機床可靠性指標描述

① 如何衡量一台機床的質量好壞

衡量一台機床的質量是多方面的，但主要是要求工藝性好，系列化、通用化、標准化程度高，結構簡單，重量輕，工作可靠，生產率高等。具體指標如下：
1、工藝的可能性
工藝的可能性是指機床適應不同生產要求的能力。通用機床可以完成一定尺寸范圍內各種零件多工序加工，工藝的可能性較寬，因而結構相對復雜，適應於單件小批生產。專用機床只能完成一個或幾個零件的特定工序，其工藝的可能性較窄，適用於大批量生產，可以提高生產率，保證加工質量，簡化機床結構，降低機床成本。
2、精度和表面粗糙度
要保證被加工零件的精度和表面粗糙度，機床本身必須具備一定的幾何精度、運動精度、傳動精度和動態精度。
幾何精度是指機床在不運轉時部件間相互位置精度和主要零件的形狀精度、位置精度。機床的幾何精度對加工精度有重要的影響，因此是評定機床精度的主要指標。
運動精度是指機床在以工作速度運轉時主要零部件的幾何位置精度，幾何位置的變化量越大，運動精度越低。
傳動精度是指機床傳動鏈各末端執行件之間運動的協調性和均勻性。
以上三種精度指標都是在空載條件下檢測的，為全面反映機床的性能，必須要求機床有一定的動態精度和溫升作用下主要零部件的形狀、位置精度。影響動態精度的主要因素有機床的剛度、抗振性和熱變形等。
機床的剛度指機床在外力作用下抵抗變形的能力，機床的剛度越大，動態精度越高。機床的剛度包括機床構件本身的剛度和構件之間的接觸剛度。機床構件本身的剛度主要取決於構件本身的材料性質、截面形狀、大小等。構件之間的接觸剛度不僅與接觸材料、接觸面的幾何尺寸和硬度有關，而且還與接觸面的表面粗糙度、幾何精度、加工方法、接觸面介質、預壓力等因素有關。
機床上出現的振動，可分為受迫振動和自激振動。自激振動是在不受任何外力、激振力干擾的情況下，由切削過程內部產生的持續振動。在激振力的持續作用下，系統被迫引起的振動為受迫振動。
機床的抗震性和機床的剛度、阻尼特性、質量有關。由於機床的各個零部件熱膨脹系數不同，因而造成了機床各部分不同的變形和相對位移，這種現象叫機床的熱變形。由於熱變形而產生的誤差最大可佔全部誤差的70%。
對於機床的動態精度，主要通過切削加工典型零件所達到的精度間接的對機床動態精度作出綜合的評價。
3、系列化等程度
機床的系列化、通用化、標准化是密切聯系的，品種系列化是部件通用化和零件標准化的基礎，而部件的通用化和零件的標准化又促進和推動品種系列化工作。
4、機床的壽命
機床結構的可靠性和耐磨性是衡量機床壽命的主要指標。
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② 數控機床的可靠性怎樣衡量

數控機床的可靠性怎樣衡量方式
可靠性設計方面
a.建立可靠性模型
b.可靠性分析
c.採用各種有效的可靠性設計方法
2.製造可靠性方面
a.外購件的質量與可靠性控制
b.加工一致性控制
c.可靠性驅動裝配
3.可靠性試驗方面
4.可靠性管理方面
5.運行可靠性方面
數控機床可靠性的基本概念
可靠性的定義最初是由Robert
Lusser在1952年
提出的，他認為，產品的可靠性就是「產品在規定的
條件下和規定的時間內完成規定功能的能力」。在我
國的GB318-82標准中，也對可靠性下了類似定義。從可靠性的定義可以看出，可靠性是質量的一種屬性，是產品的一種能力，是產品在「三個規定」的條件下滿足成功使用的概率，可靠性在很大程度上代表了產品的「可用性」。根據可靠性的定義，在衡量數控機床的可靠性時，「規定的條件」就是機床在設計
時確定的產品使用環境和工作條件，一般包括加工尺寸、切削用量、切削功率、使用環境條件、加工材料
「規定的時間」指的是設計確定的運行壽命，也可以是機床大修前的年限，還可以是可靠性考核時確定的任何年限；「規定的功能」是指機床設計時確定的功能，例如加工中心可以完成鑽、銑、鏜、鉸、攻絲等功能。
數控機床的可靠性一般與故障相關，故障可分為
功能性故障和非功能性故障。如果數控機床在運行過程中功能性故障很少，機床處於「隨時可用」狀態，
則其可靠性就高；反之，如果數控機床功能性故障頻出，經常需要停機維修，則其可靠性就差。值得注意的是，數控機床中的一些非功能性故障並不直接影響機床的正常運行，如漏油、異響、輕微振動、安全門
開關費力等，但它們的存在反映了數控機床的整體質量水平，同時也為功能性故障的發生埋下了隱患，製造企業在進行產品和製造時必須同時關注功能性故障和非功能性故障。機床用戶對產品可靠性最關心的問題是降低數控機床運行過程中故障率，減少功能性故障的發生，使機床處於「隨時可用」的狀態。

③ 數控機床 可靠性

•數控機床的可靠性
數控機床的可靠性，是指在規定條件下(如環境溫度、使用條件及使用方法等)， 數控機床無故障工作的能力。衡量可靠性的指標常有以下幾種:
•1.平均無故障時間MTBF 它是指一台數控機床在使用中兩次故障間隔的平均時間，即數控機床在壽命范圍內 總工作時間與總故障次數之比: MTBF= 總工作時間 / 總故障次數

•2.平均修復時間MTTR 它是指數控機床從出現故障開始直到恢復正常工作平均所用的時間，顯然這個時間越短越好。
•3.有效度A •它是從可靠度和可維修度兩方面對數控機床的正常工作概率進行綜合評價的尺度。 指一台可維修的機床在某一段時間內維持其性能的概率。

