導讀

本文從市場需求、決策管理、產(chǎn)品定位與服務、創(chuàng)新體系、核心技術、人才教育及產(chǎn)學研合作、研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方面，對中國、德國及瑞士等歐洲國家、日本進行了對比分析。

1、我國數(shù)控機床發(fā)展概況

中國數(shù)控機床從無到有，到現(xiàn)在已經(jīng)成為全球最大的機床消費國和生產(chǎn)國。

從洋務運動到新中國建立前，中國機床工業(yè)處于萌芽階段。19 世紀洋務運動期間，曾國藩“訪募覃思之士、智巧之匠”，“覓制器之器與制器之人”。1863年容閎受曾國藩委派，歷時兩年從美國采購了第1 批機床設備，開始將西方現(xiàn)代機床工具引入中國。隨后，江南機器制造總局自制出一批機床。到20世紀上半葉陸續(xù)建立了重慶機床廠、長沙機床廠、中央機器廠等一批機床廠，20世紀40年代，東北、上海、江浙等地又建立了一批機床制造企業(yè)，后來成長為沈陽三機、上海機床、濟南一機、南京機床、無錫機床等國內知名的機床廠。

從新中國成立到改革開放前(1949~1978 )的20年，中國機床工業(yè)發(fā)展可分為奠基階段和大規(guī)模建設階段。

1949年新中國成立后，中國機床工業(yè)開始進入快速發(fā)展時期。“一五”時期(1953~1957 )，在蘇聯(lián)專家指導下，第一機械工業(yè)部(簡稱“一機部”)按專業(yè)分工規(guī)劃布局了被稱為“十八羅漢”的一批骨干機床企業(yè)，還建立了以北京金屬切削機床研究所(北京機床研究所的前身)為代表的被稱為“七所一院”的一批機床工具研究機構。到1957年，一機部直屬企業(yè)在機床、工具、磨料磨具和機床附件方面的產(chǎn)品產(chǎn)量都占全國的 90%以上。相關產(chǎn)品產(chǎn)量的國內自給率達 80%左右。機床工具工業(yè)成為一個獨立的工業(yè)部門，為后續(xù)發(fā)展奠定了基礎，這一時期是中國機床工業(yè)的奠基階段。

1958~1978年期間，中國機床工業(yè)進入大規(guī)模建設階段。60年代初期開展了高精度精密機床戰(zhàn)役，通過攻關累計掌握5類26種高精度精密機床技術，機床精度、質量和工藝水平普遍提高。60年代中期開始的“三線建設”中，在川、黔、陜、甘、寧、青、豫西、鄂西等地區(qū)，由老廠老所遷建、包建了33個機床工具企業(yè)，改善了行業(yè)的地區(qū)布局，其中，為中國第二汽車制造廠(以下簡稱“二汽”)提供成套設備成為集機床工具行業(yè)技術能力和展示其發(fā)展水平的又一個全行業(yè)性大“戰(zhàn)役”，大大提升了行業(yè)技術水平和能力。與此同時，國家大力支持發(fā)展大型、重型和超重型機床，以滿足國民經(jīng)濟建設之所需。

我國數(shù)控機床發(fā)展歷程，起步很早。我國機床產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了1949年前的萌芽階段后，在“一五”期間奠基并快速發(fā)展。1958 年第1臺國產(chǎn)數(shù)控機床研制成功，由此開始了數(shù)控機床的發(fā)展歷程，如圖8所示，這個歷程可以劃分為：初始發(fā)展階段、持續(xù)攻關和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段、高速發(fā)展和轉型升級階段。

