明确中国数控技术需要的发展方向是发展数控技术的一个重要方面,作者简要概括了高端控制器几个重要的技术发展方向。我国数控技术的进步和发展除了技术本身的问题外,还需要国家政策的鼓励和扶持控制工程网版权所有,以及制造装备厂商的支持。
数控系统之于机床www.cechina.cn,就像CPU(中央处理器)之于电脑,是大脑,是心脏。数控技术是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础,它的发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目,它开创了机械产品向机电一体化发展的先河,因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面,通过持续的开发研究以及对信息技术的深化应用促进了数控机床性能和质量的进一步提升,使数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备。另外,数控技术以高精度随动控制和多运动协同控制为主要特征,与自动火炮控制、雷达控制以及陀螺导航控制技术具有共性的技术基础,具有典型的军民两用的应用特征。
正是因为数控技术军民两用的特征,国际竞争环境
行业专家坦言“中国数控机床技术水平与世界发达国家相差起码15年”。日本国际经济学家长谷川庆太郎,在日本《呼声》月刊2005年5月号上发表了一篇题为《中国的未来取决于日本》的文章。文章说,在汽车制造业,生产汽车部件的机床年均工作时间高达3500小时,也只有日本制造的机床能保证连续5年性能不变。“没有日本的机床,中国的汽车产业将寸步难行”。 长谷川庆太郎预测:中国对日本的依赖只会越来越加强而不会越来越削弱。这就意味着“日本越来越有能力控制中国”。客观分析这篇文章,抛弃日本少数学者狂躁的心态,仅就装备制造业中以数控系统为代表的制造装备关键部件技术和产品上的差距上看,文章的观点是应当唤起我们的忧患意识。
打破国外对我们数控技术遏制的主要手段就是降低对国外技术的依存度,选择有技术支持条件的关键技术作为突破口,主动突破,才能争取竞争上的主动。数控技术在近十年计算机软硬件技术和通信技术进步的支持下,具备关键技术突破口的条件。从产业的角度看数控控制器产品的基本特征,可以概括为专用的工业计算机;伺服驱动系统产品的特征是驱动电机专用的工业电源;伺服电机产品的特征是装有高精度位置反馈原件的高精度电机。针对这些产品特征,从产业角度看,中国完全具备高端数控系统产业条件的,有些具有类似产业特征的产品的产能是世界领先的。因此www.cechina.cn,跳出狭义的运动控制器制造领域,从中国产业全局看,数控系统产业突破是具有产业支持条件的。数控系统产业的另一个特征是技术的软件化。运行在数字控制器和伺服驱动器上的软件承载了系统的主要功能和性能的实现。因此在这一产业领域的竞争将更多转化为基于软件技术、控制技术和制造技术的智力层面的比拼和以技术融合为特征的工程层面的比拼。
反遏制的关键是构建适合核心技术体系生长的自主创新平台,从被动的技术追赶变为主动的技术对抗。高端数控技术不仅仅是控制器的问题,而是关联电机、驱动、测量、通讯、计算机软硬件技术以及机床测试、仿真等技术的技术学科群。这些技术环节都将对最终的设备控制效果产生影响。
以高速高精度高响应运动控制为例来说明这个问题。从FANUC公开的材料上看,控制分辨率提升到纳米可以将被加工产品的精度提高一倍,表面质量提高一倍。但这一结果需要控制器全面的技术提升。对于高速度运动控制技术的实现而言,基于超前读机制的运动轨迹分析和预测是必需的。这一机制将对系统的体系结构提出更高的要求。轨迹平滑和加加速度控制都是在高速运动控制中避免冲击的必要技术手段。插补器的计算精度要从1个um提升到1个nm,计算字长要增加三位,有效计算精度要提升3个数量级。软件平台要支持相应字长的计算。另一方面控制节拍也需要相应提高控制工程网版权所有,否则单纯