国内数控机床现状范文

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中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）12-0073-02

随着科技的飞速发展，机械产品的更新换代也在不断加快。电子技术及计算机技术的不断进步带动了数控机床迅速的发展。但我国目前拥有的数控机床总量并不多，和西方发达国家相比我国机械制造业水平相对落后，技术水平较低，陈旧的设备导致国际竞争力较弱，从而对生产力的发展产生很大的影响。因此，当前我国制造技术发展的趋势应该是逐步提高数控机床的占有率。但价格昂贵的数控机床，让许多企业，特别是中小型企业望而却步。而另一个现实是很多企业都拥有大量的普通机床，对旧机床进行数控化改造，使其成为高效、多功能的数控车床，提高设备的先进性及数控化率，是一个极其有效和实用的途径，也是低成本实现自动化的行之有效的方法，是目前我国机械发展现状下企业的必由之路。

1 数控机床在我国的发展现状

当前，我国虽然机床的产量居世界前列，但国际竞争水平仍然较低。在国内市场对数控机床需求量较大的情况下，却出现国产机床滞销积压的现象，充斥国内市场的是国外机床产品，这必将严重影响我国数控机床的自主发展。究其原因主要是我国开发新产品的周期较长，生产的数控机床在品种、性能以及结构等方面较落后，不能及时的给用户提供需求的满意的产品。

目前我国无论是在产品开发的总周期上，还是产品设计所占的时间比例上与国外相比都存在较大的差距，且新产品多基于直观经验以及类比设计，经常反复试制才能定型，从而可能错过新产品推向市场的良机。

2 普通车床的数控化改造的必要性

我国目前拥有的数控机床总量并不多，多数制造行业及企业的生产、加工装备绝大多数使用的是传统的机床，而且机床的役龄都已经很长，和西方发达国家相比我国机械制造业水平相对落后，技术水平较低，陈旧的设备导致国际竞争力较弱，在国内市场上也同样缺乏竞争力，这必将直接影响企业的效益以及产品市场，影响企业的生存和发展，从而对生产力的发展产生很大的影响。因此，当前我国制造技术发展的趋势应该是逐步提高数控机床的占有率。但价格昂贵的数控机床，让许多企业，特别是中小型企业望而却步。而另一个现实是很多企业都拥有大量的普通机床，对旧机床进行数控化改造，使其成为高效、多功能的数控车床，提高设备的先进性及数控化率，是一个极其有效和实用的途径，也是低成本实现自动化的行之有效的方法，是目前我国机械发展现状下企业的必由之路。所以必须大力提高机床的数控化率。把普通机床改造成数控机床大量实践已经证明普通机的床数控化改造既经济性实用，而且还具有较高的稳定性。当前，将现有机床改造成经济型数控机床是很多企业的积极选择，投资少、见效快，多数企业正是看准了这一点，用较少的资金，将普通机床升级改造为数控机床，给企业带来可观的经济效益。

3 普通机床数控化改造技术

3.1 改造方案的确定

在进行普通机床的数控化改造前，要全面对机床进行检查，先要确定机床改造后的用途是什么，也就是明确改造的目标，之后再确定改造的方案，如图1所示。

升级改造旧数控机床，主要是升级改造电气控制系统，其机械系统改造较少，针对故障率高、系统老化、维修周期长等问题进行改造。

3.2 改造机械系统

如图2所示，对普通机床进行数控化机械系统改造，其项目较多。为提高普通机床的耐磨性，提高动、静刚度，可采用轴承钢淬硬制成导轨来进行升级改造，这主要是因为普通机床在铸铁床身上直接加工出导轨，在长时间使用的情况下，容易出现磨损，对加工的精度造成严重的影响，改造后，可将导轨粘贴紧固到铸铁床身上，再磨削粘贴好的导轨。为使传动链缩短，对普通机床繁琐的传动链进行改造，增加自动换刀装置，采用步进、DC或者AC伺服电动机相结合滚珠丝杠副的传动形式，增加辅助功能部件，如分度工作台、回转工作台等。改造升级机械部件性能良好的旧机床，除了需要清洁保养机械部件，进行除锈处理外，并不需要做大的修复及更换。

3.3 数控系统选型及设计

不管是对旧数控机床进行升级改造，还是对普通机床进行数控化改造，其重要的核心步骤都是数控系统的选型、设计及安装。当前，由于多数已经停止供货早期型号的数控系统的电气备件，在进行改造时，对于老系统基本不考虑保留，如图3所示，一般是根据实际情况，如企业资金状况、机床的现状以及产品生产的要求等，来选择相应的数控系统。

而且，在普通机床的数控系统的改造过程中，要对新老系统替换时的差别进行充分的考虑，还应注意为了便于维修及管理，便于备件的购买，要尽量向一个知名厂家的型号系列进行靠拢，并要对所选厂家在国内的维修服务状况清楚的了解，避免今后带来各方面的麻烦。

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如今，我国是世界上最大的数控机床设备消费市场，据相关数据显示，2012年1～11月，我国数控机床进口额为42.09亿美元。但是我国的机械制造业还不先进，数控机床设备在性能，可靠性，生产率和核心技术等方面与发达国家还有一段距离，特别一些数控机床的技术和零件还需要依赖于进口。国内数控机床存在功能部件性能差，核心技术缺乏，产品水平低等问题，因而我国数控机床设备亟需采取改进措施。

1.提高功能部件自主开发能力

在与发达国家多年的技术交流、引进和吸收，我国数控机床设备的发展有了明显的改进。然而，我国关键零部件的生产依然依赖于进口，这就产生了数控机床设备盈利低、缺乏竞争力的问题。针对这一现状，提高数控机床关键零部件的自主开发能力是最基本的措施。为提高我国数控机床产品的自主开发能力，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》设立了“高档数控机床与基础制造装备”科技专项。此专项以提高数控机床可靠性和产业化水平，提高国产功能部件性能为目标，为数控机床产业发展打下坚实基础。

2.加强核心技术的开发和研究

在数控机床设备改进中，数控系统是关键部分。一直以来，我国数控机床核心技术严重缺乏，90%需要从国外引进。国内中、高端数控机床制造业，多数以组装和制做为主，如在上海设厂的“机床巨头”德国吉特迈机床集团，其核心技术都依赖于发达国家。数控机床核心技术的缺乏直接影响到我国的机床设备产业的发展，因而加强核心技术研发是发展数控机床的必要条件。首先，我国要不断进行核心技术的研发，鼓励科研机构和企业机构的自主开发。其次，学会在交流中吸收，在吸收中创造。例如，在机床零件配套和制作方面可以学习德国的先进技术，在数控系统的开发方面可以参考美国的最新理念，并在学习交流中创新并研发出属于我国自身的核心技术。

3.注重创新能力平台建设

所谓创新是竞争中取胜的根本，是行业发展的基本推动力。在数控机床设备的发展中，技术的创新性是设备满足市场需要的关键。在国内，许多企业忽略了数控机床技术创新的重要性，盲目跟随国际技术潮流，没有个性化的技术，这导致无法满足市场的需求。因而，在面临数控机床市场需求逐渐增加的情况下，企业应该重视市场动向，提高创新能力。“高档数控机床与基础制造装备”科技专项提出注重“创新能力平台建设”，期中包括注重核心技术与装备的创新。遵循“在创新中求发展”的理念，数控机床技术才会有显著的提高，才能在国际机床市场提供良好的竞争条件。

4.创造良好的工作环境

对于数控机床设备来说，稳定性、可靠性是两个重要的运行指标。现实中，数控机床多数在较恶劣的电磁环境中使用。为了保证机床的正常运行，抗干扰度是非常必要的。解决电磁干扰的改进措施有：

4.1.利用电源滤波器抑制电磁干扰。电源滤波器可以过滤进入设备中的噪音，以防止机床被噪声污染，从而抑制电磁干扰。

4.2.利用隔离变压器来供电。隔离变压器实现电路与电路间的电气隔离，从而隔绝电流带来的设备与设备之间的干扰，其效果良好。

4.3.利用感性负载吸收噪声。感性负载在断电时会产生强烈的脉冲噪声，影响设备的正常运行，感性负载可以采用并联电阻、压敏电阻、稳压管等吸收噪声。

5.建立完善的管理机制

如今，许多数控机床都存在“坏的快”的问题，如何"管好、使用好、维护好"数控机床设备，是许多企业非常重视的问题之一。数控机床不能像普通机床设备工作时，可以自由的根据工作中存在的问题进行人为的调整，数控机床技术复杂，在机床维护和编程技术方面要求较高，因而建立安全的管理机制非常重要。

建立完善的管理机制，首先，要提高对操作者、维修人员、管理人员、检验人员等的管理和培训。例如，对于维修人员需要培养其专业的知识能力和分析判断能力；检验人员要求能够通过数控机床的组装，参数调整等信息预测数控机床的生产质量；操作者要求对机床的调整和在线操作熟练掌握；管理人员要具备专业的知识积累，了解数控机床设备的特点和过程控制。其次，要防止设备的超负荷运转，合理分散设备的工作量，达到设备的合理工作。 另外，科学组织生产，解决生产力不平衡问题。这主要从生产组织管理的角度入手，提高数控机床设备的工作率，合理安排设备的生产节拍，合理分配设备的生产任务。最后，及时维修设备的故障和处理问题。在数控机床工作时，设备出现故障是正常现象，那么及时处理才能避免问题越来越严重。

6.结语

数控机床是一门技术性强的应用性工程，在工业制造方面有着举足轻重的地位。随着社会生产力和科学的不断进步，数控机床在逐步改进的同时还存在许多的问题。为解决这一现象，在数控机床的改进中，要注重功能部件、核心技术、创新能力、工作环境和管理机制建设，才能真正实现数控机床进一步的改进。