有效度A： A= MTBF /(MTBF+MTTR),由此可見A<1，它越接近1越好。 •為提高數控機床的可靠性，從其指標有效度A來看，維修包括兩方面含義:
•（1）日常維護(或稱預防性維修)，目的是延長平均無故障時間MTBF;
•（2）故障維修，此時要盡力縮短平均修復時間MTTR。

④ 數控機床的可靠性指標

可靠性是系統、
機械設備或零部件在規定的工作條件下和規定的時間內保持與完成規定
功能的能力。一個系統、一台設備，無論其如何先進，功能如何全面，精度如何高級如果故
障頻繁、可靠程度差，不能在規定的時間內可靠地工作，
那麼它的使用價值就不高，經濟效
果就不佳。從設計規劃、製造安裝、使用維護、更新改造到修復報廢，可靠性始終是系統和
設備的靈魂。
可靠性是評定系統和設備好壞的主要目標之一，
它體現了產品的耐用和可靠程
度。
數控機床是現代製造技術的基礎裝備，
其技術水平高低是衡量一個國家工業現代化水平
的重要標志，而數控機床的可靠性是機床質量的關鍵。

⑤ #數控機床#數控機床維持無故障工作的能力。衡量可靠性的指標是什麼

1.
平均無故障時間（MTBF）是指一台數控機床在使用中兩次故障間隔的平均時間。一般用總工作時間除以總故障次數來計算
。2.
平均修復時間（MTTR）是指數控機床從出現故障直至正常使用所用修復時間的平均值。
3.
有效度（A）是指一台可維修的數控機床，在某一段時間內，維持其性能的概率。用平均無故障時間除以平均無故障時間與平均修復時間的和來計算。
對於普通的數控機床，要求MTBF≥1000h,
A≥0.95

⑥ 有哪些衡量數控機床可靠性的指標

可靠性評定指標

11.1平均故障間隔時間MTBF（指數分布）註：對於符合其他分布的如威布爾分布，按這些分布的有關要求進行評定。

11.1.1MTBF的點估計

（5）

式中n———樣品數

tRj———評定內第j台機床的累積修復時間，單位為小時（h）

rj———評定周期內第j台機床的累積故障數

⑦ 數控車床可靠性評定方法

故障對加工中心運行的影響程度的嚴重性 ,這就很容易對技術決策產生誤導 ,造成不必要的損失 。本文 提出採用傳統頻次主次圖分析方法與故障比重比方法及危害度分析方法相結合的方法對加工中心故障 信息進行分析 ,解決上述問題 。
通過現場採集加工中心故障信息，採用科學的分析方法，找出加工中心運行中的各薄弱環節及其對整機的影響程度，進而確定其可靠性改進的主要方向，無疑為一種較為實用的研究方法。
加工中心是現代信息科學與傳統機械技術相結合的典型產品。隨著新技術的不斷應用,加工中心的故障模式也發生了很多變化，因此根據具體結構、故障模式進行故障分析,找出其薄弱環節和潛在的弱點，並把故障分析的結果反映給設計、製造及使用部門,以便從設計、製造、使用和維護等各方面採取對策和措施,提高產品的可靠性已成為當務之急。故障頻次主次圖是行業制定可靠性改進工作的重要依據，但它的明顯缺陷是沒有考慮各系統可靠性要求的不同，只考慮了故障發生頻次的高低，而不能直觀反映故障對加工中心運行的影響程度的嚴重性。

⑧ 可靠性主要指標有哪些

一般分為內部可靠性和外部可靠性，有時也用平均可靠性和顯著可靠性來度量。

⑨ 產品的可靠性指標有哪些

這是我以前的一個回答：
我只是個學生，只是喜歡找了些資料覺得還好，希望能對你有幫助
可靠性即產品在規定的條件下、在規定的時間內完成規定的功能的能力，是衡量產品品質的關鍵要素之一。H3C在該領域經過多年的實踐和積累，教訓很多收獲更多。本文以H3C產品為例，就通信產品硬體工程類的可靠性保證作簡要探討，藉此讓大家對通信設備以及H3C產品從研發到量產的可靠性過程有個初步了解。

隨著互聯網的普及，網路正成為人們工作和生活越來越重要的組成部分。人們用它聽歌看電影玩游戲，企業用它建立運營體系、存儲數據、下發生產指令。試想某天當我們無法上網時，會是怎樣的境況？你將無法在MSN上和好友暢聊，無法在Google地圖上查找交通路線，無法在家了解股票行情……習慣依賴互聯網的我們將不得不改變生活方式。對於企業來說，停機除造成直接的經濟損失外，還可能引發社會影響和信任危機。美國Infonetics Research對80家大型企業調查發現，由網路故障造成的損失平均占年銷售額的3.6%。

就像電話一樣，人們希望網路也能「想用就用」，可靠性的專業術語就是「可用度高」。實現高可用網路的方法，除了像冗餘備份、提高故障診斷能力、增加備件這些減少設備宕機時恢復時間的方法之外，還包括一個重要的指標就是設備的可靠性。

可靠性管理：可靠性保證和增長的基礎

之所以把可靠性管理放在第一位，優先於可靠性設計、分析和試驗，是因為我們認為後者都是具體的、細節的技術或方法，是可以短期內修正或完善的，而可靠性管理則代表了一個公司可靠性領域在流程和制度上的成熟度，需要時間、實踐、經驗和數據的積累和沉澱，可以說是員工心智和公司文化的體現。

