時間：2022-11-04 03:19:33
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能化數(shù)控系統(tǒng)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[關(guān)鍵詞]數(shù)控技術(shù) 發(fā)展趨勢 智能化
中圖分類號：TM725 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）01-0016-01
引言
在計算機的組成系統(tǒng)中，技術(shù)起著至關(guān)重要的作用，當(dāng)然其性能和功能也不例外，重要的是人也是系統(tǒng)的一部分，在現(xiàn)在發(fā)展的數(shù)控系統(tǒng)中，個人計算機技術(shù)和數(shù)控技術(shù)也越來越緊密結(jié)合在一起，由此產(chǎn)生了新一代的數(shù)控系統(tǒng)，正在逐漸取代以前的數(shù)控系統(tǒng)，成為現(xiàn)在市場的主要產(chǎn)品，計算機技術(shù)的改革，也將會影響到數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，計算機技術(shù)的進步，將決定數(shù)控技術(shù)的進步和發(fā)展，因此計算機的快速進步也是必然的，未來還會有更多的高科技新型人才來主導(dǎo)整個計算機系統(tǒng)。
一、近年來數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展概況
在現(xiàn)在這個社會技術(shù)都在不斷的創(chuàng)新，當(dāng)然計算機技術(shù)也在快速發(fā)展，在近代，我國對于傳統(tǒng)的技術(shù)開始了根本性的變革，各國家開始對技術(shù)進行了大規(guī)模的投資，并且開始對技術(shù)進行研究和開發(fā)，使之開始出現(xiàn)各種高科技技術(shù)，在現(xiàn)代的制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是起著關(guān)鍵作用的，它是集很多為一體的高科技技術(shù)，例如微電子、計算機、自動檢測、自動控制和信息處理等等，具有高速率、精度高和柔性自動性的特點，對現(xiàn)代的制造業(yè)起到了非常關(guān)鍵性的作用，目前數(shù)控技術(shù)仍然在不斷的進行技術(shù)性改革，完成了高科技的集成，在集成化的基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型等等，發(fā)展后的數(shù)控系統(tǒng)具有高效率、高速率、功能高等等，任何事物在發(fā)展的過程都會受到一定的外部干擾、內(nèi)部干擾以及隨機因素的影響，數(shù)控技術(shù)發(fā)展后的更加能適應(yīng)于現(xiàn)在的發(fā)展，智能化技術(shù)能更好的適應(yīng)于復(fù)雜的制造過程，而且效率更高、速度更快、精度更高等優(yōu)點，因此，對于數(shù)控技術(shù)改革勢在必行。利用數(shù)控系統(tǒng)原理的傳感器，它的原理圖如下圖所示：
二、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
（1） 性能發(fā)展方向：從性能方面進行分析，主要從高速高精高效化、柔性化、工藝復(fù)合性和多軸化、實時智能化等幾個小方面進行研究。在高速高精高效化方面，速度、精度、效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)，由于采用了高速芯片，同時也采取了有效措施進行改善，使高速高精高效化已有了大大的提高。在柔性化方面，主要包括數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性和群控系統(tǒng)的柔性，群控系統(tǒng)能根據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度的發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。從工藝復(fù)合性和多軸化方面，其中以減少工序和輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正在朝著多軸、多系列控制功能的方向進行發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的不斷進步提供了多軸和多軸聯(lián)動控制，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展和進步。從實時智能化方面，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展至今，實時系統(tǒng)和人工智能緊密結(jié)合，向著更加好的領(lǐng)域進行發(fā)展，智能化越來越適應(yīng)于現(xiàn)在的社會，在如今的數(shù)控領(lǐng)域，智能化數(shù)控技術(shù)占領(lǐng)主要地位，智能化技術(shù)的實現(xiàn)，使數(shù)控技術(shù)控制性能大大的得到了提高，從而得到了最好的控制效果。
（2） 功能方向發(fā)展：從功能方面進行分析時，主要從用戶界面圖形化、科學(xué)計算可視化、插補和補償方式多樣化、內(nèi)裝高性能、多媒體技術(shù)應(yīng)用等方面展開分析，從用戶界面圖形化方面來說：用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間進行緊密聯(lián)系的對話接口，由于不同用戶有不同的想法，所以他們對界面的要求也不同，因此使得開發(fā)用戶界面的工作量比較大，用戶界面屬于最困難的部分之一，必須進行改善，目前各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對用戶界面提出了更高的要求，極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，起到了很好的作用。從科學(xué)計算可視化而言，科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本、提高效率等方面具有重大意義。插補和補償方式是多種多樣的，不同的方式可以有不同的使用。在內(nèi)裝高性能方面，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能控制模塊，可直接用高級語言進行編程，用戶可在標(biāo)準(zhǔn)用戶程序基礎(chǔ)上進行編輯修改 ，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。多媒體技術(shù)應(yīng)用集計算機、聲像、和通信為一體的，在數(shù)控領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用價值。數(shù)控在各方面的應(yīng)用如圖2所示：
（3）體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展：主要從集成化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、通用型開放式閉環(huán)控制模式進行了解，集成化采用高度集成化芯片和大規(guī)模的集成電路，提高了數(shù)控系統(tǒng)的集成度和運行的速度，改善性能，從而提高系統(tǒng)的可靠性。模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，通過使用不同的模塊，從而實現(xiàn)不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化可進行遠程控制和無人化操作，使操作起來更加方面快捷。通用型開放式閉環(huán)控制模式是一個制造過程具有多變量控制和加工工藝綜合的一種方式。
三、智能化新一代的數(shù)控系統(tǒng)
經(jīng)過我國科技人員的了解和研究，目前適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)、新一代智能化數(shù)控系統(tǒng)已成為可能，下面是這種數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)的示意圖：可以得到新一代智能化數(shù)控系統(tǒng)是將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)仿真等各種高科技技術(shù)融合在一起，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。
四、總結(jié)
數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和不斷創(chuàng)新，造就了現(xiàn)在的智能化的數(shù)控系統(tǒng)，是計算機技術(shù)進步的代表，當(dāng)然技術(shù)進步也代表著社會的進步，智能化數(shù)控技術(shù)對現(xiàn)代的發(fā)展起到了很大的催動作用，使系統(tǒng)更加完善，同樣也使技術(shù)更加能適應(yīng)于各種復(fù)雜的情況，面對那么多復(fù)雜的情況，能夠從容、有效的解決問題，在進行技術(shù)改革的過程中，不會出現(xiàn)那么多的問題，從而使正在進行的產(chǎn)業(yè)能夠順利的進行，不會因為技術(shù)問題而受到影響，這樣能夠減少很多的因為出現(xiàn)問題而帶來的損失，能夠高效率的完成工作，提高工作進程的速度，因此無論什么技術(shù)，都應(yīng)該進行不斷的創(chuàng)新，使之能更好的為我們工作， 智能化數(shù)控系統(tǒng)就是一個很好的證明，因此，我們應(yīng)不斷的致力于技術(shù)的改革和創(chuàng)新，這樣才能使我們的國家更加強大和發(fā)達。
參考文獻
[1]楊德余，曾麗穎.智能化數(shù)控技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢研究[J].科學(xué)中國人，2015-03-25.