参考文献：

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一、引言

机床，作为“机器的机器”，从工业革命诞生以来，便被视为一个国家工业化的基础。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素，是重要商品，又是决定一个国家生产力水平的关键要素。

二、数控机床的历史

20世纪中叶, 随着信息技术革命的到来，机床也由之前的手工测绘、简单操作性逐渐演变为数字操控，全自动化成型部件的数控机床。数控机床是一种高度机电一体化的产品，在传统的机床基础上引进了数字化控制，将以往凭借工人经验的操作变为数字化、可复制的自动操作。数控机床可以加工多品种小批量零件（降低规模化适用门槛）、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。目前，工业发达国家机床产业的数控化比率通常在50%以上，在日本和德国更是超过了70%。

我国真正的工业化进程起始于20世纪50年代。由于种种原因，我们错过了20世纪70到80年代的新型工业化大发展时期，导致我国的机械装备制造产业到现在为止仍然在赶超发达国家的阶段。自20世纪末开始，我国开始了大规模引进西方技术，同时在引进技术的基础上吸收、融合、创造，最终发展出我们自己的数控机床制造产业。这一时期，我国的整体制造业也开始了逐渐由制造大国向制造强国迈进了脚步，机床制造业也跟着取得数控机床快速增长的业绩。机床的发展和创新在一定程度上能映射出加工技术的主要趋势。近年来, 我国在数控机床和机床工具行业对外合资合作进一步加强, 无论在精度、速度、性能, 还是智能化方面都取得了相当的成绩。

三、我国数控机床产业现状

目前，国内生产的数控机床可以大致分为经济型机床、普及型机床、高档型机床三种类型。经济型机床基本都是开环控制;普及型机床采用半闭环控制技术，分辨率可达到1微米;高档型机床采用闭环控制，以计算机程序来实现全过程无人控制，具有各种补偿功能、新控制功能、自动诊断，分辨率可以达到0.1微米。

截止到2014年，国产低档经济型机床已经在国内机床生产企业得到了很好的应用，经济型数控机床基本都是国内产品，不管是从质量上还是从可靠性上都可以满足大部分机床用户的需要。在普及型产品段中，国内普及型数控机床中大约有60～70%是采用的国内产品。但是需要指出的是，这些国产数控机床当中大约80%的数控系统都在使用国外产品，国内机床企业将各个子系统进口后进行拼装，组成最终的成品机床。我国部分中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞争力。在中、高档数控机床方面、四轴、五轴联动机床等高端产品，我国国产产品与国外产品相比，仍存在较大差距。高档机床方面国内产品大约只能占到10%，大部分都是靠进口。数控机床的核心技术―数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机和各种开关、传感器构成，中国更是几乎全部需要国外进口。目前，我国在上海、烟台建厂的大多是国外数控机床生产厂家，所有的核心技术都被外方掌握。国内能做的中、高端数控机床，更多处于组装和制造环节，普遍未掌握核心技术。国内的华中数控近几年发展迅速，软件水平相当不错，但在电器硬件方面还需进一步提高。目前，国内一些大厂还没有采用华中数控的。

在市场需求方面低档机床和中档机床大约各占50%和40%，高档数控机床的需求大约是10%。从整体市场环境看，欧美等一些老牌机床公司有着长时间的技术积淀，同时不断致力于科技创新和新产品的研发，引导着数控机床技术发展。2014年，国家宏观经济持续低位运行，国家宏观调控政策将继续稳增长、调结构。在此大环境下，数控机床行业也相应地调整现有产业结构，在现有经济型、普及型产品取得成果的基础上发展高端，一方面需要面临国外产品以及合资产品挤压国内中端市场的竞争压力；另一方面要加大研发，挤入高端市场，摆脱受制于人的严峻形势。

四、我国数控机床产业的发展趋势

开放性是新一代数控系统的开发核心。开放性的数控机床采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前，许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。同时，和许多产业将会互联网化一样，数控机床未来也必将走上网络化道路。互联网化的数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。届时，网络化的数控机床将真正实现在全世界任意地点制造出满足用户需求的产品，进一步缩小制造业在地理和空间上的差异，为下一次的制造业革命奠定良好基础。

经过30多年的发展，我国数控机床制造产业已经基本由市场配置资源，形成了从科研单位、试制生产应用单位、大规模市场推广渠道、下游终端客户、一直到最末级的维修保养与使用反馈这样一个较为完整的产业链。数控机床市场竞争力也大大提高。2014年，我国机床行业发展主旋律概括为八个字：“稳中求进、转型升级”。面对整体下行趋势和国内外市场环境的不断变化，行业企业转型的意识不同程度地增长，从被动应对，到主动顺应，再到能动把握，已有很多企业步入了转型升级的正确轨道。加快普及数控化技术将是解决中国本土机床企业产品竞争力弱、利润薄、产品同质化严重等产业难题的重要手段。

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中图分类号：TH11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0227-01

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，它是传统机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术等于一体的现代制造业基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。数控技术水平高低和装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。现对国内外数控机床产业现状进行介绍，并对产业竞争力和战略发展进行研究。

1 国外数控机床产业现状及发展趋势

从世界范围来看，数控机床发展的强国首推德国和日本。德国的数控机床精度高，稳定性好，自动化程度高，出口遍及世界。而日本十分重视发展批量生产自动化，并大力发展中小批柔性生产自动化的数控机床。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，主要体现几个方面。

1.1 智能、高速、高精度化

随科学技术的发展，计算机系统及其应用软件的复杂化，使得机床系统及其硬件结构简化，数控机床的智能化程度日趋提高。如果重复定位精度能达到0.005 mm，为高精度机床，在0.005 mm以下，是超高精度机床。高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。随着电脑辅助制造（CAM）系统的发展，精密度已达到微米级。

1.2 设计、制造绿色化

绿色设计是一种综合考虑了产品设计、制造、使用和回收等整个生命周期的环境特性和资源效率的先进设计理论和方法。它在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统考虑产品开发、制造及其活动对环境的影响，从而使得产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。数控机床作为装备制造业的核心，能否顺应环保趋势，加大绿色设计与制造的研制，将是影响经济发展的重要要素之一。

1.3 复合化与系统化

根据数控机床具有数字化控制机床运动的这一特点，可实现工件一次装夹，完成多种工序复合加工，从而大大提高生产效率和加工精度。产品开发周期的缩短，制造速度也得到相应提高。而且随着产品对外观曲线要求的提高，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。

2 国内数控机床产业现状及发展趋势

1958年我国研制出第一台数控机床，随后经历五个发展阶段，直至21世纪，数控机床发展速度远高于机床工具工业平均发展速度，我国数控机床实现了超高速、飞速发展。

当今世界机床制造业的水平集中表现在数控机床的开发、生产能力上，数控机床已成为制造业的主流设备，一个国家所拥有的数控机床多少、水平高低已成为衡量一个国家综合实力的重要标志。要实现我国从一个机床大国转变为机床生产强国的目标，必须加快调整步伐，加大新产品开发力度，必须关注机床产业相关的新技术及发展趋势。

随着信息技术的日新月异，高新技术日趋成熟并广泛应用到机床上，高速、高效、高精度、复合加工、环保是今后机床产品发展的主流。数控机床替代普通机床，机床技术的复合化、智能化生产的日趋成熟，极大提高生产效率和机床生产的自动化水平，缩短交货周期，降低生产成本，并且能够快速反应市场。例如：在产品复合技术方面，具有代表性的德国WFL公司研制的MILLTURNS系列车铣复合加工中心，该机床可完成车、铣、钻、镗、攻丝、滚齿、磨削等多道工序加工。德国TBT公司的MULTI.CRANK，最多有十个控制轴，可完成复杂曲轴类零件的复合加工。

3 我国数控机床产业的战略选择与实施

虽然目前市场对高档和大型机床需求量很大，但是中小型和普通机床已出现库存迹象。因此对于这两种供需矛盾的突出问题，必须通过加快调整产品结构来解决。企业要针对市场需求和本企业特色、产品特色进行产品结构调整。逐步增加大型重型以及多轴控制，高柔性、高自动化程度机床制造能力和市场占有比重，同时不断完善内部管理机制，培养人才，提高劳动生产率，重视产品质量和服务，在提高产品的稳定性和可靠性上下功夫；同时，完善管理机制，提高管理水平也是企业增强竞争力的必备条件。

目前国内排名在前列的主要机床制造企业均为国有企业，如沈阳机床集团，大连机床集团，北京第一机床等等。这些国有大型企业机床产量占据国内机床总产值的70%以上，处于绝对主导地位。并且这些企业占有国家更多的资源，容易得到国家扶植。在这些企业的国有企业股权结构中，国有股比重过高。股权过于集中，不利于股权分散和公司产权独立化，不利于投资主体多元化和形成多元产权主体制衡机制。因此，合理配置股权，优化股权结构是完善国有企业治理结构的关键环节。

从2009年至今，中国机床产值已稳居世界第一，但其中经济型数控机床占比相当大，高档数控机床与国外仍有很大差距。因此，必须提高开发能力，发展高档数控机床。而且我国重型机床行业虽然取得了可喜的成就，但是与工业发达国家相比，还存在不小差距。目前，国产重型机床与世界一流水平的差距主要是可靠性和制造工艺等方面，要加速缩小与国外的差距，不断提高国产重型机床的水平，就要不断提高自主创新能力，开发自己的核心技术。

目前，我国龙头机床制造商已经形成了并正在扩大自己产业集群。如大连机床在大连高新区构建其产业集群等等，并积极引入国际高端机床零部件制造企业及机床配套供应企业，提高产品供应效率，与供应商共同合作增强企业研发能力，最终达到增强产业链条，提高综合竞争实力的目的。

4 结论

数控机床作为实现机械制造自动化的关键，直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。机床行业要进一步深化改革，适应市场需求，积极调整产业和产品结构，转变经济增长方式，加速数控机床产业化步伐，增强自主创新能力，加快高档数控机床和大型重型机床及其功能部件的研发和市场开拓，从而提高市场竞争力，在国家的政策和措施的支持下，机床产业竞争力将会得到迅速的提升。

参考文献

[1] 中国社会经济调查研究中心.2008年数控机床行业分析报告[R].5-22.

