制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。
1.1以科技创新为先导
中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。
为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。
1.2在商品化上狠下工夫
近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。
影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。
2、数字控制。数字控制（NumericalControl，NC）是一种用数字化信号对控制对象（如机床的运动及其加工过程）进行自动控制的技术，简称为数控。
3、数控技术。数控技术是指用数字、字母和符号对某一工作过程进行可编程的自动控制技术。
4、数控系统。数控系统是指实现数控技术相关功能的软、硬件模块的有机集成系统，它是数控技术的载体。
5、计算机数控系统。计算机数控系统（ComputerNumericalControl，CNC）是指以计算机为核心的数控系统。
在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。
为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。
1总体战略
制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。
1.1以科技创新为先导
中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。
为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。
1.2在商品化上狠下工夫
近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。
影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。
另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。
因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。
1.3将管理和营销作为产业发展重点
经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境［1］。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。
因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。
1.4大力加强技术支持和服务
数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。
1.5坚持可持续发展道路
可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的以油气、喷油等取代油雾，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。
国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证［2］。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”。
2技术途径
2.1发展具有中国特色的新一代PC数控系统
数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。
实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年［3］）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。
目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。
几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时（如细插补、位置伺服控制等），从而造成系统硬件规模庞大。对于数控系统这种批量不大的产品，在国内现有工艺条件下，很难从硬件制造的角度保证系统的可靠性，因而使得国产数控系统在生产现场的表现不佳，对国产数控系统的形象和声誉造成严重影响，使得不少用户现在还心有余悸。
因此，我们在开发新型数控系统时，应优先选用新型高性能CPU（如高主频的PentiumII、PentiumIII等）作为系统的运算和控制核心，并尽量用软件来实现数控的所有功能。这样，可大幅度减小系统硬件的规模。此外，还应在软件设计、电源设计、接插件设计与选用、接地与屏蔽设计和施工等方面采用强抗扰高可靠性设计与制造技术，从而全面提高系统的可靠性。