H3C經過兩年的實踐摸索，於2005年正式將可靠性納入公司的流程管理，作為產品開發過程中的重要一環。對於研發的每款產品，我們都會制定相應的可靠性規格和過程實施計劃。可靠性規格是產品概念階段在可靠性指標上的承諾，根據各方面的需求決定出要做什麼樣的產品。可靠性過程計劃則明確定義什麼階段、由誰、完成哪些可靠性工作，達到什麼目標，過程如何規范，交付哪些內容，在執行上保證了規格承諾的兌現。

舉例來說，器件管理和優選便是可靠性管理體系中的重要組成部分。做過產品開發的人都知道，不同廠家的同型號器件，往往很難做到所有參數完全一致。當器件參數不一致時，產品在設計初期就需要考慮通過容差設計來兼容這些器件，這樣就對設計和製造提出了更高的要求，一定程度上提高了設計製造的難度和成本。隨著供應商和器件型號的增加，管理費用迅速上升，彼此溝通變成了一個費時費力而且低效的工作。另一方面，設計和製造也不斷出現由「兼容設計」引起的問題，允許免檢直接入庫的器件變少。對於這種問題，在H3C，有專門的部門負責器件優選和認證管理工作，他們跟蹤業界器件技術發展的動態，對製造、客戶出現的器件問題進行跟蹤和數據搜集，提供各類優選器件清單，使器件選型工作簡單有效。當有器件需要替代時，必需經過足夠的審核、測試和小批量驗證才能被規模使用。

可靠性增長的一個重要方法是應用FRACAS系統（Failure Report Analysis and Corrective Action System），其原理是利用「故障反饋、閉環控制、預防再發生」，通過一系列規范化的工作程序，及時報告產品故障，分析故障根因並糾正，通過臨時規避措施減少故障的影響，通過預防再發生的解決措施實現產品可靠性的增長。在H3C，從研發、試產、生產到客戶現場，各環節不同程度都在實施故障報告和閉環。以HASA（Highly Accelerated Stress Audit，高加速應力稽核）流程為代表，該流程融入了FRACAS和8D的思路，對每一台HASA過程出現問題的設備，都建立流程跟蹤，從條碼記錄、故障現象、故障風險分析、根本原因總結到解決措施、閉環實施，把各環節有機整合起來，實現發貨前檢驗的高效率和問題閉環的有效性。將每個HASA失效都看作改進過程的機會，從而使解決問題的投入達到利益最大化。

有人說，世界上只有上帝可以不用數據說話。根據流程，我們把所有和可靠性相關的關鍵數據都集成到了QA系統的可靠性模塊。在這里，可以查到某款產品在特定發貨時間的市場失效情況，可以跟蹤市場實際MTBF、累計失效率、製造批次相關的失效率等等。通過數據分析和同類產品比對，去發現設計、製造、管理各環節可以提高的機會，實現進一步的可靠性增長。

良好的可靠性管理通過建立一套嚴格的紀律，指導我們什麼時候要做什麼事情；可以讓今天的教訓成為明天的預防，在明天就「一次性把事情做對」；可以讓我們「站在巨人的肩膀上」，做任何事情都不是從零開始。而所有的目的，只是為了實現可靠性目標的承諾，保證提供給客戶的產品，在承諾的時間內是高可靠的、是滿足客戶要求的。

可靠性設計：關注細節，重在執行

談到電子產品可靠性設計，我們幾乎馬上會想到熱設計、元器件降額、容差容錯設計、可靠性預計等等。就像小學作文，中心思想是確定的，關鍵看如何寫這篇文章。可靠性設計是否成功，有兩點必不可少，其一是執行，其二是細節。

我們先說執行。以降額設計為例，不少公司都有降額設計規范，看上去很美。但這個規范是否被嚴格執行了還是被束之高閣，超出降額的器件有沒有被專業評估，降額要求是否根據製造/市場元器件的表現調整，不同產品是否需要分別對待實現全壽命成本最優，都是可靠性實現的關鍵。再如熱設計，在H3C，熱設計由可靠性工程師保證。每款產品，在開發初期，都會對散熱進行評估和模擬，提前釋放散熱風險。在整個評估過程中，可靠性工程師和結構工程師、產品開發人員、互連設計工程師的溝通是非常緊密的。風險沒有釋放，就不能通過下一個技術評審點。

其次是細節。航空愛好者知道，1980年，阿麗亞娜火箭第二次試飛時，一名工作人員不慎碰落一個部件的商標，堵塞了發動機燃燒室的噴嘴，造成發射失敗。1985年，美國發射「三叉戟」導彈，由於發動機燃燒室中剝落了一塊黃豆大的絕緣層，結果高溫火焰燒穿了那裡的金屬壁，燃氣向外噴射，發動機爆炸。可靠性設計是一個需要注重細節的工作，所謂「千里之堤，潰於蟻穴」，「Paying attention to details」是直接寫入到美軍標338中的，或者這也是經驗和思考的總結。

以H3C為例，熱設計中的熱模擬過程不但模擬常態情況，還會對風扇停轉等異常狀態進行模擬；在降額設計上，對各類器件電應力進行遍歷審查，對不同風扇轉速下熱應力進行遍歷測試，保證在規定環境下每個器件承受的應力滿足降額要求；對易損耗的器件進行壽命評估，保證在規定時間內設備符合用戶的要求；對關鍵電路進行容差設計和模擬，保證器件參數隨環境應力、壽命漂移時，電路依然可以可靠工作。

可靠性分析：防患未然，心知肚明

可靠性分析主要包括三部分：可靠性預計、FMEA（故障模式影響分析）和FTA（故障樹分析）。可靠性預計通過MTBF、返修率等指標作為維修、備件成本的預計，或整網可用度的評估，對設備可靠性增長貢獻不多。FTA構造繁雜、對人員經驗和技能要求高、容易出錯。對於復雜產品，FMEA是一個防患未然的有效方法。舉個簡單的例子，我們有時會遇到十字路口紅綠燈失效的情況，想想我們最不希望哪種失效現象出現？顯然，當兩條路上同時出現綠燈時交通事故隱患就被埋下了，這是我們最不希望發生的。那麼在開展交通信號燈控制系統的FMEA分析時，就要關注哪些器件失效會出現綠燈同時點亮的情況，是否有解決方法。