圖8 我國數(shù)控機床發(fā)展歷程

在初始發(fā)展階段，這是相對封閉的技術研發(fā)期。在我國機床工業(yè)尚處在奠基發(fā)展的時期，美國于1952年研制出了世界上第1臺3軸聯(lián)動數(shù)字控制銑床，機床開始向數(shù)控化發(fā)展。1958年北京第一機床廠與清華大學合作研發(fā)出了中國第1臺數(shù)控銑床，僅比世界第1臺數(shù)控機床晚6年。到1972年我國能提供數(shù)控線切割機、非圓插齒機和劈錐銑等少數(shù)品種的數(shù)控機床產(chǎn)品。從第1臺國產(chǎn)數(shù)控機床研制成功到20世紀70年代中期，我國的數(shù)控機床處于初期技術研究探索階段，只進行了少量產(chǎn)品試制工作，尚未全面開展數(shù)控機床關鍵技術攻關研究和工業(yè)化開發(fā)生產(chǎn)。70年代中后期，全面啟動了數(shù)控機床研制生產(chǎn)工作，1975年齊齊哈爾第二機床廠完成了國產(chǎn)第1臺數(shù)控龍門式銑床的研制。由于受到當時國內外形勢限制，缺乏與先進工業(yè)國家的技術交流，彼此數(shù)控機床技術的研究開發(fā)基本上處于封閉的狀態(tài)。

可以說，中國數(shù)控機床最早的研制工作幾乎是與世界同步的，雖然起步較早，但初期數(shù)控機床技術研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本上處于一種封閉狀態(tài)，從1958年到1978年改革開放前，數(shù)控機床關鍵技術研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。相對于美、日和歐洲先進工業(yè)國家在70年代末和80年代初就已實現(xiàn)了機床產(chǎn)品的數(shù)控化升級換代，我國的機床數(shù)控化進程到70年代末才剛剛開始，并且這一升級換代過程歷經(jīng)了多重曲折困難，直到30多年后，機床工業(yè)的產(chǎn)品數(shù)控化升級換代才得以全面實現(xiàn)。

1978年后，隨著國家的改革開放，我國數(shù)控機床進入一個新的發(fā)展時期，初步建立產(chǎn)業(yè)體系并推進產(chǎn)業(yè)化。80年代初期，通過引進數(shù)控系統(tǒng)、機床主機技術，并與國外公司聯(lián)合設計，我國開始研制和生產(chǎn)數(shù)控機床，例如：青海第一機床廠根據(jù)機械工業(yè)部安排與日本FANUC合作，研制成功國內第1臺臥式數(shù)控加工中心XH754 (1980年);北京機床研究所與北京第三機床廠合作研制成功國內首個JCS-FMC-1/2臥/立式加工柔性單元，北京機床所與日本FANUC合作研發(fā)的我國第1條回轉體加工柔性制造系統(tǒng)投入生產(chǎn);南京機床廠與德國TRAUB公司合作生產(chǎn)TND360數(shù)控車床，成批量應用于生產(chǎn);北京航空航天大學研制的國內首臺微型計算機數(shù)控系統(tǒng) CNC-4D 成批量成功應用于航空企業(yè)XK5040銑床的數(shù)控化改造(1983年)。“六五”期間(1981~ 1985)，對數(shù)控機床采用直接從國外“引進技術”的方式，通過許可證貿易、合作生產(chǎn)、購進樣機等方式，引進數(shù)控機床及相關技術183項，開發(fā)出數(shù)控機床新品種81種，累計可供品種達113種，這成為我國數(shù)控機床從展品、樣機走向商品的一個分水嶺。

“七五”期間(1986~1990)，國家安排了數(shù)控機床科技攻關專題和以引進技術“消化吸收”為主要內容的“數(shù)控一條龍”項目，包括5種機床主機和3種數(shù)控系統(tǒng)的消化吸收國產(chǎn)化。

“八五”期間(1991~1995)，以“自主開發(fā)”為重點支持國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的技術攻關和產(chǎn)品開發(fā)，成功開發(fā)出了具有當時國際先進技術水平的中華Ⅰ型(北京珠峰公司和北京航空航天大學聯(lián)合開發(fā))，華中Ⅰ型(武漢華中數(shù)控)和藍天Ⅰ型(沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心)等高檔數(shù)控系統(tǒng)。

