一.什么是數(shù)控一代

    當今，機械產(chǎn)品在工業(yè)發(fā)展中不斷創(chuàng)新，數(shù)控技術已成為中國智能制造的巨大驅(qū)動力，數(shù)控技術是用數(shù)字信息技術對工作過程和機械運動進行控制的技術，數(shù)控裝備是信息技術與機械技術深度融合的典型體現(xiàn)。所謂數(shù)控一代就是將數(shù)控技術及產(chǎn)品（包括數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動裝置等）與各行各業(yè)的機械設備有機融合，實現(xiàn)機械設備的數(shù)字化控制，從而引發(fā)機械產(chǎn)品本身內(nèi)涵發(fā)生根本性變化，使產(chǎn)品的功能極大豐富、性能發(fā)生質(zhì)的飛躍，全面提升機械產(chǎn)品的質(zhì)量水平和市場競爭力。綜觀全球?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整和機械產(chǎn)品升級的歷程（圖1）：蒸汽機技術使機械工業(yè)由人力制作時代進入機械化時代，電氣技術使機械工業(yè)由機械化時代進入電氣化時代，數(shù)控技術正在使機械工業(yè)由電氣化時代躍升為數(shù)字化時代；在可預見的將來，機械工業(yè)將由數(shù)字化時代進入智能化時代?？梢钥吹剑瑢τ隍?qū)動和控制系統(tǒng)的創(chuàng)新具有鮮明的特征，具有本質(zhì)的規(guī)律，可以普遍運用于各種機械產(chǎn)品創(chuàng)新，可以引起機械產(chǎn)品的升級換代，引起機械工業(yè)的深刻變革。這也是“數(shù)控一代”這樣一個概念的緣由和根據(jù)。

圖1：機械產(chǎn)品的升級換代

二.發(fā)展數(shù)控一代的重要意義

    1.機械產(chǎn)品創(chuàng)新是機械工業(yè)科學發(fā)展的關鍵

    機械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是以科學發(fā)展為主題，以加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式為主線。加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，必須加快推進產(chǎn)業(yè)結構的調(diào)整優(yōu)化，核心是產(chǎn)品的技術創(chuàng)新和升級換代。

    經(jīng)過多年的不斷發(fā)展，中國機械工業(yè)實現(xiàn)了歷史性的跨越式發(fā)展，制造業(yè)生產(chǎn)總值成為世界第一，我們國家已經(jīng)成為“制造大國”。但是，我們還不是“制造強國”，機械工業(yè)還沒有擺脫粗放型、外延式發(fā)展的模式，核心技術和關鍵技術掌握得不多，自主創(chuàng)新的產(chǎn)品少，附加值不高，核心競爭力不強。綜觀世界，中國制造既面臨其他新興發(fā)展中國家的低中端競爭，又面臨西方發(fā)達國家重振先進制造業(yè)的壓力，在全球制造產(chǎn)業(yè)新的調(diào)整中既面臨大好發(fā)展機遇，又面臨極為嚴峻的挑戰(zhàn)。面臨的挑戰(zhàn)很多，問題主要有兩個：產(chǎn)品質(zhì)量問題和產(chǎn)品創(chuàng)新問題，因而，產(chǎn)品創(chuàng)新和產(chǎn)品質(zhì)量應該成為今后一段時期機械工程科技進步的主要方向。

    應用數(shù)控技術實現(xiàn)我國機械產(chǎn)品的全面創(chuàng)新和升級換代，非常必要，完全可能，對于我國機械工業(yè)的科學發(fā)展，具有重要的戰(zhàn)略意義。

    2.數(shù)控化是全面創(chuàng)新機械產(chǎn)品的有效途徑

    機械產(chǎn)品的創(chuàng)新可以有多種途徑，主要的有兩種方法：一是創(chuàng)新工作原理或者說工作裝置；二是創(chuàng)新運動的驅(qū)動和控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)機械產(chǎn)品的構成如圖2所示，包括動力裝置、傳動裝置、工作裝置。工作裝置的創(chuàng)新是根本性的，極為重要，千百年來，人們一直在不斷創(chuàng)造出各種新的機械，形成了適用于完成各種不同任務的成千上萬的機械產(chǎn)品。數(shù)控化則是對于機械運動的驅(qū)動和控制系統(tǒng)的創(chuàng)新，數(shù)控機械產(chǎn)品的構成如圖2所示。