[2] 曹伟.我国数控机床的发展现状与对策[J].现代经济信息，2008（4）.

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1.前言

数控技术是制造业实现自动化、高效集成生产的基础，也是提高劳动生产率和产品研制周期的重要手段；制造装备的大规模数控化，使企业急需一大批数控编程、数控设备操作以及维修人员，而传统的机床培训设备存在集成度低、培训效率低等问题，已经不能满足不断增长的数控培训需求，网络辅助教学应运而生。

2.国内外数控加工仿真的研究现状

国际上关于数控加工仿真的研究是从七十年代开始的，其目标都是试图将数控加工过程以图形方式直观形象地表现出来，从而检查加工程序中的错误，即所谓的图形仿真验证。

早期多数CAD/CAM采用了一种比较简单的方法，即用线框图来实现数控加工仿真和验证。在实际验证时，刀具轨迹通过显示刀位点之间的矢量来进行模拟，刀具的线框图也能显示出来，再加上所加工的线框显示，刀具所加工的部位和加工方式都可以比较清楚地反映出来。但是，一旦零件比较复杂，表示零件和刀具轨迹的线框图就会互相重叠，难以辨认工件的实际形状和刀具的加工轨迹。使得检查工作变得十分困难，甚至完全不可能[1]。

正因为这样，后来的研究大多采用实体模型表示法。实体造型中最常用的方法有：边界表示法（B-Rep）、体素构造法（CSG）、混合建模法（Hybrid Model）和空间单元表示法[2]。

在实现数控加工仿真的方法中，最基本的就是应用实体造型中的布尔运算。这一技术的实质是通过执行工件模型与代表刀具运动的扫描体序列模型之间的直接（物空间）布尔差操作来完成仿真加工过程[3]。这种方法最大的缺点是它的计算量过于复杂，几乎不能投入实际应用。

因此许多人开始使用离散实体模型的方法来改进仿真执行的速度。又根据离散方法的不同，产生了物空间布尔运算（Object Space Boolean Operations）和象空间布尔运算（Image Space Boolean Operations）两种布尔操作手段。

但是，这种方法的运算量还是相当大的，依然不能保证实时的仿真效果。通过将实体离散在象空间进行布尔操作，可以比较明显的改进NC仿真的效率。该方法使用z-buffer消隐思想，将实体按象空间的像素离散为z-buffer结构。这样计算被简化为视线与代表实体的图像空间的表面的求交。沿着每一条视线，布尔运算可以在一维空间进行。所以具有比较快的运算速度。

数控仿真软件主要分成两种，一种是集成到CAD/CAM软件中的，如国外的Pro-E、Ideas、Mastercam等软件和国内的北航海尔软件公司的CAXA、天津大学[4]的“回转体零件的CAD＼CAM系统”等都集成了加工轨迹仿真的功能；另外一种是独立的数控加工仿真软件，如华中理工大学数控技术研究所[5]的“NC铣削加工切削过程仿真系统”；哈尔滨工业大学[6]的“基于微机的三轴数控铣削仿真系统”等。这些软件借助于强大的三维造型功能，采用实体造型的方法实现了数控加工过程的仿真。

总体来讲，以上仿真软件的共同特点是专业技术性强，集成化程度高，集CAD/CAM于一体，但价格昂贵；虽然融合了刀具轨迹的三维、二维仿真技术，但并不适用于数控编程和机床操作人员的培训。

3.数控教育与培训的发展现状

目前，数控技术人才来自两种渠道，其一是由高等院校、中职学校的数控专业培养具有一定学历的人才；其二是社会上有关培训机构及院校开办的各种中短期的数控培训班培训的人才。然而，虽然我国各高校、高职、中职加大了培养数控人才的力度，但始终不能满足我国数控人才的需求，主要原因如下：

（1）我国经济快速发展，逐步成为世界制造中心

进入新的世纪以后，随着我国综合国力的进一步增强，我国经济全面与国际接轨，并正在成为全球制造业的中心，这必然对掌握现代信息化制造技术的技术人才、特别是对大量的一线技术工人形成了巨大的需求。

（2）教学体系结构不能满足数控用人单位的需求

很多学校把实训重点放在数控机床操作方面。事实上，数控机床是一种先进的自动化设备，其操作非常简单。用人单位真正需要的人才应该具备精通数控加工工艺（如工艺路线选择、刀具选择、切削用量设置等）、模具设计、CAD/CAM与数控自动编程、数控机床机电设计与联调技术、数控机床的维护、维修技术等工程素质。

（3）数控教材更新缓慢，数控师资力量有待进一步提高

目前，可供数控系统原理、数控机床机电控制技术、数控机床故障诊断与维护和数控人才实训等课程选用的教材还有限。而且，许多现有数控教材内容比较陈旧，结构上也存在一定的缺陷，根本不适合用于培训企业急需的高水平实用人才。现在各学校的数控教师主要是从事各高校机械或机电专业毕业的本科生或硕士研究生。这些教师具有一定的基本理论知识，但数控实践能力欠缺。

（4）数控实训设备的数量不足，设备种类少

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数控机床（Numerical Control Machine Tools）是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。

一、数控机床的发展过程

数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC（Numerical Control）和计算机数控CNC（Computer Numerical Control）两个阶段六个年代。其过程大致如下：

1.数控NC阶段主要经历了三代。

第1代数控系统，始于50年代初，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。

第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。

第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，其体积变小，功耗降低，可靠性提高，推动了数控系统的进一步发展。

2.计算机数控CNC阶段经历了三代。

第4代数控系统，始于70年代，当首个采用小型计算机的CNC装置在芝加哥展览会上露面时，标志着CNC技术的问世。

第5代数控系统，70年代后期，中、大规模集成电路技术取得巨大成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片产生，并逐步应用于数控系统。

第6代数控系统，始于90年代初，受通用微机技术飞速发展的影响，数控系统正朝着以个人计算机（PC）为基础，开放化、智能化、网络化等方向进一步发展。

二、数控机械的特点

数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。

1.对加工对象的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。

在同一台数控机床上，通过重新编制程序，可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，也可以加工复杂结构的单件、小批量生产及试制新产品，数控机床还能自动加工精密复杂的表面（如螺旋表面）。

2.加工精度高，加工质量稳定。

目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量达0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免生产者的人为操作误差，产品合格率高，加工质量稳定。

3.生产效率高。

由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削量的强力切削，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。因为数控机床的移动部件的空行程运动速度快，所以工件的装夹时间、辅助时间比一般机床少。当在加工中心上进行加工时一台机床实现了多道工序的连续加工，生产效率提高明显。

4.自动化程度高，劳动强度低。

数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，数控机床自动化程度高，劳动人员不需要进行复杂的重复性手工操作，可大大减轻工人的劳动强度和紧张程度，提高加工效率。

三、数控机床控制技术的发展前景

随着科学技术的不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化、模块化和智能化方向发展。

1.高性能。

随着数控系统集成度的增强，数控机床实现多台集中控制，甚至远距离遥控。

2.高精度。

数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。

3.高速度。

数控机床各轴运行速度将大大加快。

4.高柔性。

数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。

5.模块化。

数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。

四、数控机床发展中存在的问题

我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在以下方面。

1.核心零部件大量依靠进口。

经过近二十多年的技术引进、消化、吸收和创新，中国数控机床行业的发展令人瞩目，国产数控机床功能部件的生产已经具备一定的规模。但是，据中国机床工具工业协会提供的数据来看，近年来我国一直是世界机床第一消费国和第一进口国。但是，机床行业迅速发展的背后，一个不能忽视的事实是，我国关键零部件生产依然受制于人，出现利润不高、产品缺乏核心竞争力的局面。

2.产品水平不高。

首先，精度普遍不够高，对于国产加工中心刀库机械手、数控车床刀架，用户不放心，定位精度，特别是重复定位精度有待提高。只有少数产品达到欧洲标准的定位精度；其次，高精度、静刚度主机结构和整机性能开发有差距；再次，产品在主轴转速、快移速度、换刀速度、加速度等机床性能指标上与国外有较大差距。

五、下一步努力方向

为了缩小与世界先进水平的差距，相关专家建议机床企业应在以下几个方面着力研究。

1.跟踪国际水平，使数控机床向高效、高精方面发展。

2.多品种制造，满足不同层次的用户。

3.模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。

数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量越来越大，但竞争会加剧，只有紧跟先进技术进步的大方向，不断创新，才能赶超世界先进水平。

参考文献：

[1]王立平.关于国产数控机床发展的几点思考，航空制造技术，2010（04）.

[2]刘小敏，王元生.我国数控机床的现状与发展[J].机械研究与应用，2006（8）.

