业内分析人士说。

篇12

关键词： 数控机床 制造强国 发展趋势

数控技术是先进制造技术中的一项核心技术，由数控机床组成的柔性化制造系统是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直备受制造业的关注，其设计、制造和应用的水平在某种程度上代表了一个国家的制造业水平和竞争力。近年来，国内机床设备和技术的发展在市场需求旺盛的情况下，设备以满足市场和用户需求为主，在高性能加工的设备和技术上并没有进行很好的研究和技术储备，在市场趋于平稳的时期，我国的机床工业势必会更加缺乏竞争力。因此，国家将数控机床作为重点支持的产业项目，在发展规划中明确了发展高速、高精度数控加工设备作为主要的支持发展方向，将提升装备水平和核心技术放在重要的位置。

“机床是装备制造业的工作母机，实现装备制造业的现代化，取决于我国的机床发展水平。振兴装备制造业，首先要振兴机床工业，要大力发展国产数控机床”。振兴装备制造业，机床工业需先行，这是一条经济发展的客观规律。在国民经济快速发展的拉动和国家产业政策的正确引导下，中国机床工业行业发展迅速，产销两旺，行业综合水平落后的面貌得到改变。进入21世纪以来，随着我国国民经济实力的快速增长，我国制造业在国际上的地位日益提高。目前，我国正处在工业化的中期阶段，制造业仍然是国民经济的主体和支柱。但从总体上看，我国制造业与先进国家的差距还比较明显。有人坦言：“无论今后科学技术怎样进步，发展先进的制造业将是人类社会永恒的主题，制造业也将永远是人类社会的‘首席产业’。”在当今世界上，高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的最重要标志。制造业最重要的基础是装备制造业。现在我国已是制造业大国，但并不是制造业强国。目前我国的装备制造业水平有限，以至于不能很好地满足现代化机械生产的需要。而现代制造业发展的主要方向体现在信息化制造方面，其中自动化、智能化制造则是装备制造业中的主导技术，这对于高速、高精度、低消耗的产品制造来说尤为重要。

数控机床是近展起来的具有广阔发展前景的新型自动化机床，是高度机电一体化的产品。随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品零部件生产设备――机床也相应提出了高性能高精度与高自动化的要求。大批量的产品，如汽车拖拉机与家用电器的零件，以及航空航天、内燃机、军工、汽车、船舶等行业需要的重要加工设备，尤其是高刚性、高精度、高稳定性、高复合型的精密数控卧式铣镗床更是航天和军工企业急需的关键设备。

“十一五”期间，国家对装备制造业提出要求：变“制造大国”成为“制造强国”，调整产业结构，重点开发高档数控机床，提升行业水平。自主开发高速精密卧式机床，研究其相关的设计和制造技术并取得突破，对国家在高端装备领域拥有自主知识产权和核心竞争力，将起到至关重要的影响。随着工业技术的发展，各行各业对高速数控机床的需求也越来越多。2010年9月8日国务院召开常务会议审议并原则通过《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，高端装备制造、节能环保、新一代信息技术、生物、新能源、新材料和新能源汽车七个产业作为重点领域将集中力量加快推进，国家将加强财税金融等政策扶持力度。国务院发展研究中心产业部部长冯飞预计，未来十年将是战略性新兴产业蓬勃发展的十年，到2020年，战略性新兴产业占工业增加值比重可望达到20%以上。机床工业由于技术含量和工艺要求极高，属于技术和资本密集型产业，行业壁垒很高，无论在国内还是全球范围，行业格局变化都比较缓慢。机床本属于机械行业，而机械行业与下游行业固定资产投资密切相关。下游行业每年固定资产投资中，约60%用于购买机械产品。设备工器具购置在固定资产投资中的比例保持在20％左右，并长期保持稳定。因此在机床行业下游产业中，固定资产投资的主要部分都是用来购买装备制造工具――机床。通过统计发现，机床下游行业固定资产投资增速远快于全社会平均增速水平。数控机床的需求来自于下游的机械行业固定资产投资，2011年汽车及零部件、航空航天设备、高速列车、军工、电子信息、电力设备、船舶、工程机械、模具等高端装备业崛起，行业产能高速扩张，继续带动数控机床消费的高速增长。罗百辉表示，2011年高端装备自主创新势头将更为强劲，继续带动机械工业15%以上的增速。目前我国正处于重化工业化时期，这是超脱于经济短期波动、在近几十年里对中国经济产生巨大影响的因素，对我国机械工业的发展也起着促进作用。它与长期向好的中国宏观经济一样，成为机械工业近30年来持续快速发展的最好注解。所谓重化工业化时期，也就是工业化的中期，即从解决短缺为主的开放逐步向建设经济强国转变，煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲，构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需求。中国已经超过德国，成为世界第一大机床市场。数控机床已成为机床消费的主流。预计2015年数控机床消费将超过60亿美元，台数将超过10万台。数控系统的发展趋势是：①平台数字化。②运行高速化。③加工高精化。④功能复合化。⑤控制智能化。⑥伺服驱动高性能控制。中高档数控机床的比例会大幅增加，经济型数控机床的比例不会有太大变化，而非数控的普通机床的需求将会大幅度减少。

