数控系统及其技术发展趋势

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1、数控系统及其技术发展趋势［摘要］在介绍国外数控系统发展趋势的基础上，对我国数控技术的发展进行了总结，指岀了我国数控技术发展中存在的问题，对其产业化发展方向进行了思考，提出了我国数控系统及其技术的发展方向。［关键词］数控系统数控技术发展趋势1前言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，机床制造业是一个国家的基本装备工业，是工业生产的技术基础，数控技术在给机床制造业带来显著经济效益及广阔发展前景的同时，也是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备，因此它已成为衡量一个国家制造业水平

2、的重要标志之一。控技术是当今先进制造技术和装备最核心的技术，世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。2数控系统的组成是由系统程序、输入输出设备、通信设备、数控装置、可编程控制器、伺服驱动装置和测量装置等组成。数控装置是数控系统的核心，数控装置有两种类型：一是完全由硬件逻辑电路的专用硬件组成的数控装置即NC装置；二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即CNC装置。由于计算机技术的不断发展，尤其是微处理器和微

3、型计算机应用于数控装置后，现在NC装置已逐步被CNC装置所取代。数控系统的硬件除了一般计算机具有的CPU、EPROM、RAM接口外，还具有数控位置控制器、手动数据输入（MDA）接口、视频显示（CRT或LCD）接口和PLC接口等。所以CNC装置是一种专用计算机。目前CNC系统大都采用体积小，成本低，功能强的微处理机。系统主要由微机及其相应的I/O设备、外部设备、机床控制及其I/O通道组成。数控系统的软件分为管理软件和控制软件两种。管理软件用来管理零件程序的输入、输出、刀具位置、系统参数、零件程序显示、机床状态及报警，故障诊断等。控制软件由译码、插补运算、刀具补偿、速度

4、控制、位置控制等软件组成。系统程序存于计算机内存储器。所有的数控功能基木上都依靠该程序来实现。硬件是软件活动的物理基础。而软件则是整个系统的灵魂，整个CNC装置的活动均依靠系统软件來指挥。3国外数控系统的发展趋势1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在己走过了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——超大规模集成电路一一微机式的数控系统。到本世纪初，数控系统的总体发展趋势是：数控装置由NC向CNC发展；广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；提高系统

5、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。总之，数控系统在不断发展的过程中，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。国外新一代数控系统的发展趋势是4性能发展方向4.1高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及高分辨绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施

6、，机床的高速、高精、高效化己大大提高。4.2柔性化包含数控系统本身的柔性和群控系统的柔性。数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计,功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求;群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同牛产流程的要求，使物料流和信息自动进行动态调整,从而最大限度地发挥群控系统的效能。4.3工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间这主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施,完成多工序、多表面的复合加工。4.4实时智能化早期的实时系统通常针对相对

7、简单的理想坏境，其作用是如何调度任务,以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合,人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域,实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展;自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断自动设定和刀具自动管理及补尝等自动适应调节系统,在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算