在H3C，復雜系統會開展FMEA分析工作，從而對系統中可能出現的故障現象做到心知肚明，評估容錯設計是否足夠。對於冗餘備份系統，保證失效發生時設備可以快速倒換，業務正常運行不受影響。

可靠性試驗：真金不怕火煉

我們研發出來的每一款產品，都會經受可靠性試驗的洗禮，其中最嚴酷的當屬HALT試驗（Highly Accelerated Life Test，高加速壽命試驗）。

90年代HALT試驗在國外獲得推廣，而國內企業由於各種限制起步相對較晚。與傳統的施加模擬客戶環境的應力來發現故障的環境試驗不同，高加速應力是一種主動的試驗。使用應力步進的方法，使設備不斷接近極限應力，直到故障暴露。通過「暴露缺陷—不斷改進—再試驗—再改進」的方式，持續發現並解決設計、來料、工藝等相關問題，從而獲得產品的快速穩定。這有點像運動員的訓練，如果要參加100米短跑比賽，那麼運動員平常訓練時絕不會只是重復訓練100米沖刺，力量和耐力的訓練必不可少。同樣道理對於產品來說，雖然標稱工作環境是0～40/45℃，HALT試驗過程中其實都會經受100℃高溫和-40℃低溫的極限考驗。

到這里，可能你會提出兩個問題：1，HALT試驗做到-40℃和100℃有沒有必要，室內應用的產品，怎麼可能有這樣的環境？經驗告訴我們，非常必要且獲益匪淺！按照H3C工程師的說法，現在不作HALT試驗「心裡沒底」。2，廠家宣稱的0～70℃的器件能在-40～100℃環境工作嗎？實踐表明，在可靠的電路設計下，器件完全可以承受比規格更高的應力（極少數器件例外）。

如果你是做可靠性的同行，或者正在經受HALT問題的煎熬，可能還有第3個疑問，為什麼可以用環境應力暴露未來5年甚至10年可能出現的可靠性問題？研究一下元器件資料，看看容差設計的原理和品質管控方面的書籍，就會發現一個共同點：器件參數漂移。當一個器件在極限環境應力下參數漂移范圍比工作5年參數漂移范圍更寬時，只要該器件在電路環境中能承受極限應力，你就基本可以放心未來5年參數漂移引發失效的模式不會在電路中發生。其他原因如振動累計損傷、磨損引起的失效加速分析等，這里不再展開。

除了HALT試驗，在H3C，我們還採用了一個時尚前衛的可靠性保證手段，那就是HASA篩選。

研發出來的產品，到量產後，由於器件批次間的參數離散、工藝控制的原因，可靠性有可能會降低。HASA利用溫度、振動、電應力、數據流量等多應力同時施加的方式，有效篩選出故障設備，從而實現量產產品在質量和可靠性上的快速穩定。我們通常的HASA篩選應力遠超出設備工作應力，比如溫變率，典型應用環境溫變率不會超過0.5℃/分鍾，H3C篩選應力是40℃/分鍾。

其他常規試驗如溫濕度類試驗、機械類試驗、EMC的浪涌/靜電/抗干擾試驗，都是H3C產品的必檢項，通不過這些試驗，產品是無法到達客戶手中的。

結語

行文至此，相信你已對通信設備以及H3C產品可靠性保證體系有了簡單了解。鋼鐵鑄就源於千錘百煉，打造質量卓越的產品永遠是我們孜孜以求的目標。參考資料：鋼鐵是怎樣煉成的？——淺談通信產品的可靠性保證

⑩ 求一篇精密機床的介紹文章，最好是論文

在我國，數控技術與裝備的發展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。特別是在通用微機數控領域，以PC平台為基礎的國產數控系統，已經走在了世界前列。但是，我國在數控技術研究和產業發展方面亦存在不少問題，特別是在技術創新能力、商品化進程、市場佔有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何有效解決這些問題，使我國數控領域沿著可持續發展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數控研究開發部門和生產廠家所面臨的重要任務。

為完成此任務，首先必須確立符合中國國情的發展道路。為此，本文從總體戰略和技術路線兩個層次及數控系統、功能部件、數控整機等幾個具體方面探討了新世紀的發展途徑。

1 總體戰略

制定符合中國國情的總體發展戰略，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。通過對數控技術和產業發展趨勢的分析和對我國數控領域存在問題的研究，我們認為以科技創新為先導，以商品化為主幹，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為後盾，堅持可持續發展道路將是一種符合我國國情的發展數控技術和產業的總體戰略。

1.1 以科技創新為先導

中國數控技術和產業經過40多年的發展，從無到有，從引進消化到擁有自己獨立的自主版權，取得了相當大的進步。但回顧這幾十年的發展，可以看到我們在數控領域的進步主要還是按國外一些模式，按部就班地發展，真正創新的成分不多。這種局面在發展初期的起步階段，是無可非議的。但到了世界數控強手如林的今天和知識經濟即將登上舞台的新世紀，這一常規途徑就很難行通了。例如，在國外模擬伺服快過時時，我們開始搞模擬伺服，還沒等我們占穩市場，技術上就已經落後了；在國外將脈沖驅動的數字式伺服打入我國市場時，我們就跟著搞這類所謂的數字伺服，但至今沒形成大的市場規模；近來國外將數字式伺服發展到用網路（通過光纜等）與數控裝置連接時，我們又跟著發展此類系統，前途仍不樂觀。這種老是跟在別人後面走，按國外已有控制和驅動模式來開發國產數控系統，在技術上難免要滯後，再加上國外公司在我國境內設立研究所和生產廠，實行就地開發、就地生產和就地銷售，使我們的產品在性能價格比上已越來越無多大優勢，因此要進一步擴大市場佔有率，難度自然就很大了。

