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一、國外數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)半壁江山

據(jù)統(tǒng)計，我公司現(xiàn)有各類型設備近萬臺，其中各種金屬切削機床近2800余臺，而其中的數(shù)控設備占比不到20％。這是由航空制造的生產類型決定的，即零部件制造批量小、種類多、產品試制階段及交付周期長、生產準備階段長等因素，而數(shù)控設備一般成本較高，生產周期較長，企業(yè)技術引進周期長，這些因素都制約了數(shù)控設備的占有率。而數(shù)控系統(tǒng)作為數(shù)控機床的核心部件，是考查數(shù)控機床性能的一項關鍵指標，其技術水平影響數(shù)控機床的性能質量和使用效率，直接決定了設備的運動精度及整體性能。目前，我集團公司數(shù)控設備的數(shù)控系統(tǒng)基本按照兩大系列進行配置：Siemens系統(tǒng)、FANUC系統(tǒng)，這兩大數(shù)控系統(tǒng)占到92％，其余還有意大利FIDIAC2數(shù)控系統(tǒng)，辛辛那提ACRAMATIC2100數(shù)控系統(tǒng)，HAAS數(shù)控系統(tǒng)，MAZATROL數(shù)控系統(tǒng)，特種加工設備配置的過程控制的工控系統(tǒng)。以上數(shù)控系統(tǒng)所占比例如附圖所示。

（1）德國Siemens包括的系統(tǒng)的品種多，各系統(tǒng)在機械加工領域高低端都有其用武之地，如對于一臺兩軸聯(lián)動再加一個變頻控制主軸轉速的車床來說，選用Siemens802S數(shù)控系統(tǒng)足以滿足要求，而且其價位并不高其標準配置功能完全滿足用戶加工要求。但對于要進行航空主體零部件，如飛機的翼、長桁、支架、梁、接頭和殼體等結構件的加工，因零部件空間構型復雜、精度要求很高、加工周期長（中間不準停留），因此，在具有高剛性的機床床身上一般要加裝Siemens840D或840Di系統(tǒng)才能滿足要求，這主要是由于840D數(shù)控系統(tǒng)具有分辨率高，伺服系統(tǒng)動態(tài)響應性高，程序的預讀能力強，五軸聯(lián)動功能，主軸轉速高，坐標可以快速定位等關鍵特性。

（2）Siemens數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)良特性及其對我國航空制造業(yè)加工領域的細枝末節(jié)的精細掌握決定了它的市場占有率。但同時我們還不可忽略另一大數(shù)控系統(tǒng)制造商——FANUC，實際上它是最早進入我國航空制造業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC6M、FANUC7M系統(tǒng)。對于FANUC系列，F(xiàn)SPowerMate屬于高可靠性、緊湊型的CNC，主要用于點位運動控制，如0系列可用于控制兩軸的小型車床，伺服系統(tǒng)取代步進電動機；而 FS0I系列的整體軟件功能包功能強大、操作方便、智能化，可實現(xiàn)高速、高精度加工，并具有網絡功能，用于加工中心和銑床等要求加工精度高、效率高的設備。在此基礎上，F(xiàn)ANUC又推出具有網絡功能的超小型、超薄型FS15I／16I／21I系統(tǒng)，控制單元與LCD集成于一體，具有網絡功能，其I／Olink功能尤為強大，各伺服單元采用超高速光纖串行數(shù)據(jù)通信（FSSB），其中18I最大可控6軸、四軸聯(lián)動；FSl5I-MB，最大可控6軸、5軸聯(lián)動；16I的插補、位置檢測和伺服控制以納米為單位，最大可控8軸、6軸聯(lián)動；該系列數(shù)控系統(tǒng)完全適用于要求加工空間輪廓復雜的工件且機床側電路邏輯關系復雜的大型5坐標設備或自動化流水線。而為了搶占數(shù)控系統(tǒng)的高端市場，F(xiàn)ANUC又于近兩年推出了FS30iCNC，也屬于納米級分辨率控制等級，HMI界面更加友好，內嵌工藝優(yōu)化軟件。在5坐標加工中，為了保證加工精度及提高表面質量，又專門開發(fā)了 SMOOTHEDTCP（TOOLCENTERPOINTCONTROL）功能，該數(shù)控系統(tǒng)體積小，CNC與PLC高度集成，可控8個通道，32個軸，8個主軸，最大聯(lián)動軸數(shù)24軸。

（3）意大利FIDIAC2數(shù)控系統(tǒng)也躋身入航空制造業(yè)的機械加工領域，主要用于金屬、石英砂模胎的加工，配置該數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床特點是五軸聯(lián)動，主軸轉速高，可達24000r／min，驅動總線傳輸速率為100M，采用光纖傳輸，仿形功能完善，可對飛機零部件模胎的任意復雜輪廓表面進行仿形，非常適用于飛機大型模胎的加工。此外，辛辛那提ACRAMATIC2100數(shù)控系統(tǒng)，HAAS數(shù)控系統(tǒng)，MAZATROL數(shù)控系統(tǒng)，在三維零件加工中也各有所長。

