數(shù)控機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)使用的主流設(shè)備，是國家防務(wù)安全的戰(zhàn)略物資，是發(fā)展高新科技產(chǎn)業(yè)所不可缺少的重要手段。數(shù)控機床的生產(chǎn)和消費狀況已成為衡量一個國家制造技術(shù)水平和綜合國力的重要標志之一。

現(xiàn)狀和問題

近年來，特別是我國加入WTO以后，隨著世界制造業(yè)向中國轉(zhuǎn)移，我國對機床的需求量大增，國內(nèi)數(shù)控金切機床的生產(chǎn)和消費均有大幅度的增長（表）。例如，2001至2004年的三年間產(chǎn)量就凈增了196%，消費量凈增了138.8%。

無疑地，這既表明了我國機械制造技術(shù)水平和能力在迅猛提升，同時也表明了我國機床制造業(yè)有了長足的進步與發(fā)展。

但是，我們并不能滿意和樂觀。因為只要作進一步的分析與了解，我們就會發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)數(shù)控機床在消費量的臺數(shù)中雖占有一半（55%）以上，但它們多是些技術(shù)水平較低、價格相對便宜的普通產(chǎn)品，如數(shù)控車床、數(shù)控銑鏜床和線切數(shù)機床等，高、中檔產(chǎn)品較少，而且這些產(chǎn)品的核心技術(shù)或功能部件，如全功能的數(shù)控伺服系統(tǒng)，高速電主軸，直線滾動導(dǎo)航，數(shù)控刀架，刀庫機械手乃至高速安全防護裝置等，還多是由中外合資企業(yè)提供或是從國外進口的。所以在數(shù)控機床消費的金額上，我們所占份額不足30%。而進口的數(shù)控機床，在消費量的臺數(shù)中雖只占有約45%，但由于它們多是我國汽車、航空航天工業(yè)、模具行業(yè)和發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需的、價格較昂貴的高中檔產(chǎn)品，如主軸轉(zhuǎn)數(shù)在萬轉(zhuǎn)/分以上至數(shù)萬轉(zhuǎn)/分的高速加工中心，多軸控制、4~5軸聯(lián)動的數(shù)控機床和高精、高效的復(fù)合加工機床以及各種特種加工和專用加工的數(shù)控機床等，所以在消費的金額上所占份額略高于70%。



表 近年我國數(shù)控金切機床的生產(chǎn)、進口、出口和消費情況

我國數(shù)控機床目前的發(fā)展狀況──高檔產(chǎn)品：生產(chǎn)很少，而且?guī)缀醵加镁惩夤δ懿考�配套，有的還是外國品牌中國制造，GPD值算你的，利潤分去很多；中檔特別是中檔偏上產(chǎn)品：中國品牌，外國功能部件和核心技術(shù)，你賺小頭，他賺大頭。這與我們“不僅要做世界制造大國，還要做世界制造強國”的意愿與目標是很不相稱的，且差距較大，值得深思！這就是問題。

主因與任務(wù)

