夯实基础，这是最根本、最核心的。

任务聚焦，突出重点，就是要“有所为有所不为”，要在数控机床专项任务的安排上进行聚焦，要择优重点支持，因为国家重大专项不是普惠制，是围绕着国家的战略目标、重大工程和重大项目来体现一个国家的意志。

扩大功能部件和数控系统在主机的配套应用。一定要先从量大面广、功能相对简单的数控机床应用开始，再逐步扩展到高档和复杂机床，而不应“一刀切”和“急于求成”。

SKJC：李总，您好！感谢您接受采访。作为“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（以下简称“数控机床专项”）技术副总师及系统部件组组长，鉴于数控系统和功能部件的特殊性，想必您对于专项工作的理解一定会深刻很多！因此，首先请您简要介绍一下功能部件和数控系统在数控机床专项中处于什么地位？发挥着什么样的作用？

李冬茹副总师：作为数控机床的关键部件和大脑，功能部件和数控系统在促进国产数控机床技术进步方面发挥着举足轻重的作用。但从现实情况来看，功能部件和数控系统要真正发挥各自的作用，还存在着很大的压力。

图1 高速卡盘

功能部件的压力主要表现在两个层面：一是技术水平如何才能跟上主机发展的步伐？比如，能够为高速机床和精密机床提供配套的丝杠和导轨；二是功能部件如何承担起帮助主机提高可靠性的责任？

相比之下，国产数控系统面临的压力更大。因为对于机床制造厂和最终用户来说，功能部件带给他们的压力主要是能否以便宜的价格买到更好的产品，以及缩短交货期的问题，基本不存在不卖给你或者限制卖给你的情况。但数控系统就不同了，特别是五轴数控系统，我国目前仍受制于国外，尤其是针对国防和军工领域，国外根本不卖给你，或者限制你的使用范围。当然也包括五轴数控机床。除此之外，用于车铣复合的高端数控系统国内也不能满足配套需求。这样，国产数控系统，尤其是五轴数控系统给机床企业和用户带来的压力就凸显出来了。

图2 滚珠丝杠和直线滚动导轨

SKJC：分别就技术和市场而论，目前国产的功能部件和数控系统各自处于怎样的状况？

李冬茹副总师：在功能部件方面，我国的滚动部件、转塔刀架和卡盘等已具备一定的产业化规模，基本能为通用机床提供批量配套，当然大批量还谈不上。

目前市场相对比较成熟的功能部件是数控车床用的刀架，虽然它的可靠性还存在问题，但由于国内数控车床产量相对较大，因此在满足数控车床应用的量上基本没有问题。当然，对于车铣复合机床需要的可转位刀架，比如动力刀架和伺服刀架，我们的技术相对就比较薄弱，而一些更复杂机床需要的复合刀架，我们就更难满足要求了。另外就是卡盘。现在，普通机床需要的卡盘我们基本能满足需求，但随着高速机床用量的日益增大，比如主轴转速5000～7000r/min的机床，目前国内能够提供符合要求的高速卡盘的企业很少。因为机床主轴在高速转动时，卡盘的夹紧力会随着离心力的增大而下降，因而需要借助油缸的力量来将卡盘卡紧，但在此方面，我们的技术还不够成熟。

对于直线丝杠副和导轨副，目前全球范围内质量好的产品主要来自德国和日本，然后是中国台湾。大体的市场布局是：高端市场主要被德国和日本产品占领，中低端市场主要被中国台湾产品占领。目前，台湾企业的市场定位以满足通用数控机床使用为主，但重视批量生产的稳定性，这使他们的成本得以降低，形成了价格优势，从而进入了良性循环。相比之下，大陆企业通常是一台设备要生产多个品种，而每个品种的产量不大，因而难以形成稳定的生产质量和价格优势，而且服务方面也存在很多问题。如此一来，企业想要进入良性循环就很困难。再加上近年来国家为促进两岸经济交流而对台实施的一些关税优惠政策，以及一些台湾企业在大陆建厂，都给大陆的相关企业带来了很大的竞争压力。

图3 刀具

就数控系统而言，国产数控系统占据了国内中低档市场超过50%的份额。如果按2011年或2012年的25万台国产数控机床产量来推算，那么在中国市场售出的数控系统应该在30万台左右，这其中包含了一部分维修改造或再制造设备的配套数控系统。在这30万台数控系统中：为中低档数控机床配套的大约占到14～15万台，主要为国产数控系统所占领；10万台左右是进口的中高档数控系统，这也是目前国内企业与国外竞争的主要市场；剩下的就是为各类专门化机床（如激光加工、成形加工等）而配套的数控系统了，这是一个更加细分化的市场，国内数控系统厂家基本还未涉足。因此，在当前全球化竞争格局下，国内数控系统厂家主要面临两方面的市场压力：一是要从国内这 10万台左右的中高档市场中争取一定的份额，二是要进一步提升中低档产品的质量和水平，进一步巩固这块市场份额。

