机床可靠性指标描述

① 如何衡量一台机床的质量好坏

衡量一台机床的质量是多方面的，但主要是要求工艺性好，系列化、通用化、标准化程度高，结构简单，重量轻，工作可靠，生产率高等。具体指标如下：
1、工艺的可能性
工艺的可能性是指机床适应不同生产要求的能力。通用机床可以完成一定尺寸范围内各种零件多工序加工，工艺的可能性较宽，因而结构相对复杂，适应于单件小批生产。专用机床只能完成一个或几个零件的特定工序，其工艺的可能性较窄，适用于大批量生产，可以提高生产率，保证加工质量，简化机床结构，降低机床成本。
2、精度和表面粗糙度
要保证被加工零件的精度和表面粗糙度，机床本身必须具备一定的几何精度、运动精度、传动精度和动态精度。
几何精度是指机床在不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。机床的几何精度对加工精度有重要的影响，因此是评定机床精度的主要指标。
运动精度是指机床在以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度，几何位置的变化量越大，运动精度越低。
传动精度是指机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。
以上三种精度指标都是在空载条件下检测的，为全面反映机床的性能，必须要求机床有一定的动态精度和温升作用下主要零部件的形状、位置精度。影响动态精度的主要因素有机床的刚度、抗振性和热变形等。
机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力，机床的刚度越大，动态精度越高。机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等。构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关，而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。
机床上出现的振动，可分为受迫振动和自激振动。自激振动是在不受任何外力、激振力干扰的情况下，由切削过程内部产生的持续振动。在激振力的持续作用下，系统被迫引起的振动为受迫振动。
机床的抗震性和机床的刚度、阻尼特性、质量有关。由于机床的各个零部件热膨胀系数不同，因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移，这种现象叫机床的热变形。由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%。
对于机床的动态精度，主要通过切削加工典型零件所达到的精度间接的对机床动态精度作出综合的评价。
3、系列化等程度
机床的系列化、通用化、标准化是密切联系的，品种系列化是部件通用化和零件标准化的基础，而部件的通用化和零件的标准化又促进和推动品种系列化工作。
4、机床的寿命
机床结构的可靠性和耐磨性是衡量机床寿命的主要指标。
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② 数控机床的可靠性怎样衡量

数控机床的可靠性怎样衡量方式
可靠性设计方面
a.建立可靠性模型
b.可靠性分析
c.采用各种有效的可靠性设计方法
2.制造可靠性方面
a.外购件的质量与可靠性控制
b.加工一致性控制
c.可靠性驱动装配
3.可靠性试验方面
4.可靠性管理方面
5.运行可靠性方面
数控机床可靠性的基本概念
可靠性的定义最初是由Robert
Lusser在1952年
提出的，他认为，产品的可靠性就是“产品在规定的
条件下和规定的时间内完成规定功能的能力”。在我
国的GB318-82标准中，也对可靠性下了类似定义。从可靠性的定义可以看出，可靠性是质量的一种属性，是产品的一种能力，是产品在“三个规定”的条件下满足成功使用的概率，可靠性在很大程度上代表了产品的“可用性”。根据可靠性的定义，在衡量数控机床的可靠性时，“规定的条件”就是机床在设计
时确定的产品使用环境和工作条件，一般包括加工尺寸、切削用量、切削功率、使用环境条件、加工材料
“规定的时间”指的是设计确定的运行寿命，也可以是机床大修前的年限，还可以是可靠性考核时确定的任何年限；“规定的功能”是指机床设计时确定的功能，例如加工中心可以完成钻、铣、镗、铰、攻丝等功能。
数控机床的可靠性一般与故障相关，故障可分为
功能性故障和非功能性故障。如果数控机床在运行过程中功能性故障很少，机床处于“随时可用”状态，
则其可靠性就高；反之，如果数控机床功能性故障频出，经常需要停机维修，则其可靠性就差。值得注意的是，数控机床中的一些非功能性故障并不直接影响机床的正常运行，如漏油、异响、轻微振动、安全门
开关费力等，但它们的存在反映了数控机床的整体质量水平，同时也为功能性故障的发生埋下了隐患，制造企业在进行产品和制造时必须同时关注功能性故障和非功能性故障。机床用户对产品可靠性最关心的问题是降低数控机床运行过程中故障率，减少功能性故障的发生，使机床处于“随时可用”的状态。