為甚么會有上述情況的出現(xiàn)？可能主客觀原因都是很多的，但是，我國數(shù)控機床功能部件的發(fā)展落后──品種少，單元技術(shù)水平低，性能質(zhì)量不夠穩(wěn)定，成本居高不下，交貨不夠及時等──滿足不了數(shù)控機床主機產(chǎn)品發(fā)展的需要，不能不說是最直接、最主要的原因，因為所有的數(shù)控機床都是由各種功能部件（包括主軸頭、直線滾動導(dǎo)軌、滾珠絲杠副、數(shù)控刀架、刀庫機械手、回轉(zhuǎn)工作臺、數(shù)控伺服系統(tǒng)、測量反饋以及安全防護裝置等）在床身、立柱等基礎(chǔ)機架上集裝而成的，功能部件是數(shù)控機床的重要組成部份，而且是不可或缺的部份�，F(xiàn)在的數(shù)控機床主機廠的主要任務(wù)就是按產(chǎn)品設(shè)計要求生產(chǎn)制造床身、立柱等基礎(chǔ)機架件并把所需的功能部件與之集裝成完整的數(shù)控機床產(chǎn)品，沒有功能部件，就沒有現(xiàn)在的各種數(shù)控機床。
功能部件的性能、質(zhì)量和品種直接影響著數(shù)控機床整機的性能、質(zhì)量和品種的發(fā)展。例如，沒有高性能，高品位的全功能型數(shù)控及伺服系統(tǒng)，就不可能有高精、高效、高可靠性的多軸聯(lián)動加工的數(shù)控機床，沒有每分萬轉(zhuǎn)以上的高速電主軸和直線電機或高速滾珠絲杠副，就不可能有高速加工中心；沒有數(shù)控立、臥轉(zhuǎn)換或帶B軸、C軸功能的主軸頭，或者沒有具備數(shù)控回轉(zhuǎn)和傾擺功能的工作臺，就沒有五軸聯(lián)動和五面加工的數(shù)控銑床；沒有刀庫和自動換刀的機械手，就不可能有集中工序進行加工的加工中心；沒有帶Y軸和B軸控制功能的數(shù)控刀架就不可能有各種旋轉(zhuǎn)體件的復(fù)合加工機床的出現(xiàn)等等。如果回顧歷史，我們會發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機床的許多發(fā)展和提高，都是與功能部件的改進、提高、發(fā)展、創(chuàng)新是分不開的，甚至從某種意義上說，數(shù)控機床的發(fā)展與創(chuàng)新史主要就是功能部件的發(fā)展與創(chuàng)新史。

除此之外，功能部件還是提高數(shù)控機床性價比和附加值的重要因素。因為功能部件屬于高科技產(chǎn)品，本身就具有較高的附加值；另外功能部件的成本在一臺數(shù)控機床的總成本中占有很大的比重，根據(jù)機床功能配置的不同，一般都占到60%以上。所以采用先進的（如性能提高，制造成本降低的）功能部件，不僅可以提高數(shù)控機床的性/價比，也可以提高數(shù)控機床的附加值，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。最終提高產(chǎn)品的市場競爭力。

所以，為了更好地發(fā)展我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)，達到“做大”、“做強”的目的，我們現(xiàn)在的任務(wù)，主要應(yīng)是集中精力，認真抓緊抓好數(shù)控機床功能部件的生產(chǎn)與發(fā)展。

策略與措施

既然功能部件是數(shù)控機床不可缺少的重要組成部份，同時其本身也是高科技產(chǎn)品，所以對功能部件的生產(chǎn)與發(fā)展，首先應(yīng)受到如同對待數(shù)控機床主機生產(chǎn)與發(fā)展一樣的重視。

其次，發(fā)展數(shù)控機床功能部件產(chǎn)業(yè)，也如同發(fā)展其他的高新產(chǎn)業(yè)一樣，一需要技術(shù)，二需要資金，三要有市場的支持。根據(jù)我國數(shù)控機床功能部件當前的基本情況：品種少，單元技術(shù)水平低，但一些產(chǎn)品已有一定的市場份額；欲發(fā)展新品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量水平，卻又缺乏先進的技術(shù)和足夠的資金支持。因此我們應(yīng)采取的策略措施是：

1) 首先是抓好已掌握或初步掌握的為中、低檔數(shù)控主機配套的功能部件，特別是已擁有一定市場和用戶的產(chǎn)品的質(zhì)量，如普及型和多功能型的數(shù)控伺服系統(tǒng)，高精度滾珠絲杠副。萬轉(zhuǎn)/分級的電主軸，帶動力頭的數(shù)控刀架，數(shù)控可傾的圓轉(zhuǎn)臺，鏈式刀庫及機械手等。為此，相關(guān)企業(yè)需要完善產(chǎn)品質(zhì)量保證體系和力爭通過ISO 9000的質(zhì)量認證，從而從體系上保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性，提高用戶對產(chǎn)品質(zhì)量的信任度，鞏固并擴大已有市場的占有率。