“九五”期間(1996~2000)，以推進數(shù)控機床“產(chǎn)業(yè)化”為重點，在技術方面基于工業(yè) PC 平臺的普及型數(shù)控系統(tǒng)開始走向實用，并且攻克了開放式網(wǎng)絡化多通道多軸聯(lián)動技術;在產(chǎn)品方面，重點發(fā)展數(shù)控車床、加工中心、數(shù)控磨床、數(shù)控電加工機床、數(shù)控鍛壓機床和數(shù)控重型機床等6大類產(chǎn)品，形成主機批量生產(chǎn)能力和關鍵配套能力，到2000年，我國數(shù)控機床品種達1500種，還研發(fā)出了5軸聯(lián)動數(shù)控加工中心并投入市場，但此期間機床工業(yè)的產(chǎn)值數(shù)控化率一直在20%左右徘徊，產(chǎn)量數(shù)控化率不足10%;在產(chǎn)業(yè)方面，國產(chǎn)數(shù)控機床面向市場競爭的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐加快，開始進入市場競爭階段。

十五期間，中國機床進入了高速發(fā)展和轉型升級階段，數(shù)控技術及產(chǎn)品得到了快速普及和升級。

“十五”期間(2001~2005 )，隨著 2002 年中國正式加入WTO，我國數(shù)控機床進入高速發(fā)展時期，國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量以超過30%的幅度逐年增長，國產(chǎn)5軸聯(lián)動加工中心和5面體龍門式加工中心為能源、汽車、航空航天等國家重點建設工程提供了關鍵裝備。這期間，在國家“863計劃”中還實施了“高精尖數(shù)控機床”重點專項，支持了航空、汽車等部分重點領域急需的高精尖數(shù)控裝備研制。

“十一五”期間(2006~2010)，我國機床工業(yè)保持持續(xù)穩(wěn)定高速發(fā)展，2007年沈陽機床和大連機床分別進入全球機床行業(yè)前 10強。一方面，一批機床企業(yè)“走出去”，到發(fā)達國家進行技術并購，如沈陽機床在德國設立技術研發(fā)中心，大連機床、沈陽機床、北一機床分別并購 Ingersoll(美國)、Schiess(德國)和 Waldrich-Coburg(德國)等。另一方面，國內市場對中高檔數(shù)控機床需求急增，機床企業(yè)加大產(chǎn)品研發(fā)力度，“十一五”期間金屬切削機床中的數(shù)控機床產(chǎn)量達72.8萬臺，與“十五”期間相比，增長 281%，產(chǎn)量數(shù)控化率從15%(2006年)提高到30%(2010年);一批民營數(shù)控機床企業(yè)開始快速發(fā)展，其產(chǎn)品在一些細分領域(如3C、汽車零部件和家電等)占有重要地位。從2009年開始，中國在金屬加工機床的生產(chǎn)、消費和進口三個方面均列世界第一，并保持到 2018年。2009年，國家出臺 裝備制造業(yè)調整和振興規(guī)劃 ，啟動實施“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項(以下簡稱“04 專項”)，聚焦航空航天、汽車以及船舶、發(fā)電領域對高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備的需求，進行重點支持。

