數控系統(tǒng)是數控裝備的大腦。數控系統(tǒng)決定著數控機床的性能、功能、可靠性的關鍵因素。數控系統(tǒng)廣泛應用于汽車、航空航天以及軍事工業(yè)等領域，它決定一個國家制造業(yè)的發(fā)達程度，是決定一個國家在精密制造成就的制造的高尖技術。從制造大國轉變?yōu)橹圃鞆妵泻芏嗤緩剑罅Πl(fā)展數控系統(tǒng)則是重要道路之一。

一、國產數控系統(tǒng)發(fā)展

　　我國對數控系統(tǒng)的研究起始于1958年，科研院、高校和少數機床廠開始了數控技術的研究，由于國內電子元器件等相關技術落后，對數控系統(tǒng)的特點、發(fā)展缺乏認識，基礎薄弱，國產數控系統(tǒng)的研究始終沒有大的突破，數控產業(yè)的發(fā)展更是裹足不前。

　　改革開放后，六五、七五八五連續(xù)三個五年計劃，引進國外技術，消化和吸收，并組織科技攻關，利用先進的數控裝置、主軸和伺服驅動等硬件技術，國產數控系統(tǒng)的發(fā)展有了質的飛躍，在吸收國外數控系統(tǒng)新進技術的同時，我國自己數控系統(tǒng)的品牌逐步誕生，然而引進不是最先進技術，與國外數控系統(tǒng)的競爭處于不利地位。九五期間是數控系統(tǒng)產業(yè)化階段，基本掌握了現代數控技術，建立了數控研發(fā)、生產基地，培養(yǎng)了一批數控專業(yè)人才，初步形成了自己的數控產業(yè)。

　　近年來，國產中、低檔數控系統(tǒng)的性能、功能和可靠性已大幅提高，與國外的差距也不斷縮小。從技術層面看，國產中、低檔數控系統(tǒng)已基本能夠滿足國內生產數控機床的技術要求，國產高檔數控系統(tǒng)如五軸聯動數控系統(tǒng)也實現了零的突破。然而技術上的突破并不等于市場上的突破。特別是在數控系統(tǒng)正朝著智能化、開放式、網絡化方向發(fā)展的今天，日本發(fā)那科和德國西門子等國際數控系統(tǒng)廠商生產的能夠實現多軸、多通道、高速和高精度切削、復合化加工的數控系統(tǒng)已經在市場上暢銷，而我國數控系統(tǒng)的產業(yè)化卻依然無法消除國內用戶對國產數控系統(tǒng)可靠性的疑慮。尤其是在高端數控系統(tǒng)領域，國產的高檔數控系統(tǒng)只占年購買量的較低，大量的高性能數控系統(tǒng)仍然依賴進口。

二、國產數控系統(tǒng)突破與未來

　　近年來，一些優(yōu)秀的國內數控系統(tǒng)制造企業(yè)異軍突起，在中低檔經濟普及型競爭激烈的市場中，國產數控系統(tǒng)的市場占有率逐年提高。高檔數控系統(tǒng)雖然與國外的系統(tǒng)有一定差距，但是在隨著關鍵技術逐步突破，差距正在逐步縮小。

　　總線式數控系統(tǒng)

　　總線處于設備的底層，有協議簡單、容錯能力強、安全性好、成本低的特點，總線式數控系統(tǒng)不僅能使數控系統(tǒng)與外部裝置之間高速傳輸大量的數據，從而滿足高精高速的加工需求，而且能簡化數控系統(tǒng)便于擴展。為了實現國產數控系統(tǒng)現場總線的標準化，數控系統(tǒng)現場總線技術標準聯盟制定了NCUC-Bus現場總線（Numerical Control Union of China-Bus中國數控聯盟總線），現場總線在數控領域的應用日趨廣泛，總線型數控系統(tǒng)成為目前中高檔數控系統(tǒng)的主流。

