数控机床说白了就是电脑控制的机床，狭义的机床指的是数控车床、数控铣床、加工中心、车铣结合，和多轴（5、6、7、8轴。。。）、折弯、弯管、数控磨。基本指的就是工业设备，这些设备的国产率是衡量一个国家工业是否先进的标志。

　　其实，大家最常见到的数控机床就是打印机，它控制系统是个人pc，控制软件是打印机驱动程序，机体是打印机，加工材料是纸张，加工过程是把编辑出来的字体通过软件转换成打印轨迹。它的工作过程是和数控机床一模一样的，只是打印机是简化的数控机床，是走进千家万户的民用设备，真正要讨论的数控机床是价格昂贵的工业设备。

　　数控机床的组成

　　关于数控机床的组成，数控机床有：输入输出装置，数控系统，伺服系统，测量反馈系统，机床主体。其中最核心的是数控系统，伺服系统，测量反馈系统，衡量一个机床好不好就看这3样东西。

　　那数控系统是个什么东东？数控系统是机床的大脑，负责将程序运算并转换成加工指令，接收反馈系统传回信息，再进行比对继续发布指令，说白了就是司令部，伺服系统是PLC，伺服电机和主轴，丝杠，轴承等，负责执行数控系统发布的命令，反馈系统是电机或者是工作台的监视器，它监控工作台移动速度和距离，并将监控信息反馈给数控系统，机床的精度主要是它来控制。机床主体是指外壳和底座、工作台，这部分重量最大，就是导轨位置，装丝杆位置精度要求高，其它说白了就是铸件。高级的也有用大理石。输入输出装置就是人机对话界面，相当于显示屏和键鼠再加USB接口。

　　目前在中国占主流的数控系统有德国的西门子，日本的发那科。这两个系统进入中国最早，所以市场占有率最大。金属加工在线其它还有日本的：三菱，马扎克，大森。欧洲其它的如：海德汉，usa的哈斯。国产最有名的是华中数控，北京凯恩帝，广州数控。日本的发那科也不是什么都卖，卖给中国的是最低档次0i型号系统，并且还封锁了里面好多种功能，只能走直线圆弧和一些简单函数曲线。现在可能有1型号，2型号，3型号了，最好的15型号，18型号是禁止出口我们国家，主要原因是技术封锁。这个东西如果用在军工上面，我们的武器则会向火箭发射一样突飞猛进了。三菱系统在中国最多也是基础型号的E60，现在不清楚有没有提升型号。最好用的日本的系统是马扎克，这个系统山寨欧洲的海德汉，西门子，非常人性化，不懂G指令的人也可以编程，面板上有走直线，走圆弧，加工型腔，加工土台，加工槽等指令，你只要去按相应的按钮，再填写加工参数，比如走直线，你填上直线长度多少，走圆弧，你填上圆弧直径多少，走型腔，你填上长多少宽多少深多少，非常方便。

　　这点国内的广数和华中没有山寨来，他们都山寨发那科去了，让大家编G指令，这个指令很让人头疼，如果洗个圆弧，洗个直线，手动编程容易解决，如果要洗型腔和土台，手动编程要累死人，还容易出错，有人说可以用自动编程呀，自动编程另讨论。

　　数控的硬件其实就是电脑硬件类似，有cpu，有存储器，有内存，有显存，它不需要快速运算，不需要几个核心，它的运算速度只要达到10年前的赛扬就可以了，它最重要的是稳定，要连续用8年以上不要出问题，这个一出问题生产就停顿了，数控的软件也是很重要，金属加工杂志它要把G指令转换成运动指令，要接收测量统反馈回来数据，再进行比对，如果有偏差继续发布运动指令，发布冷却液体，气体的开关，主轴转动指令，保存系统参数等等，这些都是系统软件来控制，这部分有多少是国产，我不知道，各位参照一下自己电脑有多少是自己生产，华中数控，北京凯恩帝，广州数控三个国内主要系统软件都是仿发那科，北京精雕自己开发的系统是用在雕刻机上，不算数控铣床。

　　数控机床的伺服系统包含plc、伺服电机、轴承、丝杠。国内好一点机器的plc是三菱的，西门子，ABB之类。伺服电机是三菱和发那科，力士乐，西门子，摩根，路斯特。轴承不是日本的就是汉斯的，丝杠不是日本的就是汉斯的。这一部分我们和国外差距不是一般的大，国内的plc缺点是稳定性差，温度过高或过低容易罢工，伺服电机的精度跟不上，轴承的材料和精度不行，如果转速在5000转以下国内轴承还可以承担，一旦到2万转就需要进口陶瓷轴承。丝杠问题主要在材料上，国内丝杠用个一年，日本的用4-5年左右，记得我以前某单位里一个x轴丝杠坏了，日本报价40万，但是总共设备价格才200万，丝杠就是要欺负你做不出来，才敢报这么高的价格。整个伺服系统我们国内多能做，但是材料不过关，电机稳定性差。