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中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）05（a）-0138-01

纵观现代制造技术的发展，集成科技对于数控技术的推动作用不容忽视。无论是微电子技术还是自控监测技术都对数控机床的发展产生了积极而深远的影响，这对国内机械制造业的整体水平提升意义重大。机械制造作为国民经济的支撑产业，与当前国防建设领域休戚相关，数控技术人才的培养更是从实用性角度提升了人才的市场竞争优势。由此可见，关于数控机床的实践教学开设是极为重要且有必要的。学生在数控技术方面实际操作水平的提高依赖于实践课程的开展，同时实践教学过程也能够让学生更好地接触到数控机床的实训内容，为今后的岗位工作打下扎实的实践基础。实践教学同时也需要理论教学作为支撑，这一点也应当引起实践教学人员的足够重视。

1 我国数控机床实践教学的主要内容与实施现状

实践教学内容在我国数控教育领域的渗透无疑是对机械控制技术的有效补充，这对今后数控技术的发展影响深远。伴随当前数控机床实践教学课程的深入开展，必将为我国数控技术领域储备和输送更多的专业型技术人才，进而推动国内机械制造水平的不断提升。人才进步与科技创新密切相关，实践技能的提升必定能够推动数控产业朝着更加高速发展的方向迈进。实践教学至关重要，然而当前我国数控机床在实践教学过程中涌现出的一系列问题也是不容忽视的。

1.1 数控机床实践教学的主要内容

关于数控机床的实践教学主要是培养学生基本的调适与应用能力，能够在基础操作中理解必要的数控机床管理与维护知识，并且在此基础之上利用各种调适技术来实现对模拟编程信息的有效分析。一般实践教学课程由数控机床操作和仿真实验两部分组成，其中以实验课作为实践教学的核心内容。具体教学内容方面，实践课程大致涵盖了三个方面的主要内容：（1）数控机床的基本操作原理与组成结构；（2）数控机床的具体操作步骤；（3）数控机床的编程与实践操作环节。

1.2 实践教学中存在的问题分析

数控机床实践教学过程中存在的问题主要表现为四大方面：其一，实践教学硬件设施不够到位。数控机床实训基地的建设需要大量的资金和技术投入，无论是其中的教学设备还是基础设施建设都与成本密切相关。然而出于经济目的考虑不少学校在实训建设领域仅仅依靠一些陈旧的数控设备，自然影响到实践教学质量的提高。其二，实际操作过程失误频频发生。学生对于实践教学充满好奇心，因此在操作过程中并没有认真听取教师建议，导致设备事故频发。其三，安全问题令人揪心。不少学生在实践教学过程中擅自将身体置于防护栏之外，严重忽视了实践教学中最为重要的安全问题。其四，不够规范的实践操作和设备应用。数控机床的操作及编程问题需要严格遵守必要的程式化规定，这也是当前实践教学过程中所缺少的。

2 优化数控机床实践教学效果的策略探讨

从当前数控机床实践教学过程中存在的诸多问题我们不难分析，提升实践教学课程的实施效果不仅需要从实训基地的建设角度出发，更需要在实验课中积极培养学生的编程操作能力以及数控机床相关的保养维护能力，以此来提升实践课程的教学效率与实施效果。随着现代机械制造业的发展传统手工制造业正逐渐被完全取代，以机电一体化为主要特征的数控技术发展备受关注，这不仅由于它集结了计算机技术、程序编纂技术以及数控网络技术等多方面内容，同时这些技术本身也象征着社会的进步和科技的发展。针对当前数控机床实践教学中存在的种种弊端，笔者认为可从以下几方面加以改善：

第一，注重数控机床实训基地的建设，加大资金投入，定期对实训设备进行必要保养与维护。实践教学的环境建设尤为重要，这不仅是数控机床实践教学效果的重要保证，同时也是培养学生实践创新意识的关键路径。

第二，重视理论知识与实践技能的共同提升，力求最大程度降低实践教学过程中意外事故的发生概率。数控机床实践教学其目的旨在让学生直接接触到现代机械制造业的发展水平，能够通过实践操作过程来提升自身对于数控领域的了解，进而积累必要的数控实训知识。

第三，重视数控机床实践教学过程中的安全意识引导。实践教学应从基本的实验室规章制度出发，引导学生积极遵守必要的设备操作规范，坚持做到紧跟教学思维，不做与实践教学无关的事情。此外，坚决不可将身体部位置于机床范围之内，检查自我防护眼镜佩戴情况，重视自我人身安全的保护。

第四，从理念创新角度提升实践教学的效果。数控机床的实践教学不应仅仅被约束在学校教学范围之内，而应让学生在深入企业实际了解的同时提升自我实践认知，甚至让学生在实际岗位操作中加深对实训内容的理解。值得注意的是，严格遵守必要的实践操作规定是体现实践教学宗旨的根本前提。

3 结语

在当前生产现代化手段的辅助下，数控技术的发展基本实现了生产过程的自动化，然后目前国内关于数控机床专职管理和控制的人才数量却远远难以满足市场的实际发展需求，具备实践创新能力的数控技术人才成为了打开当前市场就业缺口的有效途径。数控机床实践教学从学生现有的理论知识出发，注重对学生实际动手能力和合作探究能力的培养，这不仅夯实了学生既有的数控知识结构，从就业发展角度来看也与今后的数控方向人才发展需求相吻合。实践教学课程以实验课为主，侧重学生操作技能与编程能力的发展，然而由于设备资金消耗过高，因此各级院校在实践教学成本投入方面还有待加强。此外，还应重视实践知识的分层灌输，考虑到学生的实际接受能力，能够切实让学生感受到实践教学的乐趣，达到最佳的实践教学效果。最后，数控机床实践教学基地建设也至关重要，它是实践课程教学质量的重要保障。

参考文献

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所谓热误差，是因数控机床设备主体部分温度参数水平升高导致的机床内部技术工件热变形现象，继而因待加工技术工件与刀具技术部件之间发生相对性空间位置关系变化，而具体导致生产加工技术误差现象，研究数据显示，热误差现象的发生，大约占据数控机床设备总体性生产加工技术误差的40.00%～70.00%。本文将会围绕数控机床热误差补偿建模综述展开简要阐释。

1.数控机床热误差补偿技术问题的国内外研究现状

通过针对数控机床热误差补偿技术问题国内外学者研究论述的系统性归纳总结分析，不难发现，国内外学者针对数控机床设备热误差技术现象建模补偿问题的研究，最早是在分析数控机床设备运行使用过程中的热效应技术行为基础上逐步成型的。

1980年，德国西柏林工业大学的UHeise以“数控机床设备的热变形补偿”为中心，撰写并发表了博士论文，其在撰写博士论文过程中开展的实验探究工作环节，获取了针对数控机床设备热变形技术现象幅度为65.00%的热变形补偿技术收益效果。与此同时，我国国内部分研究机构在针对数控机床设备的热误差研究过程中也逐步取得了一系列重要研究进展。1984年，中国北京机床研究所与德国西柏林工业大学机床和制造工艺研究所通过技术合作，共同建构形成数控机床设备的热误差技术现象描述与处置模型，并在一立数控机床设备之上完成了技术检验过程。在此基础上，中国北京机床研究所独立研究创建了针对型号为DM7732数控线切割机床的热误差补偿应用技术，并且在具体的实验性应用技术检验过程中顺利获取了表现幅度在75.00%以上的热误差检验效果。我国浙江大学借助热弹性理论，运用数学分析处置方法推导获取了数控机床设备刀具技术部分的热变形技术现象计算分析公式，同时还还建构形成了指向数控机床设备中精密机械技术组件部分的热模态技术理论。

20世纪90年代之后，数控机床设备的热误差补偿技术研究工作进入了快速繁荣的历史发展阶段，来自美国、德国、日本以及中国等多个国家的研究人员，在针对数控机床设备运行过程中的技术形态和技术参数表现特征展开系统全面分析基础上，接连创立了数量充足且形态各异的建模技术思路，创建和构筑了数量众多的热误差处理模型。学者Jedrzejewki等人基于数控机床设备能量损失现象年代研究分析角度，基于有限元分析方法建构了数控机床设备的热误差补偿模型；学者Chem等人在原本已经研究获取的21项数控机床设备技术误差项目基础上，系统化创立并且归纳了包含热误差以及几何误差项目在在内的32项数控机床设备运行技术误差组成结构成分；Srivastava等学者运用HTM技术处理方法，创立并顺利形成了指向数控机床设备五轴加工中心技术结构的误差处置模型，同时也有部分日不研究人员在针对数控机床设备的运行技术问题展开系统化研究分析基础上，初步创立提出了关于“热刚度”的技术概念。

美国密歇根理工大学YidingWang教授等人，在针对数控机床设备的运行热误差纤细展开系统分析条件下，创构和提出了基于灰色系统理论的离线式热误差补偿模型，以及在线式热误差补偿模型。德国学者HermleHanrld研制创立应用的数控机床设备热膨胀技术现象补偿技术模型，和AchjmidRoben研制创立应用的数控机床设备热变形补偿奇偶数系统，均接连获取德国国家级专利部门的认可和授权。

在此基础上，浙江大学陈子辰教授。于1992年召开的全国数控机床热误差控制与补偿研究学术研讨会上，明确阐释了关于“热敏感度”和“热耦合度”等全新技术研究理念。上海复旦大学的杨建国教授在CNC车削技术中心基础性设备技术条件基础上，创造性引入运用了数控机床设备的热误差技术现象的鲁棒建技术处理方法。1998年，杨建国教授和潘志宏教授还合作仓U立了针对数控机床设备车削加工技术中心模块几何误差技术现象，以及热误差技术现象的综合性数学处置技术模型。天津大学张奕群教授等人，在具体开展的数控机床设备热误差技术现象建模处置过程中引入了Kalman滤波器技术组件，促进了辨识精度技术参数表现水平的显著改善提升，上述技术研究人员以，某立运行的JCS 018A型数控机床设备加工中心系统作为对象展开了系统的技术研究过程，在切实引入运用神经网络建模技术处理基础上，确保了实际补偿技术效果获取幅度水平达到了60.00%以上。与此同时，我国还有一定数量的高等院校和企业性生产单位，也相继围绕数控机床设备生产运行过程中任务差技术问题展开了系统的研究分析，取得了一定的研究成果，为有效解决数控机床设备在具体生产运行过程中的热误差技术问题作出了重要贡献。