参考文献：

［1］张江华.TK7640数控铣镗床的运动误差分析及其补偿（硕士论文），2007.

［2］畅越星.数控落地铣镗床主轴箱动力学分析与结构设计研究（硕士论文），2007.

［3］李军华，数控机床主传动齿轮综合啮合刚度研究（硕士论文），2007.

［4］张利平主编.液压气动技术速查手册.北京，化学工业出版社，2006.

［5］姚银歌.大型数控落地铣镗床CAE与主轴箱优化设计研究及应用（硕士论文），2010.

［6］姜华.高速精密卧式加工中心开发的关键技术研究（博士论文），2007.

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关键词：大型国有企业 沈阳机床 技术创新 数控机床 预算软约束

数控机床是当前世界机床企业技术创新的主攻方向、市场竞争的主战场。一个国家数控机床的产销量和技术水平在某种程度上代表国家整体的制造业水平和竞争力。成熟机床制造国（如德国与日本）的机床产值数控化比率高达90%。由于中国机床企业自主创新不足，共性基础技术、关键核心功能部件和机床精密度等都与国际先进技术水平存在相当大的差距，因此产值数控化率目前只有40%左右。而且，国产数控机床大都是附加值较低的中低端经济型和普及型产品，虽然已占领国内市场约70%的份额，但是高端数控机床约80%的市场份额则被国外先进企业垄断。

2000年以来，伴随着中国汽车、航空、电子等下游产业的快速增长，机床需求特别是数控机床需求增长持续强劲，消费总额和进口额已连续10年居世界第一。特别是近年来，数控机床需求呈现出向中高端产品集中的趋势。需求强劲使机床企业在获得快速发展机遇的同时，也面临着技术瓶颈的挑战。面对中高端数控机床严重依赖进口的不利局面，中国政府陆续出台相关政策加大对机床产业的扶持力度，为机床企业实现技术创新提供强有力的金融支持。

在这一背景下，我们尝试通过具有代表性的案例分析，探讨中国机床产业中具有代表性的大型国有企业――沈阳机床股份有限公司实现技术创新的过程、路径、现状、经验以及市场绩效等问题，在此基础上，深入分析其技术创新市场绩效不明显的体制性制约因素，最后在结论中提出改进方向。

