在數(shù)字化控制技術(shù)和精密制造技術(shù)高速發(fā)展的今天，數(shù)控機床以其加工質(zhì)量、精度和效率高，加工復(fù)雜形面零件能力強，加工柔性強（適應(yīng)多種加工對象），與CAD/CAM網(wǎng)絡(luò)兼容性好，適合制造加工信息集成管理，設(shè)備的利用率高，正常運行費用低等諸多優(yōu)點，正日益成為現(xiàn)代制造業(yè)的主流加工設(shè)備。而數(shù)控系統(tǒng)堪稱數(shù)控機床的“大腦”，如何為機床配置合適的數(shù)控系統(tǒng)及選擇哪些數(shù)控功能，一直是機床生產(chǎn)廠家和最終用戶所最關(guān)注的核心問題之一。在本文中，筆者將結(jié)合國內(nèi)外主要種類的數(shù)控系統(tǒng)特點，從機床生產(chǎn)廠家和最終用戶的不同角度對機床產(chǎn)品的數(shù)控系統(tǒng)選型問題分別作出策略性的分析和探討。

1 國內(nèi)外主要數(shù)控系統(tǒng)的特點分析

　　1.1 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)

　　廣州數(shù)控、凱恩帝數(shù)控、華中數(shù)控、航天數(shù)控、大森數(shù)控、華興數(shù)控等，發(fā)展至今已有十余年歷史，在國家的大力扶植下已有了很大的發(fā)展，不但在經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)方面實現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)（如廣州數(shù)控、凱恩帝數(shù)控年產(chǎn)量均已突破5萬臺），而且在中檔數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化上取得了突破（如廣州數(shù)控、華中數(shù)控已成功開發(fā)出五軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)）。目前，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)還主要應(yīng)用于舊設(shè)備的數(shù)控化改造領(lǐng)域及車、銑類中低端經(jīng)濟型數(shù)控機床市場。

　　1.2 進口品牌數(shù)控系統(tǒng)

　　大致可分為日系和歐系兩大類。日系以發(fā)那科為主，輔以三菱、大偎、馬扎克等品牌，在國內(nèi)的數(shù)控車、銑床和加工中心市場擁有較大的市場份額；歐系則以西門子為代表，加上發(fā)格、海德漢、力士樂等品牌，目前占據(jù)國內(nèi)中高端數(shù)控機床市場的主流地位。上述品牌中，如發(fā)那科、西門子等較有影響力的大公司，均以設(shè)立合資或獨資公司的形式在中國內(nèi)地建廠，實現(xiàn)了部分產(chǎn)品的本地化制造。

　　1.3 機床制造商自行開發(fā)的專用數(shù)控系統(tǒng)

　　如美國的哈斯公司、格里森公司等，他們大多開發(fā)出自己的數(shù)控系統(tǒng)軟件，移植到通過OEM貼牌定制的其它品牌數(shù)控系統(tǒng)上，甚至直接兼并一些小的數(shù)控品牌，從而擁有自己的數(shù)控硬件平臺。一般而言，這類專用數(shù)控系統(tǒng)都集成了機床制造商擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)，在一些特殊加工領(lǐng)域有其獨到之處，適用于專業(yè)規(guī)?；a(chǎn)中的整條流水線的集中裝備。

　　1.4 以PMAC為代表的開放式數(shù)控系統(tǒng)

　　它們一般都是在普通的PC工控機上插入相應(yīng)的運動控制卡，可運行于Microsoft windows環(huán)境下，用戶可以自由的配置數(shù)控系統(tǒng)的其它軟硬件。因其良好的開放性，最初很受一些科研院所的歡迎，隨著技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)已逐漸向普通工業(yè)場合推廣。

　　客觀地說，簡單對市場上的某種數(shù)控系統(tǒng)做出優(yōu)劣好壞的定性判定是不科學(xué)的。上述各類數(shù)控系統(tǒng)既然能夠存在于市場，就必然有其各自特定的市場定位，優(yōu)勢或弱項，區(qū)別僅在于市場份額的大小不同而已。所以，無論是機床制造廠家還是最終用戶在選型時決不能先入為主，應(yīng)該針對實際的裝備需求做科學(xué)的分析，判斷和決策，選擇出最適合的數(shù)控系統(tǒng)型號。

2 機床設(shè)計中的數(shù)控系統(tǒng)選型策略

　　2.1數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計選型的一般程序

　　一般來講，正規(guī)的機床制造廠家對于新型產(chǎn)品的設(shè)計選型會遵循ISO9001質(zhì)量保證體系相關(guān)標準的要求，制定一系列規(guī)范化的程序，主要包括：

　　2.1.1 新產(chǎn)品開發(fā)前的市場調(diào)研

　　機床制造廠家在開發(fā)新的機床產(chǎn)品前，一般應(yīng)該做廣泛深入的市場調(diào)研，如對目標客戶群的調(diào)查走訪，對國外同類樣機的資料檢索及現(xiàn)場考察等。