為改變這種現狀，我們必須深刻理解和認真落實「科學技術是第一生產力」的偉大論斷，大力加強數控領域的科技創新，努力研究具有中國特色的實用的先進數控技術，逐步建立自己獨立的、先進的技術體系。在此基礎上大力發展符合中國國情的數控產品，從而形成從數控系統、數控功能部件到種類齊全的數控機床整機的完整的產業體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠受別人的制約，才有可能用先進、實用的數控產品去收復國內市場，打開國際市場，使中國的數控技術和數控產業在21世紀走在世界的前列。

1.2 在商品化上狠下工夫

近幾年我國數控產品雖然發展很快，但真正在市場上站住腳的卻不多。就數控系統而言，國產貨仍未真正被廣大機床廠所接受，因此出現國產數控系統用於舊機床改造的例子較多，而裝備新機床的卻很少，機床廠出產的國產數控機床大多數用的都是國外的系統。這當然不是說舊機床的數控化改造不重要，而是說明從商品的角度看，我們的數控系統與國外相比還存在相當大的差距。

影響數控系統和數控機床商品化的主要因素除技術性能和功能外，更重要的就是可靠性、穩定性和實用性。以往，一些數控技術和產品的研究、開發部門，所追求的往往是一些體現技術水平的指標（如多少通道、多少軸聯動、每分鍾多少米的進給速度等等），而對影響實用性的一些指標和一些小問題卻不太重視，在產品的穩定性、魯棒性、可靠性、實用性方面花的精力相對較少。從而出現某些產品鑒定時的水平都很高，甚至也獲各種大獎。但這些高指標、高性能的產品到用戶哪兒卻由於一些小問題而表現不盡人意，最後喪失了信譽，打不開市場。這說明，高指標、高性能的樣機型的產品離用戶真正需要的實用、可靠的商品是有相當大的距離的，將一個高指標、高性能的產品變為一個有市場的商品還需作出大量艱苦的努力。
另一方面，數控系統和數控機床不像家電類產品那樣易於大批量生產，應用環境也不那麼簡單。數控產品是在生產環境中使用，面臨的是五花八門的工藝問題。如果開發部門對這些問題掌握得不透，就難以將產品設計得很完善。而且數控產品的某些問題在開發、試用，甚至鑒定時都難以發現。這就造成，同樣型號的數控機床在有的用戶那兒運行得很好，而在別的用戶那兒卻表現欠佳。或者同樣型號的數控機床用於加工某些零件工作得很好，但用於加工其他零件時卻不盡人意。出現這種情況，有時是用戶操作人員的水平問題，但有時就是數控產品本身潛在問題的暴露。為解決這一問題，國外一些公司設立了專門機構來測試考驗自己的產品，如為考驗新開發的數控系統，廠家自己設計和從生產實際中收集了大量零件程序，讓數控系統運行各種各樣的程序，一旦發現問題，即立即反饋給開發部門予以解決。經過這樣的測試考驗過程後，數控系統的潛在問題就大為減少。以往，我們的產品就很少進行這樣嚴格的全面的自我測試考驗。好些問題要等到用戶去給我們挑出來。這樣，即使一個小問題也將嚴重影響國產數控產品的聲譽。

因此，我們應充分重視上述問題，在商品化上切實狠下工夫，將其作為數控產業的主幹來抓，貫穿於技術研究、產品開發、試制、生產等的全過程中，從而將我們已有的技術水平較高的數控產品變成真正有市場的好商品。

1.3 將管理和營銷作為產業發展重點

經過20來年市場風雨的沖擊，國人已越來越認識到，技術固然重要，但在市場經濟的環境下，要在激烈的全球競爭中獲勝，管理和營銷就顯得更為重要。例如，我國台灣生產的數控機床不但佔領了大陸市場的相當大的份額，而且還打進了美國市場。是台灣數控機床的技術和質量超過美國了嗎？顯然不是。那他們靠的是什麼？重要的一條就是在企業管理和產品營銷上下了工夫。而我們長期以來把主要精力放在開發技術和提高水平上，忽視了經營管理、市場開拓、產品營銷等方面的工作，結果在新技術、新產品開發出來以後，在產品質量提高以後，企業仍然處於產品銷售不暢的困境〔1〕。國內外的經驗說明，數控產品的競爭力不僅取決於技術，更取決於經營管理能力和營銷能力。

因此，從現在起我們應將管理和營銷作為產業發展重點，真正擺脫計劃經濟時代所遺留下來的思維方式和工作習慣的束縛，建立適應市場的高效、靈敏的運行機制和有效的激勵機制。通過這種機制，一方面切實加強企業管理，激發企業負責人和廣大職工的負責精神、創造精神和獻身精神，努力提高產品的競爭能力；另一方面充分調動企業內外、行業內外一切積極因素，大力加強市場開拓力度，奮力打通營銷渠道。可以堅信，有過硬競爭力的產品，再加上北京開關廠那樣的「找、掙、鑽、搶」精神，我們就一定能在市場競爭中取得勝利。

1.4 大力加強技術支持和服務

數控系統和數控機床作為典型的高技術產品，對用戶的技術支持和服務是相當重要的。以前國產數控產品喪失信譽的原因，除可靠性問題外，另一大問題就是缺乏有力的技術支持和服務。用戶花了很多錢買的數控機床或數控系統，一旦出現問題卻叫天天不應，叫地地不靈，以後誰還敢買我們的產品。因此，應將對用戶的技術支持和服務當成重要的日常工作來抓，使我們在市場上向縱深挺進時，有一個強大後方。因此，為了取得數控產品市場競爭的全面勝利，必須建立以技術支持和服務為核心的強大後方。當然，為贏得主動，後方也須主動出擊。目前，利用先進的信息技術手段（如網路和多媒體），將為建立新一代立體化的技術支持和服務體系開辟新的途徑。