我们选择沈阳机床股份有限公司（以下简称沈阳机床）作为研究案例，主要基于以下的理由：首先，沈阳机床作为中国机床行业产值最大的龙头企业和大型国有企业，获得政府主导的金融支持的强度之大是其他企业难以比拟的，以该公司为典型案例更有利于我们把握这种政府金融支持下形成的大型国有企业技术创新模式的中国特色。其次，沈阳机床作为行业龙头企业，其数控机床国内市场占有率最高（20%以上），因此其产值数控化比率乃至技术创新水平基本上可以代表中国机床行业的整体水平。

1.沈阳机床股份有限公司概况

1.1公司成立与历史沿革

沈阳机床股份有限公司隶属于沈阳机床集团，是集团的控股子公司。于1993年5月成立。1996年7月在深圳证券交易所上市交易。公司发展主要经历了三个阶段：第一阶段（1996―2000）为缓慢发展阶段，由于政府支持力度较弱，公司发展较为缓慢；第二阶段（2001―2005）为高速发展阶段。第三阶段（2006至今）为发展壮大阶段。在第二、第三阶段，政府对公司的扶植力度逐年增强。

1.2目前发展状况

经过16年的发展，公司市场覆盖全国60多个省市、自治区，并出口80多个国家和地区，数控机床国内市场占有率20%以上，稳居国内同行业首位。公司现有员工14000人左右，总资产过百亿元。公司主业突出，全部为机床产品，主导产品为金属切削机床，主要包括两大类：数控机床和普通机床共19个系列300多个品种、千余种规格。公司的中高档数控机床开始进入国家汽车、航空航天、国防军工、轨道交通等重点行业的核心制造领域[2]。

2.政府金融支持的技术创新

政府的金融支持一直是推动沈阳机床快速资本扩张、提升技术创新的主要力量。沈阳机床是沈阳市国资委所属的大型国有企业，作为国家装备制造业领域的领军型企业，沈阳市的利税大户，支撑沈阳、辽宁、乃至东北装备制造业特色的核心企业，一直以来都是国家、省、市、区各级政府重点扶植的对象。特别是2005年以来，在政府的金融支持下，沈阳机床在技术改造和研发上获得了大量资金支持。以2009年9月―2010年9月跨年数据为例，在此期间，公司就累计得到来自国家、省、市、区等各级政府关于“数控机床技术创新”的各种名目扶持资金共计36575万元[1]。政府扶持力度之强，在同行业企业中是罕见的。这也可以从侧面反映出政府一贯大力扶持大型国有企业的政策偏好。

正是基于政府的大力金融支持，沈阳机床总体上在技术创新方面并没有出现一般企业面临的资金缺乏现象，反之，政府强有力的支持为公司技术创新提供了充裕的资金保证，这一点可以从其2005年以来研发费用占销售收入比率平均高达7.7%，以及历次大型技术改造比较充裕的来自政府的资金支持得到充分证明。

3.公司长期技术创新取得的主要成果

经过16年的不懈努力，沈阳机床从技术模仿、技术引进发展到如今的开放式集成创新，取得了较大成就。

公司依托获批的高档数控机床国家重点实验室和“数控机床高速精密化技术创新战略联盟”（由国家科技部主办、由沈阳机床牵头）进一步强化集成创新模式，先后与德国的R＋P机床设计院、德国西门子公司、德国IPK研究所，以及德国希斯等进行联合研发，并在柏林设立海外研发中心，在北京、上海建立研发分部，推动开放式集成创新[1]。

经过持续积累，时至今日公司取得的成果斐然：承接和完成了多项国家级科技攻关项目，开发出新镗床、新CAK、新HTC、新立加及新卧加等新5大类数控机床系列产品，均达到国际先进技术水平，其中五轴立式加工中心和五轴高速龙门加工中心产品，打破了国外对这类中高端数控机床的垄断。产品先后获得春燕奖、工业奖等国家级大奖。累计开发的360多种中高档数控机床中，有60%以上已经达到国际同行业先进水平，2010年，公司及下属中捷机床被认定为第一批国家高新技术企业[2]。