③ 数控机床 可靠性

•数控机床的可靠性
数控机床的可靠性，是指在规定条件下(如环境温度、使用条件及使用方法等)， 数控机床无故障工作的能力。衡量可靠性的指标常有以下几种:
•1.平均无故障时间MTBF 它是指一台数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间，即数控机床在寿命范围内 总工作时间与总故障次数之比: MTBF= 总工作时间 / 总故障次数

•2.平均修复时间MTTR 它是指数控机床从出现故障开始直到恢复正常工作平均所用的时间，显然这个时间越短越好。
•3.有效度A •它是从可靠度和可维修度两方面对数控机床的正常工作概率进行综合评价的尺度。 指一台可维修的机床在某一段时间内维持其性能的概率。

有效度A： A= MTBF /(MTBF+MTTR),由此可见A<1，它越接近1越好。 •为提高数控机床的可靠性，从其指标有效度A来看，维修包括两方面含义:
•（1）日常维护(或称预防性维修)，目的是延长平均无故障时间MTBF;
•（2）故障维修，此时要尽力缩短平均修复时间MTTR。

④ 数控机床的可靠性指标

可靠性是系统、
机械设备或零部件在规定的工作条件下和规定的时间内保持与完成规定
功能的能力。一个系统、一台设备，无论其如何先进，功能如何全面，精度如何高级如果故
障频繁、可靠程度差，不能在规定的时间内可靠地工作，
那么它的使用价值就不高，经济效
果就不佳。从设计规划、制造安装、使用维护、更新改造到修复报废，可靠性始终是系统和
设备的灵魂。
可靠性是评定系统和设备好坏的主要目标之一，
它体现了产品的耐用和可靠程
度。
数控机床是现代制造技术的基础装备，
其技术水平高低是衡量一个国家工业现代化水平
的重要标志，而数控机床的可靠性是机床质量的关键。

⑤ #数控机床#数控机床维持无故障工作的能力。衡量可靠性的指标是什么

1.
平均无故障时间（MTBF）是指一台数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间。一般用总工作时间除以总故障次数来计算
。2.
平均修复时间（MTTR）是指数控机床从出现故障直至正常使用所用修复时间的平均值。
3.
有效度（A）是指一台可维修的数控机床，在某一段时间内，维持其性能的概率。用平均无故障时间除以平均无故障时间与平均修复时间的和来计算。
对于普通的数控机床，要求MTBF≥1000h,
A≥0.95

⑥ 有哪些衡量数控机床可靠性的指标

可靠性评定指标

11.1平均故障间隔时间MTBF（指数分布）注：对于符合其他分布的如威布尔分布，按这些分布的有关要求进行评定。

11.1.1MTBF的点估计

（5）

式中n———样品数

tRj———评定内第j台机床的累积修复时间，单位为小时（h）

rj———评定周期内第j台机床的累积故障数

⑦ 数控车床可靠性评定方法

故障对加工中心运行的影响程度的严重性 ,这就很容易对技术决策产生误导 ,造成不必要的损失 。本文 提出采用传统频次主次图分析方法与故障比重比方法及危害度分析方法相结合的方法对加工中心故障 信息进行分析 ,解决上述问题 。
通过现场采集加工中心故障信息，采用科学的分析方法，找出加工中心运行中的各薄弱环节及其对整机的影响程度，进而确定其可靠性改进的主要方向，无疑为一种较为实用的研究方法。
加工中心是现代信息科学与传统机械技术相结合的典型产品。随着新技术的不断应用,加工中心的故障模式也发生了很多变化，因此根据具体结构、故障模式进行故障分析,找出其薄弱环节和潜在的弱点，并把故障分析的结果反映给设计、制造及使用部门,以便从设计、制造、使用和维护等各方面采取对策和措施,提高产品的可靠性已成为当务之急。故障频次主次图是行业制定可靠性改进工作的重要依据，但它的明显缺陷是没有考虑各系统可靠性要求的不同，只考虑了故障发生频次的高低，而不能直观反映故障对加工中心运行的影响程度的严重性。