2) 引進國外先進的單元技術(shù)，如萬轉(zhuǎn)/分以上的高速電主軸，加速度可達2g的直線電機，高速直線滾動導(dǎo)軌和電滾珠絲杠副。直接驅(qū)動用的大力矩伺服電機，換刀時間在1秒以內(nèi)的快速換刀裝置等的單元設(shè)計制造技術(shù)。通過對引進技術(shù)的消化、吸收，以掌握目前國外相關(guān)功能部件的先進單元技術(shù)，為我自行開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)品牌功能部件打基礎(chǔ)，作準備。

3) 中外合資合作辦企業(yè)，不僅搞生產(chǎn)，而且要力爭搞開發(fā)研究。這樣既可以解決或部份解決目前我企業(yè)發(fā)展資金不足的問題，也可以通過學(xué)習(xí)、借鑒國外先進的企業(yè)管理和開拓市場的經(jīng)驗，以提高我國企業(yè)自主產(chǎn)品開發(fā)和開拓市場的能力，把產(chǎn)業(yè)“做大”、“做強”，為走向世界積累寶貴的經(jīng)驗。

4) 通過行業(yè)、企業(yè)的改革與重組，組織專業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)集中度，以取得規(guī)模經(jīng)濟效益。同時與產(chǎn)品的上游（供應(yīng)商）、下游（數(shù)控機床主機生產(chǎn)廠）企業(yè)結(jié)成聯(lián)盟，以便及時相互了解對方的技術(shù)要求與發(fā)展意圖，共同研究解決存在的（包括技術(shù)和供貨計劃方面）問題，達到相互滿足對方產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)展的需求，從而實現(xiàn)共同發(fā)展、共占市場的雙贏目標。

5) 提高產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)的能力。既要做到為配套的主機廠服務(wù)，主動向主機廠詳細介紹產(chǎn)品的性能、特點~使用要求，確保主機廠的合理選用；也要做到為產(chǎn)品的最終用戶提供現(xiàn)場服務(wù)，以保證產(chǎn)品在現(xiàn)場使用中出現(xiàn)問題時獲得及時解決，使用戶將停機的損失降到最少，從而消除用戶的后顧之憂，放心購買采用，這樣也就穩(wěn)定了原有的用戶群，鞏固了自己的市場地位。

上述策略措施業(yè)已為越來越多的人們所理解和接受，并在實踐中取得了明顯的效果。從而成了目前業(yè)內(nèi)人士的共識。但是，我們還應(yīng)清楚地看到，這些策略措施中的引進技術(shù)和中、外合資合作辦企業(yè)、搞開發(fā)，一般都只能使我們?nèi)〉卯敃r相對先進的二、三流水平的產(chǎn)品技術(shù)而不可能取得世界最先進的一流技術(shù)，也不能自然取得研發(fā)先進技術(shù)產(chǎn)品的有用的創(chuàng)新理論、方法和工具；其他各項措施，主要只能幫助我們維持或略有擴大現(xiàn)有的市場份額，而不能幫助我們進行產(chǎn)品的研發(fā)與創(chuàng)新。也就是說，光有這些策略措施是不夠的，它只能幫我們“做大”而不能“做強”，因為我們沒有長期可靠的產(chǎn)品技術(shù)源泉。因此，為了使功能部件產(chǎn)業(yè)也能“做大”“做強”，最關(guān)鍵的一環(huán)我們還是要抓具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新。

關(guān)于功能部件的研發(fā)與創(chuàng)新

研發(fā)與創(chuàng)新，研發(fā)指的是進行科學(xué)實驗研究、開發(fā)設(shè)計新產(chǎn)品，創(chuàng)新指的是“第一次應(yīng)用某一事物或方法把發(fā)明和創(chuàng)造實用化與商業(yè)化。”因此，研發(fā)是發(fā)展產(chǎn)品的基礎(chǔ)，創(chuàng)新才是產(chǎn)品發(fā)展的靈魂和關(guān)鍵。創(chuàng)新既是產(chǎn)品進步的最重要標志，也是產(chǎn)品率先搶占市場最有力的手段。


