目前 數控系統技術是機械制造和控制技術相結合的產物，是當今裝備制造業的核心技術之一。本文主要從數控機床產業角度闡述了國內外數控系統技術發展現狀，概述了主流數控系統在性能、體系架構等方面的研發成果，分析了數控系統技術的高速、高精度、復合化、智能化、開放性等發展趨勢，提出了提高國產數控系統技術水平的具體措施，為我國數控系統技術的研究發展提供參考。

     到目前為止， 在經濟化和信息技術革命的影響下，制造業正在發生深刻變化，制造業的規模和水平已成為衡量一個國家綜合實力的重要標志。數控機床特別是數控機床是裝備制造業競爭的熱點領域。我國已經將數控機床與基礎制造裝備列入國家科技重大專項給予大力推進。數控系統是數控機床的控制核心，價值占到整機的 30% ～40%，其功能、控制精度和可靠性直接影響機床的整體性能、性價比和市場競爭力。

     目前在德、美、日等工業發達國家已先后完成了數控機床的產業化進程，數控系統的發展日趨成熟。我國數控系統由于起步晚、研發隊伍實力較弱、研發投入力度不夠等多方面原因，長期以來始終處于低端迅速膨脹、中端進展緩慢、依靠進口的局面。目前，正值裝備制造業高速發展期，數控機床的重要性愈加明顯，對數控系統的需求越來越大，然而國內數控系統的市場基本被國外廠商占領，因此加強數控系統技術領域的基礎研究和共性關鍵問題攻關，已成為我國裝備制造業發展的當務之急，對提升我國數控系統的獨立設計開發能力和競爭力具有重要意義。

1. 1 國內數控系統技術的發展現狀  

     我國對數控系統技術的研究始于 1958 年，經過幾十年的發展已形成具有一定技術水平和生產規模的產業體系，建立了華中數控、沈陽數控、航天數控、廣州數控和北京精雕數控等一批國產數控系統產業基地。雖然國產數控系統與國外相比在功能、性能和可靠性方面仍存在一定差距，但近年來在多軸聯動控制、功能復合化、網絡化、智能化和開放性等領域也取得了一定成績。
      多軸聯動控制。多軸聯動控制技術是數控系統的核心和關鍵，也是制約我國數控系統發展的一大瓶頸。近年來，在國家政策支持和多方不懈努力下得到了快速發展，逐漸形成了較為成熟的產品。華中數控、航天數控、北京機電院、北京精雕等已成功研發五軸聯動的數控系統。2013 年，應用華中數控系統，武漢重型機床集團有限公司成功研制出CKX5680 七軸五聯動車銑復合數控加工機床，用于大型艦船推進器關鍵部件—大型螺旋槳的高精、加工 。同年，北京精雕推出了 JD50數控系統，具備高精度多軸聯動加工控制能力，滿足微米級精度產品的多軸加工需求，配備 JD50 數控系統的 SmartCNC500E－ DＲTD 系列精雕機，可用于加工航空航天精密零部件葉輪

       網絡化與智能化。隨著計算機及人工智能技術的發展，國產數控系統的網絡化、智能化程度不斷提高。沈陽數控于 2012 年推出了具有網絡智能功能的數控系統。該系統滿足了用戶的個性化需求，用戶可通過或電腦遠程對 i5 智能機床下達各項指令，使工業效率提升了 20%，實現了“指尖上的工廠”。i5 數控系統提供的豐富接口使數據在設備和異地工廠之間實現雙向交互，為用戶提供了不同層次和規模的應用。2014 年第八屆中國數控機床展覽會( CCMT 2014) 上，華中數控圍繞新一代云數控的主題，推出了配置機器人生產單元的新一代云數控系統和面向不同行業的數控系統解決方案。 

1. 2 、數控系統技術的發展趨勢

     近兩年機床博覽會上，充分展示了數控機床行業的發展方向和技術成果，讓業界更加明確了“高速、高精、復合、智能、環保、 等”是未來機床發展的重要方向。數控系統作為數控機床的核心，也正向著該方向發展，簡單的介紹趨勢如下:

