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中國數(shù)控機床現(xiàn)狀及發(fā)展中的主要問題

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當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高精、高效、高自動化先進機床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計算機技術(shù)的進步，數(shù)控機床在20世紀(jì)80年代以後加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術(shù)、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今後如何加強機床工業(yè)實力、加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實是緊迫而又艱巨的任務(wù)。 

 

數(shù)控機床的技術(shù)特點及其發(fā)展條件 

 

1948年美國空軍部門為制造飛機雜零件，提供設(shè)備研經(jīng)費，由G&L公司與MIT合作研究四年，於1952年試制出世界第一臺數(shù)控銑床，立即生產(chǎn)100臺交付軍工使用。在成果上顯示了它是社會需求、科技水平、人員素質(zhì)三者的結(jié)晶；在技術(shù)上則顯示出機電一體化機床在控制方面的巨大創(chuàng)新。 

 

數(shù)控機床的技術(shù)特點 

 

數(shù)控機床具有以下三大突出的特點： 

 

利用二進制數(shù)學(xué)方式輸入，加工過程可任意編程，主軸及進給速度可按加工工藝需要變化，且能實現(xiàn)多座標(biāo)聯(lián)動，易加工雜曲面。對於加工對象具有“易變、多變、善變”的特點，換批調(diào)整方便，可實現(xiàn)雜件多品種中小批柔性生產(chǎn)，適應(yīng)社會對產(chǎn)品多樣化的需求。但價格較昂貴，需要正確分析其使用的經(jīng)濟合理性；利用硬件和軟件相組合，能實現(xiàn)信息反饋、補償、自動加減速等功能，可進一步提高機床的加工精度、效率、自動化程度； 是以電子控制為主的機電一體化機床，充分發(fā)揮了微電子、計算機技術(shù)特有的優(yōu)點，易於實現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，可較易地組成各種先進制造系統(tǒng)，如FMS、FTL、FA，甚至將來的CIMS，能最大限度地提高工業(yè)的生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率。 

 

數(shù)控機床發(fā)展的條件 

 

任何事物都有其特點與發(fā)展條件，人們掌握後才能加速其發(fā)展。數(shù)控機床的發(fā)展條件主要包括： 

 

它是機、電、液、氣、光多學(xué)科各種高科技的綜合性組合，特別是以電子、計算機等現(xiàn)代先進技術(shù)為基石，必須具有鞏固的技術(shù)基礎(chǔ)，互相配套，缺一不可。如不齊備，則數(shù)控機床難以順利發(fā)展；

 

數(shù)控機床是由主機、各種元部件(功能部件)和數(shù)控系統(tǒng)三大部分組成，還需先進的自動化刀具配合，才能實現(xiàn)加工，各個環(huán)節(jié)在技術(shù)上、質(zhì)量上必須切實過關(guān)，確保工作可靠、穩(wěn)定，才能保數(shù)控機床工作的精度、效率和自動化，否則，難以在生產(chǎn)實際中使用； 

 

它是社會需求、科技水平和人員素質(zhì)三者的結(jié)合，缺一不成。如果人員素質(zhì)差、科技水平達不到，則難以滿足社會需求。人是一切活動的主體，需要各種精通業(yè)務(wù)的專家、人才和熟練技術(shù)工人，互相配合，共同完成。否則，數(shù)控機床難以順利發(fā)展。 

 

工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展數(shù)控機床的主要經(jīng)驗 

 

數(shù)控機床出現(xiàn)至今的50年，隨科技、特別是微電子、計算機技術(shù)的進步而不斷發(fā)展。美、德、日三國是當(dāng)今世上在數(shù)控機床科研、設(shè)計、制造和使用上，技術(shù)最先進、經(jīng)驗最多的國家。因其社會條件不同，各有特點。 

 

美國的特點是，政府重視機床工業(yè)，美國國防部等部門不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務(wù)和提供充足的經(jīng)費，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。因而在機床技術(shù)上不斷創(chuàng)新，如1952年研制出世界第一臺數(shù)控機床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國首先結(jié)合汽車、軸承生產(chǎn)需求，充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線，而且電子、計算機技術(shù)在世界上領(lǐng)先，因此其數(shù)控機床的主機設(shè)計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)扎實，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控機床技術(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)今美國不僅生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機床，也為中小企業(yè)生產(chǎn)廉價實用的數(shù)控機床(如Haas、Fadal公司等)。其存在的教訓(xùn)是，偏重於基礎(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)，致使數(shù)控機床產(chǎn)量增加緩慢，於1982年被後進的日本超過，并大量進口。從90年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸上升。 

 

德國政府一貫重視機床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。特別講究“實際”與“實效”，堅持“以人為本”，師徒相傳，不斷提高人員素質(zhì)。在發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)上，於1956年研制出第一臺數(shù)控機床後，一直堅持實事求是，講求科學(xué)精神，不斷穩(wěn)步前進。德國特別注重科學(xué)試驗，理論與實際相結(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，對用戶產(chǎn)品、加工工藝、機床布局結(jié)構(gòu)、數(shù)控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機床質(zhì)量及性能良好、先進實用、貨真價實，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機床。德國特別重視數(shù)控機床主機及配套件之先進實用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、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)和Heidenhain公司之精密光柵，均為世界聞名，競相采用。