　　测量反馈系统主体有旋转变压器、感应同步器、光栅测量器、脉冲编码器、旋转变压器等，机床分低档，中档，高档，就看这些装置如何装，有些干脆是不装测量装置，它的精度就靠丝杠和伺服电机来保证，专业的叫做开环，有些装在电机尾部，因为丝杠间隙那里监控不到，所以叫半闭环，有些测量装置装在导轨上，这种机床精度最高了，它把所有的偏差都监控到了，所以叫全闭环系统，现在高档5轴基本都是全闭环，因为它加工的精度要求很高。3轴的基本是半闭环，就是把监控装置装在电机尾部，开环系统现在基本上绝迹了，如果一定要找，那我就说办公室里的打印机吧。

　　数控机床行业现状及中国的位置

　　数控机床做的最好的是三个国家，美国、德国、日本，其它的如瑞士，英国，法国，中国、韩国和中国台湾地区同一个层次。他们所有机床核心零件都可以自己完成，不需要从国外进口，在大江南北，多数是日本的发那科和马扎克，还有德国的西门子，美国的哈斯系统很少在国内市场上见到，另外高档五轴机床则是德汉斯和另一个厂家德玛吉，本人还没有在市场上看到有发那科系统的五轴，日本是不会卖高档的数控系统给我们的。金属加工在线记者记得看过凤凰卫视的“一虎一席谈”，大家讨论要不要对日本进行经济制裁，当时很多公知和精英都反对，说我们离不开日本这个那个的，我就感觉好笑，真想吐他们一脸唾沫，如果我们没有的，我们造不出来的，另外也没有人愿意卖给我们东西，日本是绝对不会卖的！！！如果我们造出来了，或者另外有人愿意卖，日本会哭着喊着大减价卖给我们。

　　国内的机床厂有三大类，一类是国企，实力最强的厂都在北方。其中代表有，沈阳机床厂、北京机床厂、大连机床厂、齐齐哈尔机床厂、山东济南二机，这次出口德国的大型机床就是在齐齐哈尔。西北有陕西长城机床厂、武汉机床厂等，国产的主要以大型和重型机床为主。另两类则是南方的民企与合资企业，宁波的海天数控是民企，萧山的友佳是台资的，苏州的宝玛是中台合资的，这些主要生产高速雕铣机，国内机床发展最快的是北京精雕，起步的是简陋雕刻机，和它同时起步的有浙江大学下属企业，浙大辰光。刚刚推出的产品，两家是一样的简陋。十年之后北京精雕已经成长为大型机床厂，辰光则消亡在历史的潮流中。北京现在推出的雕铣机都很不错，造型和编程软件，系统控制都是自己开发，生成刀路轨迹可以直接转换机床运动指令，不需要转换成G指令。可它的控制系统是个人pc，plc是三菱的，主轴的陶瓷轴承是进口的，据说丝杆是自己做的，总之，这样一家企业能发展到现在的规模足以让那些国企汗颜。

　　相关三维设计软件

　　工业强国除了拥有能独立制造机床的能力，还需要有能力开发自己三维设计软件。这类软件卖出一套就是价值几百万美金，体积不过就是2张光盘大小，所以，这种类型的公司主要成本是在研发和销售上面，不像开发数控机床一样，需要采购大量零部件，复杂的生产管理，因此利润极高。我把这些软件分成两类，一种是综合类的，功能包含工业设计，模具设计，结构设计，运动仿真，自动编程，数据管理等，如：UG，PRO/E，CATIA，另Solidworks也勉强算是吧，另一类是单项功能类的，如mastercam，powermill，cimatron，hypmill，CAXA制造工程师，CAMtool等偏向数控加工的自动编程，也有Maya，SoftImageXSI，Houdini，3DSMAX，LightWave，犀牛等偏向工业设计类。

　　除了俄罗斯以外，中美英法都有自己的三维软件系统，其中美国最牛，综合类的软件有两个，UG、pro/E不过后来UG卖给德国的西门子了，所以UG每次打开界面都有西门子的字样，现在也不叫ug了，叫“nx”，pro/e还是美国的没有卖给别人，工业设计软件几乎清一色的都是美国货，Maya，（美国NewTek公司），犀牛（美国RobertMcNeel公司）SoftImageXSI，Houdini这两个是加拿大的，加拿大和美国是一家的。偏向自动编程的有mastercam，当然，ug和proe也有自动编程的功能。