“十二五”以來，總體來說國產(chǎn)數(shù)控機床市場競爭力不斷增強，在國內中低端數(shù)控機床市場已占有明顯優(yōu)勢。04專項對高檔數(shù)控機床技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了重要推動作用，加快了高檔數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的技術研發(fā)步伐，促進了機床企業(yè)與航空航天、汽車、船舶和發(fā)電等領域的用戶企業(yè)的結合;一批高檔數(shù)控機床(如車銑復合加工中心、大型龍門式 5 軸聯(lián)動加工中心、多主軸鏡像銑削機床等)實現(xiàn)了從“無”到“有”，并成功應用于重點領域和重點工程的實際生產(chǎn);濟南二機床已有9條用于大型快速高效全自動沖壓生產(chǎn)線出口至福特汽車集團(美國)，并進一步拓展到日產(chǎn)汽車公司(日本)、標致雪鐵龍集團(法國)，進入國際市場;5軸聯(lián)動數(shù)控機床精度測試“S試件”標準列入ISO 標準，實現(xiàn)我國在國際高檔數(shù)控機床技術標準領域“零”的突破。2015年，國家全面推進實施制造強國戰(zhàn)略，“高檔數(shù)控機床和機器人”等10大領域被列為重點。2016年，我國機床工業(yè)的產(chǎn)出數(shù)控化率和機床市場的消費數(shù)控化率均接近 80% 的水平，基本實現(xiàn)了機床產(chǎn)品的數(shù)控化升級。我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)在高速發(fā)展的同時，企業(yè)創(chuàng)新能力不足、核心技術缺失、專業(yè)人才不足、技術基礎薄弱和產(chǎn)業(yè)結構失衡等深層次問題也逐漸顯現(xiàn)，2019年國內機床行業(yè)兩大巨頭——大連機床和沈陽機床分別走向破產(chǎn)和重整，并被中國通用技術集團重組。與此同時，一批數(shù)控機床后起之秀異軍突起，以東部沿海地區(qū)為主形成了面向市場的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)聚集地區(qū)等。

2、“十八羅漢”變遷

中國機床的發(fā)展，經(jīng)歷了“十八羅漢”變遷和民營機床企業(yè)快速發(fā)展。

“一五”時期，我國由蘇聯(lián)及東歐國家援建了156項重點工程項目，其中涉及機床工業(yè)的項目有：新建沈陽第一機床廠和武漢重型機床廠、改建沈陽第二機床廠(即中捷友誼廠)，此外在蘇聯(lián)專家指導下，一機部按專業(yè)分工規(guī)劃布局了被稱為“十八羅漢”的一批骨干機床企業(yè)，這些企業(yè)及其專業(yè)產(chǎn)品分工見表1。

在計劃經(jīng)濟環(huán)境下，“十八羅漢”和“七所一院”快速建立了我國較完整的機床工具產(chǎn)業(yè)和科研體系，支撐了建國后直至1978年改革開放前我國的工業(yè)化發(fā)展，并為改革開放后制造業(yè)的快速發(fā)展奠定了基礎。近年來，“十八羅漢”經(jīng)過多次改革，經(jīng)營機制、管理體制、所有制結構都發(fā)生了很大變化。經(jīng)過40多年發(fā)展變遷，曾經(jīng)作為我國機床行業(yè)主力軍的“十八羅漢”企業(yè)中，一部分改革創(chuàng)新穩(wěn)定發(fā)展，如濟南二機床已發(fā)展為世界三大數(shù)控沖壓裝備制造商之一，同時還生產(chǎn)大重型金屬切削機床，成為“中國名牌”;一部分企業(yè)仍在改革調整之中，例如，沈陽機床、大連機床、齊二機床等已進入中國通用技術集團，并與集團下屬的北京機床研究所、哈爾濱量具刃具公司、天津一機床等共同組成了先進制造與技術服務主業(yè)中的機床板塊;少數(shù)企業(yè)已經(jīng)破產(chǎn)不再經(jīng)營，如長沙機床廠。

表1 “一五”時期布局的機床行業(yè)“十八羅漢”

而近10年來，一批民營數(shù)控機床企業(yè)異軍突起，在國內外市場產(chǎn)生重要影響，如北京精雕、四川普什寧江、大連光洋/科德、上海拓璞、紐威數(shù)控(蘇州)、寧波海天精工、武漢華中數(shù)控、廣州數(shù)控等，它們是在數(shù)控機床行業(yè)國內外市場競爭中崛起的后起之秀，成為中國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的有生力量。另外，以市場和用戶需求為導向，東部沿海地區(qū)則形成了數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，如山東滕州中小機床之都、江蘇泰州特種加工機床基地、浙江溫嶺工量具機床名城、浙江玉環(huán)經(jīng)濟型數(shù)控車床之都、浙江寧波模具之都、安徽博望刃具之鄉(xiāng)等，它們?yōu)閿?shù)控機床市場繁榮帶來了新鮮的活力和特色。