2.数控机床设备热误差补偿的常见建模处置思路

在现有的数控机床设备热误差技术补偿活动开展过程中，通常应用补偿技术处置方法主要集中展现在如下2个基本方面：第一，直接针对数控机床设备在生产技术运行过程中发生的热误差位移技术参数项目展开补偿处置。第二，针对数控机床设备在具体技术运行过程中形成的温度场技术结果实施重新平衡建构处置。

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数控机床是当前世界机床企业技术创新的主攻方向、市场竞争的主战场。一个国家数控机床的产销量和技术水平在某种程度上代表国家整体的制造业水平和竞争力。成熟机床制造国（如德国与日本）的机床产值数控化比率高达90%。由于中国机床企业自主创新不足，共性基础技术、关键核心功能部件和机床精密度等都与国际先进技术水平存在相当大的差距，因此产值数控化率目前只有40%左右。而且，国产数控机床大都是附加值较低的中低端经济型和普及型产品，虽然已占领国内市场约70%的份额，但是高端数控机床约80%的市场份额则被国外先进企业垄断。

2000年以来，伴随着中国汽车、航空、电子等下游产业的快速增长，机床需求特别是数控机床需求增长持续强劲，消费总额和进口额已连续10年居世界第一。特别是近年来，数控机床需求呈现出向中高端产品集中的趋势。需求强劲使机床企业在获得快速发展机遇的同时，也面临着技术瓶颈的挑战。面对中高端数控机床严重依赖进口的不利局面，中国政府陆续出台相关政策加大对机床产业的扶持力度，为机床企业实现技术创新提供强有力的金融支持。

在这一背景下，我们尝试通过具有代表性的案例分析，探讨中国机床产业中具有代表性的大型国有企业――沈阳机床股份有限公司实现技术创新的过程、路径、现状、经验以及市场绩效等问题，在此基础上，深入分析其技术创新市场绩效不明显的体制性制约因素，最后在结论中提出改进方向。

我们选择沈阳机床股份有限公司（以下简称沈阳机床）作为研究案例，主要基于以下的理由：首先，沈阳机床作为中国机床行业产值最大的龙头企业和大型国有企业，获得政府主导的金融支持的强度之大是其他企业难以比拟的，以该公司为典型案例更有利于我们把握这种政府金融支持下形成的大型国有企业技术创新模式的中国特色。其次，沈阳机床作为行业龙头企业，其数控机床国内市场占有率最高（20%以上），因此其产值数控化比率乃至技术创新水平基本上可以代表中国机床行业的整体水平。

1.沈阳机床股份有限公司概况

1.1公司成立与历史沿革

沈阳机床股份有限公司隶属于沈阳机床集团，是集团的控股子公司。于1993年5月成立。1996年7月在深圳证券交易所上市交易。公司发展主要经历了三个阶段：第一阶段（1996―2000）为缓慢发展阶段，由于政府支持力度较弱，公司发展较为缓慢；第二阶段（2001―2005）为高速发展阶段。第三阶段（2006至今）为发展壮大阶段。在第二、第三阶段，政府对公司的扶植力度逐年增强。

1.2目前发展状况

经过16年的发展，公司市场覆盖全国60多个省市、自治区，并出口80多个国家和地区，数控机床国内市场占有率20%以上，稳居国内同行业首位。公司现有员工14000人左右，总资产过百亿元。公司主业突出，全部为机床产品，主导产品为金属切削机床，主要包括两大类：数控机床和普通机床共19个系列300多个品种、千余种规格。公司的中高档数控机床开始进入国家汽车、航空航天、国防军工、轨道交通等重点行业的核心制造领域[2]。

2.政府金融支持的技术创新

政府的金融支持一直是推动沈阳机床快速资本扩张、提升技术创新的主要力量。沈阳机床是沈阳市国资委所属的大型国有企业，作为国家装备制造业领域的领军型企业，沈阳市的利税大户，支撑沈阳、辽宁、乃至东北装备制造业特色的核心企业，一直以来都是国家、省、市、区各级政府重点扶植的对象。特别是2005年以来，在政府的金融支持下，沈阳机床在技术改造和研发上获得了大量资金支持。以2009年9月―2010年9月跨年数据为例，在此期间，公司就累计得到来自国家、省、市、区等各级政府关于“数控机床技术创新”的各种名目扶持资金共计36575万元[1]。政府扶持力度之强，在同行业企业中是罕见的。这也可以从侧面反映出政府一贯大力扶持大型国有企业的政策偏好。

正是基于政府的大力金融支持，沈阳机床总体上在技术创新方面并没有出现一般企业面临的资金缺乏现象，反之，政府强有力的支持为公司技术创新提供了充裕的资金保证，这一点可以从其2005年以来研发费用占销售收入比率平均高达7.7%，以及历次大型技术改造比较充裕的来自政府的资金支持得到充分证明。

3.公司长期技术创新取得的主要成果

经过16年的不懈努力，沈阳机床从技术模仿、技术引进发展到如今的开放式集成创新，取得了较大成就。

公司依托获批的高档数控机床国家重点实验室和“数控机床高速精密化技术创新战略联盟”（由国家科技部主办、由沈阳机床牵头）进一步强化集成创新模式，先后与德国的R＋P机床设计院、德国西门子公司、德国IPK研究所，以及德国希斯等进行联合研发，并在柏林设立海外研发中心，在北京、上海建立研发分部，推动开放式集成创新[1]。

经过持续积累，时至今日公司取得的成果斐然：承接和完成了多项国家级科技攻关项目，开发出新镗床、新CAK、新HTC、新立加及新卧加等新5大类数控机床系列产品，均达到国际先进技术水平，其中五轴立式加工中心和五轴高速龙门加工中心产品，打破了国外对这类中高端数控机床的垄断。产品先后获得春燕奖、工业奖等国家级大奖。累计开发的360多种中高档数控机床中，有60%以上已经达到国际同行业先进水平，2010年，公司及下属中捷机床被认定为第一批国家高新技术企业[2]。

4.体制因素制约创新绩效

4.1沈阳机床技术创新市场绩效的评价

为了全面评价沈阳机床技术创新的市场绩效，我们选择两家具有不同特点的上市机床企业作为参照物，力求通过多视角比较来展开研究。第一家企业是属于沈阳机床集团的另一家控股子公司――昆明机床，该公司的中型国企属性、与沈阳机床拥有同一母公司的身份，以及长期坚持专注优势特色产品的研发战略可以作为比较参照；第二家是中国目前唯一一家民营机床企业――华东数控，该企业属于私有产权。下面，我们依次从两个方面评价公司的技术创新绩效。

4.1.1公司的数控机床销售量占比评价

2000年，公司数控机床销售收入占机床总收入的33.9%，2010年这一比率上升为60.5%[1]。虽然与自身相比，沈阳机床的数控机床销售量占比有了一定的增长，但是与技术改造和研发业绩更为优异的昆明机床和华东数控相比，还存在一定差距。2010年，昆明机床的数控机床的销售收入占比为64.7%[3]，华东数控为75.6%[4]，由此可见沈阳机床产品数控化率步伐需加快，大规模的技术创新投入对数控化率的提升效果需进一步加强。

4.1.2公司数控机床的毛利率评价

2003―2010年沈阳机床数控机床的毛利率一直徘徊在23.50%―30%之间，期间没有太大的起色。我们拿公司历史最好数据――2009年数据为例进行分析[1]。这一年公司数控机床毛利率达到历史最好水平，为29.87%，而昆明机床为34.25%[3]，华东数控则高达38.97%[4]。沈阳机床的数控机床毛利率明显低于其他两家上市公司。公司年报显示，其数控机床主要是以毛利率较低的经济型数控机床为主的局面并未得到实质性改变。

经济型数控机床因进入门槛较低，其盈利能力随着市场的激烈竞争而日渐衰落；与此相反，市场需求持续旺盛的中高端数控机床却因为产品差别化大，个性化服务要求高，大部分产品都是订单生产，因而具有可观的议价能力和较高的毛利率。公司目前中高档数控机床比重较低是数控机床毛利率低于其他公司的主要原因。

这一点还可以从下面的经验数据中得到进一步的验证。2009年，沈阳机床新产品（中高端数控机床）的销售收入为162728万元，仅占比销售总额的27.2%；新产品的销售利润仅为1700万元，仅占比主营业务利润的1.3%。而华东数控历时五年研发的新产品大型数控龙门系列机床在2009年实现产业化时，销售收入占比和毛利率则分别高达64.08%和41.66%[4]。上述比较分析表明，沈阳机床技术创新的市场绩效还需要大幅提升。