圖2.傳統(tǒng)機械產(chǎn)品的構成

    數(shù)控化是創(chuàng)新機械產(chǎn)品的有效途徑，其核心的技術路線是用伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)取代傳統(tǒng)機械中的動力裝置與傳動裝置，更重要的是用計算機控制系統(tǒng)對機械運動與工作過程進行控制。數(shù)控技術的核心是數(shù)字化，是先進的信息技術與自動控制、機械制造技術相結合的集成技術，是機械產(chǎn)品創(chuàng)新的使能技術。數(shù)控技術的應用引起機械產(chǎn)品本身的內(nèi)涵發(fā)生根本性變化，使機械產(chǎn)品的功能極大豐富，性能發(fā)生質(zhì)的變化，可以從根本上提高機械產(chǎn)品的水平和市場競爭力。

圖3數(shù)控機械產(chǎn)品的構成

    應用數(shù)控技術對機械產(chǎn)品進行創(chuàng)新具有以下顯著特點：

    (1)先進有效：產(chǎn)品功能、性能、質(zhì)量均極大提高，同時，機械結構大大簡化，節(jié)省能源和材料；

    (2)由于實現(xiàn)了數(shù)字控制，為各種先進信息技術的進一步應用乃至于將來實現(xiàn)智能化奠定了基礎；

    (3)可行性強：創(chuàng)新方案與技術路線具體明確、相關技術成熟可靠；

    (4)應用面廣：適用于各行各業(yè)機械產(chǎn)品的全面創(chuàng)新。

3.當前是中國機械產(chǎn)品升級換代的最佳機遇期

    當前，我國機械工業(yè)正處于產(chǎn)品數(shù)字化發(fā)展時期，全世界的機械工業(yè)也正處于產(chǎn)品數(shù)字化發(fā)展時期。由“電氣一代”到“數(shù)控一代”是一場深刻的變革，必然要經(jīng)過艱難的攀登過程。數(shù)控一代是中國機械產(chǎn)品升級換代的最佳機遇，是中國機械工業(yè)跨越式發(fā)展的最佳機遇，是中國智能制造水平提升的標注，主要理由是：

    (1)需求強大：需求是最強大的發(fā)展動力。由于國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，由于國際國內(nèi)市場的激烈競爭，數(shù)控機械產(chǎn)品的市場需求越來越旺盛，企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新積極性越來越高漲。我們現(xiàn)在面臨的形勢是：

    一是要數(shù)控技術應用于中、低檔機械產(chǎn)品，以提升產(chǎn)品的市場競爭力；

    二是要攻克高端數(shù)控機械產(chǎn)品，以滿足經(jīng)濟、社會、國防等方面日益提高的需求。

    (2)技術支持：數(shù)控技術的落后是長期以來制約我國機械產(chǎn)品創(chuàng)新與質(zhì)量的一個重要因素。經(jīng)過多年來對數(shù)控技術的持續(xù)攻關，特別是由于電機技術、功率器件技術、控制技術、計算機技術的突破性進展，我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)已經(jīng)基本形成，國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)已主導國內(nèi)市場，中檔數(shù)控系統(tǒng)形成了產(chǎn)業(yè)規(guī)模，高檔數(shù)控系統(tǒng)也已經(jīng)掌握關鍵技術。我國的數(shù)控技術已發(fā)展到了技術成熟、質(zhì)量可靠的階段，全面推廣應用的條件已經(jīng)成熟。

    (3)應用示范帶動：數(shù)控機械產(chǎn)品的創(chuàng)新需要掌握數(shù)控技術、機械設計與制造技術、產(chǎn)品領域知識等復合型知識結構的人才，這也是長期以來影響我國機械產(chǎn)品創(chuàng)新的一個重要原因。經(jīng)過多年努力，人才隊伍和應用示范方面已具備了良好的基礎。

三.數(shù)控一代的核心技術

    1.數(shù)控系統(tǒng)