Abstract： CNC machine has now gone over half a century. Especially in recent years, with the rapid development of digitization and information technology, open CNC system with deep level has entered our vision and vigorously developed in order to adapt to the modern production technology. And now it gets more modular, versatile and intelligent. This paper made a simple introduction on the composition of CNC, development of CNC in our country, and its development direction.
關(guān)鍵詞： 智能化；開放化；網(wǎng)絡(luò)化； 數(shù)控技術(shù)；發(fā)展方向
Key words： intelligentize；open；internetization；CNC technology；the development direction
中圖分類號：[TH-9] 文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2010）32-0169-01
1數(shù)控系統(tǒng)的定義和構(gòu)成
數(shù)控系統(tǒng)（computerized numerical contro，簡稱 CNC）：是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制加工功能的系統(tǒng)。數(shù)控機床則是一種技術(shù)密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設(shè)備，能綜合應(yīng)用計算機、自動控制、自動檢測及精密加工技術(shù),發(fā)展前景十分廣闊,因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。數(shù)控系統(tǒng)由程序、輸入裝置、輸出裝置、CNC裝置、PLC、伺服驅(qū)動裝置組成。由于使用了CNC裝置，使系統(tǒng)具有軟件功能，又用PLC取代了傳統(tǒng)的機床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，靈活性、通用性、可靠性更好，易于實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維修也方便，并且具有與上位機連接及進行遠程通信的功能。
2我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況
自建國以來，我國一直存在在工業(yè)基礎(chǔ)薄弱的狀況。雖然經(jīng)過不懈努力取得了一定的進步，但作為工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志性產(chǎn)業(yè)――數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)仍然與西方發(fā)達國家存在很多的差距。
目前，我國的數(shù)控系統(tǒng)多采用封閉體系，只能作為非智能的機床運動控制器使用。其加工程序需要在加工前事先通過手工或自動編程軟件的方式進行編制，加工過程變量也往往根據(jù)操作人員或設(shè)計人員的經(jīng)驗以固定參數(shù)形式設(shè)定。
我國對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展主要是通過“七五”引進、消化、吸收，“八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè)化。現(xiàn)已取得很大的進展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，同時帶動了機電控制與傳動控制技術(shù)的發(fā)展。近年來，我國數(shù)控機床一直保持兩位數(shù)增長。機床工業(yè)產(chǎn)值已進入世界第5名，機床消費額在世界排名上升到第3位，數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)已有20家，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)年銷售量達到7萬多臺，約占市場份額的64%。同時通過自主研發(fā)，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)也取得了巨大進展。如華中數(shù)控、航天數(shù)控、藍天數(shù)控等企業(yè)先后開展了開放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和軟硬件平臺的研究，并由此開發(fā)了多種數(shù)控系統(tǒng)，打破了西方發(fā)達國家對我國的技術(shù)封鎖和價格壟斷。
3數(shù)控技術(shù)整體發(fā)展趨勢
3.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的高精度、高速度化高速高精高效化，速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。盡管現(xiàn)代工業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)高精度高速度的發(fā)展趨勢，但是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是沒有衡量標(biāo)準(zhǔn)的，“高精度、高速度”的內(nèi)涵和定位也在不斷從新修定。最終只能是向著下一個階段的目標(biāo)發(fā)展進步。
先進制造技術(shù)發(fā)展的主體從來都是――效率、質(zhì)量。畢竟高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，改善產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品的市場競爭力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。
3.2 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的智能化數(shù)控機床智能化的發(fā)展前景，非常廣闊。它是世界制造技術(shù)進一步提高效率、自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的努力目標(biāo)，也是在今天數(shù)字控制機床技術(shù)基礎(chǔ)上向更高階段發(fā)展的努力方向。預(yù)計在21世紀(jì)前半期，有可能在現(xiàn)有機床技術(shù)上實現(xiàn)單臺機床的“適應(yīng)控制”，并逐步向制造系統(tǒng)發(fā)展；在后半期，有可能建立不同程度智能化技術(shù)水平的CIM、CIMS，其發(fā)展時間的快慢，將取決于人類的努力和科學(xué)技術(shù)水平的提高。
3.3 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的開放化、網(wǎng)絡(luò)化為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題，數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來必然之路。所謂開放式控制系統(tǒng)，它是一個保證不同的機床廠家和最終用戶都能夠方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品的開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺。目前許多國家正對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，其中開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是研究的核心。關(guān)于以上開放性的概念可從兩個方面進行理解:一是時間的開放性，二是空間的開放性。時間的開放性是針對軟硬件平臺及其規(guī)范而言的，以保證平臺具有適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，并能夠接受新的設(shè)備的能力。時間的開放性又有可擴展和可移植性兩個方面。空間的開放性是針對系統(tǒng)接口及其規(guī)范化而言的，它又可分為互操作性和互換性。由此可以看出，開放式數(shù)控系統(tǒng)具有強大的適應(yīng)性和靈活配置能力，能適應(yīng)多種設(shè)備，靈活配置與集成；可順應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，實時加入各種新功能；能適應(yīng)計算機技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展和更新?lián)Q代，能有效保護用戶原有投資。其優(yōu)勢不言而喻。目前美國的NGC、歐共體的OSACA、日本的OSEC，中國的ONC等生產(chǎn)廠商都在進行相應(yīng)的研究工作。
數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年的研究工作推出了相關(guān)的新概念和樣機，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。
4結(jié)束語
隨著科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，人們對產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量均提出了更高的要求。機械加工工藝過程的自動化程度必然成為成為上述要求的最重要保障措施。它不僅能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能夠極大地改善工人的勞動條件，減輕勞動強度。所以智能化、開放化和網(wǎng)絡(luò)化必然成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。
參考文獻：
【關(guān)鍵詞】數(shù)控；制造；技術(shù)
【中圖分類號】TU175【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1674-3954（2011）02-0142-01
一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。
二、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
1、性能發(fā)展方向
（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。（3）工藝復(fù)合性和多軸化。以減少工序、輔助時間為主要目的的一種復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。（4）實時智能化。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。
2、功能發(fā)展方向
（1）用戶界面圖形化。用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。（2）科學(xué)計算可視化。科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。（3）多媒體技術(shù)應(yīng)用。多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。
3、體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。（2）模塊化。硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。（3）網(wǎng)絡(luò)化。機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。（4）通用型開放式閉環(huán)控制模式。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
三、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)