⑧ 可靠性主要指标有哪些

一般分为内部可靠性和外部可靠性，有时也用平均可靠性和显著可靠性来度量。

⑨ 产品的可靠性指标有哪些

这是我以前的一个回答：
我只是个学生，只是喜欢找了些资料觉得还好，希望能对你有帮助
可靠性即产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力，是衡量产品品质的关键要素之一。H3C在该领域经过多年的实践和积累，教训很多收获更多。本文以H3C产品为例，就通信产品硬件工程类的可靠性保证作简要探讨，借此让大家对通信设备以及H3C产品从研发到量产的可靠性过程有个初步了解。

随着互联网的普及，网络正成为人们工作和生活越来越重要的组成部分。人们用它听歌看电影玩游戏，企业用它建立运营体系、存储数据、下发生产指令。试想某天当我们无法上网时，会是怎样的境况？你将无法在MSN上和好友畅聊，无法在Google地图上查找交通路线，无法在家了解股票行情……习惯依赖互联网的我们将不得不改变生活方式。对于企业来说，停机除造成直接的经济损失外，还可能引发社会影响和信任危机。美国Infonetics Research对80家大型企业调查发现，由网络故障造成的损失平均占年销售额的3.6%。

就像电话一样，人们希望网络也能“想用就用”，可靠性的专业术语就是“可用度高”。实现高可用网络的方法，除了像冗余备份、提高故障诊断能力、增加备件这些减少设备宕机时恢复时间的方法之外，还包括一个重要的指标就是设备的可靠性。

可靠性管理：可靠性保证和增长的基础

之所以把可靠性管理放在第一位，优先于可靠性设计、分析和试验，是因为我们认为后者都是具体的、细节的技术或方法，是可以短期内修正或完善的，而可靠性管理则代表了一个公司可靠性领域在流程和制度上的成熟度，需要时间、实践、经验和数据的积累和沉淀，可以说是员工心智和公司文化的体现。

H3C经过两年的实践摸索，于2005年正式将可靠性纳入公司的流程管理，作为产品开发过程中的重要一环。对于研发的每款产品，我们都会制定相应的可靠性规格和过程实施计划。可靠性规格是产品概念阶段在可靠性指标上的承诺，根据各方面的需求决定出要做什么样的产品。可靠性过程计划则明确定义什么阶段、由谁、完成哪些可靠性工作，达到什么目标，过程如何规范，交付哪些内容，在执行上保证了规格承诺的兑现。

举例来说，器件管理和优选便是可靠性管理体系中的重要组成部分。做过产品开发的人都知道，不同厂家的同型号器件，往往很难做到所有参数完全一致。当器件参数不一致时，产品在设计初期就需要考虑通过容差设计来兼容这些器件，这样就对设计和制造提出了更高的要求，一定程度上提高了设计制造的难度和成本。随着供应商和器件型号的增加，管理费用迅速上升，彼此沟通变成了一个费时费力而且低效的工作。另一方面，设计和制造也不断出现由“兼容设计”引起的问题，允许免检直接入库的器件变少。对于这种问题，在H3C，有专门的部门负责器件优选和认证管理工作，他们跟踪业界器件技术发展的动态，对制造、客户出现的器件问题进行跟踪和数据搜集，提供各类优选器件清单，使器件选型工作简单有效。当有器件需要替代时，必需经过足够的审核、测试和小批量验证才能被规模使用。