由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺服控制功能。这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。
这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。
此外，集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。
2.2推进数控功能部件的专业化生产
解决数控系统问题后，如何实现数控机床的模块化设计与制造便是我国机床制造企业快速响应市场需求，在竞争中获胜的另一关键。要实现数控机床的模块化设计制造，必须解决数控机床功能部件的专业化生产问题。目前我国在这方面离实际需求还有相当大的差距。因此，在今后的若干年内，我们必须大力促进数控机床功能部件的开发和专业化生产。其要点如下：
(1)新型永磁电主轴单元电主轴已成为国际市场上最热门的数控机床功能部件。但目前这类产品几乎都为感应异步型，存在以下突出问题：①转子上存在绕组，有大电流流过，因此转子发热严重，直接影响主轴精度；②低速出力小且转矩脉动大，难以满足宽范围切削要求；③效率和功率因素低，不仅电机体积和重量大而且要求逆变器容量大、耗能多；④控制系统复杂、成本高。
因此，利用我国稀土永磁材料的优势，开发新型大功率、高效率、宽调速范围永磁同步型交流电主轴单元，将可有效解决现有电主轴存在的问题，形成具有中国特色的新一代电主轴产品。由于永磁电主轴的机械结构和控制系统都较感应异步型电主轴简单，因此易于进行专业化大规模生产。当然，这还要攻克主轴支承（陶瓷轴承、流体动静压轴承、磁悬浮轴承）技术、高精度高速动平衡技术、高速驱动、检测与控制技术、高可靠性安全保证技术等关键技术。
(2)廉价的高性能伺服系统目前，一套进给交流伺服系统（驱动器+电机）的价格一般都在万元以上，主轴伺服系统的价格高达数万元，已成为降低国产数控机床成本的一大障碍。因此，应配合新型集成化国产数控系统的发展，大力开发廉价的高性能内装式伺服系统。由于内装式伺服的硬件部分只有电机和功率接口，充分利用我国的永磁资源优势，通过专业化生产可以把电机的造价降下来，而采用智能化的IPM模块作为功率接口也很便宜，因此将内装式进给伺服的价格控制在数千元以内，将内装式主轴伺服的价格控制在2万元以内，将是完全可能的。
(3)直线交流伺服系统直线交流伺服系统是下一世纪数控机床不可缺少的功能部件，目前我国还没有成熟产品，因此应加强研究、开发和推广应用。考虑到常规机床的防磁问题较难解决，而并联机床的防磁相对容易，因此可为常规结构机床开发感应异步型直线电机，为并联结构机床开发永磁同步型直线电机，从而扬长避短，构成符合实际应用要求的新型高速高精度进给系统。在此基础上，可进一步开发将驱动与支承合二为一的磁悬浮工作台。
(4)零传动数控转台与摆头数控转台与摆头是多坐标数控机床的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度，因而必须另辟蹊径开发新型零传动（无机械传动链）数控转台和摆头，以促进我国高速高精度多坐标数控机床的发展。
(5)高速高精度检测装置高速高精度是下世纪数控机床发展的主题，这不但需要高性能的控制和驱动，同时还需要高品质的检测环节，因此应在现有技术基础上，进一步开发0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)线位移传感器和100万脉冲/r的角位移传感器，此类技术国外对我国是封锁的。
2.3加速数控机床的全国产化，打好市场翻身仗
数控产业化的最终成功将体现在数控机床的全国产化和市场占有率上。在上述总体战略指导下，采取抓两头（低价位数控机床和高速高效数控机床）、带中间（普通数控机床）、促重型（重型关键装备）的方针，将是在国内市场上快速收复失地，在国际市场上稳步进军，最终打赢国产数控机床市场翻身仗的一种有效战术和策略。关于普通数控机床的发展已有许多文章作了专门论述，因此下面仅就低价位数控机床、高速高效数控机床和重型数控机床的发展问题作一讨论。
(1)大力发展低价位数控机床低价位机床是功能满足用户要求(无功能浪费)、技术指标适中、可靠性好、价格便宜的普及型数控机床。这类机床已成为国际市场上数控机床的发展趋势之一，也是国内众多用户渴求的产品，其市场前景相当广阔。然而，如果采用国外数控系统（包括伺服）按照传统思路来发展低价位机床，是很难将价格降至广大用户所能接受的水平的。因此，采用本文提出的新型集成化国产数控系统来发展高性能的低价位数控机床，将是一条最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此构成的全国产普及型数控车床的售价完全可以控制在10万元以内，三坐标数控铣床可控制在15万元左右，加工中心可控制在20万元左右。此价位的国产数控机床将是具有较强竞争力的。
