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数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展： 第1阶段：硬件数控（NC） 第1代：1952年的电子管 第2代：1959年晶体管分离元件 第3代：1965年的小规模集成电路 第2阶段：软件数控（CNC） 第4代：1970年的小型计算机 第5代：1974年的微处理器 第6代：1990年基于个人PC机（PC－BASEO） 第6代的系统优点主要有： （1） 元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到5万小时以上； （2） 基于PC平台，技术进步快，升级换代容易； （3） 提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如CAD、CAM、CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）； （4） 对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。 目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本FANUC公司，1年生产5万套以上系统，占世界市场约40％左右，其次是德国的西门子公司约占15％以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲地亚，法国的NUM，日本的三菱、安川。 国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等，国产数控生产厂家规模都较小，年产都还没有超过300～400套。 近10年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。 （1） 高速化 由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由3000～4000r／min提高到8000～10000r／min，铣床和加工中心主轴转速由4000～8000r／min提高到12000r／min、24000r／min、40000r／min以上�快速移动速度由过去的10～20m／min提高到48m／min、60m／min、80m／min、120m／min在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的0．5G（重力加速度）提高到1．5～2G，最高可达15G，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。 （2） 高精度化 数控机床的定位精度已由一般的0．01～0．02mm提高到0．008mm左右，亚微米级机床达到0．0005mm左右，纳米级机床达到0．005～0．01μm，最小分辨率为1nm（0．000001mm）的数控系统和机床已有产品。 数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1μ的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。 （3） 复合加工、新结构机床大量出现 如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。 （4） 使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达1000m／min，加工铝件能达5000m／min。 （5） 数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。 2， 数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面〔1～8〕。 2．1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(01μm)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。 为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 
高速公路设计中降低工程造价的探讨摘 要:分析了山西省高速公路工程造价偏高的原因，指出公路勘察设计是公路建设过程中的重要环节，对于公路建设质量和工程投资起控制作用，从设计角度探讨了高速公路降低工程造价的措施，从而解决建设资金不足的问题。关键词:高速公路，设计，工程造价，原因近年来，随着国家高速公路网的全面实施，高速公路已全面向山岭重丘区延伸，高速公路平均每千米造价超过了6 000万元，建设资金不足的问题在山岭重丘区的山西尤为突出。山西省高速公路工程造价偏高既存在客观原因，也有主观原因。客观原因主要有:1)山西省大部分为山岭重丘区，沟壑错综复杂，桥梁、隧道数量多;2)煤矿采空区多，处理费用偏高;3)地方路网完善，互通立交、跨线桥数量多;4)高速公路征用耕地数量多，征地费用偏高;5)地方材料资源缺乏，砂、石材料单价偏高。