综上所述，公司技术优势的市场绩效似乎并不显著。这值得我们深入分析其背后的深层原因。

4.2制约技术创新绩效的体制性因素

我们认为，具有转轨时期国有企业属性的体制性因素是制约公司技术创新市场绩效的主要障碍。

4.2.1技术创新的市场驱动不足

作为一个老牌大型国有机床企业，公司在计划经济时期形成的计划、技术驱动型的研发传统――虽然经过多年的改革修正――仍然存在，市场驱动力不足。可以说，“重技术获奖而轻市场”的研发传统的强大惯性是公司技术创新市场绩效不明显的重要原因。与拥有国企属性和行业老大双重身份的沈阳机床相比，作为国内首家民营机床企业，华东数控的技术研发更注重市场需求的驱动，因而在龙门机床的研发上取得了显著的市场绩效。

4.2.2技术创新的“大而全”倾向

2009年，在三家企业中，沈阳机床的研发费用与净利润比值最高，为1.66，而昆明机床和华东数控则分别仅为0.21和0.27。可以看出，沈阳机床研发经费的使用效率远低于另两家企业，存在“高投入低效益”现象。

这种现象可以由公司在技术创新上存在的“大而全”倾向得到合理解释。“大而全”的研发导致资金使用方向分散，从而可能造成本应重点投入的主要技术产品因研发资金不足而导致研发效益无法凸显。

反观国内机床行业的另两家上市公司昆明机床和华东数控，我们看到了不同的研发竞争策略。昆明机床重点研发具有市场优势的镗铣系列数控机床，而华东数控的研发重点一直是大型龙门数控机床，这种精与专的研发定位，极大提高了这两家企业研发资金使用效率，与沈阳机床的高投入低效益不同，它们获得了较高的毛利率，技术创新的市场绩效显著。

4.2.3软预算约束制约仍然存在

造成沈阳机床技术创新市场绩效不高的另一个体制性制约因素是“软的预算约束综合征”仍然存在[5]。沈阳机床的历史发展中几次大的资本扩张基本上是政府主导下的企业行为。政府的金融支持为公司提供了充裕的技术改造和研发资金，促进企业资本规模快速扩张。但是在这种“预算约束体―支持体”的模式下，沈阳机床投资的预算软约束问题不可避免。我们采用资产负债比率和流动比率两个概念，分别从纵向与横向两个角度来验证这一问题。

一般认为，以衡量企业长期综合偿债能力和财务风险为主的资产负债比率应维持在40―60%之间比较合适，过高的资产负债比率是不利的。流动比率是衡量企业短期风险的主要指标，反映企业短期负债的清偿能力。一般认为2:1的比例比较合适，过低说明企业偿还能力较差；过高说明企业的部分资金闲置[6]。

对沈阳机床资产负债率的自1996年以来至今历年计算结果的比较可以看出，除了1996年以外，该指标一直高于60%，并逐年呈上升趋势，近五年已经超过了80%，资产负债比率严重偏高，表明企业经营综合风险较高，偿债压力较大。而公司流动比率16年来均在1.6以下徘徊，并且在2001年以来呈不断恶化趋势，指标进一步下降至1左右，说明资金流动性存在较大问题，随着债务的逐步到期，公司短期经营风险持续增大[1]。

从横向角度比较沈阳机床和华东数控2009年资产负债比率和流动比率这两个指标来看。华东数控的资产负债比率为54.6，在40%―60%的合理区间，而沈阳机床为84.2%，无疑过高；华东数控的流动比率分别为1.75，比较正常，而沈阳机床的这一比率却只有1.02，短期流动性萎缩较大，企业短期财务风险较大[1][4]。

一般而言，在企业风险较高的情况下，企业应该采取保守战略。但是这种战略定位似乎在沈阳机床的经营上并没有得到体现，代之以的反而是大规模的资本扩张。政府强有力的金融支持支撑着沈阳机床长期以来高负债奔跑和不计成本的“大而全”的创新偏好，软的预算约束也就不可避免了。

5.结论

通过对沈阳机床技术创新的案例研究，我们认为，政府对国有大型制造业企业的政策扶持偏好，主要集中于对公司技术创新强有力的金融支持，这的确保证了企业技术创新资金投入的充裕性。但是由于转轨时期国有企业体制性惯例的制约，充裕的创新资金投入并没有给沈阳机床带来利润的大幅增长，技术创新的市场绩效不明显，而企业的财务风险却在不断累积，管理费、财务费和销售费等经营成本居高不下。

因此，我们认为，像沈阳机床这样的大型国有企业要想走出技术创新“高投入低效益”的困境，全面提升创新的市场绩效，比较可行的方法是必须解决之前政府扶植过度局限于硬件如资金投入而忽视企业软实力――现代企业管理制度建立的问题，建立硬件与软件统一并重的协调引导机制。我们认为突破点在于积极引入民营资本对沈阳机床进行股权重组，重组的重点应是如何建立内生的技术创新市场驱动机制，实现技术创新和资本扩张的“预算硬约束”，而要想实现这一目标，民营资本的投资比重不能过低。

基金资助项目：辽宁省科技厅科学技术计划项目： 激活中国“数控机床高速精密化技术创新战略联盟”内生动力机制的对策研究；主持人，王蓉；项目编号：2011414006。

参考文献：

[1]1996年――2010年沈阳机床股份有限公司的中期报告与年度报告。

[2]沈阳机床股份有限公司官方网站。

[3]昆明机床2009-2010年度报告。

[4]华东数控2009-2010年度报告。

[5] [意]雅诺什・科尔奈，预算软约束综合症[J]，新财富，2009年第6期。

[6] [美]罗伯特・C・希金斯，沈艺峰译，财务管理分析[M]，北京大学出版社?，2009年版。

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一个国家在生产数控化车床的效率与及对数控化率车床的消费集中的体现了一国的机器制造业的技术发展水平，也是综合国力的代表。如今，很多国外发达国家数控车床技术已经遥遥领先，而我国则表现的相当不足，差距任然很大。因而，“十二五”规划是我们国产的数控机床快速发展的千载难逢的好时机，同时全球也已经慢慢的走出了金融危机所造成的最糟糕经济期，这样对国内的需求拉动有着非常明显的效果。为此我们应该了解数控车床发展的现状与趋势，来为国产数控车床取得进一步的发展与提高国产数控车床这门技术水平做好充分的准备。

一、国内外数控机床的发展现状

1、国内数控技术发展的现状

我国该车床的发展开始于20世纪70年代，在这30多年的发展中，形成了我国特有的经济性卧式数控车床、普及型数控车床与中高档次的数控车床这三种形式。当然这种经济型车床，因物美价廉，在很多企业初期，被广泛的需要，尤其是民营企业，并且也是我国目前数控车床的主流产品。中档次车床，国产的基本上可以满足国内企业的需求，但高档次的大部分是进口的或者合资生产的。这就透露出我国数控车床的薄弱之处。虽然，在近些年开发了一些中高档车床如拥有Y轴的车削中心、倒置顺置的主轴立式车削中心等数控车床，但这种高档次的数控车床需要的不仅是技术的创新，更是需要在进一步的开发市场，获得国内外用户广泛的认同。虽然国产数控车床获得不菲的成绩，但同国外的相比，还是有着巨大的鸿沟，这主要提现在：低档此产品生产过剩，然而高档产品的却不足；再者科技的基础有些薄弱、创新的能力不够；产品的质量和可靠性能等不强；其功能部件存在这滞后性等。

2、国外的数控车床发展

由于发达国家长时期的对数控车床的研究，积累了丰富的经验，所以其技术水平相对较高，具体表现如下：多轴加工和高速高精已经成为数控车床的必备技能，而纳米控制则是加工的趋势潮流；数控车床的多任务和多轴加工被广泛的应用到能源、航空航天、船舶及汽车等行业；智能化的加工和监测的功能不断完善，使得在车间就能获得机床的状态信息，通过分析得到的数据，来预测机床本身的状态，进行相关维护，这可以避免事故发生，也大大的降低了机床的出现故障的频率，从而提高了利用率；对机床的补偿与误差检测功能变得更加的强大， 这使得我们能够做完车床补偿测量在合理的时间内。许多国外大企业都是基于以上特点来生产高档次机床的，如日本山崎马扎克、英国普瑞泰克公司、美国哈挺公司和德国德玛吉公司等。

二、国内数控车床技术探讨

1、高速的切削技术

目前国产的高速立和卧式的加工中心，工作台的直径在 320到500mm 之间的机床，其主轴的转速已经高达20000r/min；其直径在 63到1000mm 之间的机床，其主轴的转速都在 15000r/min 以上。然而与国外的产品来比较还是存在明显的差距，主要表现在电主轴这上面。因为国产电主轴的性能、质量和品种与国外产品相比有较大的差距，所以目前所有的高精度、高转速的数控机床与加工中心需要使用的电主轴都要从国外进口。

2、超精密的车削技术

我国的超精密机床研制其起步时间并不算太晚，开始于 1960 年代，在近几年见有了较大的发展，但与发达国家之间还存在较大的差距，这集中表现在：超精密的非球面这种车床还不能够大批量化的生产；其精度与国外相比要低上一个等级；机床的精度保持的时间远远要低于国外的产品等等。

3、复合加工的技术

虽然复合加工的机床研究时间起步比较晚， 但却早已在实践中得到广泛的应用。这加快了我国的机床企业探索相关领域的脚步。从 2001 年起我国的第一台高档次五轴的车铣中心出现，在到被用于航空领域的飞机制造的五坐标控制和四坐标的联动数控纤维缠绕机等， 国产的复合型加工机床在不断地推陈出新， 虽然与国外高档次的复合型的加工机床相比，任然存在差距。