　　其次是法国，综合类的软件有CATIA，CATIA是法国达索飞机公司在70年代开发的高档CAD/CAM软件，是世界上一种主流的CAD/CAE/CAM一体化软件。这个非常厉害，很多大型飞机都是采用这个软件设计，包括我们国产的C919，我从电视新闻上看到C919的数据模型，背景是catia的界面，另一款勉强算综合类的原先也是属于美国的Solidworks，也在后来卖给法国的达索公司，功能类软件我就没有听说过了。

　　再接下来就是英国了，这主要集中于delcam公司，这个软件很有趣，图标是个大大的蜘蛛，据说蜘蛛是英国人的吉祥物，这个公司的软件都是模块化的，不像UG和PROE都集成在一个界面上，比如它造型的一个软件，叫powershape，加工的一个软件叫powermill，浮雕的一个软件叫artcam，专门做鞋加工一个软件，还有专门做牙齿模型加工的软件，还有转换不同软件格式的软件叫exchange。按照客户的需要，就购买哪个模块，上面的两个综合软件是按照客户的需要，把该功能的模块再打开，给的钱越多，开的功能越多。

　　俄罗斯没有特别好的软件。那中国呢？我们比较好的有caxa和中望cad。

　　德国最厉害的是买下了UG，虽然现在大家都叫UG，其实它的界面上你看不到UG两个字母，你看到的是“西门子（英文不会拼）nx”，自主开发的hypmill，这个软件有造型功能，但是它最出色的是5轴加工。日本的三维软件有spase-E和camtool，这两个软件都是偏向加工，比较小众，只有日资企业才可能会采用。金属加工杂志另外，还有一个软件叫cimatron，这个软件不属于任何一个GDP前十位国家，他属于中东一个小国，以色列。

　　cimatron这个软件，他的内核未必是以色列人自己开发，（其实中国的caxa内核也不是自己的），他的牛逼之处是，现在在浙江余姚黄岩一带的模具之乡，还在用它十年前的v12版本。现在它推出的版本已经是E9，在v12和E9之间相隔了V13、E4、E5、E6、E7、E8。可见，一个国家不可能什么都能自己做。

　　工业设计

　　好了，每个国家开发软件的能力我们都搞清楚了，再来看看这些软件在日常生活中起什么作用，比如工业设计，这个听起来就是很牛，它不是设计工业方面的，百度百科这样定义：广义工业设计(Generalized Industrial Design)是指为了达到某一特定目的，从构思到建立一个切实可行的实施方案，并且用明确的手段表示出来的系列行为。它包含了一切使用现代化手段进行生产和服务的设计过程。

　　狭义工业设计(Narrow lndustrial Design)单指产品设计，即针对人与自然的关联中产生的工具装备的需求所作的响应。包括为了使生存与生活得以维持与发展所需的诸如工具、器械与产品等物质性装备所进行的设计。产品设计的核心是产品对使用者的身、心具有良好的亲和性与匹配。

　　狭义工业设计的定义与传统工业设计的定义是一致的。由于工业设计自产生以来始终是以产品设计为主的，因此产品设计常常被称为工业设计，现在很多学校都开这个专业，但是这个专业很搞笑，招艺术类的学生，然后放在机械系的下面，比如浙江理工大学就是这样操作的，本人曾在高校的金工中心工作过，来实习的都是男生，有一年突然来了一群漂亮妹妹，那是我最值得怀念的工作时光了。

　　工业设计为什么要招收美术专业的学生呢？因为最重要的部分是外观造型，而不是结构设计，好了，工业设计其实就是设计外观漂亮的功能性产品，比如手机，苹果就告三星抄袭它的外观四周的圆角。汽车的外壳也是工业设计，这个涉及日常生活方方面面，工业设计成功了，产品在第一时间能吸引到顾客的眼球。使用的软件对曲面和渲染要求很高。如果是综合类软件，安装完了要5G左右，UG完全安装要6G吧，Solidworks装完大约8个G，这种大型软件对电脑硬件要求很高，因为需要占用大量内存和显存。

　　电脑硬件要求很高，因为需要占用大量内存和显存。产品在完成工业初步设计之后，接下来就是做样品，修改模型，电脑上看到的模型和实际当中模型是有差异的，不管是形状还是色彩。如果不合意就接着修改曲面，或者接着渲染不同颜色。