SKJC：与进口产品相比，我们的功能部件和数控系统分别存在哪些差距？原因何在？

李冬茹副总师：就功能部件而言，滚珠丝杠副和直线导轨副主要是寿命和精度的问题，刀库及ATC、转塔刀架、卡盘和转台主要是故障率高的问题。导致这些问题的原因，主要是过去企业的技术基础普遍太弱，社会化配套能力较差，这就决定了企业自我创新能力、自我发展能力都较弱。另外，企业的生产装备条件也比国外差很多，难以形成竞争优势。

图4 两坐标转台和大型转台

以滚珠丝杠副和直线导轨副等滚动部件为例，这两类产品都属细长件，主要采用轴承钢，首先对材料就提出了很高的要求，要求每一批次的钢材性能要保持很好的均匀性和一致性。但实际上，我国从上游开始技术就比较薄弱，由于国产丝杠副和导轨副的总产量相对较低，因此过去钢厂不愿为我们专门订制材料，这样首先在原材料方面就难以保证产品的质量。其次，就是制造工艺问题。现在，生产滚动部件主要采用磨削加工，直接对棒材或型材进行粗磨和半精磨，热处理后进行精磨，这样就替代了原来的车-磨或刨-铣-磨的工艺流程，但这对加工设备提出了很高要求——设备的进给速度不快，但吃刀量要大，同时零件的加工精度要求很高，这就是我们所说的“缓进给成形磨床”。细长件的热处理工艺也非常关键。此外，滚动部件的精密加工、装配和调试要求在恒温条件下进行，同时还要保证装配时的预紧力一致等。但遗憾的是，国内大多数企业的生产环境和设备条件、现场质量管理等执行不到位。所有这些因素，都是导致国产滚动部件的质量稳定性与国外甚至中国台湾相比差距很大的主要原因。我们去台湾参观了银泰科技股份有限公司，这是一家专业生产各类直线导轨副和滚珠丝杠副的企业，全部生产设备包括精密磨削机床等都是自己开发、专门订制，并且实现了大批量生产，这样产品质量就有了保证，每年销售达40亿新台币（相当于10亿人民币），位居台湾第二。但目前大陆没有一家生产同类产品的企业的生产规模能与其相比，故差距不是一般。

在数控系统方面，专项的实施首先是要解决高档数控系统的有无问题。最近几年，国内也针对不同数控机床开发了一批高档数控系统，但一些技术问题还没有得到完全解决，这包括几个方面：第一，有些功能还不具备，比如车铣复合加工，另外还有一些功能有待进一步完善；第二，还不能适应一些特殊工况的要求，比如针对高速加工或高精度加工，系统的运算速度跟不上，控制精度达不到要求等，其主要原因之一是伺服驱动技术太落后，这是我们更大的软肋，是影响国产数控系统技术进步的瓶颈之一。上述因素导致的国产高档数控系统与进口产品之间的差距就凸显出来了：我们的数控系统快不了、精不了，还不能满足大批量的配套需求。

图5 工作台

总之，无论是功能部件还是高档数控系统，目前的一个共性问题是难以形成批量生产和配套，但是没有批量，就很难做到技术的成熟性。现在国内的数控系统企业，大多是高、中、低档产品都想做，但这样的市场运作对他们而言是非常困难的，这是运行模式的问题，也是引导的问题。

SKJC：您是否认为功能部件和数控系统技术的落后是导致国产数控机床水平上不去的主要原因？

李冬茹副总师：我不这样认为。实际上，我们生产的一台数控机床，即使全部采用进口的功能部件和数控系统，它的功能、性能、可靠性和精度保持性等仍然达不到国外同类产品的技术水平。为什么？因为影响一台机床质量的，并不只是数控系统和功能部件，这其中，设计环节的问题、选用什么样的配件以及装配的规范性等等，都会综合反应到机床上。举例来说，现在全球的中低档机床市场中，中国大陆和中国台湾的产品大约占据了80%的市场份额，其中，台湾产品大约占20～30万台，大陆占60万台左右，但它们之间的差别是什么？台湾生产的机床，10台或更大批量的可以做成一样的质量，而大陆生产的机床，会出现“生产10台，可能其质量及可靠性是不一样”的问题——这就是两岸机床制造业在制造工艺和质量管理层面的差距。