二、國產數(shù)控系統(tǒng)的難處

筆者從事數(shù)控技術15年，統(tǒng)觀集團公司數(shù)控設備，基本都屬于上述國外成熟數(shù)控系統(tǒng)，那么在“國外列強”搶占瓜分我國航空制造業(yè)數(shù)控系統(tǒng)市場的同時，我國自主研制的數(shù)控系統(tǒng)為何難覓蹤影呢？

（1）我國早在20世紀70年代末就曾引進了FANUC、美國辛辛那提等數(shù)控系統(tǒng)的CNC裝置及主軸、伺服系統(tǒng)的生產技術，并與機床生產廠家密切合作，研制出了適合當時航空制造業(yè)的數(shù)控銑床，如XK715B、XK715F、V2AB-1250、SH1600B、FS41等，推動了民族數(shù)控機床事業(yè)的發(fā)展。但是90年代初，我國的航空產業(yè)迎來了一個加速發(fā)展的重要時期，產能急劇擴張，以往的機械制造水平已不能滿足要求，而國外的數(shù)控機床及數(shù)控系統(tǒng)可以滿足航空制造業(yè)市場的需求，于是進口了大量數(shù)控機床及數(shù)控系統(tǒng)（包括備件），對國內發(fā)展中的數(shù)控產業(yè)造成巨大的沖擊。

（2）國產數(shù)控系統(tǒng)在航空制造業(yè)的高端領域，如復雜輪廓、曲面的成形加工；重載、高速、高精度、仿形加工等應用領域基本上處于盲區(qū)，這又是由以下幾個原因造成的：①國產數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動加工的軟件技術還不十分成熟，這就限制了它的應用領域只能局限在制造業(yè)的中低端市場，而航空制造業(yè)大多涉及5坐標復雜輪廓、曲面的加工。②國產數(shù)控系統(tǒng)的的軟件功能不夠強大，如國外的數(shù)控系統(tǒng)嵌入ARTISCNC、OMAT等刀具管理、優(yōu)化銑削系統(tǒng)，主要是利用他們通過對數(shù)控機床主軸切削功率載荷優(yōu)化，提高現(xiàn)有數(shù)控機床粗加工效率；此外像聯(lián)網組態(tài)軟件、DNC功能等涉及數(shù)控系統(tǒng)技術前沿的軟件開發(fā)技術。國產數(shù)控系統(tǒng)距離國際流行數(shù)控系統(tǒng)還有一定差距。③國際上流行的數(shù)控系統(tǒng)，都屬于開放式系統(tǒng)，如FANUC和Siemens系統(tǒng)向用戶提供的資源非常豐富，如機床外圍信號的采集，系統(tǒng)變量的引用與處理，以太網接口，熱鍵的擴展定義等，如果對這些資源加以利用，一樣可以開發(fā)出功能強大的數(shù)控系統(tǒng)。但是，目前我們還只停留在初期應用階段，還未達到“引進技術后消化再吸收創(chuàng)新”階段。④數(shù)控系統(tǒng)的其他相關產業(yè)如伺服單元、傳感器、編碼器、光柵和復合擺頭等涉及數(shù)控機床核心產業(yè)的技術發(fā)展相對落后也嚴重制約了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。⑤數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性是衡量數(shù)控系統(tǒng)性能的一項重要指標，筆者認為，在航空制造企業(yè)，穩(wěn)定性是制約了國產數(shù)控系統(tǒng)邁入企業(yè)的一道門檻。

（3）國外的數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)對中國市場進行長遠戰(zhàn)略規(guī)劃，如國際上流行的數(shù)控系統(tǒng)制造商在國內都有技術支持中心，其業(yè)務內容涉及售后服務、用戶回訪、跟蹤、產品應用評估、教育培訓、備件維修和產品根據(jù)用戶定制等范圍。這對我國自主研制的數(shù)控系統(tǒng)在市場上的普及應用也構成嚴峻挑戰(zhàn)。

實際上，國產數(shù)控系統(tǒng)具有“天時、地利、人和”的有利條件，比起國外數(shù)控系統(tǒng)漂洋過海進入我國市場有著不言而喻的優(yōu)勢，筆者欣喜地看到，國產數(shù)控系統(tǒng)相對于同類型的國外數(shù)控系統(tǒng)，在售后服務、性價比等方面有著絕對優(yōu)勢，在中低端應用領域，國產數(shù)控系統(tǒng)不僅價格占有絕對優(yōu)勢，在產品質量和可靠性方面也絕不遜色于任何國外廠家的產品。須知，在航空制造企業(yè)，設備的更新?lián)Q代是非常快的，產能落后、耗能大的設備將被淘汰，之后將進行技術改造，這是一個巨大的潛在市場，同時又是國產數(shù)控系統(tǒng)進入航空制造業(yè)的一個契機，抓住機遇，迎頭趕上，是國產數(shù)控系統(tǒng)沖出重圍、重塑自我的歷史性機遇。