装备制造业的崛起是对中国工业现代化提升的重要支持

装备制造业的崛起,是我国工业现代化和国家综合国力提升的重要支撑。一方面,制造业的进步提高了材料产能,解决了关键设备的制造难题。另一方面,制造业共性技术对国防和国家安全具有重要意义。数控技术是支撑现代装备制造业的关键技术群,直接决定了制造装备的功能和性能。此外,数控技术的主要特点是高精度的随动控制和多运动协同控制。

一、国际竞争环境蕴含中国数控技术的崛起

正是由于数控技术的两用特性,国际竞争环境对遏制我国数控技术崛起的意图十分明显。从“巴统”到考克斯报告的技术封锁阶段,再到通过合资办厂、本土化生产、倾销低端产品、分散中国国内自主研发力量,无不体现遏制意图。不少事实证明,试图引进技术,“以市场换技术”的美好愿望只是一厢情愿。结果,往往失去了市场,而技术却没有被取代。目前,以日本为首的控制器巨头的产品 s FANUC和SIEMENS垄断了80%以上的市场,高端产品不仅垄断,还限制中国进口。通过近20年的不断技术攻关和市场培育,中国造就了一批数控生产厂家,在中低端市场打开了局面,形成了一定的市场规模;但在技术密集的中高端控制器市场,国产控制器的规模始终处于压缩状态,利润空间被压缩,研发体系无法支撑持续的技术进步。并形成了一定的市场规模;但在技术密集的中高端控制器市场,国产控制器的规模始终处于压缩状态,利润空间被压缩,研发体系无法支撑持续的技术进步。并形成了一定的市场规模;但在技术密集的中高端控制器市场,国产控制器的规模始终处于压缩状态,利润空间被压缩,研发体系无法支撑持续的技术进步。

业内专家坦言ab可编程控制器,“我国数控机床技术水平至少落后世界发达国家15年”。日本国际经济学家长谷川健太郎在日本《声音》月刊杂志2005年5月号上发表了题为《中国的未来取决于日本》的文章。文章称,在汽车制造业中,生产汽车零部件的机床年平均工作时间高达3500小时,只有日本制造的机床才能保证连续5年保持同样的性能。“没有日本的机床,中国的汽车工业就无法向前发展。” 长谷川庆太郎预测:中国对日本的依赖只会增加而不是减弱。这意味着“日本越来越有能力控制中国”。客观分析本文,摒弃少数日本学者的狂躁心态,只看装备制造业中以数控系统为代表的制造装备关键零部件技术与产品的差距。这篇文章的重点是唤起我们的紧迫感。

2、数控技术具备突破围堵的技术条件和产业条件

我国数控技术打破国外围堵的主要手段是减少对国外技术的依赖,选择有技术支撑条件的关键技术作为突破口,主动突破,以赢得竞争主动权。在近十年计算机软硬件技术和通信技术进步的支撑下,数控技术具备了取得关键技术突破的条件。从工业上看,CNC控制器产品的基本特点可以概括为专用工控机;伺服驱动系统产品的特点是驱动电机专用的工业电源;伺服电机产品的特点是高精度位置反馈元件。精密马达。针对这些产品特点,从产业上看,我国完全具备高端数控系统产业条件,部分具有类似产业特点的产品产能处于世界领先水平。因此,跳出狭隘的运动控制器制造领域,从我国工业的整体形势来看,数控系统产业的突破具备产业支撑条件。数控系统行业的另一个特点是技术的软件化。运行在数字控制器和伺服驱动器上的软件承载着系统主要功能和性能的实现。因此,这个行业领域的竞争将更多地转化为基于软件技术的智力层面的竞争,

三、突破技术围堵关键是建立适合核心技术体系成长的自主创新平台

反围堵的关键是构建适应核心技术体系成长的自主创新平台,从被动的技术追求到主动的技术对抗。高端数控技术不仅仅是控制器的问题,而是涉及电机、驱动、测量、通信、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。所有这些技术环节都会对最终的设备控制效果产生影响。

高端控制器技术主体技术依赖与高速高精度相关技术链

以高速、高精度、高响应的运动控制为例来说明这个问题。从FANUC公开的材料来看,将控制分辨率提高到纳米级,可以使加工产品的精度提高一倍,表面质量提高一倍。但这个结果需要对控制器进行全面的技术升级。为了实现高速运动控制技术,需要基于引导机构的运动轨迹分析和预测。这种机制将对系统的架构提出更高的要求。轨迹平滑和加加速度控制都是高速运动控制中避免冲击的必要技术手段。内插器的计算精度要从1um提高到1nm,计算字长要增加三位,有效计算精度应提高3个数量级。软件平台应支持相应字长的计算。另一方面,控制节奏也需要相应提高,否则单纯提高指令精度是没有意义的。当然,这对系统的计算负载有更高的要求,系统硬件平台应该有更高的速度。在控制器中实现这个分辨率是不够的,还要把这个控制量发送给伺服驱动器。由于有效字长的扩大和控制节奏的提高,对相应的通信带宽的需求也随之增加。对于伺服通讯问题,必须采用数字方式。脉冲方式和模拟加位置脉冲反馈均不能满足要求。在伺服方面,追求更高精度的控制问题是显而易见的。首先是需要更高精度的位置反馈元件。目前,国际高精度伺服器件传感器已升级至200万线至400万线,可与现有机械器件配合,实现纳米级控制。我们国内的控制器产品中的传感器大部分在2000或者2500左右。这种传感技术的差距直接导致我们的驱动装置的调速比上不去,速度稳定性方面存在差距。高分辨率传感器的另一个问题是传感器接口。显然,AB 脉冲接口不能用于此分辨率。一个能够保证控制器同步采样的高速数字通信协议是一个必须解决的问题。伺服本身的高精度控制问题也是一个必须解决的问题。FANUC强调HRV(高响应矢量控制),Mitsubishi强调OMR(优化机械响应控制),都将问题引向高精度伺服控制的核心问题——高精度、快速响应的电流环设计。只有良好的电流环特性才能为良好的速度控制和位置控制奠定基础。在解决这一核心矛盾的过程中,许多控制技术可以发挥作用,包括各种状态识别、滑膜控制和变参数控制。