       1) 向高速、高精度、高可靠性方向發展高速是數控機床的重要指標，機床的高速化可極大地提高加工效率，降低加工成本，縮短生產周期和提高市場競爭力［18-19］。隨 著 數 控 系 統運算速度的不斷提高和高速機床主要功能部 件的研發突破，目前直線電機驅動的主軸轉速可達15 000 ～ 100 000 r /min，工作臺快移速度可達60 ～ 200 m /min，加工切削進給速度高于60 m /min，zui高 加 速 度 可 達 10 g。DMG 公 司的 DMC 165 機床zui高轉速可達 30 000 r /min，zui快移動速度可達 90 m /min，加速度可達 2 g; 沈陽機床集團與國外聯合設計的高速強力主軸，zui高轉速可達 70 000 r /min; 北京精雕集團自主研發的 JDVT600_A12S 高速鉆 銑 中 心 和 JDLVM400P高 光 加 工 機，主 軸 zui 高 轉 速 分 別 可 達20 000 r /min和 36 000 r /min，且 運 行 平 穩，加 工出的高光產品表面粗糙度可達 Ｒa20 nm。
       高精度是數控機床和數控系統的另一項重要指標，它直接關系到產品的加工質量。近 10 年來，普通數控機床和精密加工中心的加工精度分別從當初的 10 μm、3～5 μm 提高到現在的 5 μm、1～1. 5 μm，超精密加工的精度則已進入納米級。FANUC 公司推出了一款加工精度高達 1 nm 的超精密加工機床，能夠實現超精密細微加工凹槽。發展新型超精密加工機床以完善現代超精密加工技術，已成為世界各工業強國致力發展的方向。
       可靠性是數控系統綜合性能優劣的直接體現，能否在可靠性方面縮短與國外數控系統的差距是關系到國產數控系統及其裝備能否占領市場的關鍵因素。高可靠性是指數控系統的可靠性需要比被控設備的可靠性高出一個數量級以上。以每天工作 16 h的無人化車間為例，要保證機床在工作時間內連續正常運轉，則*率需達到 99%以上，數控機床的 平 均 無 故 障 工 作 時 間 ( Mean Time BetweenFailure，MTBF) 必須大于 3 000 h，這意味著數控系統的 MTBF 要大于 33 333. 3 h，而其中數控裝置、主軸及驅動等部件的 MTBF 就必須在 100 000 h 以上。國外數控機床已經表現出了相當高的可靠性，其數控裝置和伺服系統的 MTBF 值已分別超過 6 000 h 和 30 000 h。

1.  向智能化、柔性化、網絡化方向發展
           智能化體現在數控系統的方方面面。智能控制加工質量和效率，如自適應控制加工過程、自動生成工藝參數等; 智能提高驅動性能，如負載自動識別、電機參數自適應運算、前饋控制等; 智能編程和操作，如自動編程和智能化的人機界面; 此外，智能監控、智能診斷等也屬研究范疇。
         數控系統向柔性化發展的趨勢表現在兩個方面: 一方面是由點( 數控單機) 、線( 柔性生產線) 向面( 自動化車間) 、體( CIMS) 的方向發展; 另一方面是向注重經濟性和實用性的方向發展。柔性自動化技術作為*制造領域的基礎技術，可助制造業快速響應市場動態需求和產品更新換代，是制造業發展的主流趨勢。該技術以異域聯網和集成為目標，注重單元模塊的擴展型和更換性，用以提高數控系統的可靠性和實用性。數控系統的柔性化使得FMS 可與 CAD、CAM、CAPP、MTS 便捷聯結，實現制造過程的信息集成。
             數控系統的網絡化是實現虛擬制造、敏捷制造、制造等新制造模式的基礎單元，也是滿足制造企業對信息集成需求的技術途徑。近年來，國外的數控機床和數控系統制造商都推出了有關網絡化的樣機和新概念，如 MAZAK 的智能生產控制中心、SIEMENS 的開放制造環境、三菱電機的工廠網絡集成制造系統等，均反映了數控加工向網絡化方向發展的趨勢。

      數控機床是裝備制造業的“工作母機”，數控系統則是數控機床的靈魂和大腦。國產數控系統能否滿足我國裝備制造和國家戰略安全的需求一直備受關注。經過逾半個世紀的研究和發展，德、美、日等工業發達國家已基本掌握數控系統的關鍵技術并影響著整個數控產業的發展趨勢。在數控系統技術向高速、高精度、復合、智能、開放等方向持續邁進的今天，立足國產數控系統發展緩慢且受制于人的現狀，我國必須重視自主設計理論與技術研究，不斷提升數控系統及相關配套功能部件的各項性能，依靠夯實基礎和科技創新開拓我國數控系統技術與產業發展的新局面，為“中國制造 2025”發揮更重要的作用。

     數控機床是裝備制造業的“工作母機”，數控系統則是數控機床的靈魂和大腦。國產數控系統能否滿足我國裝備制造和國家戰略安全的需求一直備受關注。經過逾半個世紀的研究和發展，德、美、日等工業發達國家已基本掌握數控系統的關鍵技術并影響著整個數控產業的發展趨勢。在數控系統技術向高速、高精度、復合、智能、開放等方向持續邁進的今天，立足國產數控系統發展緩慢且受制于人的現狀，我國必須重視自主設計理論與技術研究，不斷提升數控系統及相關配套功能部件的各項性能，依靠夯實基礎和科技創新開拓我國數控系統技術與產業發展的新局面，為“中國制造 2025”發揮更重要的作用。