目前影响国产数控机床市场竞争力的主要因素之一是可靠性问题。从“十一五”期间完成的情况来看，大多采用进口数控系统和功能部件的国产数控机床（只有少数采用国产数控系统），它们的可靠性也才达到900h左右。按照数控机床专项的目标，2015年要达到1500h，2020年要达到2000h，要实现这一目标，还任重而道远，还需开展大量而扎实的工作。

图6 广州数控设备有限公司的数控系统

但是，现在国内机床行业中有一种观点，认为机床的制造精度可以不过分强调，可以通过数控系统的误差补偿功能来达到高精度，对此，我是坚决反对。因为机床的精度首先是制造出来的，即所谓要“底子好”，没有好的底子，光靠补偿是保持不了多久的。为什么德国和日本的机床质量好？就是因为它的设计、制造和装配调试等每一步都做得非常精致，然后在这个基础上再去补偿，这样就更加完善了。同时，我们也存在技术上的问题。同样的，数控系统也是这样。

SKJC：数控机床专项分别对功能部件和数控系统提出了哪些目标？截止到目前，其目标实现情况如何？还存在哪些问题需要解决？

李冬茹副总师：在数控机床专项中提出，功能部件要实现专业化生产和社会化配套，现在看来，“社会化配套”的提法没有问题，因为采用国产、中国台湾和其他国家的产品也都可以实现社会化配套。但实现“专业化生产”，从实际执行情况看，总感觉步子有点慢：首先是现有和正在研发的产品，从品种、性能和质量等方面都不能完全满足主机开发的配套需求，其次是产品价格和售后服务等甚至也不能与进口产品相比，因为对于主机厂而言，他们宁愿买得贵一点，以省去后期的服务费和维修费。因此，数控机床专项对功能部件提出的目标主要有两个方面：第一，能满足主机发展的需要；第二，要形成专业化配套能力。目前，这两个目标都在执行中。虽然也有一些阶段性成果，但距离这两个目标还有较大的差距，比如，功能部件的专业化生产配套能力一个企业就2～3亿元/年，规模还不大。

图7 沈阳高精数控技术有限公司的数控系统

现在，功能部件企业还面临着全球机床行业中两种配套模式带来的压力：一是以日本为代表的自我配套模式，就是主机厂自己生产为机床配套的各类功能部件，包括滚珠丝杠副、直线导轨副、转塔刀架、刀库及ATC，以及数控转台等，实现企业集团内部自我配套，现在台湾机床企业也有转向这种模式的趋势；二是以德国为代表的欧洲机床制造业采取的社会化配套模式，就是机床所需的主要功能部件通过其他专业化的生产企业来实现配套。例如，德国多年来形成的非常完善的社会化配套体系，确保了供应商的忠实度非常高，能够为主机厂开发和订制产品，这样质量就有了保证。显然，这两种截然相反的配套模式对我国功能部件产业而言是个预警，今后究竟哪种模式更适合我国国情，还需探索，值得我们关注和探讨。

对高档数控系统，要解决“有无”、“能用”和“好用”的问题。数控机床专项的目标首先是：第一，高档数控系统要解决“有无”的问题，能满足一定的高档机床配套需求；第二，中档数控系统要提高市场占有率，达到50%～60%的市场占有率。现在，我国生产的中低档数控系统的市场占有率超过40%，因此，经过努力实现第二个目标相对比较容易。但高档数控系统存在的问题比较多，还有很多核心技术需要研发和攻关，虽然现阶段开发出了一批样机，也有少量的示范应用，但一经应用，存在的问题就暴露出来了——功能、性能还不能满足需求，可靠性还经不起考验。过去几年，数控机床专项对数控系统企业的资金支持力度是很大的，但从实际执行情况看，企业的研发进度还不够快，部分核心技术还未全部掌握，还不能更好地贴近机床发展的需求，特别是数控系统的可靠性考核方式还没有建立起来。按照数控机床专项要求，数控系统的可靠性指标是2万h，但过去，无论是采用累计运行的方法还是采用加速试验的方法，都还没有对数控系统做过2万h的可靠性验证，只是在验证数控机床的可靠性时，捎带着对数控系统的可靠性做了粗略的考核。