(2)加速开发高速高效数控机床高速高效是数控机床发展的另一大潮流。发展高速高效数控机床的技术途径可有以下几条：①通过提高切削速度和进给速度，从而达到成倍提高生产效率，有效提高零件的表面加工质量和加工精度并解决常规加工难以解决的某些特殊材料（如铝钛合金、模具钢、淬硬钢）和特殊形状零件（如复杂薄壁零件）的高效加工问题。②通过工艺复合，减少工件的安装次数，有效缩短搬运和装夹时间。例如，将五面五轴加工中心与立车复合构成万能加工中心，可实现一次装卡完成零件的大部分（或全部）加工。③采用高速高精度圆周铣加工孔和以螺旋轨迹插补实现不钻底孔的直接攻丝等新加工方法，大幅度减少换刀次数，提高加工效率。④为数控机床开发智能寻位加工功能，消除对精密夹具和人工找正的依赖，有效缩短单件小批加工的准备时间。
在我国现实条件下如果沿用传统思路是难以实现上述途径的，因此，必须立足国情，结合实际勇于创新，大胆探索新的道路。考虑到常规数控机床在总体结构上基本上采用工件和刀具沿各自导轨共同运动的方案，一方面由于机床传动环节刚性不足和导轨中的摩擦阻力较大，使运动部件难以获得高的进给速度；另一方面由于工件、夹具和工作台的总质量比较大，使之难以获得高的加速度。此外，传统机床结构是一种串联开链结构，组成环节多、结构复杂，并且由于存在悬臂部件和环节间的联接间隙，不容易获得高的总体刚度，因此难以适应高速高效加工的特殊要求。为此，开发国产高速高效数控机床时，可采用工件固定，以直线电机组成并联短链直接驱动主轴和刀具运动、将高速高精度传动与高刚度支撑合二为一的适合于高速高效加工中心的新型结构。采用该结构的高速高效数控机床不但速度高、刚度高，如果在传动与控制上处理得当，可以达到比常规机床更高的加工精度和加工质量，而且具有机械结构简单，零部件通用化、标准化程度高，制造成本低，易于经济化批量生产等显著优点。因此，沿此思路发展高速高效数控机床将是一条符合国情、易于取得成功的道路。
(3)突破重型数控机床的设计制造技术重型数控机床（特别是多坐标重型数控机床）是国民经济和国防生产中的重大关键设备，属于战略物资，真正先进的重型数控机床国外是不可能卖给我们的，因此，在我国下世纪数控产品的发展中必须依靠自己的力量进行解决。发展重型数控机床必须有过硬的基础，我们在数控机床国产化的进程中应不断总结经验，加强基础技术和关键技术研究，充分发挥我国产学研相结合的优势，各部门通力合作、共同努力，争取在下世纪初取得突破性进展。
目前，在发展重型数控机床中除需加强基础理论研究外，还应加强其关键技术研究。例如，重型机床的控制就是需要加以特殊解决的关键问题。因重型机床加工的工件特别昂贵不允许报废，为了确保机床工作可靠，在数控系统中可采用双（或多）CPU冗余工作方案，以确保运算和控制的绝对正确，并在出现故障时自动诊断、自动修复或自动替补，确保加工不出问题。此外，在电源上可采取双蓄电池供电的全隔离供电方案，即一组电池在给系统供电时，可对另一组电池进行充电，电网与控制系统是完全隔离的。这就彻底消除了重型车间中电网电压波动厉害、干扰严重对数控系统造成的影响，从而有效保证系统的可靠性。又如，重型数控机床的驱动也是一大关键问题。当行程长度超过5m，普通滚珠丝杆就难以胜任大负荷的传动，因此目前一般采用预加负载的双齿轮-齿条机构、静压蜗杆-蜗母条机构、四足（或双足）爬行进给机构等来实现长行程传动。但这些方案存在结构复杂、速度和加速度低、动态性能差、难以达到高精度、维护保养复杂等问题。为此可发展阵列式高效直线电机直接驱动技术和空间并联机构驱动技术，以新的途径来解决重型数控机床的高速、高精度驱动问题。除此之外，机床结构的优化设计、长行程精密检测、重力变形补偿、切削力变形补偿、热变形补偿等也是重型数控机床中必须解决的关键问题，必须予以充分重视。
3结语
制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。
我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！
作者简介
周凯男，1954年生。清华大学（北京市100084）精密仪器与机械学系副教授、工学博士。主要从事数控技术、机电控制工程、制造科学与制造系统等方面的研究工作。取得科研成果15项。70余篇。
参考文献
1杨皖苏，严鸿和.机械科学与技术,1997，26(4):1～6
关键词 精加工；数控技术；译码
中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）113-0201-02
1 数控车床精加工程序的分析
数控机床的所有工作程序和工作内容全部是由其内部程序控制的，工件最终加工成什么标准也是有这些程序来决定的，即数控加工程序是数控机床的控制大脑。实际上数控机床加工产品水平，一部分是由机床本身精密系数决定，另一部分就是由其内部加工程序来控制的。数控车削加工操作要求输入程序尽可能简化，并一次输入程序、调试程序和对刀，确保加工过程中不需要对程序进行修改；数控车床加工操作程序通常情况下是根据零件轮廓来编写的，这种程序实际上就属于精加工程序，将其结合系统循环模块之后，即可完成多余余量的切除操作。数控加工特点决定着每一个数控加工程序中都包含有切削参数、刀锯运动类型、主轴转速和机床状态等相关信息，而且不同信息在程序中都有不同代码和格式相对应。在实际工业生产过程中，不同厂家生产出来的数控机床规格性能和结构等参数也不同，所以相应的输入其系统数控加工程序也不同。