4.体制因素制约创新绩效

4.1沈阳机床技术创新市场绩效的评价

为了全面评价沈阳机床技术创新的市场绩效，我们选择两家具有不同特点的上市机床企业作为参照物，力求通过多视角比较来展开研究。第一家企业是属于沈阳机床集团的另一家控股子公司――昆明机床，该公司的中型国企属性、与沈阳机床拥有同一母公司的身份，以及长期坚持专注优势特色产品的研发战略可以作为比较参照；第二家是中国目前唯一一家民营机床企业――华东数控，该企业属于私有产权。下面，我们依次从两个方面评价公司的技术创新绩效。

4.1.1公司的数控机床销售量占比评价

2000年，公司数控机床销售收入占机床总收入的33.9%，2010年这一比率上升为60.5%[1]。虽然与自身相比，沈阳机床的数控机床销售量占比有了一定的增长，但是与技术改造和研发业绩更为优异的昆明机床和华东数控相比，还存在一定差距。2010年，昆明机床的数控机床的销售收入占比为64.7%[3]，华东数控为75.6%[4]，由此可见沈阳机床产品数控化率步伐需加快，大规模的技术创新投入对数控化率的提升效果需进一步加强。

4.1.2公司数控机床的毛利率评价

2003―2010年沈阳机床数控机床的毛利率一直徘徊在23.50%―30%之间，期间没有太大的起色。我们拿公司历史最好数据――2009年数据为例进行分析[1]。这一年公司数控机床毛利率达到历史最好水平，为29.87%，而昆明机床为34.25%[3]，华东数控则高达38.97%[4]。沈阳机床的数控机床毛利率明显低于其他两家上市公司。公司年报显示，其数控机床主要是以毛利率较低的经济型数控机床为主的局面并未得到实质性改变。

经济型数控机床因进入门槛较低，其盈利能力随着市场的激烈竞争而日渐衰落；与此相反，市场需求持续旺盛的中高端数控机床却因为产品差别化大，个性化服务要求高，大部分产品都是订单生产，因而具有可观的议价能力和较高的毛利率。公司目前中高档数控机床比重较低是数控机床毛利率低于其他公司的主要原因。

这一点还可以从下面的经验数据中得到进一步的验证。2009年，沈阳机床新产品（中高端数控机床）的销售收入为162728万元，仅占比销售总额的27.2%；新产品的销售利润仅为1700万元，仅占比主营业务利润的1.3%。而华东数控历时五年研发的新产品大型数控龙门系列机床在2009年实现产业化时，销售收入占比和毛利率则分别高达64.08%和41.66%[4]。上述比较分析表明，沈阳机床技术创新的市场绩效还需要大幅提升。

综上所述，公司技术优势的市场绩效似乎并不显著。这值得我们深入分析其背后的深层原因。

4.2制约技术创新绩效的体制性因素

我们认为，具有转轨时期国有企业属性的体制性因素是制约公司技术创新市场绩效的主要障碍。

4.2.1技术创新的市场驱动不足

作为一个老牌大型国有机床企业，公司在计划经济时期形成的计划、技术驱动型的研发传统――虽然经过多年的改革修正――仍然存在，市场驱动力不足。可以说，“重技术获奖而轻市场”的研发传统的强大惯性是公司技术创新市场绩效不明显的重要原因。与拥有国企属性和行业老大双重身份的沈阳机床相比，作为国内首家民营机床企业，华东数控的技术研发更注重市场需求的驱动，因而在龙门机床的研发上取得了显著的市场绩效。

4.2.2技术创新的“大而全”倾向

2009年，在三家企业中，沈阳机床的研发费用与净利润比值最高，为1.66，而昆明机床和华东数控则分别仅为0.21和0.27。可以看出，沈阳机床研发经费的使用效率远低于另两家企业，存在“高投入低效益”现象。

这种现象可以由公司在技术创新上存在的“大而全”倾向得到合理解释。“大而全”的研发导致资金使用方向分散，从而可能造成本应重点投入的主要技术产品因研发资金不足而导致研发效益无法凸显。

