一、國外數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)半壁江山

      據(jù)統(tǒng)計(jì)，我公司現(xiàn)有各類型設(shè)備近萬臺(tái)，其中各種金屬切削機(jī)床近2800余臺(tái)，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(zhǔn)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(jìn)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(jī)床的核心部件，是考查數(shù)控機(jī)床性能的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，其技術(shù)水平影響數(shù)控機(jī)床的性能質(zhì)量和使用效率，直接決定了設(shè)備的運(yùn)動(dòng)精度及整體性能。目前，我集團(tuán)公司數(shù)控設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)基本按照兩大系列進(jìn)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(jī)械加工領(lǐng)域高低端都有其用武之地，如對(duì)于一臺(tái)兩軸聯(lián)動(dòng)再加一個(gè)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(jià)位并不高其標(biāo)準(zhǔn)配置功能完全滿足用戶加工要求。但對(duì)于要進(jìn)行航空主體零部件，如飛機(jī)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(zhǔn)停留），因此，在具有高剛性的機(jī)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(dòng)態(tài)響應(yīng)性高，程序的預(yù)讀能力強(qiáng)，五軸聯(lián)動(dòng)功能，主軸轉(zhuǎn)速高，坐標(biāo)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(duì)我國航空制造業(yè)加工領(lǐng)域的細(xì)枝末節(jié)的精細(xì)掌握決定了它的市場占有率。但同時(shí)我們還不可忽略另一大數(shù)控系統(tǒng)制造商——FANUC,實(shí)際上它是最早進(jìn)入我國航空制造業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)，如FANUC6M、FANUC7M系統(tǒng)。對(duì)于FANUC系列，F(xiàn)SPowerMate屬于高可靠性、緊湊型的CNC,主要用于點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)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(jìn)電動(dòng)機(jī)；而FS0i系列的整體軟件功能包功能強(qiáng)大、操作方便、智能化，可實(shí)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(qiáng)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(dòng)；FSl5i-MB,最大可控6軸、5軸聯(lián)動(dòng)；16i的插補(bǔ)、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(dòng)；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(jī)床側(cè)電路邏輯關(guān)系復(fù)雜的大型5坐標(biāo)設(shè)備或自動(dòng)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(jí)分辨率控制等級(jí)，HMI界面更加友好，內(nèi)嵌工藝優(yōu)化軟件。在5坐標(biāo)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(gè)通道，32個(gè)軸，8個(gè)主軸，最大聯(lián)動(dòng)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(jī)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(jī)床特點(diǎn)是五軸聯(lián)動(dòng)，主軸轉(zhuǎn)速高，可達(dá)24000r/min,驅(qū)動(dòng)總線傳輸速率為100M,采用光纖傳輸，仿形功能完善，可對(duì)飛機(jī)零部件模胎的任意復(fù)雜輪廓表面進(jìn)行仿形，非常適用于飛機(jī)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(tuán)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(qiáng)”搶占瓜分我國航空制造業(yè)數(shù)控系統(tǒng)市場的同時(shí)，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(jì)70年代末就曾引進(jìn)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(jī)床生產(chǎn)廠家密切合作，研制出了適合當(dāng)時(shí)航空制造業(yè)的數(shù)控銑床，如XK715B、XK715F、V2AB-1250、SH1600B、FS41等，推動(dòng)了民族數(shù)控機(jī)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(gè)加速發(fā)展的重要時(shí)期，產(chǎn)能急劇擴(kuò)張，以往的機(jī)械制造水平已不能滿足要求，而國外的數(shù)控機(jī)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(jìn)口了大量數(shù)控機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng)（包括備件），對(duì)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(gè)原因造成的：①國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動(dòng)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(biāo)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(qiáng)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(duì)數(shù)控機(jī)床主軸切削功率載荷優(yōu)化，提高現(xiàn)有數(shù)控機(jī)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(jī)床外圍信號(hào)的采集，系統(tǒng)變量的引用與處理，以太網(wǎng)接口，熱鍵的擴(kuò)展定義等，如果對(duì)這些資源加以利用，一樣可以開發(fā)出功能強(qiáng)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(dá)到“引進(jìn)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(jī)床核心產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展相對(duì)落后也嚴(yán)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(xiàng)重要指標(biāo)，筆者認(rèn)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(duì)中國市場進(jìn)行長遠(yuǎn)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(píng)估、教育培訓(xùn)、備件維修和產(chǎn)品根據(jù)用戶定制等范圍。這對(duì)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(yán)峻挑戰(zhàn)。

      實(shí)際上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)具有“天時(shí)、地利、人和”的有利條件，比起國外數(shù)控系統(tǒng)漂洋過海進(jìn)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(duì)于同類型的國外數(shù)控系統(tǒng)，在售后服務(wù)、性價(jià)比等方面有著絕對(duì)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(jià)格占有絕對(duì)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?？斓?，產(chǎn)能落后、耗能大的設(shè)備將被淘汰，之后將進(jìn)行技術(shù)改造，這是一個(gè)巨大的潛在市場，同時(shí)又是國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入航空制造業(yè)的一個(gè)契機(jī)，抓住機(jī)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(jī)遇。