数控加工程序可以看做是由多个程序段组成的，而每一个程序段就是整个程序的单位连续字节，由多个代码组成。每一个程序段所包含的内容不同，在数控加工过程中所承担的任务也不同。所谓程序段的格式，就是由哪些字母、数字或者符号，通过什么样的形式连接在一起。我们可以根据数控机床的型号以及所需要完成的任务来进行程序段的编写，并按照规定格式将单位程序段连接在一起。字地址程序段主要由语句号字、代码字以及程序段结束字符所组成，其中语句号字是数控系统识别成都段标号的重要标志，通常情况下程序段的起始符为N。
2 译码模块的处理过程
每一个数控加工任务确定之后，首先要进行的就是数控加工程序的编写，之后就是非常关键的插补运算处理。插补预处理的主要内容有译码、刀补计算以及加减速控制这三大块。译码模块在整个系统中的主要作用就是对数控加工程序进行插补变化，从而代码转换为系统可识别的数据及控制信息。
1）译码准则
译码模块的程序段译码和数据处理要按照一定的规定进行，且整个预处理过程必须遵循系统程序格式。
刀具上一段的终点即是下一段的起始点：数控加工过程是一个连续运动过程，刀具的运动轨迹是连续的，不能出现跳跃情况。因此在进行数控加工程序编写时，完全可以直接将刀具运动的终点作为接下来操作的起始点。
选择刀尖中心为控制对象：数控机床加工刀尖是CNC控制软件主要的控制对象，它被视为加工过程中的一个动点，任何几何形状的物体都需要经过刀尖的运动得以完成。因此数据加工程序就是控制这一点运动轨迹的程序。
按机床坐标系译码与计算：坐标系是数控机床加工工具的运动范围，每个机床自其制造完成之后，坐标系就已经固定了，因此数控加工程序的编写要遵循数控机床坐标系的规定和位置。
2）译码方法
编译方法：所谓编译方法即数控系统加工程序的预编译，根据不同加工任务编译出相对应的加工程序，实际加工时通过插补模块从系统中提取，用来控制加工工具的运动轨迹，从而实施加工操作。这种数控加工方法最大的优势就在于不需要在进行程序代码之间的转换，大大提高了数控加工效率。但其不足之处是需要占用系统较大的存储空间，而且对于加工零件较复杂的情况下，很容易影响系统的操作性能。
解释方法：该方法采用的是逐行译码、预处理和插补技术，在进行下一步加工程序之前，首先由解释程序对加工代码进行预处理后，再用来控制加工工具。这种数控加工方法使用起来较为简单，而且不需要系统提供较大的存储空间。但由于不同模块之间数据处理时顺序串行的，所以对解释程序的运行速度要求较高，必须要满足在不同程序段之间的来回转换。
3）数控加工程序的检错
数控加工程序的检错是译码过程的第一步，检错效果的好坏将直接影响着数控机床加工程序是否能够有效控制加工工具。检错就是对程序结构、词法以及语法进行检查，只有正确合法的程序段才能够进入系统。
（1）程序结构错误检查
数个程序段按照一定顺序连接后就组成了一个完整的数控程序，但单位程序段也可以看作是一个小型完整程序，其基本构造也是起止符、程序号、程序主体等。所以程序机构错误的检查，实质上就是对每一个程序段以及程序段之间联系进行检查。
（2）词法错误检查
词法也可以简单理解为语法，即数控程序语句的编写规则。数控加工程序词法检查主要设计不同功能代码字以及数字类型等，不同代码所对应的数据类型也不同。而且每一个数控加工程度中都不能出现未定义代码。
（3）出错处理
数控加工程序的编写难免会出现一些错误，正常情况下如果数控加工程序中有错误信息，系统会向用户进行提示，并将具体错误信息的出错原因和位置告知操作人员，以方便进行下一步的编辑修改。基本每一个数控系统都会预留一定空间存储区，用于保存错误信息。这里我们给出错误信息的结构定义：
#define ERROP_DATA_SIZE 50
Struct ERROR_DATA
{ Uint ErrorNo;
Uint Block_Num;
Char ErrorInfo[20];
Int ErrorType;
Char code[5];
}Error_Table[ERROR_DATA_SIZE];
（4）数据的整理和存放
数控加工程序整理过程可以简述为：首先从待加工程序中选择提取出需要加工的程序段，并对程序段进行编码，以明确其初始位置。按照字符串的形式将这些程序段存放至响应存储区，同时按照标准进行格式和词义检错。如经检查没有发现错误，即可将程序段进行分割，以字符串的形式将这些程序段存入指定存储区。
精加工数控技术是未来机械工业发展的重头戏，其涉及到很多学科领域。笔者目前的主要工作内容就是精加工数控技术的研究，虽然积累了一定的工作经验，但在理论基础上还有待提高。在今后的工作中，笔者将致力于精加工数控技术领域，以期能够在该领域做出一定成果。
参考文献
[1]关桂齐，杨松山，刘国良，陈士朋.我国数控技术发展的分析与研究[J].机械制造，2013，6:88-91.