反观国内机床行业的另两家上市公司昆明机床和华东数控，我们看到了不同的研发竞争策略。昆明机床重点研发具有市场优势的镗铣系列数控机床，而华东数控的研发重点一直是大型龙门数控机床，这种精与专的研发定位，极大提高了这两家企业研发资金使用效率，与沈阳机床的高投入低效益不同，它们获得了较高的毛利率，技术创新的市场绩效显著。

4.2.3软预算约束制约仍然存在

造成沈阳机床技术创新市场绩效不高的另一个体制性制约因素是“软的预算约束综合征”仍然存在[5]。沈阳机床的历史发展中几次大的资本扩张基本上是政府主导下的企业行为。政府的金融支持为公司提供了充裕的技术改造和研发资金，促进企业资本规模快速扩张。但是在这种“预算约束体―支持体”的模式下，沈阳机床投资的预算软约束问题不可避免。我们采用资产负债比率和流动比率两个概念，分别从纵向与横向两个角度来验证这一问题。

一般认为，以衡量企业长期综合偿债能力和财务风险为主的资产负债比率应维持在40―60%之间比较合适，过高的资产负债比率是不利的。流动比率是衡量企业短期风险的主要指标，反映企业短期负债的清偿能力。一般认为2:1的比例比较合适，过低说明企业偿还能力较差；过高说明企业的部分资金闲置[6]。

对沈阳机床资产负债率的自1996年以来至今历年计算结果的比较可以看出，除了1996年以外，该指标一直高于60%，并逐年呈上升趋势，近五年已经超过了80%，资产负债比率严重偏高，表明企业经营综合风险较高，偿债压力较大。而公司流动比率16年来均在1.6以下徘徊，并且在2001年以来呈不断恶化趋势，指标进一步下降至1左右，说明资金流动性存在较大问题，随着债务的逐步到期，公司短期经营风险持续增大[1]。

从横向角度比较沈阳机床和华东数控2009年资产负债比率和流动比率这两个指标来看。华东数控的资产负债比率为54.6，在40%―60%的合理区间，而沈阳机床为84.2%，无疑过高；华东数控的流动比率分别为1.75，比较正常，而沈阳机床的这一比率却只有1.02，短期流动性萎缩较大，企业短期财务风险较大[1][4]。

一般而言，在企业风险较高的情况下，企业应该采取保守战略。但是这种战略定位似乎在沈阳机床的经营上并没有得到体现，代之以的反而是大规模的资本扩张。政府强有力的金融支持支撑着沈阳机床长期以来高负债奔跑和不计成本的“大而全”的创新偏好，软的预算约束也就不可避免了。

5.结论

通过对沈阳机床技术创新的案例研究，我们认为，政府对国有大型制造业企业的政策扶持偏好，主要集中于对公司技术创新强有力的金融支持，这的确保证了企业技术创新资金投入的充裕性。但是由于转轨时期国有企业体制性惯例的制约，充裕的创新资金投入并没有给沈阳机床带来利润的大幅增长，技术创新的市场绩效不明显，而企业的财务风险却在不断累积，管理费、财务费和销售费等经营成本居高不下。

因此，我们认为，像沈阳机床这样的大型国有企业要想走出技术创新“高投入低效益”的困境，全面提升创新的市场绩效，比较可行的方法是必须解决之前政府扶植过度局限于硬件如资金投入而忽视企业软实力――现代企业管理制度建立的问题，建立硬件与软件统一并重的协调引导机制。我们认为突破点在于积极引入民营资本对沈阳机床进行股权重组，重组的重点应是如何建立内生的技术创新市场驱动机制，实现技术创新和资本扩张的“预算硬约束”，而要想实现这一目标，民营资本的投资比重不能过低。