　　國內主流的數控系統(tǒng)廠商都推出了自主研發(fā)的總線式數控系統(tǒng)。例如，華中8型全數字總線數控系統(tǒng)基于NCUC工業(yè)現場總線技術；沈陽機床集團的飛陽數控系統(tǒng)是一款基于總線技術和Linux平臺之上的數控系統(tǒng)；大連光洋數控最新研發(fā)的新一代模塊化全數字總線開放式高檔數控系統(tǒng)，采用通用PC+PCI-GLINK控制卡+總線式一體化電機的硬件結構；廣州數控推出的高檔數控系統(tǒng)則配備了GSK-Link工業(yè)以太網總線作為數據控制通信通道實時控制。

圖1 華中HNC-848數控系統(tǒng)

　　開放的PLC編程

　　數控系統(tǒng)的控制包括兩個方面:NC控制和PLC控制，數控系統(tǒng)除了對各軸的位置進行連續(xù)控制外，機床輔助設備需要PLC控制。PLC控制是在數控機床運行過程中，根據CNC內部標志以及機床的各控制開關、檢測元件、運行部件的狀態(tài)，按照程序設定的控制邏輯對諸如刀庫運動、換刀機構、冷卻液等的運行進行控制。隨著國產數控系統(tǒng)的性能不斷的強大，對于PLC控制逐步開放，用戶可以根據加工需求對PLC進行編輯，從而達到更高的加工效果。

　　多通道多軸聯動

　　多軸聯動是定義一款數控系統(tǒng)是否為高端數控系統(tǒng)的標尺之一，同時控制的軸數越多數控系統(tǒng)的性能多強大，其加工的可以更加復雜，國產數控系統(tǒng)在在經濟普及型領域逐步占據市場主導，在多軸聯動數控系統(tǒng)方面已經取得很多成就。多通道技術是高檔數控系統(tǒng)的重要功能，一個通道是一個完整的數控系統(tǒng)的控制功能，多通道則體現數控系統(tǒng)的功能更加強大，能夠對一個零件的多個工序在同一臺數控機床上加工，將加工工藝并聯化，大大提高加工的精度和效率。多軸多通道是將數控系統(tǒng)中多個插補軸或定位軸分別分配在多個不同的通道在每個通道內執(zhí)行不同的數控加工程序和進行不同方式的數控機床操作。例如華中數控8型系列數控系統(tǒng)，大連光洋GNC60/61/62系列數控系統(tǒng)等都支持多軸多通道，雖然與國外多軸多通道數控系統(tǒng)在精度、可靠性、加工效率等性能方面有一定的差距，但是隨著更多品牌國產數控系統(tǒng)研究多軸多通道聯動數控系統(tǒng)，將會延續(xù)經濟普及型數控系統(tǒng)的成績。

圖2大連光洋GNC60/61/62系列數控系統(tǒng)

　　復合加工

　　隨著加工零件越來越復雜，加工工藝和工序愈加繁多，復合加工逐漸成為復雜零件、高精密零件和難加工零件提供了先進的解決方案，復合加工集多種工藝于一天，工件一次裝夾后可以完成大部分的加工，不僅減少裝夾的時間，更是加強了加工精度和效率，目前復合加工的集中程度不高，主要以車銑復合、車－磨復合、車削－激光加工中心等，多軸聯動、典型復雜零件加工，更多加工工藝的復合，將會是復合加工研究方向。

　　智能化

　　數控系統(tǒng)由自動化向智能化發(fā)展是必然趨勢，智能化數控系統(tǒng)能智能感知加工條件和環(huán)境，并自行判斷和決策以適應外界變化，進而適應柔性和高效生產的要求。智能化數控系統(tǒng)主要體現：操作智能化、加工智能化、維護智能化、管理智能化。國內高端數控系統(tǒng)開始智能化的研發(fā)，采用了開放的體系結構的飛陽數控系統(tǒng)體現了數控技術和信息技術的發(fā)展，其實現智能化的技術路線和途徑更加寬廣，同時也為客戶進行二次開發(fā)提供了良好的手段。