在“十二五”期间，数控机床专项要求数控系统企业要在企业内部建立可靠性试验装置、考核机制和考核方法，要覆盖从结构设计、产品设计、制造过程直到调试安装的各个方面，不但要在实验室模拟工况下进行验证，还要在实际加工中进行考核，要做多个轮回的考核。这就是我们正在着手解决的问题——即“能用”的问题。按照这一要求，现在数控系统企业已购买了一些试验设备，正在建立可靠性验证试验台或试验车间。总之，希望企业能够认真、扎实地开展可靠性研究和试验工作，对开发出的新产品自己先考核一下，减少过去将主机厂或用户作为试验场所的现象。数控系统企业自己没有2万h真实加工状态下的对系统功能、性能及可靠性实实在在的考核，产品质量和寿命是很难保证的，今后进行技术升级也是没有依据的。

图8 武汉华中数控股份有限公司的数控系统

总之，主题专家组目前正在推进的两项工作，一是功能部件的可靠性推进工作，二是提高数控系统可靠性的推进工作。要求企业要从最初的研发阶段开始，就要充分考虑产品的可靠性问题，要建立可靠性考核、分析数据，要有可靠性的设计、可靠性的制造和可靠性的技术增长。但在此之前，大家都把这个问题给简单化了，认为做完产品，交给第三方检测机构进行考核就可以了。但实际上，可靠性不是考出来的，它一定是在从设计到制造的整个过程中形成的，这其中还涉及到了我们的管理水平和运行模式。所以，原来只是强调主机的可靠性，那么现在也开始强调功能部件和数控系统的可靠性了。

SKJC：在解决了功能部件和数控系统的可靠性后，就解决了“可用”的问题。下一步，数控机床专项将如何解决“好用”的问题呢？

李冬茹副总师：对功能部件和数控系统的可靠性考核是我们当前排在第一位的工作，下一步就是要加大它们的示范应用，以便在应用中进一步完善。对此，我认为应该从量大面广的机床开始应用示范，由中低端逐步向高端机床推进，这样示范应用的数量大了，采样的数据就多了。而且主机档次的由中低到高，意味着对功能部件和数控系统的要求也在提高。这样可以循序渐进，逐步提高产品的档次和质量，执行起来要容易很多。针对汽车、航空航天等要求高的应用领域，我的观点是：主机先进去，先解决主机好用的问题，然后逐步配套国产的功能部件和数控系统。

SKJC：您如何评价数控机床专项的实施给企业和行业带来的积极意义？

李冬茹副总师：数控机床专项的实施给企业以及整个行业带来的意义是毋庸置疑的！

早在20世纪60年代初，我国就曾开展过“精密机床战役”，当时国家出资进口了一批精密机床来满足国防工业建设急需，同时分别安排了不同的机床厂专门针对不同类型的精密机床进行消化吸收和再创新，逐步形成了我国今天这样一个机床产品种类齐全、制造分工明确的机床制造产业。其意义就在于，它奠定了中国机床工业的基础，为我国制造业的快速发展创造了条件。直到今天，虽然我国的某些机床与进口同类产品相比还存在一定的差距，但我国却是世界上少有的机床门类最齐全的国家之一，特别是在发展中国家或金砖国家中。在全球，现在有多少国家能够一年生产出65万台各类机床？正是因为我国现有较完整的制造体系和制造能力，所以我们能够做到，这就是通过国家项目给产业发展带来的好处。因此，历史的成功经验值得我们去总结。

其实，现在这个国家科技重大专项，也是受到了60年代这种“小蚂蚁形成大兵团”做法的启发而提出的。我参与了《国家科技重大专项的中长期规划纲要2006-2020年》前期研究和编制工作，当时在纲要第三部分“制造业发展问题”方面提出了20个方面的内容，现在的数控机床专项就是从这20个方面内容中凝炼出来的。应该说，这是国家第二次给予机床行业这么大的投入，为我国机床制造业提供了非常难得的发展机遇，我们应该好好珍惜。它的意义就在于：

第一，使数控机床行业的发展进入一个新的里程碑。通过项目的实施，企业逐步建立了一定的、必要的研发手段和试验手段，培养了一批骨干技术人才，一些企业的产品研发能力和质量管理体系的确有了明显提升。