[2]王燕.解析数控技术专业校内生产性实训基地建设实践[J].成功(教育)，2013，24:88.
[3]陈雅娟.机械数控技术的应用现状和发展趋势[J].科技与企业，2013，24:174.
1、数控技术难学。
2、在学校里，学习难度最大的是数控专业，作业任务量最多的也是数控专业，期末考试最多的还是数控专业。数控行里一直流传一句话“要想学数控，要先学熬夜。”
3、虽然学会难度很大，但近几年来，数控技术的飞跃发展，数控机床的广泛应用，数控领域的庞大需求，无不一一显示着数控在现在这个社会的吃香程度，所以，你说，用处大吗？当然大，不然大家花时间和精力在数控领域上又有什么意义呢！而且本来就是工厂技术加工靠数控，机器简单易操作靠数控，工人安全高效率也是靠数控。所以，数控，可以说是工厂中的“必需品”。
数控技术在机械制造业的广泛应用，已成为国民经济发展的强大动力。
（来源：文章屋网 ）
【关键词】计算机数控仿真实训室；建设；方案；特点及应用
随着经济的高速发展和现代制造业的巨大进步，现代数控机床广泛应用于各生产加工领域，社会急需大量熟练的数控操作工人。为适应社会的发展，满足数控专业学生实训的需要，很多学校正在筹建或扩建数控实训室。
由于受资金限制，各学校大多经费有限，不大可能投人巨资配备大量的数控车床供学生实训之用，因此数控机床的数量与学生数量相比，相差很大，直接影响实训效果。所以学校在采购少量数控机床之后，再建设计算机数控仿真实训室不失为一种好办法。构建计算机数控仿真实训室的目的是为了充分利用现代计算机软、硬件技术，辅助学生进行数控机床实习，提高实训质量，使学生更好地掌握和提高数控加工技术。
为了达到这个目的，首先要求构建的数控仿真实训室能够逼真地反映各种真实数控机床的界面，逼真地模拟真实机床的加工过程，学生通过模拟实训，能够较快地熟悉真实机床的操作控制面板，熟练掌握基本的操作，为今后尽快适应生产实际打下良好的基础。其次，可以准确地验证学生手动编写或自动生成的NC代码程序，显示加工效果，使学生充分理解各编程指令的功能、作用，全面掌握编程方法和编程技巧。
一、计算机数控仿真实训室硬件构造
我们建议一个计算机数控仿真实验室配备50台左右的计算机，这样可以基本满足人手一机的需求，大大提高学生的动手能力。
1.硬件系统
（1）品牌或兼容计算机50台左右（内存不低于512M，推荐使用独立显卡）；
（2）服务器一台（用于运行软件加密狗及教师演示）；
（3）足够端口的交换机；
（4）双绞线若干、水晶头若干。
2.软件系统
（1）操作系统：中文windows XP操作系统专业版；
（2）多媒体教学软件：极域电子教室V4.0；
（3）数控仿真及自动编程系统软件：宇龙数控加工仿真系统V4.8；CAXA数控车2008；CAXA制造工程师2008；Master CAM 9.1；Auto CAD 2004。
3.网络配置
（1）网络拓朴结构：星形拓朴结构；
（2）网络协议：TCP/IP协议；
（3）网络类型：windows对等局域网。
二、数控仿真软件的应用
构建计算机数控仿真实训室的关键是使用数控仿真系统。目前，不少软件公司为了适应市场的需要，相继开发出许多优秀的商品化数控仿真系统软件。这类软件的价格相对来说，也不太昂贵。目前购买一套国产50节点的仿真软件一般只有几万元，仅相当于一台数控机床的几分之一甚至几十分之一。此外使用数控加工仿真系统还可以提高实训安全性：有了仿真系统，可先在上面进行编程和操作训练，并检验程序的正确性之后，再去操作实际机床，由此可大大降低操作事故的发生。
我们选用了上海宇龙软件工程有限公司开发的“数控加工仿真系统V4.8”，这个软件可以在计算机上真实地显示数控机床的操作面板、逼真地模拟数控机床的加工动作，显示加工效果，完全能够满足学生学习、实习训练的需要。
1.数控系统的仿真
这个仿真功能可以帮助学生熟悉数控系统的内容，掌握各个按键的作用和各种编辑指令的输入，各个界面切换的方法，用户坐标系的建立等功能。数控仿真软件模拟出来的系统跟实际机床完全一致，使用好了数控仿真软件后，实际机床可以迅速上手。
