19-数控系统与数控机床技术的发展趋势

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1、数控系统与数控机床技术的发展趋势关键字：数控技术 数控系统 NC CNC 智能化 柔性化 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，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。本文对国内外数控系统的发展概况，趋势功能及发展方向等诸多方面进行了阐述。   数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科

2、交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。1数控系统发展趋势   从1952年美国麻省理工学院研制出第1台实验性数控系统，到现在已走过了46年历程。数控系统由当初的电子管式起步，经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式→小规模集成电路式→大规模集成电路式→小型计算机式→超大规模集成电路→微机式的数控系统。到20世纪80年代，总体发展趋势如下。   数控装置由NC向CNC发展；广泛采用32位CPU组

3、成多微处理器系统；提高系统的集成度、缩小体积、采用模块化结构、便于裁剪、扩展和功能升级，满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化方向发展；CNC装置向人工智能化方向发展；采用新型的自动编程系统；增强通信功能；数控系统可靠性不断提高等。总之，数控机床技术不断发展，功能越来越完善，使用越来越方便，可靠性越来越高，性能价格比也越来越高。到1990年，全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约13万台套。2国内外数控系统发展趋势2.1新一代数控系统采用开放式体系结构   进入20世纪90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富

4、的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向发展。近几年，许多国家纷纷研究开发这种系统。如美国科学制造中心(NCMS)与空军共同领导的“下一代工作站／机床控制器体系结构”——NGC，欧共体的“自动化系统中开放式体系结构”——OSACA，日本的OSEC计划等。一些开发研究成果已得到应用，如Cincinnati-Milacron公司从1995年开始生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的A2100系统。开放式体系结构可以大量采用通用微机的先进技术，如多媒体技术，实现声控自动编程，图形扫描

5、自动编程等。数控系统继续向高集成度方向发展，每个芯片上可以集成更多个晶体管，使系统体积更小、更加小型化、微型化，可靠性大大提高。利用多CPU的优势，实现故障自动排除；增强通信功能、提高进线、联网能力。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，由于有充足的软、硬件资源可供利用，不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持，而且也为用户的二次开发带来极大方便，促进了数控系统多档次，多品种的开发和广泛应用，既可通过升档或剪裁构成各种档次的数控系统，又可通过扩展构成不同类型数控机床的数控系统，开发生产周期大幅缩短。这种数控系统可随CPU升级而升级，结构上不必变动。

6、2.2新一代数控系统控制性能大幅提高   数控系统在控制性能上向智能化发展。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制，模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。直线电动机驱动系统已实用化。总之，新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展，使柔性自动化加工技术水平不断提高

7、。   要提高加工效率，首先必须提高切削和进给速度，同时，还要缩短加工时间；要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控装置作保证。   为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高要求，当前，世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面。   1)高速、高效   机床向高速化方向发展，可充分发挥现代