當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。
參考文獻：
[1]陳伯時、陳敏遜，交流調(diào)速系統(tǒng)，機械工業(yè)出版社，1997.
【關(guān)鍵字】機電，一體化，數(shù)控技術(shù)
目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。數(shù)控加工技術(shù)是一項能大幅度提高機械加工件精確度及其生產(chǎn)效率的先進制造技術(shù)，不僅能適應(yīng)單件、各種批量生產(chǎn)，還能加工傳統(tǒng)方法難加工的形狀復(fù)雜、精確度高的零件。因此，發(fā)展現(xiàn)代化的數(shù)控加工技術(shù)及其裝備、相關(guān)的加工工藝，是機械制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化及集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，它將促進機械制造業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式及管理體制發(fā)生深刻變化，更好地發(fā)揮數(shù)字技術(shù)及信息技術(shù)對提升制造水平的重大作用。
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。
1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢。
2智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP-NC），其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
3對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計。我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50%，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10%。縱觀我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績：
（一）奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
（二）初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。
（三）建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。
4對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考
（一）戰(zhàn)略考慮。我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。
（二）發(fā)展策略。從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
關(guān)鍵詞：機械制造；智能化技術(shù)；體系
1機械制造技術(shù)的發(fā)展
當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體。機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
2智能化技術(shù)發(fā)展趨勢
2.1性能發(fā)展方向
(1)高速高精度高效化。
速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化。 包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大。可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群拉系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
(3)工藝復(fù)合性和多軸化。 以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工。正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。
(4)實時智能化。 早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展。由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。2.2功能發(fā)展方向 (1)用戶界面圖形化。 用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前Internet、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)，也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。
(2)科學(xué)計算可視化。 在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。 (3)插補和補償方式多樣化。 多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?/p>
(4)內(nèi)裝高性能PLC。 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圈或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能，編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)崅?cè)，用戶可在標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。 (5)多媒體技術(shù)應(yīng)用。 多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。
2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 (1)集成化。 采用高度集成化CPU，RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度，應(yīng)用LED平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點。可實現(xiàn)超大尺寸顯示。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，掘高系統(tǒng)的可靠性。
(2)模塊化 硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服，PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
(3)網(wǎng)絡(luò)化
機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作，通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行。不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
3智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)
當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能，智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。
參考文獻:
隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
長期以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據(jù)經(jīng)驗以固定參數(shù)形式事先設(shè)定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構(gòu)。在復(fù)雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉(zhuǎn)速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數(shù)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC的工作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結(jié)構(gòu)，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，因此，對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。
2數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢
2.1性能發(fā)展方向
(1)高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。
(2)柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
(3)工藝復(fù)合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。
(4)實時智能化早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實時智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。
2.2功能發(fā)展方向
(1)用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。(2)科學(xué)計算可視化科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
(3)插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?/p>
(4)內(nèi)裝高性能PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗脩艨稍跇?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。
(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。
2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。
(2)模塊化硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
(3)網(wǎng)絡(luò)化機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
(4)通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。
3智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)
Abstract: China is in a critical period of economic development, manufacturing technology is our weak link. Just to keep up with the development of advanced manufacturing technology in the world, will be the priority strategy, and with enough strength to be implemented, it can quickly narrow the gap with developed countries, to remain invincible in the fierce competition in the market. With the rapid development of computer technology, the traditional manufacturing industry began a fundamental change, invested heavily industrialized countries. Research and development of modern manufacturing technology, and put forward the new manufacturing mode.