由于科技在進步，社會在發(fā)展，國際市場競爭在加劇，加上世界政治風(fēng)云變幻莫測，因此，加強和加速我國數(shù)控機床功能部件的研發(fā)與創(chuàng)新，不只是機床行業(yè)發(fā)展的需要，市場競爭的需要，也是國家經(jīng)濟安全的需要，更是振興中華，使我們永立于世界民族之林的需要，因而具有非常深遠和重大的意義。

數(shù)控機床功能部件的研發(fā)與創(chuàng)新，由于其產(chǎn)品門類較多，功能又各異，故各類產(chǎn)品的具體研發(fā)與創(chuàng)新內(nèi)容會有所不同，但他們的研發(fā)和創(chuàng)新的領(lǐng)域，則大體都可歸納為以下四方面：

1) 功能和性能方面的研發(fā)與創(chuàng)新：即研發(fā)增添功能部件的有用新功能和提高功能的性能質(zhì)量。如給數(shù)控系統(tǒng)增添更多的CAM系統(tǒng)功能、仿真功能、診斷功能、網(wǎng)絡(luò)通訊功能和提高系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)信息的精度、速率和分辨能力；給主軸部件增加C軸功能、B軸功能、振動和溫升監(jiān)測功能，提高主軸轉(zhuǎn)速和加速度特性、主軸輸出扭矩和主軸回轉(zhuǎn)精度等。

2) 傳動和控制原理方面的研發(fā)與創(chuàng)新：即研發(fā)采用新的科學(xué)技術(shù)原理來實現(xiàn)功能部件的運動傳動與控制。如研發(fā)采用新的機械原理，氣動、液壓原理，機電結(jié)合或光電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、磁電效應(yīng)等原理來實功能部件的運動傳輸和控制等。

3) 設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的研發(fā)與創(chuàng)新：即為了提高產(chǎn)品的性能質(zhì)量或滿足用戶的特殊要求而研究提出新的設(shè)計理論、原理和開發(fā)新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計。如過去為了提高功能部件的工作精度和可靠性而提出的剛度設(shè)計理論、振動設(shè)計理論、熱對稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計、“重心驅(qū)動”（驅(qū)動力的作用線應(yīng)通過被驅(qū)動物體的重心）理論和減少中間環(huán)節(jié)提高可靠性的理論等；又如為了提高部件的運動速度/加速度特性和控制的可靠性，而采用的機電一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計的高速電主軸、電滾珠絲杠副或直線電機直接驅(qū)的工作臺，用力矩伺服電機代替蝸輪蝸桿副直接驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺等；另外還有許許多多或為了產(chǎn)品的外觀美觀大方，或為了節(jié)材節(jié)能，或為了制造簡單、使用方便又環(huán)保宜人而研發(fā)的和采用的新穎結(jié)構(gòu)等。

4) 用材和制造工藝方面的創(chuàng)新：即為了提高產(chǎn)品的性能質(zhì)量或在保證產(chǎn)品性能質(zhì)量和滿足用戶要求的前提下，為了降低成本或更具有環(huán)保性而研發(fā)采用新的材料、新的制造工藝方法。如為了提高主軸軸承的高速性能研發(fā)采用陶瓷球代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼球作主軸軸承，為了減少高速移動部件的重量采用鋁合金材料或鋼焊接結(jié)構(gòu)來代替鑄鐵和鑄造工藝制作溜板或工作臺等。

所有上述的這些都曾是或正成為功能部件產(chǎn)品創(chuàng)新的例子，相信今后還會有更多類似的創(chuàng)新例子在這些方面出現(xiàn)。

然而，創(chuàng)新并非易事，因為創(chuàng)新是個從構(gòu)思、經(jīng)實驗研究、到開發(fā)出新裝置或新方法的漫長而艱苦的勞動過程，中間往往要經(jīng)歷很多的失敗與磨難；創(chuàng)新成功，即將發(fā)明創(chuàng)造實用化變成商品、推向市場并取得經(jīng)濟效益，就更難。因為這不只是需要時間，還需要有人、財、物等多方面的大力支持才行。因此，為了搞好產(chǎn)品創(chuàng)新并取得創(chuàng)新的成功，從目前和長遠考慮，建議至少應(yīng)做好下列三件事：