三、未来发展方向建议

1、高速化和高精度化

质量、效率是优良制造技术的关键。高速和高精的加工技术会大大提高效率，同时也会提高产品档次和质量，并缩短生产的周期以及增强市场的竞争能力

2、多轴联动的加工与复合的加工

使用 这种5 轴联动来对三维曲面的零件进行加工，还可用刀具的最佳的几何形状来进行切削，这样光洁度很高，同时效率也提高了。

3、网络化、开放式、智能化

大量的采用计算机技术与网络通信的技术，这样机床制造厂商就可以通过远程技术体系，以此来实现工况的信息传输、查询、存储和显示，甚至是远程的智能诊断。

4、高柔性化

所谓柔性也就是数控设备对适应加工的对象变化的能力。随着数控车床的发展，对加工对象变化有了很较强的适应性，并朝着单元的柔性化与系统的柔性化这个方向发展。

5、绿色化

在当今世纪，数控车床应该把重心放在节能与环保上，也就是要努力做到切削加工的工艺绿色化。而且绿色制造这种趋势将使得我国把环保节能车床的发展放在重要位置，来为我们将来占领更广泛的世界市场做准备。

四、总结

通过本文对数控车床的发展状况、国内外数控车床对比以及未来发展方向的展望，这让我们清楚的了解到我国数控机床的不足之处，虽然经济型的数控车床廉价，但是随着我国的发展，我国更多的是需要高档次的数控车床技术。所以加大对数控车床的创新力度，并不断的改进与完善现有的车床技术，去解决主机虽大但不强、功能部件和数控系统的发展落后、高档次数控车床的关键技术存在很大的差距、机床的可靠性并不高、行业整体的经济效益比较差等一些问题，以此来培育核心的竞争力，以期占领更多世界市场。

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中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2012）17-0176-01

0 绪言

机床是世界先进制造技术与制造信息结合的重要元素，并且是机械制造业发展的重要环节与工具。所谓数控机床，指的是在数字化控制下，能够在尺寸精准与几何精准两个方面制造毛坯零件加工中需要立体几何形状的工作母机的总称。与传统的数控机床相比，现代数控机床具有高效、高精度等特征，解决了原来数控领域难以解决的问题，保证了加工零件的质量，并且降低了数控工人的工作强度，进而提升了生产效率。发展数控机床技术是我国实现工业现代化的基础工作，并且也是机械制造产业改革的必经之路。而随着科学技术的不断发展，我国的数控机床技术也取得了明显的成果，但是依然存在一些问题，就需要我们去改进与创新。

1 我国数控机床技术发展现状与问题

机床产业是我国经济发展的基础，而其中的装备制造业又是工业发展的核心。我国将发展高档数控机床技术作为新时期十六个科技创新项目之一，尤其在我国政府的大力支持下，我国的数控机床领域有了重大的研究突破，并且研发出了一批具有我国自主知识产权的数控机床技术。

第一，在中高档数控机床方面有了重大突破。我国在近几年开发出了大型、五轴联动的数控加工机床与其他大批的专业化高效率数控机床，并且建立了大批的中档数控机床核心产业基地。

第二，核心功能部位的制造水平提高。随着科学技术的发展，我国制造的数控机床的部分性能已经接近了国际的指标，达到了制造的先进水平。我国相应开发出了高速主轴单元、重载直线导轨等高性能的核心数控部件样机，而其中有些部件已经开始小批量的生产，获得了不错的反响。

第三，部分中高档数控机床系统开发应用取得一定成果。我国的数控领域通过自主研发与其他国家相互合作，在部分中档数控机床技术领域取得了明显的成果，能够初步解决远程数据等传统机床出现的技术难题。

然而我们看到了我国数控机床取得的明显成果，也要正视依然存在的问题：

第一，我国高档数控机床供应能力较弱。虽然我国的数控机床领域在近几年得到了显著的发展，并且工作效率也明显提高。但是我们依然可以看到机床消费与生产结构之间的矛盾，而随着我国工业发展，对中高档数控机床的需求远远超过了低档的需求，但是我国高档数控机床依然需要从外国进口。

第二，自主创新能力较差。一直以来，我国的机床制造业都在行业内的研究所中进行，但是由于创新能力较差，技术投入不足，导致自主创新能力不高。虽然我国一直引进海外技术，并且购买了许多先进的数控技术，但是由于缺乏基础性的研究技术，因此难以汲取先进技术为己用。

2 我国数控机床发展创新策略研究

第一，提高自主开发与创造能力。面对我国这个工业大国，我们必须要提高机床产品的创新开发力度，要实现核心技术与功能部件的有机结合，以研发高档数控机床为主要目标，提高整个数控产业化的水平。加强我国数控技术基础研发理论的研究以及数控应用软件的科研，改革行业标准，为我国数控机床领域发展奠定基础。

第二，将数控功能部件作为基础，核心共性科学技术作为支撑力量。我国的数控系统与功能部件等基础研究方面是弱项，并且成为阻碍我国数控机床领域发展的一大障碍，因此我们必须要提高专业化程度与自主研发能力。数控技术的发展与自主创新能力的提升需要依靠数控核心技术的掌控，并且依靠数控核心共性技术的支撑作用。我们都知道基础技术的研究是提高整个数控产业水平的基础与保障，也是机床设计中的核心与关键之处，这对于我国数控机床领域跨出一大步具有重要的作用。

第三，引进先进技术，与先进国家合作。我们可以向西方具有先进技术的国家吸取经验，并且以市场来换技术，与跨国公司进行合作，实现数控主流产品的高起点与专业化发展模式。对引进的先进技术，要充分吸收，实现创新，满足用户的多种需求。

3 结语

随着我国工业化进程的大踏步前进，数控机床领域的发展也是迅猛飞进的，并且朝着高效、高速、网络化等方向发展。在近几年我国政府注重对数控机床的投入资金与研发力度，并且取得了巨大的成效。但是纵观我国数控机床技术，依然以西方先进国家存在较大差距。我们需要不断努力，加强对自主知识产权技术与创新产品的研发，进而满足我国重点工程的现代需求，缩短与先进国家的差距，实现我国数控机床领域的可持续发展。

参考文献

［1］张耀满，赵亮，蔡光起等.高速机床进给系统的性能研究［J］.机械工程师，2004，（05）.

［2］肖曙红，夏红梅，张伯霖.直接驱动进给系统模糊推理自校正控制的研究［J］.现代制造工程，2004，（07）.

［3］谢红，高健.加工中心的工作台和伺服进给系统设计［J］.现代机械，2002，（02）.

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随着现代技术的不断进步，对数控机床技术提出了更高的要求，所以其技术不完善之处也显现出来。因而为了更好的发挥数控技术的优点，降低故障率，所以需要不断地对数控机床可靠性技术进行研究，也就显得尤为重要。

根据国家标准的定义，可靠性是指产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定任务的能力。数控机床产品的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、 加工材料等设计规定的条件；规定的时间可以是设计确定的运行寿命，也可以是机床大修前的年限，还可以是考核时确定的任何年限；规定的任务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是以故障来表征的， 可靠性高就意味着产品在使用过程中所发生的各种故障少。因而减少或避免发生故障，是数控机床可靠性的重要体现。

一、目前数控机床可靠性现状研究

随着技术的进步，在数控领域与同行业的其他同类产品相比，我国的设计水平和稳定性都有较大差距，其中故障率高、运行不稳定、工艺粗糙、互换性差是几个突出的问题。根据数据比对分析，我们的数控机床的可靠性问题集中在以下几个方面：

（一）机电元器件质量不过关

目前机电行业内的生产企业，管理不规范，不到位现象比较普通，造成在低压电器、机电元器件市场中，产品不标准，非正规厂家和正规常见的产品真假难辨。诸如像继电器、触发器、按键、键盘、开关、双绞线等部件故障率较高。较为普通的现象是继电器的弹簧耐疲劳性差、温度特性差，高温下的簧片变形或绝缘材料失效会使继电器动作失灵。很多长期使用的机电器，短时间使用后电阻就会增大，内置器件松动，造成正在运行的系统突然停止、程序紊乱等事故。可以看出，这些部件在数控机床使用，发生生产事故的后果是必然的。

（二）生产工艺和基础设备不合格

目前我们国内生产数控设备的相关技术设备还不完善，生产工艺水平还有待提高。从中国质量检测数据统计出，目前我们电气系统八成以上的故障是由于电源故障或电源对干扰信号的传导。其中很多由于设备生产技术问题，其中强电设备会发出很强的脉冲噪声，通过传导影响电子设备运行，对电源系统产生严重的污染。实际中应当追根溯源，从电源降噪入手，利用电磁兼容性原理解除干扰。

（三）集成系统安装不到位

集成数控系统等板块的正确安装是保证数控机床正常运行的重要环节。在安装过程中，如果没有根据相关技术指标的要求，遵守安装调试的标准步骤，忽视了相关干扰因素，在安装过程中操作不当，或不规范操作，都会造成相关系统失控，这些因素都会影响机器零部件的加工，严重的甚至会引起机器烧毁。此外，在安装调试过程中，技术工程人员的技术不到位、经验缺乏等原因，都会使得数控机床发生故障，造成严重损失。

二、数控机床可靠性改进方法

（一）提高数控机床可靠性设计技术

产品的在生产之前，首先是设计出来的，然后才投入生产制造过程中。因此，机床的设计过程在提升可靠性方面具有重大作用。可靠性设计是依据产品的工程经验、历史故障数据、当前技术水平和组成零部件的可靠性状况，预测产品实际可能达到的可靠度。根据可靠性预计的结果，可以修改设计方案，改进薄弱环节，达到提高产品可靠性的目的。可靠性预计的方法一般有性能参数法、相似设备法和失效率预计法。在设计数控系统时，可采用模块化硬件形式，按照不同机床的功能需求合理组建模块，遵循通用化、标准化原则，兼顾人机对话、机械故障自诊断、机床自保护、刀具管理功能，这样既提高了机床的使用稳定性，又降低了使用与维护成本。