3、04專項的標志性成果

2009年，對于中國機床發(fā)展具有重要意義和作用的04專項正式啟動�！笆�一五”期間，通過支持8大類、57種主機產(chǎn)品部署課題任務，重點解決“有無”問題;“十二五”期間，聚焦高檔數(shù)控系統(tǒng)、功能部件及成套裝備和生產(chǎn)線的研發(fā);“十三五”期間，進一步重點聚焦航空航天、汽車兩大領域，著力攻克數(shù)控系統(tǒng)與功能部件、可靠性和精度保持性技術、加工效率與工藝水平提升等問題。總體上，專項課題部署覆蓋了實施方案確定的重點任務，涵蓋了重點領域急需的關鍵制造裝備，部分先進企業(yè)在專項實施過程中充分了解用戶需求，由此催生出一批關鍵制造裝備，具備了一定的國際競爭實力。

在04專項支持下研制了一批高檔數(shù)控機床和基礎制造裝備，標志性裝備及相關技術成果如下：

(1)航空領域大型關鍵成套制造裝備。成功研制一批典型航空結構件加工所需的切削/成形裝備，如8萬噸(800MN)大型模鍛壓力機、龍門及臥式5軸聯(lián)動加工中心、大型翻板臥式加工中心、復合材料鋪帶機和鋪絲機等，填補了國內空白，實現(xiàn)了進口替代。

(2)運載火箭大型特種制造裝備。多主軸鏡像銑削加工機床、大型龍門式 5軸加工中心、重型5軸龍門式攪拌摩擦焊裝備、自動化鉚接裝備等制造裝備得到示范應用，掌握了核心關鍵技術，實現(xiàn)了自主可控，為載人航天、空間站工程和新一代運載火箭提供了有力支撐。

(3)汽車大型快速高效全自動沖壓生產(chǎn)線。形成了“汽車車身大型快速高效全自動沖壓生產(chǎn)線”等優(yōu)勢技術和產(chǎn)品，裝備了國內幾乎所有自主品牌、合資品牌的汽車企業(yè)，國內市場占有率達70%以上，國際市場占有率達30%，徹底擺脫了國產(chǎn)汽車高檔沖壓設備主要依賴進口的局面。

(4)動力總成(汽車發(fā)動機)關鍵加工裝備。面向動力總成的關鍵加工裝備精密臥式加工中心實現(xiàn)100%數(shù)字化設計，突破了熱誤差綜合補償技術，可靠性大幅提升，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和主要功能部件配套率顯著提高。

(5)發(fā)電設備重型制造裝備。成功研制3.6萬噸(360MN)黑色金屬垂直擠壓機、超重型立式車銑復合加工中心、重型橋式龍門 5軸聯(lián)動車銑復合機床等，為第三代核電提供了有效支撐。

(6)大型船舶制造裝備。成功研制 25m 數(shù)控立柱移動立式銑車機床、大型組合式曲軸車銑復合機床，解決了國家重大工程急需，填補國內空白，我國船舶用高檔數(shù)控重型機床已可滿足船舶自主化制造的需求。

(7)光學元件超精密關鍵制造裝備。突破了超精密制造機床關鍵技術，研制出主要技術指標達到國際先進水平的一批超精密加工關鍵裝備，構建直接應用于國家重大光學工程的 3 條示范生產(chǎn)線，完成國家重大工程所需的典型光學元件試制。

(8)高檔數(shù)控機床成套裝備。成功研制出箱體類零件加工 FMC50 柔性制造單元、航天發(fā)動機關重件 FMS 生產(chǎn)線、高壓油泵驅動單元凸輪軸智能生產(chǎn)線、汽車自動變速器齒輪(箱)數(shù)字制造工藝裝備鏈、螺紋/螺桿數(shù)字制造工藝裝備鏈、汽車輪轂智能制造島、五軸機床鋁合金肋板類臥式加工生產(chǎn)線等，在航空航天、汽車等領域實現(xiàn)應用。