基金资助项目：辽宁省科技厅科学技术计划项目： 激活中国“数控机床高速精密化技术创新战略联盟”内生动力机制的对策研究；主持人，王蓉；项目编号：2011414006。

参考文献：

[1]1996年――2010年沈阳机床股份有限公司的中期报告与年度报告。

[2]沈阳机床股份有限公司官方网站。

[3]昆明机床2009-2010年度报告。

[4]华东数控2009-2010年度报告。

[5] [意]雅诺什・科尔奈，预算软约束综合症[J]，新财富，2009年第6期。

[6] [美]罗伯特・C・希金斯，沈艺峰译，财务管理分析[M]，北京大学出版社?，2009年版。

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关键词：汽车发动机；裂解式连杆；大小头孔；精镗加工工艺；数控机床 文献标识码：A

中图分类号：TH16 文章编号：1009-2374（2017）08-0021-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.08.010

1 机床结构

发动机裂解式连杆大小头孔精加工数控机床，该机床基本系统由电气控制系统、液压系统、排屑及冷却过滤系统、夹具系统、刀库系统组成，其特征在于整体机床采用三坐标结构。X轴传动、Y轴传动、Z轴传动分别由主轴箱、立柱、托板、主床身实现，加上控制系统、液压系统、排屑及冷却过滤系统构成一台专用数控机床，其总体平布布局如图1所示：

发动机裂解式连杆大小头孔精加工数控机床包含X轴、Y轴、Z轴、A轴以及TM轴（刀库伺服运转）五个数控轴（如图2所示）。

X轴平行于地面并与Y轴和Z轴垂直，X轴是使立柱移动的数控直线轴，以实现工件左右方向不同位置的加工，Y轴垂直于地面并垂直于Z轴和X轴，Y轴是使主轴箱上下移动的数控直线轴，以实现工件上下不同位置的加工，Z轴平行于地面并与X轴和Y轴垂直，Z轴是使托板移动的数控直线轴，以实现工件前后方向不同位置的加工，A轴为数控回转轴，其回转轴线平行于X轴，使工件沿平行于X轴方向回转，以实现工件不同角度的加工，夹具系统固定在平行于地面的A轴上，绕A轴旋转，A轴分度夹具是X轴、Y轴、Z轴三个数控轴的方位参照基准轴。主轴箱包含两个互相平行的电主轴，它们被安装在主轴箱上同时运动，可以同时加工两个工件。夹具固定在A轴上，夹具系统分两个工位：加工位和装载位，每个工位可同时安装两个工件。

该机床将高精度A轴分度夹具与机床三坐标结构通过一套电气控制、液压、排屑及冷却过滤系统、刀库系统、夹具系统组合为一体，可以实现一次装夹，同时完成两个工件的径向和轴向不同角度和位置的钻削和镗铣加工。

2 机床的工作原理

发动机裂解式连杆大小头孔精加工数控机床（如图1和图2所示）包括操作面板1、外防护2、主机3、电气控制系统4、冷却过滤系统5、主轴冷却机6、排屑系统7、油冷机8及液压系统9，从图中的机床坐标轴侧图可见主机由主床身10、X轴滑鞍11、立柱12、主轴箱13、主轴14、刀库15、刀库支架16、A轴转台17、转台尾座18、A轴基座19、夹具系统组成。三坐标单元包括主床身10、X轴滑鞍11、立柱12、主轴箱13、主轴14。夹具所固定的A轴系统包括A轴转台17、转台尾座18、A轴基座19。由图2可见三坐标单元与A轴系统之间的关系，三坐标单元由其特征在于主床身10、X轴滑鞍11、立柱12、主轴箱13、主轴14组成；TM轴为刀库运转伺服轴独立安装在床身之上，可以极大地利用机床空间布局；A轴系统包由其特征在于A轴转台17、转台尾座18、A轴基座19组成；三坐标单元与A轴系统是各自独立的装置，三坐标单元位于A轴系统的正后面，三坐标单元加上A轴系统，再加上刀库、刀库支架、夹具系统，通过一套电气控制系统4、操作面板1、外防护2、冷却过滤系统5、主轴冷却机6、排屑系统7、油冷机8及液压系统9，见图1和图2，将所有装置构成一整的专用数控机床；发动机裂解式连杆大小头孔精加工数控机床，有X轴、Y轴、Z轴、A轴四个数控轴，平行于地面的A轴系统是X轴、Y轴、Z轴三个数控轴的方位参照基准轴。

