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(shè)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(shè)備占比不到20%.這是由航空制造的生產(chǎn)類型決定的，即零部件制造批量小、種類多、產(chǎn)品試制階段及交付周期長、生產(chǎn)準備階段長等因素，而數(shù)控設(shè)備一般成本較高，生產(chǎn)周期較長，企業(yè)技術(shù)引進周期長，這些因素都制約了數(shù)控設(shè)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(guān)鍵指標，其技術(shù)水平影響數(shù)控機床的性能質(zhì)量和使用效率，直接決定了設(shè)備的運動精度及整體性能。目前，我集團公司數(shù)控設(shè)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(shè)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(lǐng)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)件的加工，因零部件空間構(gòu)型復(fù)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(yīng)性高，程序的預(yù)讀能力強，五軸聯(lián)動功能，主軸轉(zhuǎn)速高，坐標可以快速定位等關(guān)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(lǐng)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(wǎng)絡(luò)功能，用于加工中心和銑床等要求加工精度高、效率高的設(shè)備。在此基礎(chǔ)上，F(xiàn)ANUC又推出具有網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(fù)雜的工件且機床側(cè)電路邏輯關(guān)系復(fù)雜的大型5坐標設(shè)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(nèi)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(zhì)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(lǐng)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(zhuǎn)速高，可達24000r/min,驅(qū)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(fù)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(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的難處

    筆者從事數(shù)控技術(shù)15年，統(tǒng)觀集團公司數(shù)控設(shè)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(chǎn)技術(shù)，并與機床生產(chǎn)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(chǎn)業(yè)迎來了一個加速發(fā)展的重要時期，產(chǎn)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(nèi)發(fā)展中的數(shù)控產(chǎn)業(yè)造成巨大的沖擊。

    （2）國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在航空制造業(yè)的高端領(lǐng)域，如復(fù)雜輪廓、曲面的成形加工；重載、高速、高精度、仿形加工等應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動加工的軟件技術(shù)還不十分成熟，這就限制了它的應(yīng)用領(lǐng)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(fù)雜輪廓、曲面的加工。

    ②國產(chǎn)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(wǎng)組態(tài)軟件、DNC功能等涉及數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)前沿的軟件開發(fā)技術(shù)。國產(chǎn)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(wǎng)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(yīng)用階段，還未達到“引進技術(shù)后消化再吸收創(chuàng)新”階段。

    ④數(shù)控系統(tǒng)的其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)如伺服單元、傳感器、編碼器、光柵和復(fù)合擺頭等涉及數(shù)控機床核心產(chǎn)業(yè)的技術(shù)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(chǎn)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(nèi)都有技術(shù)支持中心，其業(yè)務(wù)內(nèi)容涉及售后服務(wù)、用戶回訪、跟蹤、產(chǎn)品應(yīng)用評估、教育培訓、備件維修和產(chǎn)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(yīng)用也構(gòu)成嚴峻挑戰(zhàn)。

    實際上，國產(chǎn)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(chǎn)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(wù)、性價比等方面有著絕對優(yōu)勢，在中低端應(yīng)用領(lǐng)域，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)不僅價格占有絕對優(yōu)勢，在產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性方面也絕不遜色于任何國外廠家的產(chǎn)品。須知，在航空制造企業(yè)，設(shè)備的更新?lián)Q代是非常快的，產(chǎn)能落后、耗能大的設(shè)備將被淘汰，之后將進行技術(shù)改造，這是一個巨大的潛在市場，同時又是國產(chǎn)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(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)沖出重圍、重塑自我的歷史性機遇。

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