　　2.1.2 形成《設(shè)計任務(wù)書》

　　根據(jù)調(diào)研結(jié)果及可行性論證，確定新產(chǎn)品的市場定位及主要技術(shù)指標，最終形成《設(shè)計任務(wù)書》?！对O(shè)計任務(wù)書》即是整個新產(chǎn)品研發(fā)的綱領(lǐng)性文件，是包括數(shù)控系統(tǒng)選型在內(nèi)的所有設(shè)計工作的基本依據(jù)。

　　2.1.3 確定機床的數(shù)控設(shè)計方案

　　根據(jù)《設(shè)計任務(wù)書》的要求，研究確定機床電氣系統(tǒng)的整體控制方案，明確主要技術(shù)環(huán)節(jié)的控制方法及相關(guān)功能選項。

　　2.1.4 篩選出符合要求的數(shù)控系統(tǒng)型號

　　從技術(shù)可行性和功能適用性的角度，從眾多種類的數(shù)控系統(tǒng)中篩選出兩種以上型號的數(shù)控系統(tǒng)，并與相關(guān)供應(yīng)商聯(lián)系，制作系統(tǒng)配置清單及詢價，以備最終的數(shù)控系統(tǒng)選型論證。

　　2.1.5經(jīng)論證及評審后完成數(shù)控系統(tǒng)定型

　　將備選型號的數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)資料提交設(shè)計評審會議（至少兩次），經(jīng)評審組專家質(zhì)詢和充分論證后，最終確定該機床的數(shù)控系統(tǒng)標準配置型號。

　　2.2系統(tǒng)選型中的數(shù)控功能選擇依據(jù)

　　數(shù)控系統(tǒng)主要由控制單元、伺服驅(qū)動和測量系統(tǒng)三部分組成。在設(shè)計選型中的數(shù)控功能選擇也是圍繞這三個部分展開的。大致包括以下幾點：

　　2.2.1 根據(jù)機床的幾何結(jié)構(gòu)和傳動結(jié)構(gòu)及其運動插補關(guān)系確定數(shù)控通道數(shù)（坐標系個數(shù)）和伺服軸（直線軸和回轉(zhuǎn)軸）個數(shù)，插補算法的選擇等；

　　2.2.2 根據(jù)機床的精度要求確定數(shù)控系統(tǒng)的位置控制方式：開環(huán)/半閉環(huán)/全閉環(huán)；以及對數(shù)控系統(tǒng)的多程序預(yù)讀、光滑控制、輪廓優(yōu)化等多方面的性能要求；

　　2.2.3 根據(jù)機床的加工范圍和規(guī)格確定各個數(shù)控軸的行程，同時通過對加工范圍所覆蓋的典型零件的加工工藝和工序流程的分析，進而確定合理的軸進給速度和主軸轉(zhuǎn)速；

　　2.2.4 根據(jù)機床的控制動作框圖及其復(fù)雜程度，如是否配置刀庫、交換工作臺、自動上下料裝置等輔助機構(gòu)、有無加工工件的節(jié)拍要求等，確定數(shù)控系統(tǒng)的的檔次要求（包括內(nèi)置CPU個數(shù)，可擴展的外部I/O點數(shù)以及多任務(wù)處理能力等）。

　　2.3 影響數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計選型的非功能性因素

　　數(shù)控系統(tǒng)的功能適用性對于數(shù)控機床的設(shè)計選型無疑是重要的限制性因素，但不可否認的是：因為目前市場上幾種主要的數(shù)控系統(tǒng)的基本功能選項大同小異，同檔次系統(tǒng)的性能指標接近，所以最終決定數(shù)控機床系統(tǒng)配置型號的往往是那些非功能性因素。

　　2.3.1 價格因素

　　激烈競爭的數(shù)控機床市場，迫使機床制造廠家的設(shè)計人員在面對檔次和性能接近的數(shù)控系統(tǒng)時，必然傾向于選擇價格較低的品牌。尤其是對經(jīng)濟型或普及型數(shù)控機床而言，其數(shù)控系統(tǒng)價值在整機售價中所占的成本比例已接近30%。價格因素在機床設(shè)計的系統(tǒng)選型時就顯得尤其敏感。

　　2.3.2 系統(tǒng)可靠性

　　根據(jù)統(tǒng)計，與數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)的故障是數(shù)控機床主要的故障源之一。因此，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性問題是系統(tǒng)設(shè)計選型時必須考慮的因素。特別是對數(shù)控系統(tǒng)在惡劣電磁環(huán)境中的抗干擾能力，必須在系統(tǒng)設(shè)計選型時做出相應(yīng)的可靠性評價。