    數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡稱，根據(jù)計算機存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動裝置的專用計算機系統(tǒng)。通過利用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和開關量。數(shù)控系統(tǒng)早期是與計算機并行發(fā)展演化的，用于控制自動化加工設備的，由電子管和繼電器等硬件構成具有計算能力的專用控制器的稱為硬件數(shù)控。19世紀70年代以后，分離的硬件電子元件逐步由集成度更高的計算機處理器代替，稱為計算機數(shù)控系統(tǒng)。

    目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結構上都有各自的特點。這些結構特點來源于系統(tǒng)初始設計的基本要求和工程設計的思路。例如對點位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)就有截然不同的要求。對于T系統(tǒng)和M系統(tǒng)，同樣也有很大的區(qū)別，前者適用于回轉(zhuǎn)體零件加工，后者適合于異形非回轉(zhuǎn)體的零件加工。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復雜因素的影響，在設計思想上也可能各有千秋。例如，美國Dynapath系統(tǒng)采用小板結構，便于板子更換和靈活結合，而日本FANUC系統(tǒng)則趨向大板結構，使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性，促使系統(tǒng)的平均無故障率不斷提高。然而無論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構成是十分相似的。數(shù)控系統(tǒng)一般整個數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)按加工工件程序進行插補運算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動系統(tǒng)；伺服驅(qū)動系統(tǒng)將控制指令放大，由伺服電機驅(qū)動機械按要求運動；測量系統(tǒng)檢測機械的運動位置或速度，并反饋到控制系統(tǒng)，來修正控制指令。這三部分有機結合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。

圖4 數(shù)控系統(tǒng)操作界面

    2.伺服驅(qū)動

    伺服驅(qū)動技術作為數(shù)控機床、工業(yè)機器人及其它產(chǎn)業(yè)機械控制的關鍵技術之一，在國內(nèi)外普遍受到關注。在20世紀最后10年間，微處理器(特別是數(shù)字信號處理器——DSP)技術、電力電子技術、網(wǎng)絡技術、控制技術的發(fā)展為伺服驅(qū)動技術的進一步發(fā)展奠定了良好的基礎。如果說20世紀80年代是交流伺服驅(qū)動技術取代直流伺服驅(qū)動技術的話，那么，20世紀90年代則是伺服驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)全數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化的10年。這一點在一些工業(yè)發(fā)達國家尤為明顯。

    無人化、規(guī)?；a(chǎn)對加工設備提出了高速度、高精度、高效率的要求，交流伺服系統(tǒng)具有高響應、免維護(無碳刷、換向器等磨損元部件)、高可靠性等特點，正好適應了這一需求。例如，日本FANUC公司、三菱電機公司、安川電機公司、德國Siemens公司、AEG公司、力士樂Indramat公司、美國A.B公司、GE公司等均先后在1984年前后將交流伺服系統(tǒng)付諸實用。國內(nèi)的交流伺服驅(qū)動技術起步較晚，到20世紀80年代末才有產(chǎn)品問世。如冶金部自動化研究院華騰公司的ACS系列、揚州5308廠引進Siemens公司的610系列，這些產(chǎn)品采用大功率晶體管模塊(GTR)，屬于模擬伺服，但從技術上填補了國內(nèi)空白。

圖5伺服驅(qū)動器

3.多軸聯(lián)動

    所謂多軸聯(lián)動是指在一臺機床上的多個坐標軸(包括直線坐標和旋轉(zhuǎn)坐標)上同時進行加工，而且可在計算機數(shù)控系統(tǒng)(CNC)的控制下同時協(xié)調(diào)運動進行。多軸聯(lián)動加工可以提高空間自由曲面的加工精度、質(zhì)量和效率?，F(xiàn)代數(shù)控加工正向高速化、高精度化、高智能化、高柔性化、高自動化和高可靠性方向發(fā)展，而多坐標軸數(shù)控機床正體現(xiàn)了這一點。

    隨著加工技術的不斷發(fā)展和完善，其中包含了程序的編寫日益簡單，這在很大程度上減輕了工程師們在程序上的計算量，同時也減輕了機床操作者的工作量和提高了生產(chǎn)效率，贏得了成本，多軸聯(lián)動加工是現(xiàn)代機床的發(fā)展方向，體現(xiàn)了一個國家制造業(yè)水平的高低。