可靠性增长的一个重要方法是应用FRACAS系统（Failure Report Analysis and Corrective Action System），其原理是利用“故障反馈、闭环控制、预防再发生”，通过一系列规范化的工作程序，及时报告产品故障，分析故障根因并纠正，通过临时规避措施减少故障的影响，通过预防再发生的解决措施实现产品可靠性的增长。在H3C，从研发、试产、生产到客户现场，各环节不同程度都在实施故障报告和闭环。以HASA（Highly Accelerated Stress Audit，高加速应力稽核）流程为代表，该流程融入了FRACAS和8D的思路，对每一台HASA过程出现问题的设备，都建立流程跟踪，从条码记录、故障现象、故障风险分析、根本原因总结到解决措施、闭环实施，把各环节有机整合起来，实现发货前检验的高效率和问题闭环的有效性。将每个HASA失效都看作改进过程的机会，从而使解决问题的投入达到利益最大化。

有人说，世界上只有上帝可以不用数据说话。根据流程，我们把所有和可靠性相关的关键数据都集成到了QA系统的可靠性模块。在这里，可以查到某款产品在特定发货时间的市场失效情况，可以跟踪市场实际MTBF、累计失效率、制造批次相关的失效率等等。通过数据分析和同类产品比对，去发现设计、制造、管理各环节可以提高的机会，实现进一步的可靠性增长。

良好的可靠性管理通过建立一套严格的纪律，指导我们什么时候要做什么事情；可以让今天的教训成为明天的预防，在明天就“一次性把事情做对”；可以让我们“站在巨人的肩膀上”，做任何事情都不是从零开始。而所有的目的，只是为了实现可靠性目标的承诺，保证提供给客户的产品，在承诺的时间内是高可靠的、是满足客户要求的。

可靠性设计：关注细节，重在执行

谈到电子产品可靠性设计，我们几乎马上会想到热设计、元器件降额、容差容错设计、可靠性预计等等。就像小学作文，中心思想是确定的，关键看如何写这篇文章。可靠性设计是否成功，有两点必不可少，其一是执行，其二是细节。

我们先说执行。以降额设计为例，不少公司都有降额设计规范，看上去很美。但这个规范是否被严格执行了还是被束之高阁，超出降额的器件有没有被专业评估，降额要求是否根据制造/市场元器件的表现调整，不同产品是否需要分别对待实现全寿命成本最优，都是可靠性实现的关键。再如热设计，在H3C，热设计由可靠性工程师保证。每款产品，在开发初期，都会对散热进行评估和仿真，提前释放散热风险。在整个评估过程中，可靠性工程师和结构工程师、产品开发人员、互连设计工程师的沟通是非常紧密的。风险没有释放，就不能通过下一个技术评审点。

其次是细节。航空爱好者知道，1980年，阿丽亚娜火箭第二次试飞时，一名工作人员不慎碰落一个部件的商标，堵塞了发动机燃烧室的喷嘴，造成发射失败。1985年，美国发射“三叉戟”导弹，由于发动机燃烧室中剥落了一块黄豆大的绝缘层，结果高温火焰烧穿了那里的金属壁，燃气向外喷射，发动机爆炸。可靠性设计是一个需要注重细节的工作，所谓“千里之堤，溃于蚁穴”，“Paying attention to details”是直接写入到美军标338中的，或者这也是经验和思考的总结。

以H3C为例，热设计中的热仿真过程不但仿真常态情况，还会对风扇停转等异常状态进行仿真；在降额设计上，对各类器件电应力进行遍历审查，对不同风扇转速下热应力进行遍历测试，保证在规定环境下每个器件承受的应力满足降额要求；对易损耗的器件进行寿命评估，保证在规定时间内设备符合用户的要求；对关键电路进行容差设计和仿真，保证器件参数随环境应力、寿命漂移时，电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：可靠性预计、FMEA（故障模式影响分析）和FTA（故障树分析）。可靠性预计通过MTBF、返修率等指标作为维修、备件成本的预计，或整网可用度的评估，对设备可靠性增长贡献不多。FTA构造繁杂、对人员经验和技能要求高、容易出错。对于复杂产品，FMEA是一个防患未然的有效方法。举个简单的例子，我们有时会遇到十字路口红绿灯失效的情况，想想我们最不希望哪种失效现象出现？显然，当两条路上同时出现绿灯时交通事故隐患就被埋下了，这是我们最不希望发生的。那么在开展交通信号灯控制系统的FMEA分析时，就要关注哪些器件失效会出现绿灯同时点亮的情况，是否有解决方法。