2.操作面板的仿真
这个功能可以帮助学生熟悉培训机床的操作面板，记住各个按钮的位置以及机床的操作。包括机床指令，机床模式的改变，单步，跳步等调试程序功能。
3.零件加工的仿真
通过前面2个面板的仿真，学生可以在交互的方式下，仿真零件的加工过程包括：建立零件毛坯，零件的装夹，零件的找正，刀具的定义，用户坐标系的建立输入程序，调试程序。自动完成零件的加工和零件尺寸的测量过程。
数控仿真软件的应用，不仅缓解了数控设备数量不足的难题，而且结合数控仿真软件，我们通过培训课程，学时等方便的改进，还大幅提高了数控培训的效果。由于数控仿真软件在数控系统面板和机床操作面板上与机床实际操作完全一致，支持常用的数控指令，一台计算机就是一台数控机床，在一个50人的标准计算机机房内，学生可以人手一机使用仿真系统。通过实践效果的反馈，经过仿真训练的学生在实际机床上，上手速度快，机床的实际利用率比以前得到了较大的提高。
三、CAD/CAM软件的应用
目前采用CAD/CAM一体化集成形式的软件已成为数控加工自动编程系统的主流，目前，应用较广泛的CAD/CAM软件主要有UG、Pro/Engineer、Master CAM、CAXA制造工程师等。我们在构建计算机数控仿真实训室的时候采用了北航海尔软件公司的CAXA制造工程师软件。在实训教学过程中我们有如下应用：
1.自动编程，设置工艺参数，定义零件加工工艺
自动编程是数控编程领域一个重要的组成部分，应用计算机辅助制造软件进行数控加工自动编程，然后经过后置处理转换成NC程序代码。我们只需要利用CAXA系统中的CAD绘图建模功能绘制生成三维零件模型，再选择合适的加工工艺方法，安排零件的加工工序，确定粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀具、切削用量、进退刀路径、主轴转速等参数后，该系统便自动计算出机加工余量，并动态显示出和粗加工、半精加工、精加工所对应的不同加工表面的刀位轨迹和机床代码，省去了人为编制NC程序的烦恼。
这一过程将数控编程、制造工艺、刀具、数控机床、数控加工等课程有机地结合起来，使学生觉得以前所学的知识不再孤立、枯燥，在数控技术课程中达到了融汇贯通，并在计算机上变得生动、形象起来，巩固了学生的加工工艺方面的知识，强化了利用CAXA系统数控教学的效果。
2.利用CAXA系统，对计算机计算的刀具轨迹进行模拟仿真
CAXA特有的模拟仿真功能，可以进行三维真实感动态仿真加工，每个学生都有模拟加工的机会，省时间、省材料、省设备投入，在仿真过程中，刀具沿着所定义的加工轨迹进行动态加工，学生可以直观地掌握数控加工的过程，判断刀具轨迹的连续性、合理性，是否存在刀具干涉、空走刀撞刀等情况，刀位计算机是否正确，加深了学生对加工工艺的理解和对刀具轨迹的认识。学生可以发挥自己的创造性和综合能力，对不满意的加工结果重新进行零件建模或重新定义刀位轨迹，实现虚拟设计与虚拟加工。
3.将刀具轨迹转换成数控加工程序，并可传送至数控加工仿真系统或数控机床进行加工
前面所做的工作均是刀具运动的轨迹，学生还很难将NC程序和实际的加工联系起来。因此我们可以将生成的代码导入数控加工仿真系统中进行模拟加工，或者在条件允许的情况下，让学生将零件的NC程序通过数据接口传至数控机床，控制机床进行加工，使学生对数控加工有更进一步的认识。
通过建设计算机数控仿真实训室，我们可以根本解决实训机床不够用的问题，并且投入少、消耗低、安全性高。在教学过程中，我们可以从操作到编程立体化的培训学生，使学生对数控加工这个领域有了更深刻的了解，也有利于学校对这门学科的开展。但这种方法只适合于那些资金相对紧张的学校采用，毕竟仿真操作与实际操作在细节上存在一定的差异，因此，仿真实训只能在一定程度上辅助学生掌握基本的操作，而不能以虚拟的实训完全代替真实的训练，有条件的学校学校必须配置必要的数控机床，必须有数控实习车间，让学生实际操作，理论实践相结合，才能收到应有的效果。
参考文献
[1]李伟光.现代制造技术[M].机械工业出版社，2003.