圖6多軸聯(lián)動

    4.數(shù)控切削裝備

    數(shù)控切削加工作為制造技術的主要基礎工藝，隨著制造技術的發(fā)展，在20世紀末也取得了很大的進步，進入了以發(fā)展高速切削、開發(fā)新的切削工藝和加工方法、提供成套技術為特征的發(fā)展新階段。它是制造業(yè)中重要工業(yè)部門，如汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、能源工業(yè)、軍事工業(yè)和新興的模具工業(yè)、電子工業(yè)等部門主要的加工技術，也是這些工業(yè)部門迅速發(fā)展的重要因素。當前以高速切削為代表的干切削、硬切削等新的切削工藝已經(jīng)顯示很多的優(yōu)點和強大的生命力，成為制造技術提高加工效率和質(zhì)量、降低成本的主要途徑。

    發(fā)展高速切削等新的切削工藝促進制造技術的發(fā)展是現(xiàn)代切削技術面臨的新任務。當代的高速切削不是切削速度的少量提高，是需要在制造技術全面進步和進一步創(chuàng)新的基礎上，包括數(shù)控機床、刀具材料、涂層、刀具結構等技術的重大進步，才能達到的切削速度和進給速度的成倍提高，才能使制造業(yè)整體切削加工效率有顯著的提高。把當前的高速切削水平實用化，使我國機加工整體切削效率提高1～2倍，縮小與工業(yè)發(fā)達國家的差距，是我國從事切削加工與刀具技術的專業(yè)人員在新世紀的努力目標和面臨的重大挑戰(zhàn)。

圖7 數(shù)控切削裝備

    5.工業(yè)機器人

    工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術制定的原則綱領行動。

    工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。

    在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設備已成為自動化裝備的主流機器人發(fā)展前景及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

圖8 工業(yè)機器人

 6.在線監(jiān)測

    所謂在線檢測就是直接安裝在生產(chǎn)線上，通過軟測量技術實時檢測，實時反饋，以此來更好地指導生產(chǎn)，減少不必要的浪費。

    過程工業(yè)常常伴隨著物理化學反應、生化反應、相變過程及物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)移和傳遞，往往是一個十分復雜的工業(yè)大系統(tǒng)，其本身就存在大量的不確定性和非線性因素；通常伴隨著十分苛刻的生產(chǎn)條件或環(huán)境，如高溫、高壓、低溫、真空、高粉塵和高濕度，有時甚至存在易燃、易爆或有毒物質(zhì)，生產(chǎn)的安全性要求較高；強調(diào)生產(chǎn)過程的實時性、整體性，各生產(chǎn)裝置間存在復雜的耦合、制約關系，要求從全局協(xié)調(diào)，以求整個生產(chǎn)裝置運行平穩(wěn)、高效。這種種復雜特性使得在工業(yè)過程中很難建立起準確的數(shù)學模型。

    近年來，隨著科學技術的迅猛發(fā)展和市場競爭的日益激烈，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟效益，先進控制和優(yōu)化控制紛紛被應用于工業(yè)過程中。然而，不管是在先進控制策略的應用過程中還是對產(chǎn)品質(zhì)量的直接控制過程中，一個最棘手的問題就是難以對產(chǎn)品的質(zhì)量變量進行在線實時測量。受工藝、技術或者經(jīng)濟的限制，一些重要的過程參數(shù)和質(zhì)量指標難以甚至無法通過硬件傳感器在線檢測。目前，生產(chǎn)過程中通常采用定時離線分析的方法，即每幾小時采樣一次，送化驗室進行人工分析，然后根據(jù)分析值來指導生產(chǎn)。由于時間滯后大，因此遠遠不能滿足在線控制的要求。