主观原因主要有:1)为了项目尽早开工，没有给设计部门合理的设计周期，甚至边设计边施工，造成勘测和设计深度不足，变更地方较多;2)地方规划变化较快，设计变更多，使工程量不断增加;3)招标文件不规范，工程量清单内容不全面以及合同条款不严密，管理上出现漏洞;4)设计人员存在保质量轻造价的思想。客观原因是由自然条件所决定的，基本上是不可避免的，而主观原因可以通过人的努力，采取有效的措施加以克服或减少。公路勘察设计是公路建设过程中的重要环节，是工程的灵魂，对于公路建设质量、工程投资起控制作用。如何控制高速公路工程造价，合理利用好每一分钱，就要从设计做起。设计中降低工程造价的主要措施如下:1)路线:改变落后的设计理念，深刻理解规范的内涵，灵活运用技术指标，加深路线方案的比选深度。在满足公路功能，保持既有路网完整，群众出行方便的情况下，合理降低路基填土高度，减少借方和占地。控制好标高，达到路基土石方填挖平衡，总量最少，是山区公路设计的要点，山区公路的设计关键还在于平纵指标取值及均衡性。灵活运用技术指标是设计的出发点，是保护环境、节约投资的基础。在20世纪80年代~90年代中期，高速公路建设主要集中在平原区。这一时期，公路勘察设计指导思想主要以“快速、安全、经济”为原则，强调线形舒展，平纵组合协调合理，行车舒适，视觉效果良好。片面强调采用高标准、高指标，使得建成的高速公路路基普遍偏高，不仅过多占用了宝贵的土地资源，景观效果也不理想。21世纪初，平原区公路建设提出了尽量降低路基高度的低路堤设计原则，同期山区也开始大量修建高速公路，面对山区独特复杂的自然条件，设计人员仍采用了平原区设计思想，强调较高的技术标准，出现了大量的高填深挖路基，不仅破坏了区域的自然环境，影响公路景观，而且诱发了大量地质灾害，直接影响道路的正常运营，同时增加了工程造价。2)路基:路基设计应作为总体设计的主要及重点组成部分，主动参与总体设计，从源头控制影响造价的主要因素。尽可能降低平原微丘区的路堤高度，合理确定山岭重丘区的高填深挖路基;路基断面形式应适应地形特点，整体式路基适应平原区;山岭区的分离式路基可最大利用路线走廊内的空间资源，应提倡在山区路线设计时对每个方向进行单独的线形设计，或分离、错布车道;边坡设计应在边坡自身稳定的原则下进行，并应注重动态设计、信息化施工;边沟等根据排水需要设计尺寸，根据安全冲刷及美观要求设置防护类型;绿化防护是利用植草后的防冲刷功能，追求视觉效果的防护形式，土质边坡应提倡植物防护或不防护，对稳定的岩石边坡可采用自然裸露开挖形式;软土地基处理应从考虑软土地基对公路路基的危害程度出发，在沉降允许范围内，尽量利用时间来达到处理要求，少做或不做地下工程，并应注重沉降、稳定的观察工作，加强软基处理的动态设计、信息化施工;滑坡防治必须明确滑坡的可知性和可治性，为路线避绕或治理滑坡作出决策。3)桥梁:桥梁作为跨越江、河、湖泊、海峡及沟谷的构造物，对保障路网畅通起着不可替代的作用，它是路网建设中的关键节点。桥梁造价远远高于路基工程，特别是高速公路向山区发展后，出现大量的桥涵构造物，有效控制投资规模，显得十分迫切。特大、大桥的桥位是路线布设的重要控制点，桥位布设不宜过分强调“桥位选择应服从于路线”的原则，尽量避免出现大量高墩、大跨及弯坡斜桥，以减小桥梁工程规模及技术难度。桥型方案选择要坚持“安全、适用、经济、美观、便于施工及养护”的设计原则，应进行多方案比选。结构设计采用的计算方法要可靠，尺寸选择要合理，钢筋直径的选择及间距布置要充分满足结构受力的要求。重视施工方案的设计及桥梁方案与施工方案的结合，避免因施工方案选择不合理造成施工费用增加。4)隧道:公路隧道有别于地面工程，受地形地质条件影响大，隧道设计应把握好各阶段地质勘察重点与工作深度，趋利避害，准确划分围岩类别，并把地质超前预报与围岩监控量测作为一道工序纳入设计文件中。结合地形、地质条件、洞外接线及构造物布置情况，遵循“早进晚出”的原则，合理选择洞口位置，洞门设计应安全、简洁、实用、少刷坡、少破坏洞口自然环境。隧道衬砌横断面与结构形式应合理、有效适应建设条件，满足耐久性要求，一般采用复合式衬砌结构，并采取必要的辅助施工措施，尽可能采用标准化预设计。隧道内排水设计应从方案设计、材料选择、施工与维修等方面统筹考虑、因地制宜、综合治理，注重可维护性，当可能造成水土资源流失，或造成地面结构损坏时，应采取“以堵为主，限量排放”的措施。隧道内机电设计应结合实际交通情况进行分析，机电设施应规模适中，注意安全与节能，一次规划，分期实施，逐步完善。5)互通式立交:互通式立交属大型构造物，建设费用在总造价中占相当的比例，特别是枢纽互通所占的比重更大，设计中节省投资的意义很大。互通设计中应重视路网调查，掌握路网规划，避免由于路网规划发生变化，导致互通立交方案不合理。设计中应重视路线方案与互通方案的综合比选，处理好主线、匝道、被交路相互间的交叉关系。尽可能采用规模小、造价低的“瘦身”互通立交方案，尤其是在山区，地质条件复杂，不同位置设置造价相差很大，因此应加强互通方案比选。在满足通行能力的情况下，匝道设计速度应根据交通量确定，不宜太高，以减小匝道规模。参考文献:[1] 交通部公路司降低造价公路设计指南[M]北京:人民交通出版社，[2] 交通部公路司新理念公路设计指南[M]北京:人民交通出版社，[3] 陈根生工程项目设计的投资控制[J]山西建筑，2007，33(10):277-