（二）加强数控机床可靠性试验技术

产品在生产之前的多次实验是至关重要的，因为试验是保证和提高产品可靠性的重要技术手段，可以说，没有试验就没有可靠性。可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一种手段，其目的是发现在设计、材料、制造、装配工艺方面的各种缺陷，为改善产品的性能，提高可靠性水平，减少维修及保障费用提供科学依据。目前国内外对于数控机床可靠性试验技术的研究主要集中在可靠性试验的设计方法和应用研究上。像重庆大学张根保教授等人设计了一种可靠性强化试验方案， 采用多种应力共同组成综合应力试验剖面，使得在较短时间内激发出数控转台的故障；提出了数控机床整机及关键功能部件的可靠性试验方法，采用多种应力共同作用使得数控机床的潜在故障在较短时间内激发出来。他们研究仍然在继续进行中，为技术的提供作出了很大贡献。

（三）运用数控机床早期故障消除技术

从故障率分析研究可以看出，在机床制造完成后短期内，机床的故障早发多发，随着时间的推移，故障数会逐渐减少，直到进入偶然故障期。这个时间段持续的时间长短根据产品类型、生产规模和制造水平而变，国产加工中心的这一时间段可能有1200h左右。很多国内机床制造企业在产品装配调试完成后，会空运转36~48h，这种低负载、短周期的试运行，基本上激发不出故障，使得大量的早期故障到用户处才能发现。因而对用户而言，会对国内生产的机床丧失信心；对生产企业而言，售后维修费用增加。因此，需要将早期故障尽量消除在制造企业。为了实现早期故障消除，首先需要根据历史数据运用数据拟合技术建立定量化的研究分析。找出早期故障期和偶然故障期的时间拐点，作为早期故障消除的依据。还需要在制造企业建立早期故障消除的闭环体系结构，通过完整的故障树分析发现潜在的故障，通过试验发现早期故障，并向设计和制造过程反馈，修改设计方案和改善制造过程，将早期故障消除在设计制造阶段。

（四)数控机床运行管理可靠性技术

数控机床在运行过程中，可靠性主要受机床的安装调试、维护保养、维修、运行环境控制、加工条件控制等因素影响。统计数据表明，机床由于运行因素引起的故障会占到总故障数的20%左右。在安装调试中，垫铁的布置和调整具有重要的意义，特别是对于大型机床而言，由于垫铁的布置和调整不当，会使机床大型结构件发生变形，影响机床的精度和精度寿命。同时，国产数控机床可靠性不够除了技术水平不够外，很大原因还在于管理技术的落后。包括人员的素质差、工作的随意性强、缺乏成熟的可靠性管理标准（包括设计标准、试验标准、管理标准等）和系统的可靠性管理体系。因此，为了从本质上提高国产数控机床的可靠性，需要在企业建立系统的可靠性管理体系，并持续在企业实施。

在我国工业飞速发展的今天，在我们第十二个五年计划时期，机器制造业会朝着智能化、自动化或集成化方向发展，所以数控机床需要量会不断增加，这对数控机床行业的发展提供了有利的时机。但自从我国加入世贸组织后，国内生产的机床可靠性教差，无法适应市场的技术要求，面临提高可靠性的迫切境地。因此，提高数控机床的可靠性，增强自己的市场竞争力显得格外重要。

参考文献:

[1]张耀满，刘启伟. 数控车床主轴部件及其主轴箱热特性有限元分析. 东北大学学报，2011，32(4)

[2]张根保，李岳，柳剑，等. 加工中心托盘自动交换装置液压系统的可靠性分析. 中国机械工程，2013，24(2)

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（1）色彩与功能统一。色彩设计时，要首先考虑色彩与机床功能的统一性，以加深操作人员对机床功能的理解，有利于机床功能的发挥并取得良好的效果。通过色彩可区分各部分的功能及各操作部位的快速识别。不同的色彩对人的眼球也会产生不同的视觉感受，同时用户在正常视域范围内，也会根据颜色的不同而发生变化，一般色彩的视域范围由小变大依次为：绿、红、蓝、黄、白。因此，在数控机床主体设计中，针对不同的操作装置，应根据不同的功能需求设置不同的颜色安排，以达到最佳的视觉效果。（2）人机协调。在人机工程理论的指导下，能实现数控机床的人性化设计，根据操作者的行为、能力、本能极限及其他特性来对数控机床进行设计，创造良好的人机互动关系，减轻操作者的疲劳感，体现数控机床对人性需求的关注。（3）适应环境。环境及气候条件在数控机床的操作中会影响到人的情绪，包括地理环境和车间环境。如根据色彩带来的心理感受，在气候条件长期寒冷的地区，色彩设计上应多采用纯度高、明度低的暖色，给人以热情和亲切感，反之应用纯度低、明度高的冷色系。（4）美学法则。在设计色彩时，要充分运用美学法则，如对比与协调、节奏与韵律、变化与统一等，使之成为一个有机的整体。良好的色彩设计给产品带来生气、稳定、亲切的感觉。系列化产品色彩设计时，还应考虑与其他系列产品主色调的一致性，保持企业产品整体的统一性和美观度。

1．2数控机床的色彩特征

（1）安全性。色彩不恰当的视觉搭配会给操作者的生理和心理带来不良影响，造成视疲劳、紧张和错觉。因此，数控机床的色彩不恰当容易造成误操作，易酿成大的工程事故，危及安全，反之提升产品的安全性、带来舒适感。（2）行业特色。数控机床色彩的行业特征鲜明，如电子技术的应用使得控制面板按钮较多，国家标准GB2893—1982规定：红色表示禁止、停止；蓝色表示指令必须遵守的规定；绿色表示工作正常、允许进行等。因此，在数控机床的色彩设计中，一些色彩应按《安全色》国家标准选定。由于我国数控机床的发展较晚，在色彩设计中还没有真正走进多元化的色彩潮流，从最初的绿色覆盖到现在大多选用1~2种色彩作为产品主要色，并且不会轻易变换，以维持企业产品的色彩识别性。因此色彩较单一且相对稳定成为我国数控机床的色彩特征。

2数控机床色彩设计程序与方法

数控机床的色彩设计是一个系统化的设计，经过前期调研与分析，结合数控机床的色彩特征和设计元素，展开设计定位，充分了解数控机床的色彩特征和色彩设计影响因素，最终得到合理的色彩设计方案。数控机床的色彩设计主要程序：数控机床的调研分析、色彩设计定位、色彩设计方案、色彩设计方案评估、产品色彩试制。

2．1调研分析

为使数控机床色彩设计更加科学地提高操作效率和安全性，满足操作人员的心理舒适度，并且和企业文化理念保持统一，通过发放问卷、走访工厂及体验操作等方法，针对数控机床的结构与功能特征、操作流程、人机界面、企业文化理念等四方面，对现有数控机床的色彩进行研究，发现存在的问题。

2．2色彩设计定位

结合前期调研成果，以企业长期形成的色彩特色风格为基础，根据调研中发现的问题，结合色彩特征与科学的视觉理论，制订产品的色彩设计方向，并开展小组头脑风暴，确定主体和辅助色彩方向。

2．3色彩方案设计

根据前期调研及色彩定位，以色彩设计理论为前提，结合数控机床的色彩影响因素，展开设计，提出设计构思和改良概念，制订2～3个草案，经过小组讨论，选出一个最佳方案制作色标。

3设计实例

数控机床色彩设计主要包括主体部分和辅助部分。主体部分主要有工作台、主轴传动装置、床身等，主体主要针对防护罩进行色彩设计。主体色调要求统一，特征突出，色彩不宜配置过多。辅助部分主要有防护罩上的厂标、商标、型号等。防护罩上的型号、厂标等色彩处理能起到细节点缀作用。但是，这些部件的色彩不能纷杂，面积不宜过大，而应简洁、醒目、生动，有较好的关注度。以某数控机床有限公司的一款全功能数控机床为例，应用数控机床的设计流程和色彩设计分析，对该款全功能数控机床色彩进行改良设计。经过对数控机床功能和区域划分的资料分析和实地体验，结合该公司的设计风格及公司文化背景，明确了改良设计的方向。综合知名品牌最新设计风格和色彩流行趋势，展开不同品牌之间的色彩对比，包括主体和辅助色彩的比例关系、明暗对比。

根据产品意向尺度法，对该企业产品色彩配置方式和色彩选用规律进行挖掘，结合该企业文化背景进行综合分析，进行色彩设计定位。该企业在国内发展一流，走国际合作路线，技术创新已达到了国内较高水平，在色彩的运用上，既要注重设计的科学性、合理性，又要注重装饰性。在产品主体设计及色彩选用中，以理性、稳重的黑、白色搭配作为主体色调，在辅助色彩设计中，选用绿色、黄色作搭配。绿色视域范围较小，是蓝色和黄色混合而成的中性色，介于兴奋和冷静两种感觉之间。黄色是暖色系，可以使人兴奋。最终设计方案将黑色用于底座，突出产品的沉稳，而白色的视域范围最大，不易干扰视线，所以大面积用于防护罩。绿色点缀该企业节能的理念，商标文字处理以黄色做搭配，在警示色中，以安全色为准则，有别于传统企业对数控机床的色彩选用。控制面板在数控机床中主要完成显示、程序编辑管理、系统输入等任务。为使控制面板得到高效、安全的操作，在控制面板的色彩设计中，用色块和线的形式对其进行区域划分。以蓝色和黄色进行冷暖对比，突出识别性。