    在線檢測技術正是為了解決這類變量的實時測量和控制問題而逐漸發(fā)展起來的。在線檢測技術，根源于推理控制中的推理估計器，即采集某些容易測量的變量（也稱二次變量或輔助變量），并構造一個以這些易測變量為輸入的數(shù)學模型來估計難測的主要變量（也稱主導變量）。從而為過程控制、質(zhì)量控制、過程管理與決策等提供支持，也為進一步實現(xiàn)質(zhì)量控制和過程優(yōu)化奠定基礎。在線連續(xù)檢測技術已是現(xiàn)代流程工業(yè)和過程控制領域關鍵技術之一，它的成功應用將極大地推動在線質(zhì)量控制和各種先進控制策略的實施，使生產(chǎn)過程控制得更加理想，像濃度、粘度、分子量、轉(zhuǎn)化率、比值、液位等質(zhì)量參數(shù)都可以實現(xiàn)在線檢測。

圖9 在線檢測技術

    7.數(shù)控刀具

    數(shù)控刀具是機械制造中用于切削加工的工具，又稱切削工具。廣義的切削工具既包括刀具，還包括磨具；同時“數(shù)控刀具”除切削用的刀片外，還包括刀桿和刀柄等附件。各種刀具的結構都由裝夾部分和工作部分組成。整體結構刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上；鑲齒結構刀具的工作部分(刀齒或刀片)則鑲裝在刀體上。

    制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強度、沖擊韌性和化學惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，并不易變形。在選擇刀具的角度時，需要考慮多種因素的影響，如工件材料、刀具材料、加工性質(zhì)(粗、精加工)等，必須根據(jù)具體情況合理選擇。通常講的刀具角度，是指制造和測量用的標注角度在實際工作時，由于刀具的安裝位置不同和切削運動方向的改變，實際工作的角度和標注的角度有所不同，但通常相差很小。

圖10 數(shù)控刀具

    8.PLC技術

    PLC的全稱為可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

    PLC是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產(chǎn)實踐。

圖11PLC

   9.CAM軟件

    CAM(ComputerAidedManufacturing，計算機輔助制造)的核心是計算機數(shù)值控制（簡稱數(shù)控編程），是通過計算機編程生成機床設備能夠讀取的NC代碼，從而使機床設備運行，更加精確，更加高效，為企業(yè)節(jié)約大量的成本。CAM軟件是具有CAM功能的軟件的統(tǒng)稱，

    CAM的核心是計算機數(shù)字控制（簡稱數(shù)控），是將CAM計算機應用于制造生產(chǎn)過程的過程或系統(tǒng)。1952年美國麻省理工學院首先研制成數(shù)控銑床。數(shù)控的特征是由編碼在穿孔紙帶上的程序指令來控制機床。此后發(fā)展了一系列的數(shù)控機床，包括稱為“加工中心”的多功能機床，能從刀庫中自動換刀和自動轉(zhuǎn)換工作位置，能連續(xù)完成銳、鉆、鉸、攻絲等多道工序，這些都是通過程序指令控制運作的，只要改變程序指令就可改變加工過程，數(shù)控的這種加工靈活性稱之為“柔性”?！　?/span>

    計算機輔助制造系統(tǒng)是通過計算機分級結構控制和管理制造過程的多方面工作，它的目標是開發(fā)一個集成的信息網(wǎng)絡來監(jiān)測一個廣闊的相互關聯(lián)的制造作業(yè)范圍，并根據(jù)一個總體的管理策略控制每項作業(yè)?！　?/span>

    從自動化的角度看，數(shù)控機床加工是一個工序自動化的加工過程，加工中心是實現(xiàn)零件部分或全部機械加工過程自動化，計算機直接控制和柔性制造系統(tǒng)是完成一族零件或不同族零件的自動化加工過程，而計算機輔助制造是計算機進入制造過程這樣一個總的概念。　　

    一個大規(guī)模的計算機輔助制造系統(tǒng)是一個計算機分級結構的網(wǎng)絡，它由兩級或三級計算機組成，中央計算機控制全局，提供經(jīng)過處理的信息，主計算機管理某一方面的工作，并對下屬的計算機工作站或微型計算機發(fā)布指令和進行監(jiān)控，計算機工作站或微型計算機承擔單一的工藝控制過程或管理工作?！　?/span>