1.5 堅持可持續發展道路

可持續發展是下一世紀企業發展的重要戰略，我國數控產業要有大的發展也必須堅持走可持續發展的道路。綠色是實現可持續發展的重要途徑，其主要思想是清潔和節約。為此應大力加強綠色數控產品的開發，加速促進數控產品、數控產業以及整個製造業的綠色化，主要戰略措施應考慮以下幾方面：①有效減少產品製造及使用過程中的環境污染。如減少數控機床的鑄件結構，消除鑄造對環境的污染；將數控機床主軸的潤滑以油氣潤滑、噴油潤滑等取代油霧潤滑，減少對生產環境的污染；在精密數控機床及其運行環境的溫度控制中取消氟利昂製冷的恆溫技術；以電傳動代替機械傳動，減少雜訊污染。②大幅度降低資源消耗和能源消耗。如以軟體代替硬體，從而減少硬體製造的資源和能源消耗及污染，並減少產品壽命結束後硬體裝置的拆卸回收問題；以永磁驅動代替感應驅動，提高效率和功率因數，節約能源；以電傳動代替機械傳動，提高效率，減少能源消耗。③加強用數控技術改造傳統機床。這既符合運用信息技術和自動化技術改造傳統產業，使傳統產業生產技術和裝備現代化這一產業可持續發展的目標得以實現，又可取得巨大的經濟效益。我國擁有普通機床數百萬台，加強用數控技術改造傳統機床將成為下世紀我國數控領域的重要發展方向。④大力發展綠色數控機床。綠色數控機床應是材料消耗少、能耗低、無污染，壽命長且便於拆卸回收的新型機床。例如，以並聯結構代替串聯結構就是開發綠色數控機床的一條途徑，這是因為並聯結構機床消耗的金屬材料僅為常規串聯結構機床的幾分之一，其加工量也比常規機床大幅度減少，特別是消除了大型結構件的鑄造，這將顯著降低機床製造過程中的能源消耗和對環境的污染。此外，並聯結構機床有利於採用電傳動，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。
國際標准化組織制定了ISO14000環境管理標准，全球環境問題「法律化」的趨勢正在進一步發展，可持續發展將成為企業通向國際市場的通行證〔2〕。因此，我們的數控產品要在下一世紀走向國際市場，我們的企業就必須「從我做起，從現在做起」。
2 技術途徑

2.1 發展具有中國特色的新一代PC數控系統

數控系統是各類數控裝備的核心，因此通過科技創新首先發展具有中國特色的新型數控系統，將是推動數控產業化進程的有效技術途徑。

實踐證明，10年來我們所走的PC數控道路是完全正確的。PC機（包括工業PC）產量大、價格便宜，技術進步和性能提高很快，且可靠性高（工業PC主機的MTBF已達30年〔3〕）。因此，以其作為數控系統的軟硬體平台不但可以大幅度提高數控系統的性能價格比，而且還可充分利用通用微機已有軟硬體資源和分享計算機領域的最新成果，如大容量存儲器、高解析度彩色顯示器、多媒體信息交換、聯網通訊等。此外，以通用微機作為數控平台還可獲得快速的技術進步，當PC機升級換代時，數控系統也可相應升級換代，從而長期保持技術上的優勢，在競爭中立於不敗之地。

目前，PC數控系統的體系結構有2種主要形式：（1）專用數控加PC前端的復合式結構；（2）通用PC加位控卡的遞階式結構。另外還有一種正在發展的數字化分布式結構。其方案是將由DSP等組成的數字式伺服通過以光纜等為介質的網路與數控裝置連接起來，組成一完整的數控系統。這種系統雖然性能很好，但由於開發和生產成本太高，近期難以被國內廣大用戶所接受。我們認為，上述結構並不是符合中國國情的最好方案，適合中國國情的應是將所有數控功能全軟體化的集成式結構，因為這種結構的硬體規模最小，不但有利於降低系統成本，而且更重要的是可以有效提高系統的可靠性。

幾十年的經驗表明，可靠性好壞是國產數控系統能否發展的關鍵。雖然影響數控系統可靠性的因素很多，但過大的硬體規模和較低的硬體製造工藝水平往往對可靠性造成最大的威脅。以往，國產數控系統在總體設計時由於種種原因的限制，不得不選用技術指標不太高的普通CPU，這樣，為完成數控的復雜功能往往需要由多個CPU來組成系統，有時還需另加一些專用或通用硬體電路來實現數控系統的一些高實時性功能（如細插補、位置伺服控制等），從而造成系統硬體規模龐大。對於數控系統這種批量不大的產品，在國內現有工藝條件下，很難從硬體製造的角度保證系統的可靠性，因而使得國產數控系統在生產現場的表現不佳，對國產數控系統的形象和聲譽造成嚴重影響，使得不少用戶現在還心有餘悸。

因此，我們在開發新型數控系統時，應優先選用新型高性能CPU（如高主頻的Pentium II、Pentium III等）作為系統的運算和控制核心，並盡量用軟體來實現數控的所有功能。這樣，可大幅度減小系統硬體的規模。此外，還應在軟體設計、電源設計、接插件設計與選用、接地與屏蔽設計和施工等方面採用強抗擾高可靠性設計與製造技術，從而全面提高系統的可靠性。