(9)高檔數(shù)控系統(tǒng)。多通道、多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)關鍵技術指標達到國際主流產(chǎn)品技術水平，功能與之相當，可靠性有效提升，打破國外數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面，實現(xiàn)了在航空航天重點企業(yè)的批量示范應用。

(10)高檔數(shù)控機床功能部件及配套體系。高速、高精、重載滾珠絲杠和直線導軌產(chǎn)品性能及市場占有率均明顯提高，功能部件配套體系逐步完善。

(11)關鍵領域所需成套刀具及成套裝備。工具行業(yè)技術水平明顯提升，研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化能力明顯增強，在航空和汽車行業(yè)基本具備刀具整體配套能力。

4、國內外對比分析

數(shù)控機床，有著獨特的產(chǎn)業(yè)特點，在現(xiàn)代工業(yè)中是具有基礎性、復雜性和戰(zhàn)略性的物資。數(shù)控機床(特別是高檔數(shù)控機床)在產(chǎn)業(yè)和技術方面有如下一些特點：

(1)技術密集、迭代積累。數(shù)控機床是一類將機械、電氣、液壓、控制、硬件、軟件、信息、網(wǎng)絡、傳感等多學科、多專業(yè)的技術高度集成于一個實物載體的產(chǎn)品，技術高度密集，需要長期積累和迭代。

(2)工藝細分、品種繁多。涉及切削加工，成形加工，特種加工等不同的類別和工藝，工藝劃分較細，產(chǎn)品類別及型號繁多。

(3)市場量小、利潤較低。機床行業(yè)往往只是其服務的終端產(chǎn)品行業(yè)(如汽車、工程機械、飛機制造等)規(guī)模的百分之幾，它提供制造工具類的產(chǎn)品，產(chǎn)品功能和性能要求高但利潤低。

(4)勞動密集、工匠精神。由于運動精度、動態(tài)性能要求高但市場規(guī)模小，故難以進行大批量自動化生產(chǎn)，需要大量具有工匠精神的技能型工人。

(5)資本疏離、隱性壟斷。雖然機床行業(yè)總體來說在全球是一個充分競爭的行業(yè)，但在高檔數(shù)控機床領域，先入者往往基于自身技術積累而建立起強大的市場競爭優(yōu)勢，具有隱性壟斷的特征，即在該領域市場機制是局部失靈的。對于后發(fā)的工業(yè)化國家，投資高檔數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)風險很大，因此資本一般是疏離該領域的，需要依靠國家財政支持和產(chǎn)業(yè)政策傾斜。

在綜合分析多方面的資料基礎上，本文從市場需求、決策管理、產(chǎn)品定位與服務、創(chuàng)新體系、核心技術、人才教育及產(chǎn)學研合作、研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方面，對中國、德國及瑞士等歐洲國家、日本進行了對比分析，具體情況如表2所示。德國和日本的做法，值得中國借鑒。

表2 數(shù)控機床領域國內外對比分析

5、未來發(fā)展趨勢

在未來主要發(fā)展趨勢方面，數(shù)控機床技術呈現(xiàn)出高性能、多功能、定制化、智能化和綠色化的發(fā)展趨勢，即：

(1)高性能。數(shù)控機床發(fā)展過程中，一直在努力追求更高的加工精度、切削速度、生產(chǎn)效率和可靠性。未來數(shù)控機床將通過進一步優(yōu)化的整機結構、先進的控制系統(tǒng)和高效的數(shù)學算法等，實現(xiàn)復雜曲線曲面的高速高精直接插補和高動態(tài)響應的伺服控制;通過數(shù)字化虛擬仿真、優(yōu)化的靜動態(tài)剛度設計、熱穩(wěn)定性控制、在線動態(tài)補償?shù)燃夹g大幅度提高可靠性和精度保持性。

(2)多功能。從不同切削加工工藝復合(如車銑、銑磨)向不同成形方法的組合(如增材制造、減材制造和等材制造等成形方法的組合或混合)，數(shù)控機床與機器人“機-機”融合與協(xié)同等方向發(fā)展;從“CAD-CAM-CNC”的傳統(tǒng)串行工藝鏈向基于3D實體模型的“CAD+CAM+CNC集成”一步式加工方向發(fā)展;從“機-機”互聯(lián)的網(wǎng)絡化，向“人-機-物”互聯(lián)、邊緣/云計算支持的加工大數(shù)據(jù)處理方向發(fā)展。