Z轴与地面保持水平、沿刀具轴线方向移动的数控直线轴，其中Z轴主要完成钻削和铣削的进给。X轴平行于地面并与Y轴和Z轴垂直，X轴是使三坐标单元沿床身宽度方向移动的数控直线轴，以实现对A轴夹具上工件不同位置的加工。Y轴垂直于地面并垂直于Z轴和X轴，Y轴是使Z轴上下移动的数控直线轴，以实现工件上下不同位置的加工。A轴为数控回转轴，其回转轴线平行于X轴，以实现双工位工件的加工。

液压系统、排屑及冷却过滤系统按机床行业常规技术要求配置，通过管路连接到达各执行元件。

电气控制系统主要采用数字控制系统用于各加工轴的位置控制，液压系统主要用于各旋转数控轴的到位锁紧，排屑及冷却过滤系统的设计满足深孔加工刀具的使用要求。

机床共有轴向及径向2个加工单元，2个动力主轴，5个伺服轴，M代码控制油缸电磁换向阀的电磁铁，实现油缸运动，G代码为系统基本功能指令，控制伺服电机及X、Y、Z、A轴伺服电机和动力主轴电机，控制伺服轴移动与差补。

3 连杆精镗加工工艺

以被加工零件A150连杆为例，其加工精度要求

如下：

加工后精度是：加工工件大孔直径公差-0.016mm/0mm；小孔公差+0.008mm/+0.015mm，大头孔圆柱度≤0.007mm，小头孔圆柱度≤0.005mm；大小孔中心距公差

生产线能力Cmk值≥1.67；设备利用率≥85%。

该机床对A150连杆大头孔半精镗、精镗采用复合刀形式进行加工，一次成型保证加工精度，机床对工件的加工精度已经通过国家机床质量监督检验中心的鉴定完全符合用户要求，同时申请了国家发明专利。

4 发动机裂解式连杆大小头孔精加工数控机床（SUC200H2）的优势及市场展望

该机床对孔系零件的加工具有较强的优势，其对称机构的设计使机床多主轴的布置变得更为合理，同时机床的加工区与上料区互补干涉以及加工零件时采用复合刀具，可以极大地缩短零件的加工节拍，提高加工

效率。

近年来我国汽车行业发展十分迅猛，汽车发动机零部件的加工逐渐成为我国汽车行业发展的瓶颈，发动机裂解式连杆大小头孔精加工数控机床是将数控技术、智能技术、可靠性设等结合起来研发的一种新型高档数控机床，可以极大地提高汽车发动机关键零部件连杆的大、小头孔精加工的效率，对于提升企业市场竞争力具有重大意义。同时我们也可以在该高档数控机床的基础上通过可靠性设计研发三主轴及四主轴结构的高速卧式加工中心数控机床，提高产品的档次和技术含量，填补国内机床行业空白。

参考文献

[1] 李洪.实用机床设计手册[M].沈阳：辽宁科学技术

出版社，1999.

[2] 成大先.机械设计手册（第1卷）：常用资料和设计

基础[M].北京：化学工业出版社，2000.

[3] 成大先.机械设计手册（第2卷）：现代设计方法及

应用[M].北京：化学工业出版社，2000.

[4] 成大先.机械设计手册（第3卷）：机械零部件设计

[M].北京：化学工业出版社，2000.