Keywords: machinery manufacturing; intelligent; technology
中圖分類號：TD406 文獻標(biāo)識碼：文章編號:
前言：
機械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、加工制造、銷售使用、維修服務(wù)乃至回收再生的整個過程的工程學(xué)科,是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標(biāo),包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會的發(fā)展,人們對產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大變化,要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高檔、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、自動化程度要高、售后服務(wù)要好、要滿足人們越來越高的要求, 就必須采用先進的機械制造技術(shù)。
1機械制造技術(shù)的發(fā)展在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體。機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。
2智能化技術(shù)發(fā)展趨勢
2.1性能發(fā)展方向
2.1.1 高速高精度高效化。速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。
2.1.2 柔性化。包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大。可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群拉系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。
2.1.3 工藝復(fù)合性和多軸化。以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工。正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。
2.1.4 實時智能化。早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展。由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領(lǐng)域。
2.2功能發(fā)展方向
2.2.1 用戶界面圖形化。用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前Internet、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)，也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。
2.2.2 科學(xué)計算可視化。科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語育表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。
2.2.3 插補和補償方式多樣化。多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?/p>
2.2.4 內(nèi)裝高性能PLC。數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圈或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能，編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)崅?cè)，用戶可在標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。
2.2.5 多媒體技術(shù)應(yīng)用。多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。
2.3體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展
2.3.1 集成化。采用高度集成化CPU，RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度，應(yīng)用LED平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點。可實現(xiàn)超大尺寸顯示。應(yīng)用先進封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，掘高系統(tǒng)的可靠性。
2.3.2 模塊化。硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服，PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。
2.3.3 網(wǎng)絡(luò)化。機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作，通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設(shè)定、操作、運行。不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。
3智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能，智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。制造技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志,也是國際間科技競爭的重點。
1機電一體化概述
機電一體化技術(shù)指的是把機械技術(shù)、信息傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)以及電工電子技術(shù)等各式各樣技術(shù)展開有機融合，且進行全面實踐應(yīng)用的一門綜合技術(shù)。機電一體化技術(shù)屬于以上集合技術(shù)有效結(jié)合的一類綜合技術(shù)，并非是機械技術(shù)、信息傳感器技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)的單純歸攏、拼湊。這也屬于機電一體化相較于電氣加上機械產(chǎn)生的機械電氣化，在含義上所存在的本質(zhì)區(qū)別。機電一體化囊括了機電一體化技術(shù)、機電一體化產(chǎn)品兩方面內(nèi)容，其中機電一體化產(chǎn)品一方面屬于人類肢體的延伸，一方面屬于人類大腦、感官的延伸，即有著智能化的特點。科學(xué)技術(shù)急速發(fā)展進步，現(xiàn)代化自動生產(chǎn)設(shè)備某種意義上而言均屬于機電一體化設(shè)備。
2機電一體化數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
在20世紀(jì)80年代，我國數(shù)控機床制造業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，一系列機床生產(chǎn)商完成了由傳統(tǒng)機床產(chǎn)品生產(chǎn)向數(shù)控化產(chǎn)品生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型。然而就總體情況而言，產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)技術(shù)水平較為薄弱，因此在20世紀(jì)90年代初處于國家經(jīng)濟自計劃性經(jīng)濟朝市場經(jīng)濟變換調(diào)節(jié)，歷經(jīng)了好幾年十分困難的蕭條階段。自1995年起始，伴隨著國家在機床設(shè)備技術(shù)改進方面的大量人力、物力投入，并不斷攻克數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備，促使工業(yè)制造中數(shù)控設(shè)備得到繁榮發(fā)展。進入21世紀(jì)，在信息技術(shù)急速發(fā)展的背景下，數(shù)字化時代來臨，基于此為機電一體化發(fā)展創(chuàng)造了良好契機，并獲取了可觀的突破，機電一體化數(shù)控技術(shù)不斷朝更高層面奮進，在人類生活工作方方面面得以被推廣應(yīng)用。
2.1高速、高精加工設(shè)備發(fā)展趨勢工業(yè)制造產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率屬于工業(yè)制造經(jīng)濟效益的重要體現(xiàn)。鑒于此，提升產(chǎn)品質(zhì)量、改善生產(chǎn)效率屬于工業(yè)制造企業(yè)經(jīng)營發(fā)展的核心目標(biāo)。高速、高精加工設(shè)備能夠很大程度上提升產(chǎn)品質(zhì)量、改善生產(chǎn)效率，縮減生產(chǎn)周期，提升市場競爭優(yōu)勢。在此基礎(chǔ)上，極端設(shè)備將高速、高精加工技術(shù)視作一門重要的現(xiàn)代制造技術(shù)。就好比轎車工業(yè)行業(yè)，不同品種加工屬于轎車設(shè)備首要面對的重要難題；就好比航空航天工業(yè)領(lǐng)域，生產(chǎn)的設(shè)備大部分是薄筋、薄壁，材料以鋁制、鋁合金為主，剛度不足，唯有采取極小的切削力及極快的切削速度，方可完成對此類薄筋、薄壁的處理。選取大規(guī)模鋁合金坯料掏空手段來生產(chǎn)機身、機翼等龐大零部件，以取代一系列不同零部件經(jīng)繁多螺釘、鉚釘及相關(guān)聯(lián)接手段展開憑借，很大程度上提升零部件的剛度、強度及安全性能。現(xiàn)階段，為了實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)，高精度機床加工設(shè)備可達到高精、高速及高柔性的生產(chǎn)要求，從而有效改善企業(yè)生產(chǎn)水平。
