数控技术的发展趋势
发布者：卓东机械 发布时间：2010/12/26 19:39:53
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，世界符同制造业开始广泛采用数控技术，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。因而当今在现代制造系统中．数控技术是关键技术，它集机械技术、微电了、计算机、自动检测、自动控制、传感器技术等高新技术于一体，具有高精度、高效率、高可靠特点，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。
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小断发展和应用领域的扩大，它对同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，冈为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
从日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．性能发展方向
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苍”、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善数控冲床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。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10 u m提高到511 m，精密级加工中心则从3～5p m，提高到1～1. 5U m，并．f1．超精密加工精度已开始进入纳米级(0. 01 u m)。在可靠性方面，国外数控装置的NTBF值已达6000h以上，伺服系统的MT BF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。
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生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而更大限度地发挥群控系统的效能。
以减少工序、辅助时问为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。当前由于电土轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合土轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。冈此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。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、多表血的复合加工。
21世纪的数控装备将是具有‘定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成：为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、白动识别负载自动选定模型、白整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等：还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。
2．功能发展方向
用户界面是数控系统与使用者之问的对话接口。由于小同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量更大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前In ternet、虚拟现实、科学计算视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用J1界面更大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、二维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同力‘向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。
科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不雨局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。在数控技术领域，可视化技术可用于CA D/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和够示以及加工过程的可视化仿真演示等。
多种插补方式如直绒插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补（非均匀有理B样条插补）、样条插补（A、B、C样条）、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。
数控系统内装商性能PLCPE制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用、程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。
3．体系结构的发展
采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FP DjY-板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRTbL衡的新兴显示术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互迮技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。
硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位茕伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，做成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成小同档次的数控系统。
网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控转塔冲床装备的网络化将更大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、伞球制造的基础单元，因此数控机床加工向网络化方向发展是必然的趋势。
为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对外放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数拄系统就是数控系统的)I：发可以存统一的行平台上，面向机床厂家和最终用通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。日前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。