(3)定制化。根據(jù)用戶需求，在機床結構、系統(tǒng)配置、專業(yè)編程、切削刀具、在機測量等方面提供定制化開發(fā)，在加工工藝、切削參數(shù)、故障診斷、運行維護等方面提供定制化服務。模塊化設計、可重構配置、網(wǎng)絡化協(xié)同、軟件定義制造、可移動制造等技術將為實現(xiàn)定制化提供技術支撐。

(4)智能化。通過傳感器和標準通信接口，感知和獲取機床狀態(tài)和加工過程的信號及數(shù)據(jù)，通過變換處理、建模分析和數(shù)據(jù)挖掘對加工過程進行學習，形成支持最優(yōu)決策的信息和指令，實現(xiàn)對機床及加工過程的監(jiān)測、預報和控制，滿足優(yōu)質、高效、柔性和自適應加工的要求。“感知、互聯(lián)、學習、決策、自適應”將成為數(shù)控機床智能化的主要功能特征，加工大數(shù)據(jù)、工業(yè)物聯(lián)、數(shù)字孿生、邊緣計算/云計算、深度學習等將有力助推未來智能機床技術的發(fā)展與進步。

(5)綠色化。技術面向未來可持續(xù)發(fā)展的需求，具有生態(tài)友好的設計、輕量化的結構、節(jié)能環(huán)保的制造、最優(yōu)化能效管理、清潔切削技術、宜人化人機接口和產(chǎn)品全生命周期綠色化服務等。

切削機床是利用刀具或磨具通過機械能作用于工件，實現(xiàn)材料去除的各種工藝(如車削、銑削、鏜削、鉆削、磨削等)，其本質問題可以歸結為兩點，一是用什么能量去除材料? 二是如何控制能量使用? 如本文開篇所述，機床1.0是以蒸汽動力直接給機床提供機械能以實現(xiàn)各種切削工藝，控制方式是手動控制;機床 2.0將電能轉換為機械能以驅動機床，并帶來數(shù)字控制機床的出現(xiàn)，控制方式是自動控制;機床 3.0則是計算機和信息技術帶來的計算機數(shù)控機床，它改變了機床控制方式和生產(chǎn)組織方式，使其數(shù)字化、網(wǎng)絡化。

展望未來，機床4.0將面臨新的革命性變化，表現(xiàn)在一是材料去除過程直接所用的能量由以機械能為主變化為機械能、電能、光能、化學能等多種能場及其組合。二是能量使用的控制方式，一方面智能化控制是未來機床近期發(fā)展的最主要特征和趨勢，它使得機床更高(精度)、更快(效率)、更強(功能)、更省(綠色);另一方面，即將出現(xiàn)的量子計算和量子計算機，就如同當年電子計算機給數(shù)控機床帶來革命性跨越一樣，重新定義一代數(shù)控機床，催生出全新原理和全新概念的數(shù)控機床和生產(chǎn)過程。

機床作為工作母機，多年來為工業(yè)革命和現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展提供了制造工具和方法;未來工業(yè)發(fā)展和人類文明進步，仍然離不開數(shù)控機床的支撐和促進。展望未來，新的一輪工業(yè)革命給數(shù)控機床的發(fā)展帶來新的挑戰(zhàn)和機遇，先進制造技術與新一代信息技術及新一代人工智能融合，也給數(shù)控機床的技術創(chuàng)新、產(chǎn)品換代和產(chǎn)業(yè)升級提供了技術支撐，數(shù)控機床將走向高性能、多功能、定制化、智能化和綠色化，并擁抱未來的量子計算新技術，為新的工業(yè)革命和人類文明進步提供更強大、更便利和更有效的制造工具。

來源：騰訊網(wǎng)

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