第一，人們，特別是直接參與產(chǎn)品創(chuàng)新的人員和有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)者對創(chuàng)新應(yīng)有一個正確的認識和充份的精神準備，即應(yīng)認識到：

任何的人工系統(tǒng)或人參與的系統(tǒng)都是可以進一步改進和發(fā)展創(chuàng)新的，而且所有的工程系統(tǒng)都服從于相同的發(fā)展規(guī)律；

物理、化學(xué)和生物效應(yīng)等以及跨領(lǐng)域的專業(yè)知識是產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的指南與工具，只有學(xué)習(xí)、掌握了這些工具并應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法去進行產(chǎn)品技術(shù)的研究與開發(fā)，才有可能減少創(chuàng)新失敗的風(fēng)險；

創(chuàng)新過程是個艱苦的過程，不但需要時間，還要有大量的物力、財力支持，并有累遭失敗的可能，但一旦創(chuàng)新成功將為企業(yè)和個人帶來重大的經(jīng)濟效益，故創(chuàng)新者要有膽識、有勇氣、有決心和有毅力，特別是還要有經(jīng)受寂寞孤獨的煎熬和可能被人背后非議和譏諷的思想心理準備。

第二，國家和企業(yè)要加大對產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新的科技投入力度，如將研發(fā)費用從目前占銷售收入的1%~3%提高到3%~5%以上；同時要建立產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新的專項風(fēng)險基金和完善相關(guān)的監(jiān)管和獎勵制度，以鼓勵人們?nèi)ジ銊?chuàng)新，并保證把有限資金用在產(chǎn)品研發(fā)與創(chuàng)新的刀刃上。

第三，加緊開展創(chuàng)新學(xué)的研究與教育。創(chuàng)新不只是關(guān)系到某種產(chǎn)品、某一行業(yè)的事，而是關(guān)系到所有類型產(chǎn)品和全民族興旺發(fā)達的大事。經(jīng)過人們長期對新生事物的追求與探索，特別是二次世界大戰(zhàn)后，前蘇聯(lián)人G.S.Altshuller等在對20萬個世界發(fā)明專利進行研究總結(jié)的基礎(chǔ)上寫出了“發(fā)明問題求解理論”（英文音譯縮寫為TRIZ）一書后，加上美、英等國對它的研究和補充，創(chuàng)新現(xiàn)已（或正在逐漸）成為一門有用的熱門的新科學(xué)。它有自己的理論系統(tǒng)和解決問題的特殊方法，如TRIZ理論，公理設(shè)計原理，設(shè)計的數(shù)學(xué)理論和頭腦風(fēng)暴法，質(zhì)量功能展開（QFD）法等。運用這些現(xiàn)代的創(chuàng)新理論和方法，不僅可以縮短創(chuàng)新過程，還可減少創(chuàng)新失敗的機率。現(xiàn)正受到國內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)界的很大關(guān)注�？墒窃谖覈�，創(chuàng)新的重要性和重大意義，雖早為人們所認識了，但如何創(chuàng)新，怎樣創(chuàng)新，為了創(chuàng)新需具甚么條件，應(yīng)做哪些工作，恐則知之甚少，可能這正是我們在創(chuàng)新上作為不大、成效較微的重要根源所在。故我們應(yīng)加緊展開創(chuàng)新學(xué)（含理論、方法和工具）的研究和在學(xué)校中進行創(chuàng)新的教育，以便有更多的人懂得創(chuàng)新，投身于創(chuàng)新的過程中，在全國全民中形成創(chuàng)新的風(fēng)尚，只有這樣，我們才會有更多的自主品牌的新產(chǎn)品，我們才能實現(xiàn)“既是世界制造大國，也是世界制造強國”的夢！