　　2.3.3 系統(tǒng)開放性

　　對于某些專機類的數(shù)控機床產(chǎn)品，要求數(shù)控系統(tǒng)具有較好的開放性，以便設(shè)計人員更加方便地在數(shù)控系統(tǒng)的硬件平臺上集成相關(guān)控制軟件。

　　2.3.4 貿(mào)易條件

　　除上述價格因素外，數(shù)控系統(tǒng)供貨商在合同中所承諾的其它貿(mào)易條件，如交貨期、付款方式、質(zhì)保期、出口許可證、售后服務(wù)、技術(shù)支持等也在相當程度上影響到數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計選型。

　　2.3.5 目標客戶的認同度

　　設(shè)計選型的數(shù)控系統(tǒng)型號是否被大多數(shù)目標客戶所認同和接受，將直接關(guān)系到新型機床的市場前景。有實力的機床制造廠家可以向用戶提供兩種數(shù)控系統(tǒng)配置選擇，即標準配置和選項配置。當然，這兩種數(shù)控系統(tǒng)的選型是建立在充分的市場調(diào)研基礎(chǔ)之上的。

　　在現(xiàn)實中，影響機床制造廠對數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計選型的因素還有很多，譬如機床廠商的行業(yè)地位，產(chǎn)品的市場占有率（壟斷程度），機床廠商與系統(tǒng)供應(yīng)商的關(guān)系，國家的政策導(dǎo)向，設(shè)計人員對系統(tǒng)的熟悉程度等。

3 就設(shè)備采購中的數(shù)控系統(tǒng)選型問題提幾點建議

　　很多最終用戶在采購數(shù)控機床時，對機床的機械性能、工藝要求、驗收標準等均已有了相當程度的了解。但對于數(shù)控系統(tǒng)的選型則存在一定的盲目性。在此，筆者提出幾點建議，謹供參考。

　　3.1 應(yīng)根據(jù)機床的性能需要來恰當選擇數(shù)控系統(tǒng)的功能配置

　　用戶在訂購數(shù)控機床時，既要把必需的數(shù)控選項功能訂全，不能遺漏，同時也要避免因片面追求高的性能指標，以致因使用率不高而造成不必要的資金浪費。某些選項功能并不實用，但價格不菲。例如，通過以太網(wǎng)口實現(xiàn)對機床故障的遠程診斷功能，在實驗室完全可以實現(xiàn)。但在工業(yè)現(xiàn)場的實際應(yīng)用中你將發(fā)現(xiàn)，并非配置一個以太網(wǎng)接口那么簡單，不但要有專門軟件來支持，而且機床制造廠家必須提供相應(yīng)的響應(yīng)機制才行。況且，國外研究機構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，僅有不到25%的機床故障可以通過遠程診斷的方法來解決。

　　3.2 在數(shù)控系統(tǒng)的選型時注重長期運行成本的估算

　　在計算數(shù)控機床的投資回報率時，既要計算一次性采購成本，還要加上其長期的運行成本，包括能耗費用、人員工資、維修費用等。因此，在數(shù)控機床的系統(tǒng)選型時，應(yīng)盡量選擇技術(shù)成熟的新型系統(tǒng)。雖然初次購置費用會有所增加，但可以保證相對較長時期的備件供應(yīng)，同時，在系統(tǒng)淘汰前的維修費用也會大大降低。同樣道理，應(yīng)盡量避免選購二手的進口數(shù)控設(shè)備。

　　3.3 盡量選擇與原有數(shù)控設(shè)備相同的數(shù)控系統(tǒng)品牌

　　采購新機床設(shè)備時,優(yōu)先考慮選擇與原有數(shù)控設(shè)備相同的數(shù)控系統(tǒng)品牌，可以減少原有操作人員和維修人員的培訓(xùn)費用和時間，盡早使新機床投入使用產(chǎn)生效益，因人為操作原因造成的機床故障發(fā)生幾率也會大大降低。原有的零件程序一般都可以不經(jīng)修改直接調(diào)用。

　　3.4 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性和售后服務(wù)質(zhì)量對機床用戶至關(guān)重要

　　建議機床用戶在設(shè)備采購前向有經(jīng)驗的業(yè)內(nèi)人士或企業(yè)咨詢、考察，特別要重視他們對相關(guān)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性評價，并以此作為數(shù)控系統(tǒng)選型的重要參考依據(jù)。盡量選擇信譽度較好的機床廠商，以保證獲得快捷專業(yè)的售后服務(wù)保障。

4 結(jié)束語

　　無論是從機床生產(chǎn)廠家還是從最終用戶的角度看，數(shù)控機床的系統(tǒng)選型都不應(yīng)僅僅簡單地作為一個技術(shù)問題來討論，而應(yīng)是一個對性能、價格、可靠性、人員、服務(wù)等多方面因素的綜合性評價和決策過程。