要实现高精度控制,仅依靠控制器和伺服驱动器是不够的。电机设计本身是直接影响运动控制效果的重要因素。对于永磁同步伺服电机而言,良好的反电动势涡流和较小的齿槽力将非常有利于伺服驱动器在低速时实现平滑控制。许多高精度驱动器制造商本身就是电机制造商。在国内很多研究机构中,电机技术与伺服驱动技术相互分离,有的甚至没有电机技术支持,只从事伺服驱动。在高精度运动控制的研究中,仿真技术将大大减少我们研究控制算法的时间和实施成本。除了仿真技术的支持外,还需要开发相关的测试平台来评估运动控制的效果以及伺服驱动器和电机的性能。例如,如何评价低速稳定性和刚度等。

以上仅以高速高精度运动控制技术为例来说明高端控制器技术是一个紧密耦合的技术学科群。作为高端数控技术的技术创新体系,它应该具有技术链的完整性,因此我们将这样的技术创新体系称为“技术创新平台”。建设这样一个科技创新平台的投入巨大。以日本发那科为例ab可编程控制器,它在技术上保持领先地位,产量居世界第一。公司现有员工3674人,科研人员600余人,月生产能力7000套,销售额占世界市场的50%。,研发投入占销售额的10%,每年在研发上的投入高达数亿美元。显然,在我国现有的科研条件下,依靠单一的企业或单位来支持上述平台是非常困难的。只有通过企业技术创新联盟,以产业链和技术链为内链,包括高校等研究机构,在支持和支持下,整合技术资源,形成新型产学研创新组织。国家相关政策的指导。只有相关多项技术紧密耦合的创新技术平台,才能实现技术飞跃。在我国现有的科研条件下,依靠单一的企业或单位来支持上述平台是非常困难的。只有通过企业技术创新联盟,以产业链和技术链为内链,包括高校等研究机构,在支持和支持下,整合技术资源,形成新型产学研创新组织。国家相关政策的指导。只有相关多项技术紧密耦合的创新技术平台,才能实现技术飞跃。在我国现有的科研条件下,依靠单一的企业或单位来支持上述平台是非常困难的。只有通过企业技术创新联盟,以产业链和技术链为内链,包括高校等研究机构,在支持和支持下,整合技术资源,形成新型产学研创新组织。国家相关政策的指导。只有相关多项技术紧密耦合的创新技术平台,才能实现技术飞跃。只有通过企业技术创新联盟,以产业链和技术链为内链,包括高校等研究机构,在支持和支持下,整合技术资源,形成新型产学研创新组织。国家相关政策的指导。只有相关多项技术紧密耦合的创新技术平台,才能实现技术飞跃。只有通过企业技术创新联盟,以产业链和技术链为内链,包括高校等研究机构,在支持和支持下,整合技术资源,形成新型产学研创新组织。国家相关政策的指导。只有相关多项技术紧密耦合的创新技术平台,才能实现技术飞跃。

四、把握数控核心技术发展趋势

图片[1]-装备制造业的崛起是对中国工业现代化提升的重要支持-老王博客

充分利用通用技术领域的新技术,把握数控核心技术发展趋势,有所作为。处于落后竞争状态的我国设备控制器行业,必须充分利用新技术手段,把握数控技术发展方向,因地制宜,形成后发优势,加快速度加快技术进步步伐。追赶和超越。

首先,要明确我国数控技术需求的发展方向。西门子数控系统对中国出口限制的方向可以启发我们。这些功能绝大多数被认为直接影响欧洲装备的核心竞争力。

西门子数控系统特别分为出口型和标准型。大量的官能团被限制在出口类型中。非欧盟用户购买这些功能需要在德国或欧盟获得正式许可。主要受限功能如下表所示:

螺旋插补 2D+6 螺旋插补 2D+6

五轴加工包

多轴插补(>4轴) 多轴插补(>4轴插补)

OA NCK 编译循环

处理转换包

间隙控制,位置控制循环中的 1D/3D

同步动作级别 1

同步动作 2 级

垂度补偿,多维

电子转帐

主动数值耦合和曲线列表插值主值&nbs

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