由於一個新型高性能CPU可以代替數十個普通CPU（如80286、80386等），因此，在基於高性能CPU的PC平台上不僅可以完成數控系統的基本功能（如信息處理、刀補計算、插補計算、加減速控制等）和開關量控制功能（內裝PLC），而且還可以完成伺服控制功能。這樣，以前由DSP完成的數字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量變換控制等）均可由PC中的CPU完成，從而實現內裝式伺服控制，這不僅有效縮小了數控部分的硬體規模，而且還大幅度縮小了伺服控制部分硬體規模。

這種具有內裝PLC和內裝伺服控制的全軟體化集成式數控系統，其硬體規模將達到最小化，整個數控系統除一個PC平台外，剩下的只有驅動機床運動的功率介面和反饋介面。這既有效提高了系統可靠性，又消除了信息傳遞瓶頸，提高了系統性能，同時還可顯著降低系統成本，使系統（包括電機）售價將可降至現有數控系統的一半左右。顯然，這種高性能、高可靠性、低成本的新型數控系統將具有極強的競爭力，有望為開創中國數控的新局面作出貢獻。
此外，集成化PC數控系統還有一大優點，就是容易實現開放式結構。這是因為，這種系統的硬體本身已經是完全開放的，構成開放式數控系統的工作完全在軟體上，只要制定好標准和協議，從信息處理、軌跡插補、加減速控制、開關量控制到伺服控制都可以實現開放，從而可大大方便用戶的使用。

2.2 推進數控功能部件的專業化生產

解決數控系統問題後，如何實現數控機床的模塊化設計與製造便是我國機床製造企業快速響應市場需求，在競爭中獲勝的另一關鍵。要實現數控機床的模塊化設計製造，必須解決數控機床功能部件的專業化生產問題。目前我國在這方面離實際需求還有相當大的差距。因此，在今後的若干年內，我們必須大力促進數控機床功能部件的開發和專業化生產。其要點如下：

(1)新型永磁電主軸單元 電主軸已成為國際市場上最熱門的數控機床功能部件。但目前這類產品幾乎都為感應非同步型，存在以下突出問題：①轉子上存在繞組，有大電流流過，因此轉子發熱嚴重，直接影響主軸精度；②低速出力小且轉矩脈動大，難以滿足寬范圍切削要求；③效率和功率因素低，不僅電機體積和重量大而且要求逆變器容量大、耗能多；④控制系統復雜、成本高。

因此，利用我國稀土永磁材料的優勢，開發新型大功率、高效率、寬調速范圍永磁同步型交流電主軸單元，將可有效解決現有電主軸存在的問題，形成具有中國特色的新一代電主軸產品。由於永磁電主軸的機械結構和控制系統都較感應非同步型電主軸簡單，因此易於進行專業化大規模生產。當然，這還要攻克主軸支承（陶瓷軸承、流體動靜壓軸承、磁懸浮軸承）技術、高精度高速動平衡技術、高速驅動、檢測與控制技術、高可靠性安全保證技術等關鍵技術。

(2)廉價的高性能伺服系統 目前，一套進給交流伺服系統（驅動器+電機）的價格一般都在萬元以上，主軸伺服系統的價格高達數萬元，已成為降低國產數控機床成本的一大障礙。因此，應配合新型集成化國產數控系統的發展，大力開發廉價的高性能內裝式伺服系統。由於內裝式伺服的硬體部分只有電機和功率介面，充分利用我國的永磁資源優勢，通過專業化生產可以把電機的造價降下來，而採用智能化的IPM模塊作為功率介面也很便宜，因此將內裝式進給伺服的價格控制在數千元以內，將內裝式主軸伺服的價格控制在2萬元以內，將是完全可能的。

(3)直線交流伺服系統 直線交流伺服系統是下一世紀數控機床不可缺少的功能部件，目前我國還沒有成熟產品，因此應加強研究、開發和推廣應用。考慮到常規機床的防磁問題較難解決，而並聯機床的防磁相對容易，因此可為常規結構機床開發感應非同步型直線電機，為並聯結構機床開發永磁同步型直線電機，從而揚長避短，構成符合實際應用要求的新型高速高精度進給系統。在此基礎上，可進一步開發將驅動與支承合二為一的磁懸浮工作台。

(4)零傳動數控轉台與擺頭 數控轉台與擺頭是多坐標數控機床的關鍵部件，傳統的採用高精度蝸桿蝸輪等傳動的轉台與擺頭不僅製造難度大、成本高，而且難以達到高速加工所需的速度和精度，因而必須另闢蹊徑開發新型零傳動（無機械傳動鏈）數控轉台和擺頭，以促進我國高速高精度多坐標數控機床的發展。

(5)高速高精度檢測裝置 高速高精度是下世紀數控機床發展的主題，這不但需要高性能的控制和驅動，同時還需要高品質的檢測環節，因此應在現有技術基礎上，進一步開發0.1 μm以上精度的高速(60 m/min以上)線位移感測器和100萬脈沖/r的角位移感測器，此類技術國外對我國是封鎖的。

2.3 加速數控機床的全國產化，打好市場翻身仗

數控產業化的最終成功將體現在數控機床的全國產化和市場佔有率上。在上述總體戰略指導下，採取抓兩頭（低價位數控機床和高速高效數控機床）、帶中間（普通數控機床）、促重型（重型關鍵裝備）的方針，將是在國內市場上快速收復失地，在國際市場上穩步進軍，最終打贏國產數控機床市場翻身仗的一種有效戰術和策略。關於普通數控機床的發展已有許多文章作了專門論述，因此下面僅就低價位數控機床、高速高效數控機床和重型數控機床的發展問題作一討論。
(1)大力發展低價位數控機床 低價位機床是功能滿足用戶要求(無功能浪費)、技術指標適中、可靠性好、價格便宜的普及型數控機床。這類機床已成為國際市場上數控機床的發展趨勢之一，也是國內眾多用戶渴求的產品，其市場前景相當廣闊。然而，如果採用國外數控系統（包括伺服）按照傳統思路來發展低價位機床，是很難將價格降至廣大用戶所能接受的水平的。因此，採用本文提出的新型集成化國產數控系統來發展高性能的低價位數控機床，將是一條最有希望成功的道路。只要有一定批量，由此構成的全國產普及型數控車床的售價完全可以控制在10萬元以內，三坐標數控銑床可控制在15萬元左右，加工中心可控制在20萬元左右。此價位的國產數控機床將是具有較強競爭力的。