    計算機輔助制造系統(tǒng)的組成可以分為硬件和軟件兩方面：硬件方面有數(shù)控機床、加工中心、輸送裝置、裝卸裝置、存儲裝置、檢測裝置、計算機等，軟件方面有數(shù)據(jù)庫、計算機輔助工藝過程設計、計算機輔助數(shù)控程序編制、計算機輔助工裝設計、計算機輔助作業(yè)計劃編制與調(diào)度、計算機輔助質(zhì)量控制等。

圖12 CAM軟件

四.數(shù)控一代的發(fā)展趨勢

    在機械制造發(fā)展的如今，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)普遍存在于企業(yè)的各個環(huán)節(jié)中，作為一門集計算機技術、自動化控制技術、測量技術、現(xiàn)代機械制造技術、微電子技術、信息處理技術等多學科交叉的綜合技術，數(shù)控已經(jīng)成為近年來應用領域中發(fā)展十分迅速的一項綜合性的高新技術。它是為適應高精度、高速度、復雜零件的加工而出現(xiàn)的，是實現(xiàn)自動化、數(shù)字化、柔性化、信息化、集成化、網(wǎng)絡化的基礎，是現(xiàn)代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。未來隨著信息化程度的逐步提高，對實現(xiàn)綜合生產(chǎn)指標優(yōu)化的綜合自動化系統(tǒng)的需求不斷增長及通信技術與計算機及其網(wǎng)絡技術的融合發(fā)展，為了產(chǎn)品在市場上增強競爭力，提高綜合效益，機械制造企業(yè)將會更多的考慮如何把傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)技術放在企業(yè)信息化大背景下，思考如何用信息化技術去促進數(shù)控適應本企業(yè)的需求快速向高端發(fā)展。在全球市場環(huán)境影響和推動下，改進產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品成本的需求不斷增長，生產(chǎn)的實時優(yōu)化受到過程工業(yè)的普遍重視并廣泛加以采用。為了適應變化的經(jīng)濟環(huán)境，減少消耗，降低成本，提高生產(chǎn)效率，提高運行安全性，必須對控制、優(yōu)化、計劃與調(diào)度以及生產(chǎn)過程管理實現(xiàn)無縫集成。要降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少環(huán)境污染和資源消耗，產(chǎn)品只能通過全流程數(shù)字控制的優(yōu)化設計來實現(xiàn)。

    因此，未來我國在發(fā)展數(shù)控技術的時候，必須以數(shù)控技術和產(chǎn)品的應用推廣為牽引，提高機械設備行業(yè)企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，改變生產(chǎn)方式，提高生產(chǎn)效率，增加機械設備產(chǎn)品附加值，實現(xiàn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級和機械裝備的更新?lián)Q代，大力促進我國機械工程領域的科技進步。數(shù)控一代既是數(shù)控技術應用工程，更是機械產(chǎn)品創(chuàng)新工程；既有機械工業(yè)發(fā)展強大需求的推動，又有成熟數(shù)控技術的支撐；要充分發(fā)揮我國的制度優(yōu)越性，采取協(xié)同創(chuàng)新技術路線，在整個機械行業(yè)推進有組織的創(chuàng)新。

    數(shù)控一代的戰(zhàn)略目標是：在機械行業(yè)全面推廣應用數(shù)控技術，在5--8年內(nèi)，實現(xiàn)各行各業(yè)各類各種機械產(chǎn)品的全面創(chuàng)新，使中國的機械產(chǎn)品整體升級為“數(shù)控一代”，為我國機械工業(yè)從“大”到“強”的跨越式發(fā)展做出重大貢獻。

五.小結

    當今數(shù)控技術高速發(fā)展，學科間相互交叉與融合，使得數(shù)控一代技術的發(fā)展不是個人或者企業(yè)的行為，且不僅需要科學技術與工業(yè)生產(chǎn)的緊密結合，還需要整個產(chǎn)業(yè)結構模式緊密結合。因此，在這次針對數(shù)控化的機械發(fā)展革命中，為了更好的發(fā)展數(shù)控一代，必須以整個機械行業(yè)為先導，拓展創(chuàng)新包括數(shù)控核心技術、數(shù)控裝備、配套技術，建立相應的傳播平臺，應用服務與培訓體系在內(nèi)的服務支撐體系，為未來加快“數(shù)控一代”的發(fā)展和推廣應用打下良好的基礎。