 

日本政府對機床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī)(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導(dǎo)發(fā)展。在重視人才及機床元部件配套上學(xué)習(xí)德國，在質(zhì)量管理及數(shù)控機床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國，甚至青出於藍(lán)而勝於藍(lán)。日本也和美、德兩國相似，充分發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動化，繼而全力發(fā)展中小批柔性生產(chǎn)自動化的數(shù)控機床。自1958年研制出第一臺數(shù)控機床後，1978年產(chǎn)量(7,342臺)超過美國(5,688臺)，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺，出口27,409臺，占59%)。戰(zhàn)略上先仿後創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機床，大量出口，占去世界廣大市場。在上世紀(jì)80年代開始進一步加強科研，向高性能數(shù)控機床發(fā)展。在策略上，首先通過學(xué)習(xí)美國全面質(zhì)量管理(TQC)，變?yōu)槁毠ぷ杂X群體活動，保產(chǎn)品質(zhì)量。進而加速發(fā)展電子、計算機技術(shù)，進入世界前列，為發(fā)展機電一體化的數(shù)控機床開道。日本在發(fā)展數(shù)控機床的過程中，狠抓關(guān)鍵，突出發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確，仿創(chuàng)結(jié)合，針對性地發(fā)展市場所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng)，在技術(shù)上領(lǐng)先，在產(chǎn)量上居世界第一。該公司現(xiàn)有職工3,674人，科研人員超過600人，月產(chǎn)能力7,000套，銷售額在世界市場上占50%，在國內(nèi)約占70%，對加速日本和世界數(shù)控機床的發(fā)展起了重大促進作用。 

 

中國數(shù)控機床現(xiàn)狀及發(fā)展中的主要問題

 

數(shù)控機床的現(xiàn)狀 

 

目前，中國機床工業(yè)廠多人眾。2000年，金切機床制造廠約358家(20.6萬人)，成形機床制造廠191家(約6.5萬人)，共計549家(27.1萬人)。其中生產(chǎn)數(shù)控金切機床的約150家，生產(chǎn)數(shù)控成形機床的約30家，共計約180家，占廠家總數(shù)的1/3。2001年金切機床產(chǎn)量19.2萬臺，內(nèi)數(shù)控金切機床17,521臺，約占9%。 

 

總的來說：數(shù)控機床產(chǎn)量不斷增長，2001年為1991年的3.6倍；進口量增長較快，達29倍，出口量有所增加，但數(shù)目較小，為4.8倍；數(shù)控機床消費量增加較快，達7.9倍。產(chǎn)量滿足不了社會發(fā)展的需求。 

 

從金額上看，2001年數(shù)控機床進口17,679臺，計14.1億美元，出口2,509臺，計0.44億美元，進口額為出口額之32倍。進口大、出口小。 

 

中國發(fā)展數(shù)控機床存在的主要問題 

 

中國於1958年研制出第一臺數(shù)控機床，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在1958～1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機床特點、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用於生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先後引進數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區(qū))引進數(shù)控機床先進技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。在20余年間，數(shù)控機床的設(shè)計和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產(chǎn)先進數(shù)控機床，使設(shè)計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術(shù)的差距；通過利用國外先進元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對關(guān)鍵技術(shù)的試驗、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨立發(fā)展，基本上處於從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。 

 

中國加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路

 

中國今後要加速發(fā)展數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)，既要深入總結(jié)過往的經(jīng)驗教訓(xùn)，切實改善存在的問題，又要認(rèn)真學(xué)習(xí)國外的先進經(jīng)驗，沿正確的道路前進。建議切實做好以下幾點： 

 

中國廠多人眾，極需正確的方針、政策對數(shù)控機床的發(fā)展進行有力的指引。應(yīng)學(xué)習(xí)美、德、日經(jīng)驗，政府高度重視、正確決策、大力扶植。在方針政策上，應(yīng)講究科學(xué)精神、經(jīng)濟實效，以切實提高生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率為原則。在方法上，深入用戶，精通工藝，低中高檔并舉，學(xué)習(xí)日本，首先解決量大而廣的中檔數(shù)控機床，批量生產(chǎn)，占領(lǐng)市場，減少進口，擴大出口。在步驟措施上，必須使國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)先進、可靠，狠抓產(chǎn)品質(zhì)量與配套件過關(guān)，打好技術(shù)基礎(chǔ)。近期重在打基礎(chǔ)，建立信譽，擴大國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場份額，遠(yuǎn)期謀求趕超世界先進水平，大步走向世界市場；

 

必須狠抓根本，堅持“以人為本”，加速提高人員素質(zhì)、培養(yǎng)各種專家人才，從根本上改變目前低效、落後的狀態(tài)。人是一切事業(yè)成敗的根本，層層都要重視“培才、選才、用才”，建立學(xué)習(xí)型企業(yè)，樹立企業(yè)文化，加速培育新人，培訓(xùn)在職人員，建立師徒相傳制度，舉辦各種技術(shù)講座、訓(xùn)練班和專題討論會，甚至聘請外國專家、顧問等，盡力提高數(shù)控。

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