　　样品通过了之后，造型设计师把图纸发给机械设计工程师，让机械工程师设计结构，设计完结构就在软件上仿真运动，看在电脑上能不能动起来，如果能动起来，那么接下来就生产概念机了，概念机只是实体验证机构是否合理，它不一定要采用设计时指定的材料，你可以偷懒一点，比如我们学校的很多研究生设计的一些机构就采用铝合金来做概念机，因为铝便宜而且又方便加工。这种机构只要运行2次看看合不合理，零件是不是方便加工，就可以了。

　　如果机构不合理，零件又不方便加工，机械工程师接着改结构，改零件，把零件改到适合批量生产为止。如果你们公司采用的是Catia、UG、Proe，Solidworks中的任一款软件，那么你们就不需要对图形数据进行格式转换，如果你采用的上述之外软件进行工业设计，那还要进行格式转换。

　　机械工程师把三维图纸转成二维图纸，标上尺寸公差，表面处理方式，技术要求什么的，这些二维图纸基本上用AUTO CAD软件来操作，Autocad只是二维软件，虽然它有3维功能，但是很少有人采用它来画三维，包括这个公司开发的inventor软件。国内的二维软件做的比较好的是caxa公司的电子图版，它的机械模块比autocad还要好用，另外一个是中望cad，界面几乎和autocad一样，但是占用硬盘不大，才几十个兆，电子图版最高版本占用才3百兆左右，但是autocad需要2个G，因为autocad是通用的，可以设计建筑等等。

　　caxa电子图版是专用的，只用在机械上，它还分为数控车，工艺排版，企业版等等多个版本，这点比autocad做的专业。这是值得骄傲的地方。工程师做好二维图纸之后，再分发给生产车间，或者是供应商，车间拿到之后按工艺分车铣刨磨，分给不同的工序的工人。

　　如果产品里面有塑料件和压铸件，则需要开模具了。开模具涉及到人员叫模具设计师，它用到软件就是UG，proe，cimatron，powershape，甚至solidworks，工业设计专用软件没有模具结构库，所以这里没有犀牛啊什么事情，在长江流域和珠江流域的模具厂基本上是UG设计cimatron加工，或者proe设计，mastercam加工，或者powermill加工，设计软件总是离不开UG和proe，solidworks这个软件基本上在钣金设计上用的比较多，钣金设计日常见到比较多的地方是电器柜，金属门啊等等，加工上主流是UG、powermill，mastercam，cimatron这4个软件比较主流。

　　当然其中还有些小众的，比如日本的spase-E等，我们的caxa制造工程师，在职高技校和高职院校里面采用，因为每年的省赛，全国大赛里的数控比赛都采用这个软件。

　　专用工业设计软件哪个最厉害，我就不清楚了，我不是专门搞工业设计的，除了工业设计软件以外，大型软件功能各有千秋，catia比较高端，主要用来设计飞机，它有个很好用的功能，可以观察零件内部的情况，这个功能是任何一个软件做不到的，其它软件只能放大放大，无限放大，UG用在比较多的是注塑模具和压铸模具上，它的模具设计功能非常强大，自动编程功能一般，proe大型机构设计也很强大，汽车设计摩托车设计基本采用这个软件，自动编程功能则太弱了，模具厂基本上会再配一个别的自动编程软件，Solidworks软件钣金设计很强，当然是用在电器柜，门业等方面比较多了，至于英国powershape用在什么地方，我还没有见到过。自动编程软件里面做的最好的是powermill，它曲面加工功能很强，特别是清角功能，使用非常方便，当然你要建立无数的边界，哈哈，功能最全的是UG，曲面编程功能比不上powermill，但是它结合了模具设计，编程工程师可以直接打开模具设计师的数据文档，功能最简单易学的是cimatron，2000年左右的V12版本到现在模具厂里面还有人在使用。美国的mastercam算刀路有点慢，当初就是这个原因我放弃使用了这个软件。

　　多轴数控机床的编程软件做的最好的是德国的hypmill，编程方法简单易学，这点powermill和UG都比不上，这些软件无所谓谁比谁厉害，看各个使用者的侧重点吧。

　　总结：

　　啰啰嗦嗦这么多，我们再来总结一下，工业设计软件最厉害的是美国，综合类的美国和德国，法国平分秋色，加工类的软件则美国的mastercam，英国的powermill，德国的hypmill和UG，以色列的cimatron，在同一个层次。

　　这些软件在我们国内广泛使用，老外在中国应该赚了好多钱，但其实未必，因为盗版软件横行，价值几百万的软件在电脑城里5块钱一张碟，所以江浙地区一个破屋子里面的电脑里都运行着好几个价值百万的软件，我们能成为制造大国，盗版业者居功至伟，给大大小小的每一个模具厂省了几百万的人民币。