2.2軸聯(lián)動加工發(fā)展趨勢選取五軸聯(lián)動就三維曲面零件展開加工處理，能夠經(jīng)刀具完備幾何結(jié)構(gòu)展開切削，一方面可獲取極高的光潔度，一方面可極大程度低提升生產(chǎn)效率。一臺五軸聯(lián)動機床生產(chǎn)效率可等同于兩臺三軸聯(lián)動機床，采取相關(guān)有著極高硬度的銑刀展開高速銑削淬硬鋼零件情況下，五軸聯(lián)動機床可發(fā)揮相較于三軸聯(lián)動機床更高的加工效益。現(xiàn)階段，受電主軸問世影響，促使五軸聯(lián)動生產(chǎn)的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)得到大幅度簡化，并且其生產(chǎn)難度及生產(chǎn)成本同樣將得到極大的縮減[4]。在此基礎(chǔ)上，復(fù)合主軸頭種類的五軸聯(lián)動機床及復(fù)合加工機床將得到有效的發(fā)展。
3機電一體化數(shù)控技術(shù)的主要趨勢
3.1機電一體化數(shù)控技術(shù)的智能化電子計算機技術(shù)不斷發(fā)展，機械智能化的相關(guān)技術(shù)得到越來越多人們的熱點關(guān)注，在先進電子計算機技術(shù)的支持下，為機電一體化數(shù)控開拓了智能化發(fā)展的道路。智能化指的是在生產(chǎn)實踐期間，借助電子計算機設(shè)備錄入相關(guān)程序指令，促使機械設(shè)備可對程序指令予以識別，達到根據(jù)指令展開運作的目的。機電一體化數(shù)控技術(shù)智能化可極大地降低人力物力消耗，通過將其應(yīng)用至大型生產(chǎn)環(huán)節(jié)，促使企業(yè)收獲更佳的經(jīng)濟效益。此外，機電一體化數(shù)控技術(shù)智能化還能夠應(yīng)用于機器人生產(chǎn)，伴隨著智能化的不斷發(fā)展，機器人具備邏輯判定、決策能力等將變得更加可能，如此機器人將在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用，從而進一步幫助工業(yè)制造企業(yè)節(jié)約人力資源。
3.2機電一體化數(shù)控技術(shù)的開放式開放式數(shù)控系統(tǒng)指的是機電一體化數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)能夠于全面運行平臺上，服務(wù)于機床生產(chǎn)商、終端用戶，經(jīng)轉(zhuǎn)變、提升數(shù)控功能，產(chǎn)生系列化，同時能夠有助于將用戶個性應(yīng)用和技術(shù)竅門集成于控制系統(tǒng)內(nèi)，便捷促進各類品種、檔次開放式數(shù)控系統(tǒng)，產(chǎn)生有著鮮明個性的名牌產(chǎn)品。現(xiàn)階段，關(guān)于機電一體化數(shù)控技術(shù)的開放式主要研究重點為體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、運行平臺、通信規(guī)范及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等[5]。
3.3機電一體化數(shù)控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷發(fā)展，自最初的2G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至現(xiàn)如今全面覆蓋的4G網(wǎng)絡(luò)，僅僅在短短的幾年時間里，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全面發(fā)展的現(xiàn)狀有目共睹，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)深刻地影響著社會大眾的日常生活工作學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)全面發(fā)展為人民生活創(chuàng)造了便利，同樣為工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了極大的便利。鑒于此，機電一體化數(shù)控技術(shù)同樣勢必會朝網(wǎng)絡(luò)化方向展開深入發(fā)展。機電一體化數(shù)控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化將在機電一體化數(shù)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化方面得到充分顯現(xiàn)，如此全面滿足工作制造企業(yè)、制造系統(tǒng)及生產(chǎn)線等信息集成所提出的一系列要求，積極促進企業(yè)單元的虛擬制造。
4強化機電一體化數(shù)控新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的構(gòu)建
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷改革創(chuàng)新，機電一體化數(shù)控技術(shù)水平的不斷提升，越來越多的工業(yè)制造企業(yè)開始重視機電一體化數(shù)控技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用。機電一體化數(shù)控技術(shù)打破了傳統(tǒng)機床生產(chǎn)技術(shù)存在的種種弊端，建立了更加合理的機電一體化數(shù)控生產(chǎn)模式。整個工業(yè)制造領(lǐng)域在時展新形勢下，要與時俱進，大力進行改革創(chuàng)新，運用先進的科學(xué)技術(shù)不斷強化機電一體化數(shù)控新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計為了科學(xué)合理，數(shù)控系統(tǒng)開放式具備更完備的柔性、通用性，諸多國家不斷開展發(fā)展戰(zhàn)略方案，并實施開放式機制框架數(shù)控系統(tǒng)科學(xué)合理的制定研發(fā)，全球三個最為龐大的經(jīng)濟體于短時間間開展了幾近一致的科學(xué)方案及合理研發(fā)，反映著機電一體化數(shù)控技術(shù)一個全新變革時代的到來。我國自進入21世紀(jì)起，展開ONC數(shù)控系統(tǒng)科學(xué)合理結(jié)構(gòu)制定研發(fā)。于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部署各式各樣的自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，于高速加工階段的系統(tǒng)運動調(diào)節(jié)內(nèi)應(yīng)用預(yù)算、實時前饋功能，于相關(guān)方面選取模糊調(diào)節(jié)，極大程度改善數(shù)控系統(tǒng)控制性能，以實現(xiàn)最理想控制的目的[6]。
5結(jié)語
關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 現(xiàn)狀 趨勢
1、前言
進入21世紀(jì)，我國的經(jīng)濟逐漸走進了全球經(jīng)濟一體化的舞臺，進入了一個嶄新的時代。我國機床制造業(yè)社會工業(yè)化進程中大規(guī)模需要的發(fā)展機遇，同時也遭受到了來自國外制造業(yè)的強勢競爭壓力，加速技術(shù)的引進和自主研發(fā)是解決機床制造業(yè)快速騰飛的關(guān)鍵。隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的應(yīng)用范圍還在不斷的擴大，因此，其發(fā)展前景十分廣闊。本文簡要分析了數(shù)控機床的現(xiàn)狀，并指出了未來的發(fā)展趨勢。
2、我國數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀
改革開放后，我國數(shù)控技術(shù)得到了發(fā)展機遇。在80年代初，我國先后從美國、德國等發(fā)達國家引進了一些數(shù)控系統(tǒng)和伺服技術(shù)，填補了我國在這方面的空白。然后陸續(xù)研發(fā)了那個時代的的數(shù)控系統(tǒng)，通過不斷的完善，這些系統(tǒng)的可靠性得到了用戶的肯定，總而結(jié)束了我國數(shù)控技術(shù)在這一階段的瓶頸，這個時期的數(shù)控機床技術(shù)我國還是主要以借鑒國外先進技術(shù)為主，對一些知識進行消化吸收。在90年代，我國的數(shù)控機床技術(shù)已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍。在這個階段國家針對實際情況，先后安排了“柔性制造系統(tǒng)技術(shù)（FMS）開發(fā)研究”、“計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS工程）的研究”等一系列重大的科研項目，大力推動我國數(shù)控技術(shù)的自主研發(fā)進程。這樣我國數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，也由進口發(fā)展到了自主研發(fā)的階段。目前我國已有數(shù)十家的研究所和企業(yè)可以從事各類數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)。其中比較知名的有北京的KND系統(tǒng)、南京的華興系統(tǒng)、成都的廣泰系統(tǒng)等。