第二，促进了企业综合管理水平的提高。数控机床专项实施后，企业的创新能力和创新条件逐步改善，产品研发周期明显缩短，服务体系逐步健全，从而提高了市场竞争力。

第三，促使企业对研发条件和生产设备进行了更新和改造，并越来越多地采用了信息化技术，从而有效提高了生产效率和产品质量。

第四，加快了机床行业的转型升级，促进了企业产品结构的调整。一些企业开始逐步减少或淘汰普通机床，进而开始向数控机床方向发展。

可以肯定的是，数控机床专项的实施在促进企业产品结构调整方面发挥的作用是实实在在的。比如，数控机床专项对产品可靠性的要求，不只涉及考核的问题，还涉及增长的问题。在考核过程中，通过对故障模式的分析，可以分解出哪些是设计环节的问题，哪些是制造装配的问题，哪些是选购的外配件的问题，哪些是用户使用环节的问题，那么设计、制造、装配和外购件方面的问题都属于企业的问题，当这些信息反馈给企业后，就会促进企业在这些方面进行改进，这就使可靠性工程能够贯穿于从产品设计到应用的整个过程中。现在，国内已有部分机床企业开始在实施“可靠性工程”。因此，数控机床专项对于中国机床行业来说确实是几十年难得一遇的战略机遇，抓好这个机遇，可加快实现产业结构调整和产品技术升级的步伐。

SKJC：在促进机床行业产业结构调整方面，数控机床专项能发挥多大的作用？

李冬茹副总师：产业结构的调整光靠一个专项是远远不够的，需要解决调整前和调整中遇到的一些重大关键技术问题，这就需要赋予其他的一些政策支持，比如技改投资、政策环境等，这样才能支撑整个产业结构的调整。此外，还需要观念和经营模式的转变，比如，目前许多专家就提出了“制造服务业”的概念，就是要向服务延伸、向成套技术延伸，以提升产品的整体价值，这样，整个价值链就提升起来了。比如产品的可靠性，原来很多企业可能根本不重视，只要产品能卖出去就什么都不管了。但现在数控机床专项要对他们进行可靠性考核，这是第一轮提出的要求。第二轮的要求是企业要自己制定提高可靠性的措施和办法。现在第三轮的要求又提出来了，就是企业不仅要在设计层面和制造层面建立可靠性控制工程，而且要提出确保可靠性的具体规范。总之，这是一个系统工程，它迫使企业通过项目的实施去逐渐完善。因此从长远来看，数控机床专项的实施对于提升企业的产品档次和技术水平具有很大的推动作用。

SKJC：围绕数控机床专项工作，您对行业主管部门和课题单位分别有什么建议和希望？

李冬茹副总师：过去数控机床专项的课题实施周期一般是两年，但实际工作进展证明，两年是有困难的，因此现在延长到了3年甚至4年。对于行业主管部门，建议这样的基础工作至少要有3～4年的实施周期，然后再持续支持一段时间，确保基础能够真正建立起来。对课题单位，希望通过数控机床专项的实施，一定要实实在在地“沉”下来，克服急功近利的情绪，把自身的基础研发能力和试验条件搭建起来，而不是用这个钱去补贴开发什么产品，或者补贴利润。到产品这个层面是企业的市场行为，如果企业有研发手段和研发条件，有良好的经营理念和管理模式，甚至企业文化，就不怕开发不出好的产品。可是对这一点，很多企业虽然意识到却做不到，因为企业首先要解决生存的问题，过去靠自己花大钱搞研发、做试验很难做到。但现在有国家项目的支持，在这么长的时间、这么大的资金支持力度下，企业就应该实实在在地做好它。

SKJC：请您对数控机床专项给出关键词，并简要诠释。

李冬茹副总师：我给出的关键词是：

第一，夯实基础，这是最根本、最核心的。

第二，任务聚焦，突出重点，就是要“有所为有所不为”，要在数控机床专项任务的安排上进行聚焦，要择优重点支持。例如，对没有能力做高端产品的企业，就集中力量做好中低端产品，但要把市场做大；对做大市场能力欠缺但有研发能力的企业，就要重点解决产品有无甚至能用和好用的问题。当然，更强的企业，可以既解决高端问题，也解决市场问题。因为国家重大专项不是普惠制，是围绕着国家的战略目标、重大工程和重大项目来体现一个国家的意志。

第三，扩大功能部件和数控系统在主机的配套应用。我的观点是，一定要先从量大面广、功能相对简单的数控机床应用开始，再逐步扩展到高档和复杂机床，而不应“一刀切”和“急于求成”。这是因为，目前专项开发研制的功能部件和数控系统是与主机同步研发，而且在同步研发中相对技术水平还滞后于主机。但实际需求上，功能部件和数控系统的研发应该超前于主机研发才对。因此，这就涉及到专项管理的科学性问题。