圖3 飛陽數控系統(tǒng)

　　可靠性

　　數控機床的可靠性核心在于數控系統(tǒng)的可靠性，幾年前，國產數控系統(tǒng)的可靠性一直不理想，在加工過程中遇到意外情況概率較高，加工的精度得不到保證，電磁兼容性沒有得到很好的解決。數控機床的功能逐漸增多，對于數控系統(tǒng)的可靠性要求也增加。隨著數控系統(tǒng)硬軟件的技術提升，如在CPU芯片，檢測軟件等方面性能加強，國產數控系統(tǒng)的可靠性得到很大的提高，無故障加工時間更是超過1萬小時。

三、國產數控系布局

　　國產數控系統(tǒng)經過多年發(fā)展形成了南北中西東的布局。東有上海開通數控有限責任公司、南京華興數控設備有限責任公司、南京新方達數控有限公司、江蘇仁和新技術產業(yè)有限公司等；南有廣州數控設備有限公司、深圳珊星電腦有限公司；西有成都廣泰實業(yè)有限公司、綿陽圣維數控有限責任公司；北有北京凱恩帝、沈陽高精、大連光洋、北京航天機床數控系統(tǒng)有限公司、大連大森數控技術有限公司、北京凱奇數控成套有限公司。中有武漢華中數控股份有限公司。

　　國產數控布局之南

　　廣州數控設備有限公司

　　廣州數控-中國南方數控產業(yè)基地，擁有國內先進的專業(yè)數控技術，是國內最大的數控系統(tǒng)供應商之一。主營業(yè)務有：數控系統(tǒng)、伺服驅動、伺服電機研發(fā)生產，數控機床連鎖營銷、機床數控化工程，工業(yè)機器人、精密數控注塑機研制，數控高技能人才培訓。廣州數控市場占有居國產數控系統(tǒng)前列。

圖4廣州數控系統(tǒng)

　　深圳珊星電腦有限公司

　　深圳珊星電腦有限公司，研發(fā)的塑料機械控制系統(tǒng)、工業(yè)變頻器、數控系統(tǒng)、PLC可編程控制器等產品在工業(yè)控制領域得到廣泛應用。深圳珊星電腦有限公司主要關注塑機數控系統(tǒng)和變頻器，從F2600到F8000系列塑機專用數控系統(tǒng)，使國產塑機數控化大大提高，針對塑機的變頻器，克服變頻器運行不穩(wěn)定、電機跳閘等問題，提高塑機的生產效率。

　　國產數控布局之北

　　北京凱恩帝數控技術有限責任公司

　　凱恩帝數控系統(tǒng)誕生于1993年，是從事數控系統(tǒng)及工業(yè)自動化產品研發(fā)、生產、銷售及服務的高新技術企業(yè)。早期的產品學習FANUC3、FANUC6等國外先進的數控技術，經過多年研發(fā)創(chuàng)新的凱恩帝數控系統(tǒng)逐步融合自己的技術特點，開發(fā)了多個系列、數十款數控系統(tǒng)，并相應推出各種專機控制器、驅動器，電機等配套產品，滿足機床工具行業(yè)單軸控制機械、數控車床、數控銑床、加工中心以及專用機械的多種應用需求，為不同用戶提供了充分的選擇范圍。

圖5 凱恩帝數控系統(tǒng)產品

　　大連光洋科技工程有限公司

　　大連光洋主要產品包括光纖總線開放式高檔數控系統(tǒng)（含總線式全數字同步/異步伺服電機和驅動裝置）和直驅式關鍵功能部件（包括：直驅式力矩電機和驅動裝置、直驅式單/雙擺銑頭、直驅式單/雙軸轉臺），以及手脈手輪、編碼器、細分器、實時核等數控產品。經過近十年的技術創(chuàng)新，光洋成為同行業(yè)國際上首家在一家企業(yè)實現完整數控技術產品產業(yè)鏈的企業(yè)，構建完成具有國際競爭力的完整數控技術鏈和產業(yè)鏈，具備了從系統(tǒng)的角度去規(guī)劃、設計、分析、優(yōu)化高檔數控機床的能力，光洋開辟了一條中國機床工業(yè)發(fā)展的新模式。