但是由于我國數(shù)控機床的技術(shù)水平和工業(yè)基礎(chǔ)的起步比較晚，在一些領(lǐng)域的研究還是很存在差距。導(dǎo)致在數(shù)控機床的性能和可靠性方面與發(fā)達國家相比還是存在著距離。目前在推動數(shù)控機床發(fā)展的工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化的過程中，我國的數(shù)控行業(yè)還存在著很多的問題。如：缺乏核心技術(shù)、技術(shù)創(chuàng)新能力不足、缺乏有效的管理機制、在與國際企業(yè)競爭時缺乏實力等問題。
3、數(shù)控機床未來的發(fā)展趨勢
3.1 高速化和高精度化
盡管很多年前就已經(jīng)提出了數(shù)控機床的高速化和高精度發(fā)展的目標(biāo)，但是在科學(xué)探索的路上是沒有盡頭的。而且目前對高精度、高速度的內(nèi)涵和需求也在不斷的變化。保障工作的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量是數(shù)控機床一直的追求。更高的速度和更精準(zhǔn)的加工技術(shù)可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期和提高企業(yè)在市場上的競爭力。
3.2 智能化
21世紀(jì)的數(shù)控技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⒁欢ㄊ侵悄芑Ｄ壳埃悄芑睦砟钜呀?jīng)滲透到了數(shù)控機床的各個部分。如加工過程的對工藝的自調(diào)節(jié)控制，工藝參數(shù)自動檢測顯示。還為了提高驅(qū)動方便的各種人性化設(shè)計，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等。在故障診斷方面也擺脫了原始的人工檢修，已經(jīng)有智能診斷、智能監(jiān)控程序和感應(yīng)裝置，方便系統(tǒng)在出現(xiàn)問題時及時進行反饋和維護，減少了查找故障的時間，為數(shù)控產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展提供了機會。
3.3驅(qū)動并聯(lián)化
并聯(lián)運動機床克服了傳統(tǒng)機床串聯(lián)機構(gòu)移動部件質(zhì)量大、系統(tǒng)剛度低、刀具只能沿固定導(dǎo)軌進給、作業(yè)自由度偏低、設(shè)備加工靈活性和機動性不夠等固有缺陷，在機床主軸（一般為動平臺）與機座（一般為靜平臺）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機構(gòu)驅(qū)動，通過控制桿系中桿的長度使桿系支撐的平臺獲得相應(yīng)自由度的運動，可實現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控加工、裝配和測量多種功能，更能滿足復(fù)雜特種零件的加工，具有現(xiàn)代機器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點。
3.4 網(wǎng)絡(luò)化
現(xiàn)在國外已經(jīng)開始嘗試對數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和試驗。就是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各個機床進行連接，可以實現(xiàn)機床的統(tǒng)一管理和在線監(jiān)測功能，同時也方便對機床程序的修改。目前數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)要具備以下幾個方面的能力：一是可以將程序從監(jiān)測室可靠的傳輸?shù)矫颗_機床，然后對其運行情況實現(xiàn)實時監(jiān)控；二是可以隨時采集到每臺機床的數(shù)據(jù)參數(shù)進行查看和備份；三是可以將不同機床間的程序進行相互交換，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性；四是可以在線提取到每臺數(shù)控機床的刀具磨損情況和估計刀具的使用壽命，然后電腦實現(xiàn)和監(jiān)控?fù)Q刀程序的執(zhí)行。
4、結(jié)語
目前，數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、智能化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡(luò)化、綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國，數(shù)控產(chǎn)品的核心技術(shù)研發(fā)方面還是與國際同行存在著很多的不足。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)在引進先進技術(shù)的同時應(yīng)該重視對國內(nèi)技術(shù)人才的培養(yǎng)，努力打造具有自主品牌的核心產(chǎn)品。力爭早日擺脫目前在高精端設(shè)備上依賴進口的局面，為把我國從一個制造大國發(fā)展成為一個研發(fā)大國而奮斗。
參考文獻
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［關(guān)鍵詞］加工機械;數(shù)控技術(shù);自動化
引言
隨著工業(yè)科技的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)對自動化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展的要求逐步提高。在生產(chǎn)制造過程中，機械加工設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其性能直接影響生產(chǎn)過程的自動化水平，影響生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，極大地提升了制造水平。
一、數(shù)控技術(shù)的特點
根據(jù)目前的工業(yè)科技發(fā)展情況，特別是計算機、信息和通訊技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的機械制造方法的弊端逐步凸顯，在當(dāng)前已經(jīng)無法滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。而數(shù)字控制作為一種先進的控制手段，在裝備制造和加工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，促進了制造業(yè)的進步。
（一）具有開放性。可以按照不同的使用要求實現(xiàn)相應(yīng)模塊的編程，實現(xiàn)不同的模塊開發(fā)，使數(shù)控設(shè)備具有柔性。通過對軟件程序進行調(diào)整就可以實現(xiàn)不同的功能，滿足不同領(lǐng)域不同環(huán)境的工業(yè)應(yīng)用，使之具有廣泛的適應(yīng)性。
（二）具備高精度和高穩(wěn)定性。隨著科技的進步，對工業(yè)產(chǎn)品的精度和性能提出了更高的要求，這就要求數(shù)控系統(tǒng)具有高精度和高靈敏度，要求能準(zhǔn)確可靠的對生產(chǎn)過程進行控制。
（三）具有良好的人機交互。操作人員通過數(shù)控系統(tǒng)對設(shè)備進行控制。為了方便生產(chǎn)人員對生產(chǎn)過程進行調(diào)整與控制，要求數(shù)控系統(tǒng)具有友好的人際交互能力，界面友好，操作簡單。
（四）具備網(wǎng)絡(luò)化能力。現(xiàn)代化的工業(yè)要求各個系統(tǒng)進行集成，整合優(yōu)質(zhì)資源進行生產(chǎn)，這就要求數(shù)控系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)化能力，不僅能實現(xiàn)遠程操控能力，還能通過網(wǎng)絡(luò)化通訊能力，進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)設(shè)備的集成，實現(xiàn)集成化制造。
二、人工智能和計算機技術(shù)對數(shù)控技術(shù)發(fā)展的影響
隨著工業(yè)科技的進步，數(shù)控設(shè)備向著高精尖方向發(fā)展，也要求數(shù)控技術(shù)向著高精度、高自動化程度、高集成化程度和高智能化程度方向發(fā)展，對數(shù)控技術(shù)在加工機械中的應(yīng)用也產(chǎn)生了深刻的影響。
（一）計算機技術(shù)對數(shù)控技術(shù)的影響
數(shù)控的核心是計算機數(shù)字控制，微處理器的性能直接影響數(shù)控系統(tǒng)性能。目前計算機微處理器發(fā)展良好，使得數(shù)字控制系統(tǒng)的性能也相應(yīng)的提升。同時，隨著圖像處理、工業(yè)控制和信息通訊等手段的不斷拓展，又會對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供強大的推力。而且，隨著人機交互技術(shù)的不斷進步，在生產(chǎn)控制行業(yè)，新的人機交互方式被不斷開發(fā)，大大促進了設(shè)備的自動化水平，也極大的推動了數(shù)控設(shè)備的發(fā)展。
（二）人工智能對數(shù)控技術(shù)的影響
目前人工智能方興未艾，將人工智能與數(shù)控技術(shù)有機結(jié)合，可以提高設(shè)備的自動化，使之具有智能特征。人工智能技術(shù)通過各種智能算法、專家系統(tǒng)，自主學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗，具有非常強大的問題處理能力。將人工智能應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)，并結(jié)合加工數(shù)據(jù)庫，可以使數(shù)控系統(tǒng)具有更強大的處理能力，更高的自動化水平。
