國產數控系統應沖出重圍 抓住機遇

　　一、國外數控系統占據半壁江山

　　據統計，中國公司現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，而數控設備一般成本較高，生產周期較長，企業技術引進周期長，這些因素都制約了數控設備的占有率。而數控系統作為數控機床的核心部件，是考查數控機床性能的一項關鍵指標，其技術水平影響數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，外國集團公司數控設備的數控系統基本按照兩大系列進行配置：Siemens系統、FANUC系統，這兩大數控系統占到92%,其余還有意大利FIDIAC2數控系統，辛辛那提ACRAMATIC2100數控系統，HAAS數控系統，MAZATROL數控系統，特種加工設備配置的過程控制的工控系統。

　　（1）德國Siemens包括的系統的品種多，各系統在機械加工領域高低端都有其用武之地，如對于一臺兩軸聯動再加一個變頻控制主軸轉速的車床來說，選用Siemens802S數控系統足以滿足要求，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系統才能滿足要求，這主要是由于840D數控系統具有分辨率高，伺服系統動態響應性高，程序的預讀能力強，五軸聯動功能，主軸轉速高，坐標可以快速定位等關鍵特性。

　　（2）Siemens數控系統的優良特性及其對我國航空制造業加工領域的細枝末節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控系統制造商——FANUC,實際上它是最早進入我國航空制造業的數控系統，如FANUC6M、FANUC7M系統。對于FANUC系列，FSPowerMate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，FANUC又推出具有網絡功能的超小型、超薄型FS15i/16i/21i系統，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據通信（FSSB），其中18i最大可控6軸、四軸聯動；FSl5i-MB,最大可控6軸、5軸聯動；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軸聯動；該系列數控系統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。而為了搶占數控系統的高端市場，FANUC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，又專門開發了SMOOTHEDTCP（TOOLCENTERPOINTCONTROL）功能，該數控系統體積小，CNC與PLC高度集成，可控8個通道，32個軸，8個主軸，最大聯動軸數24軸。

　�。�3）意大利FIDIAC2數控系統也躋身入航空制造業的機械加工領域，主要用于金屬、石英砂模胎的加工，配置該數控系統的數控機床特點是五軸聯動，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數控系統，HAAS數控系統，MAZATROL數控系統，在三維零件加工中也各有所長。

　　二、國產數控系統的難處

　　統觀集團公司數控設備，基本都屬于上述國外成熟數控系統，那么在“國外列強”搶占瓜分我國航空制造業數控系統市場的同時，我國自主研制的數控系統為何難覓蹤影呢？

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

　�。�2）國產數控系統在航空制造業的高端領域，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，這又是由以下幾個原因造成的：①國產數控系統的五軸聯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的中低端市場，而航空制造業大多涉及5坐標復雜輪廓、曲面的加工。②國產數控系統的的軟件功能不夠強大，如國外的數控系統嵌入ARTISCNC、OMAT等刀具管理、優化銑削系統，主要是利用他們通過對數控機床主軸切削功率載荷優化，提高現有數控機床粗加工效率；此外像聯網組態軟件、DNC功能等涉及數控系統技術前沿的軟件開發技術。國產數控系統距離國際流行數控系統還有一定差距。③國際上流行的數控系統，都屬于開放式系統，如FANUC和Siemens系統向用戶提供的資源非常豐富，如機床外圍信號的采集，系統變量的引用與處理，以太網接口，熱鍵的擴展定義等，如果對這些資源加以利用，一樣可以開發出功能強大的數控系統。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新”階段。④數控系統的其他相關產業如伺服單元、傳感器、編碼器、光柵和復合擺頭等涉及數控機床核心產業的技術發展相對落后也嚴重制約了數控系統的發展。⑤數控系統的穩定性是衡量數控系統性能的一項重要指標，筆者認為，在航空制造企業，穩定性是制約了國產數控系統邁入企業的一道門檻。

　　（3）國外的數控系統企業對中國市場進行長遠戰略規劃，如國際上流行的數控系統制造商在國內都有技術支持中心，其業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用戶定制等范圍。這對我國自主研制的數控系統在市場上的普及應用也構成嚴峻挑戰。

　　實際上，國產數控系統具有“天時、地利、人和”的有利條件，比起國外數控系統漂洋過海進入我國市場有著不言而喻的優勢，我們也可以看到，國產數控系統相對于同類型的國外數控系統，在售后服務、性價比等方面有著絕對優勢，在中低端應用領域，國產數控系統不僅在價格上占有絕對優勢，而且在產品質量和可靠性方面上也絕不遜色于任何國外廠家的產品。須知，在航空制造企業，設備的更新換代是非常快的，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，同時又是國產數控系統進入航空制造業的一個契機，抓住機遇，迎頭趕上，是國產數控系統沖出重圍、重塑自我的歷史性機遇。