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我是**职业技术学院《机械设备与数控技术》专业的学生，现得知贵单位招聘，特拟此自荐信推荐自己，我相信我扎实的专业知识、开拓创新的热情和踏实进取的作风能得到您的赏识，以下是我的自我介绍。
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我深深认识到社会和企业的发展需要综合素质的人才，因此在学好本专业知识的同时，积极地从各方面锻炼自己，让自己综合发展。中专毕业时我就到深圳泰祥汽车配件有限公司实习了八个多月。我认真、积极、负责的做事态度得到了广泛的好评。在电脑方面，我已填补了过去的空白，从入学前的一无所识，到现在已能对windows系统进行熟练的操作和基本维护。此外我对qc七大手法、iso等管理、质量方面的知识也有一定的了解。同时，在学习各类知识的过程中，我更注重的是学习方法的培养，这将有助于我以后更容易地学习新知识、接受新事物，从而能使我更好地学习和工作、更好地与四海同仁一道，共创贵公司辉煌的明天!
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诚祝贵公司：
贤才云集、鸿业永兴!
数控技术自荐信二
尊敬的领导：
我深知，当今社会是充满竞争的社会，对人才能力素质的要求越来越高，而机械这门学科，是一个庞杂的系统学科， 它与计算机和电子有着密不可分的关系，而且机械更需要实践和动手的技能。所以，我除了在学习上狠下工夫外，还自学了 有关电子和计算机方面的很多知识。在计算机方面，除了精通Windows操作系统和Office办公套件外，，并能熟练运用AUTOCAD、MASTCAM，SolidWorks， UG进行机械绘图，能利用他们完成一些简单的专业技术设计。
大学不但是一个展示自我能力和个性的舞台，还是一座通向社会的桥梁，为了能够使自己步入社会以后，游刃有余，我积极参加学校 和班级组织的各种活动，并将同学关系处理融洽。能积极参加社会实践。这些活动不仅给了我提供了展示自我、锻炼自我的机会，也锻炼了我的组织策划能力、协调管理能力，培养了我的团队合作精神，更使我的能力更上一层。
大学三年的学习生活、一定量的社会经历，使我养成了冷静自信的性格和踏实严谨的工作作风，并赋予我参加社会竞争的勇气。然而，所学知识是有限的，大学培养的仅仅是一种思维方式和学习方法，“纸上谈兵终觉浅，绝知此事要躬行”。因此，我将在今后实践中虚心学习，不断钻研，积累工作经验，提高工作能力。贵单位向来很重视人才的引进和培养。因为我具备较好的知识结构和自学能力，所以我自信有能力胜任贵单位的工作。若被贵单位录用，我将会在自己的岗位上踏实工作，勤奋学习，并以良好的拼搏精神在这个集体中实现自己的价值。
我真诚的接受贵公司的挑选!对于将来的工作我既充满憧憬又信心十足。如果公司给我一次表现的机会，我必定以加倍努力的工作来回报你们对我的信任和支持。
最后再次感谢你在百忙之中予以关注。
