數控系統發展趨勢

張志浩 張旭 陳志強

摘 要：從目前世界上數控技術及其裝備發展的趨勢來看，數控系統正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發展。

關鍵詞：數控系統;發展趨勢;高精尖

一、性能發展方面

1.1高精高速高效化速度

效率、質量是先進制造技術關鍵的性能指標，是先進制造技術的主體。若采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統、高分辨率檢測元件、交流數字伺服系統配套電主軸、直線電機等技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。在今后的幾年，隨著現代科學技術的發展，對超精密加工技術不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，大力發展新型超精密加工機床，完善現代超精密加工技術，以適應現代科技的發展，超精密數控機床正在向精密化、高速化、智能化和納米化發展，匯合而成的新一代數控機床，

1.2多軸化

多軸聯動加工，零件在一 臺數控機床上裝夾后，可進行自動換刀、旋轉主軸頭、能轉工作臺等操作，完成多工序、多表面的復合加工，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。采用5軸聯動對三維曲面零件加工，可使用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅加工表面粗糙度值低，而且效率也大幅度提高。一般，1臺5軸聯動機床的效率等于2臺3軸聯動機床，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軸聯動加工比3軸聯動加工能發揮更高的效益。

1.3軟硬件開放化

用戶可根據自己的需要，對數控系統軟件進行二次開發，用戶的使用范圍不再受生產商的制約。

1.4實時智能化

在數控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等方面發展。如編程專家系統故障診斷專家系統，當系統出了故障時，診斷、維修等實現智能化。

二、功能發展方面

2.1圖形化界面功能和水平進一步提高

高檔數控系統發展對圖形化界面的功能和水平要求進一步提高，用戶希望看到更豐富、更形象、更直觀的界面，以此減少用戶編程難度，提高編程和加工效率。圖形化界面包括兩個方面的內容，一是界面控件的圖形化。二是界面內容，主 要指加工過程的三維實時仿真。界面控件的圖形化方面，FiYang、光洋及其它采用WINDOWS平臺的系統都采用了圖形化控件。華中數控210C、HNC32數控系統都具備圖形化控件。

2.2高性能的內置PLC

數控系統內裝高性能的PLC，可直接用梯形圖或高級語言編程，可在線調試和在線編輯修改，建立自己的應用程序。

2.3智能化、開放式新代數控系統

（1）加工過程自適應控制技術：通過監測加工過程中的切削力、主軸和進給電機的功率、電流、電壓等信息，利用傳統的或現代的算法進行識別，以辯識出刀具的受力、磨損、破損狀態及機床加工的穩定性狀態，并根據這些狀態實時調整加工參數（主軸轉速、進給速度）和加工指令，使設備處于最佳運行狀態，以提高加工精度、降低加I表面粗糙度并提高設備運行的安全性。

（2）加工參數的智能優化與選擇：將工藝專家或技師的經驗、零件加工的般與特殊規律，用現代智能方法，構造基于專家系統或基于模型的“加工參數。的智能優化與選擇器”，利用它獲得優化的加工參數，從而達到提高編程效率和加工工藝水平、縮短生產準備時間的目的。

（3）智能故障自診斷與自修復技術：根據已有的故障信息，應用現代智能方法實現故障的快速準確定位。

（4）智能故障回放和故障仿真技術：能夠完整記錄系統的各種信息，對數控機床發生的各種錯誤和事故進行回放和仿真，用以確定錯誤引起的原因，找出解決問題的辦法，積累生產經驗。

（5）智能化交流伺服驅動裝置：能自動識別負載，并自動調整參數的智能化伺服系統，包括智能主軸交流驅動裝置和智能化進給伺服裝置。這種驅動裝置能自動識別電機及負載的轉動慣量，并自動對控制系統參數進行優化和調整，使驅動系統獲得最佳運行。

三、機床數控系統向高可靠性方向發展

隨著數控機床網絡化應用的日趨廣泛，數控系統的高可靠性已經成為數控系統制造商追求的目標。數控機床與傳統機床相比，增加了數控系統和相應的監控裝置等，應用了人量的電氣、液壓和機電裝置，易于導致出現失效的概率增大：工業電網電壓的波動和干擾對數控機床的可靠性極為不利，而數控機床加工的零件型面較為復雜，加工周期長，要求平均無故障時間在2萬小時以上。為了保證數控機床有高的可靠性，就要精心設計系統、嚴格制造和明確可靠性目標以及通過維修分析故障模式岸找出薄弱環節。國外數控系統平均無故障時間在7～10萬小時以上，國產數控系統平均無故障時間僅為0000小時左右，國外整機平均無故障工作時間達800小時以上，而國內最高只有300小時對整條生產線而言，可靠性要求還要更高。

四、機床數控系統向綠色化方向發展

隨著日趨嚴格的環境與資源約束，制造加工的綠色化越來越重要，而中國的資源、環境問題尤為突出。因此，近年來不用或少用冷卻液、實現干切削、半干切削節能環保的機床不斷出現，并在不斷發展當中。在21世紀，綠色制造的大趨勢將使各種節能環保機床加速發展，占領更多的世界市場。

參考文獻

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