在H3C，复杂系统会开展FMEA分析工作，从而对系统中可能出现的故障现象做到心知肚明，评估容错设计是否足够。对于冗余备份系统，保证失效发生时设备可以快速倒换，业务正常运行不受影响。

可靠性试验：真金不怕火炼

我们研发出来的每一款产品，都会经受可靠性试验的洗礼，其中最严酷的当属HALT试验（Highly Accelerated Life Test，高加速寿命试验）。

90年代HALT试验在国外获得推广，而国内企业由于各种限制起步相对较晚。与传统的施加模拟客户环境的应力来发现故障的环境试验不同，高加速应力是一种主动的试验。使用应力步进的方法，使设备不断接近极限应力，直到故障暴露。通过“暴露缺陷—不断改进—再试验—再改进”的方式，持续发现并解决设计、来料、工艺等相关问题，从而获得产品的快速稳定。这有点像运动员的训练，如果要参加100米短跑比赛，那么运动员平常训练时绝不会只是重复训练100米冲刺，力量和耐力的训练必不可少。同样道理对于产品来说，虽然标称工作环境是0～40/45℃，HALT试验过程中其实都会经受100℃高温和-40℃低温的极限考验。

到这里，可能你会提出两个问题：1，HALT试验做到-40℃和100℃有没有必要，室内应用的产品，怎么可能有这样的环境？经验告诉我们，非常必要且获益匪浅！按照H3C工程师的说法，现在不作HALT试验“心里没底”。2，厂家宣称的0～70℃的器件能在-40～100℃环境工作吗？实践表明，在可靠的电路设计下，器件完全可以承受比规格更高的应力（极少数器件例外）。

如果你是做可靠性的同行，或者正在经受HALT问题的煎熬，可能还有第3个疑问，为什么可以用环境应力暴露未来5年甚至10年可能出现的可靠性问题？研究一下元器件资料，看看容差设计的原理和品质管控方面的书籍，就会发现一个共同点：器件参数漂移。当一个器件在极限环境应力下参数漂移范围比工作5年参数漂移范围更宽时，只要该器件在电路环境中能承受极限应力，你就基本可以放心未来5年参数漂移引发失效的模式不会在电路中发生。其他原因如振动累计损伤、磨损引起的失效加速分析等，这里不再展开。

除了HALT试验，在H3C，我们还采用了一个时尚前卫的可靠性保证手段，那就是HASA筛选。

研发出来的产品，到量产后，由于器件批次间的参数离散、工艺控制的原因，可靠性有可能会降低。HASA利用温度、振动、电应力、数据流量等多应力同时施加的方式，有效筛选出故障设备，从而实现量产产品在质量和可靠性上的快速稳定。我们通常的HASA筛选应力远超出设备工作应力，比如温变率，典型应用环境温变率不会超过0.5℃/分钟，H3C筛选应力是40℃/分钟。

其他常规试验如温湿度类试验、机械类试验、EMC的浪涌/静电/抗干扰试验，都是H3C产品的必检项，通不过这些试验，产品是无法到达客户手中的。

结语

行文至此，相信你已对通信设备以及H3C产品可靠性保证体系有了简单了解。钢铁铸就源于千锤百炼，打造质量卓越的产品永远是我们孜孜以求的目标。参考资料：钢铁是怎样炼成的？——浅谈通信产品的可靠性保证

⑩ 求一篇精密机床的介绍文章，最好是论文

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；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，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性功能（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Pentium II、Pentium III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0.1 μm以上精度的高速(60 m/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5 m，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