　　國產數控布局之“東”

　　上海開通數控有限責任公司

　　上海開通數控有限公司成立于1993年2月，隸屬于上海電氣集團中央研究院，是國內最早從事數控系統(tǒng)和交流伺服驅動系統(tǒng)開發(fā)、生產的單位之一。產品主要有：普及型數控系統(tǒng)、基于PC的開放式數控系統(tǒng)、數字式交流伺服、交流主軸驅動裝置、智能控制器等。

　　南京華興數控設備有限責任公司

　　南京華興數控設備有限責任公司，自主研發(fā)和生產了從數控系統(tǒng)，交流伺服，主軸伺服，交流伺服電機，主軸伺服電機到隔離功率變壓器的機床全套電控產品，經濟普及型數控系統(tǒng)的到用戶的認可，逐步從江浙一帶影響全國，大功率永磁同步主軸伺服單元，多軸多通道總線式數控系統(tǒng)，100萬線高分辨永磁同步電機及總線型伺服驅動器的推出的，極大程度提升了數控系統(tǒng)的性能。

　　國產數控布局之“西”

　　成都廣泰實業(yè)有限公司

　　廣泰致力于經濟普及型數控系統(tǒng)的開發(fā)，多年技術積累廣泰開始進入中高檔數控系統(tǒng)開發(fā)生產領域。推出了600系列、150i系列、130i系列、330i系列高、中、低檔數控系統(tǒng)及各種型號的交流伺服驅動系統(tǒng)等高性能數控產品，同時廣泰成功研制開發(fā)出6自由度垂直多關節(jié)CCR-RB系列工業(yè)機器人，該系列工業(yè)機器人具有動作范圍大、運動速度高、功能強大、接口豐富、操作簡便等特點，額定負載為3Kg、8Kg、20Kg、30Kg，可廣泛應用于弧焊、涂膠、切割、搬運、碼垛、噴漆、科研及教學、機床加工上下料等領域。

圖6 廣泰數控裝備

　　國產數控布局之中

　　武漢華中數控股份有限公司

　　華中數控具有自主知識產權的數控裝置形成了高、中、低三個檔次的系列產品，公司在前期技術積累基礎上，研制了華中8型系列高檔數控系統(tǒng)新產品，已有數十臺套與列入國家重大專項的高檔數控機床配套應用；具有自主知識產權的伺服驅動和主軸驅動裝置性能指標達到國際先進水平，自主研制的5軸聯動高檔數控系統(tǒng)已有150多臺在汽車、能源、航空等領域成功應用。公司研制的60多種專用數控系統(tǒng)，應用于紡織機械、木工機械、玻璃機械、注塑機械以及雷達、火炮等武器裝備。公司紅外熱像儀產品已廣泛應用于鋼鐵、能源、化工、醫(yī)療等行業(yè)。

圖7 華中8型全數字總線式高檔數控系統(tǒng)

結束語

　　數控系統(tǒng)是集多種技術于一體的高科技行業(yè)，從基礎元件到新技術思維的突破，推動國產數控系統(tǒng)不斷前行，縮小與國外系統(tǒng)的差距。隨著《數控一代機械產品創(chuàng)新應用示范工程》在全國范圍內不斷推廣，各國產數控系統(tǒng)品牌廠商將會推出更多高性能的數控系統(tǒng)，同時可能誕生新興的數控系統(tǒng)品牌，國產數控系統(tǒng)將會得到飛速的發(fā)展。