（三）網(wǎng)絡(luò)化對數(shù)控技術(shù)的影響
隨著現(xiàn)代生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，對數(shù)控技術(shù)也提出了更高的要求，不僅要求能實現(xiàn)單機的控制，也要能夠?qū)崿F(xiàn)整個生產(chǎn)過程的控制，這就要求數(shù)控設(shè)備擁有聯(lián)網(wǎng)能力，能實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集成。通過網(wǎng)絡(luò)通訊將生產(chǎn)現(xiàn)場各個單獨數(shù)控設(shè)備進行有機整合，組成集成控制系統(tǒng)，可極大的提高生產(chǎn)過程的自動化水平，實現(xiàn)集成制造，提高生產(chǎn)率。
三、數(shù)控技術(shù)在加工機械中的應(yīng)用
加工機械是生產(chǎn)制造的工業(yè)母機，是生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)。將數(shù)控應(yīng)用于加工機械中，可以提高制造水平，增加其適用范圍，提高效率和精度。通過數(shù)控技術(shù)對設(shè)備進行改造，可以實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，提升經(jīng)濟水平。數(shù)控系統(tǒng)通過指令對加工設(shè)備進行控制，其組成部分主要包括處理器、執(zhí)行器、檢測裝置、總線和其他輔助裝置等。處理器是大腦，其計算能力直接影響數(shù)控設(shè)備的使用性。執(zhí)行器包括伺服電機或液壓系統(tǒng)。隨著電機技術(shù)的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)了直線電機，使得設(shè)備的精度和速度等性能進一步提高。檢測裝置主要是實現(xiàn)運動控制的反饋，實現(xiàn)閉環(huán)控制，保證系統(tǒng)精度。無論是在點位控制、速度控制還是隨動控制中，檢測裝置都是必不可少的。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)操作人員的指令通過處理器向執(zhí)行器發(fā)送相應(yīng)的命令，以實現(xiàn)對設(shè)備的控制。在加工機械設(shè)備的數(shù)控應(yīng)用中，數(shù)控機床是應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備，通過數(shù)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對加工位置、加工參數(shù)和加工時間的控制。在加工行業(yè)采用數(shù)控設(shè)備，對操作工人、企業(yè)和行業(yè)來說，都是有利的。對操作工人來說，采用數(shù)控設(shè)備，可以提升勞動條件，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，由于數(shù)控設(shè)備具有一定的自動化能力，在加工過程中，可以隨時監(jiān)測加工狀態(tài)，進行故障預(yù)警與排除，在發(fā)生故障時會采用切實有效的保護措施，保證設(shè)備和人員的安全，減少事故的發(fā)生和事故的損失，保障企業(yè)的經(jīng)濟效益。對企業(yè)而言，采用數(shù)控設(shè)備，一個操作工程師可以同時負(fù)責(zé)幾臺數(shù)控機床，極大地提高人員的利用率，減少了人力成本，雖然前期設(shè)備投入比較大，但是值得的。
四、結(jié)語
在生產(chǎn)加工過程中，采用數(shù)控加工機械或?qū)鹘y(tǒng)設(shè)備進行數(shù)控化改造，可以極大地提升加工的自動化水平，可以提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。無論是對企業(yè)還是對行業(yè)，采用數(shù)控技術(shù)都是有利的，可以提升加工水平，促進制造生產(chǎn)的進步。隨著加工制造行業(yè)的不斷發(fā)展，加工機械中的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用將會發(fā)揮著越來越重要的作用。
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裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。
1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。
1．1 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢
效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。
在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。
為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。
1.2 5軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。
當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。
在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。
1.3 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢
21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“IT plaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。
1.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立
1.4.1 關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范
如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。
1.4.2 關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機構(gòu)。美國的STEP Tools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。
2 對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計
我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10％。
縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。
c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。
雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認(rèn)識到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下。
a.技術(shù)水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。
b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。
c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認(rèn)識方面。對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點認(rèn)識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。
c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。
d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術(shù)的工程化能力不強。機床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。
3 對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考
3.1 戰(zhàn)略考慮
我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。
我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。
3.2 發(fā)展策略
從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
強調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需。
在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強調(diào)創(chuàng)新，強調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻：
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［2］ 梁訓(xùn)王宣 ，周延佑.機床技術(shù)發(fā)展的新動向［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：21-28.