(2)加速開發高速高效數控機床 高速高效是數控機床發展的另一大潮流。發展高速高效數控機床的技術途徑可有以下幾條：①通過提高切削速度和進給速度，從而達到成倍提高生產效率，有效提高零件的表面加工質量和加工精度並解決常規加工難以解決的某些特殊材料（如鋁鈦合金、模具鋼、淬硬鋼）和特殊形狀零件（如復雜薄壁零件）的高效加工問題。②通過工藝復合，減少工件的安裝次數，有效縮短搬運和裝夾時間。例如，將五面五軸加工中心與立車復合構成萬能加工中心，可實現一次裝卡完成零件的大部分（或全部）加工。③採用高速高精度圓周銑加工孔和以螺旋軌跡插補實現不鑽底孔的直接攻絲等新加工方法，大幅度減少換刀次數，提高加工效率。④為數控機床開發智能尋位加工功能，消除對精密夾具和人工找正的依賴，有效縮短單件小批加工的准備時間。

在我國現實條件下如果沿用傳統思路是難以實現上述途徑的，因此，必須立足國情，結合實際勇於創新，大膽探索新的道路。 考慮到常規數控機床在總體結構上基本上採用工件和刀具沿各自導軌共同運動的方案，一方面由於機床傳動環節剛性不足和導軌中的摩擦阻力較大，使運動部件難以獲得高的進給速度；另一方面由於工件、夾具和工作台的總質量比較大，使之難以獲得高的加速度。此外，傳統機床結構是一種串聯開鏈結構，組成環節多、結構復雜，並且由於存在懸臂部件和環節間的聯接間隙，不容易獲得高的總體剛度，因此難以適應高速高效加工的特殊要求。為此，開發國產高速高效數控機床時，可採用工件固定，以直線電機組成並聯短鏈直接驅動主軸和刀具運動、將高速高精度傳動與高剛度支撐合二為一的適合於高速高效加工中心的新型結構。採用該結構的高速高效數控機床不但速度高、剛度高，如果在傳動與控制上處理得當，可以達到比常規機床更高的加工精度和加工質量，而且具有機械結構簡單，零部件通用化、標准化程度高，製造成本低，易於經濟化批量生產等顯著優點。因此，沿此思路發展高速高效數控機床將是一條符合國情、易於取得成功的道路。

(3)突破重型數控機床的設計製造技術 重型數控機床（特別是多坐標重型數控機床）是國民經濟和國防生產中的重大關鍵設備，屬於戰略物資，真正先進的重型數控機床國外是不可能賣給我們的，因此，在我國下世紀數控產品的發展中必須依靠自己的力量進行解決。發展重型數控機床必須有過硬的基礎，我們在數控機床國產化的進程中應不斷總結經驗，加強基礎技術和關鍵技術研究，充分發揮我國產學研相結合的優勢，各部門通力合作、共同努力，爭取在下世紀初取得突破性進展。

目前，在發展重型數控機床中除需加強基礎理論研究外，還應加強其關鍵技術研究。例如，重型機床的控制就是需要加以特殊解決的關鍵問題。因重型機床加工的工件特別昂貴不允許報廢，為了確保機床工作可靠，在數控系統中可採用雙（或多）CPU冗餘工作方案，以確保運算和控制的絕對正確，並在出現故障時自動診斷、自動修復或自動替補，確保加工不出問題。此外，在電源上可採取雙蓄電池供電的全隔離供電方案，即一組電池在給系統供電時，可對另一組電池進行充電，電網與控制系統是完全隔離的。這就徹底消除了重型車間中電網電壓波動厲害、干擾嚴重對數控系統造成的影響，從而有效保證系統的可靠性。又如，重型數控機床的驅動也是一大關鍵問題。當行程長度超過5 m，普通滾珠絲桿就難以勝任大負荷的傳動，因此目前一般採用預加負載的雙齒輪-齒條機構、靜壓蝸桿-蝸母條機構、四足（或雙足）爬行進給機構等來實現長行程傳動。但這些方案存在結構復雜、速度和加速度低、動態性能差、難以達到高精度、維護保養復雜等問題。為此可發展陣列式高效直線電機直接驅動技術和空間並聯機構驅動技術，以新的途徑來解決重型數控機床的高速、高精度驅動問題。除此之外，機床結構的優化設計、長行程精密檢測、重力變形補償、切削力變形補償、熱變形補償等也是重型數控機床中必須解決的關鍵問題，必須予以充分重視。
3 結語

制定符合中國國情的總體發展戰略，確立與國際接軌的發展道路，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。本文在對數控技術和產業發展趨勢的分析，對我國數控領域存在的問題進行研究的基礎上，對21世紀我國數控技術和產業的發展途徑進行了探討，提出了以科技創新為先導，以商品化為主幹，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為後盾，堅持可持續發展道路的總體發展戰略。在此基礎上，研究了發展新型數控系統、數控功能部件、數控機床整機等的具體技術途徑。

我們衷心希望，我國科技界、產業界和教育界通力合作，把握好知識經濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰，為在21世紀使我國數控技術和產業走向世界的前列，使我國經濟繼續保持強勁的發展勢頭而共同努力奮斗