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。
1數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面［1～4］。
1．1高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢
效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（CIRP）將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。
在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。
從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。
在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。
在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。
為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。
1.25軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機床快速發(fā)展
采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。
當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復(fù)合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復(fù)合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。
在EMO2001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。
1.3智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢
21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。
為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應(yīng)用軟件的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC(TheNextGenerationWork-Station/MachineControl)、歐共體的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)、日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)，中國的ONC(OpenNumericalControlSystem)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運行平臺、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。
網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機，如在EMO2001展中，日本山崎馬扎克（Mazak)公司展出的“CyberProductionCenter”（智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)；日本大隈（Okuma）機床公司展出“ITplaza”（信息技術(shù)廣場，簡稱IT廣場)；德國西門子(Siemens)公司展出的OpenManufacturingEnvironment（開放制造環(huán)境，簡稱OME）等，反映了數(shù)控機床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢。
1.4重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立
1.4.1關(guān)于數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)規(guī)范
如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴展性，美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進行了幾乎相同的科學(xué)計劃和規(guī)范的制定，預(yù)示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。
1.4.2關(guān)于數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術(shù)誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標(biāo)準(zhǔn)，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質(zhì)特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產(chǎn)品整個生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。
STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一次革命，對于數(shù)控技術(shù)的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產(chǎn)生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標(biāo)準(zhǔn)下，NC程序可以分散在互聯(lián)網(wǎng)上，這正是數(shù)控技術(shù)開放式、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。
目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學(xué)術(shù)機構(gòu)。美國的STEPTools公司是全球范圍內(nèi)制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經(jīng)開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(SuperModel)，其目標(biāo)是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經(jīng)在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。
2對我國數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計
我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機床的國內(nèi)市場占有率達50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達到了10％。
縱觀我國數(shù)控技術(shù)近50年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過4個5年計劃的攻關(guān)，總體來看取得了以下成績。
a.奠定了數(shù)控技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)。我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎(chǔ)技術(shù)，其中大部分技術(shù)已具備進行商品化開發(fā)的基礎(chǔ)，部分技術(shù)已商品化、產(chǎn)業(yè)化。
b.初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。在攻關(guān)成果和部分技術(shù)商品化的基礎(chǔ)上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠。蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。
c.建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。
雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進步，但我們也要清醒地認(rèn)識到，我國高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比（與國外對比）不僅技術(shù)水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下。
a.技術(shù)水平上，與國外先進水平大約落后10～15年，在高精尖技術(shù)方面則更大。
b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應(yīng)，用戶信心不足。
c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域拓展力度不強；相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的研究、制定滯后。
分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。
a.認(rèn)識方面。對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進程艱巨性、復(fù)雜性和長期性的特點認(rèn)識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用水平及能力分析不夠。
b.體系方面。從技術(shù)的角度關(guān)注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候少；沒有建立完整的高質(zhì)量的配套體系、完善的培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系。
c.機制方面。不良機制造成人才流失，又制約了技術(shù)及技術(shù)路線創(chuàng)新、產(chǎn)品創(chuàng)新，且制約了規(guī)劃的有效實施，往往規(guī)劃理想，實施困難。
d.技術(shù)方面。企業(yè)在技術(shù)方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術(shù)的工程化能力不強。機床標(biāo)準(zhǔn)落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)研究不夠。
3對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考
3.1戰(zhàn)略考慮
我國是制造大國，在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移，即要掌握先進制造核心技術(shù)，否則在新一輪國際產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，我國制造業(yè)將進一步“空芯”。我們以資源、環(huán)境、市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經(jīng)濟格局中的國際“加工中心”和“組裝中心”，而非掌握核心技術(shù)的制造中心的地位，這樣將會嚴(yán)重影響我國現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展進程。
我們應(yīng)站在國家安全戰(zhàn)略的高度來重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問題，首先從社會安全看，因為制造業(yè)是我國就業(yè)人口最多的行業(yè)，制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業(yè)的壓力，保障社會的穩(wěn)定；其次從國防安全看，西方發(fā)達國家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國家的戰(zhàn)略物質(zhì)，對我國實現(xiàn)禁運和限制，“東芝事件”和“考克斯報告”就是最好的例證。
3.2發(fā)展策略
從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟的市場需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。
強調(diào)市場需求為導(dǎo)向，即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主，以整機（如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機床、典型數(shù)字化機械、重點行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件（數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等）的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問題。沒有規(guī)模就不會有高可靠性的產(chǎn)品；沒有規(guī)模就不會有價格低廉而富有競爭力的產(chǎn)品；當(dāng)然，沒有規(guī)模中國的數(shù)控裝備最終難以有出頭之日。
在高精尖裝備研發(fā)方面，要強調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實施攻關(guān)，以解決國家之急需。
在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強調(diào)創(chuàng)新，強調(diào)研究開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻：
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［2］梁訓(xùn)王宣,周延佑.機床技術(shù)發(fā)展的新動向［J］.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：21-28.
