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| 数控系统的绚彩未来 |
| 发布时间：2009/6/2 11:20:00 来源：鑫泰科技 发布者：manni123 |
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数控系统从其问世以来，发展至今已经走过了半个多世纪的历程。在数控系统的演变过程中经历了最早的NC系统，后来引进了DNC的概念，DNC的概念也经历了从“群控”到“分布式控制”的变化，其内涵也发生了变化。上世纪70年代初，通用小型计算机已经出现并批量生产，其运算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，于是小型计算机被用做数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(CNC)阶段。由于PC机的快速发展，也促使了以PC为基础的开放式结构数控系统的诞生。
中国作为全球最大的数控机床消费市场，对数控系统的需求潜力巨大。国内、国外众多的数控系统品牌均活跃在中国机床市场，被不同的行业和用户所选用。如何看待数控系统未来的发展方向？如何正确认识不同品牌的数控系统的优势？近日，本刊记者与北京机床研究所的盛伯浩教授围绕数控系统进行了广泛的交流。
向开放式体系结构，基于PC的第六代方向发展
基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点。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，数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来了极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统，远程通讯、远程诊断和维修将更加普遍。
向智能化方向发展
应用自适应控制技术，数控系统能检测过程中的一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。引入专家系统指导加工，引入故障诊断专家系统，智能化数字伺服驱动装置，可以通过自动识别负载，自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。
智能化是21世纪制造技术发展的一个大方向。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。
向网络化方向发展
数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其他控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部。
随着网络技术的成熟和发展，制造业又提出了数字制造的概念。数字制造，又称“e-制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商提供标准配置的供货方式。随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程通讯服务等功能。
数控系统的网络化进一步促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展。柔性自动化技术以易于联网和集成为目标，同时注重加强单元技术的开拓、完善，数控机床及其构成的柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS连接，向信息集成方向发展，网络系统向开放、集成和智能化方向发展。
向高可靠性方向发展
随着数控机床网络化应用的日趋广泛，数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率在P(t)＝99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。对某一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:1(数控的可靠比主机高一个数量级)，此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。如果对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。
当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上。
向复合化方向发展
在零件加工过程中有大量的时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降上，为了尽可能降低这些非加工时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此，复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。
柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。复合化的要求促使数控系统功能的整合。目前，高端的数控系统开发商都能提供高性能的复合机床数控系统。
向多轴联动化方向发展
由于在加工自由曲面时，3轴联动控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参予切削，进而对工件的加工质量造成破坏性影响，而5轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率。因此，数控系统开发商不遗余力地开发5轴、6轴联动数控系统，随着5轴联动数控系统和编程软件的成熟和日益普及，5轴联动控制的加工中心和数控铣床已经被广泛使用。
我国数控系统的发展
华中数控、广州数控、蓝天数控、广泰数控、凯恩帝数控、大连光洋数控是国内生产、研发数控系统的主要品牌，其产品的发展和改进，推动了我国机床行业的进步。
我国数控系统产品中90%以上是中低端产品，低档数控系统通常用机动的分级变频控制进行变速，属于开环控制，加工精度较低。中档数控系统通常采用半闭环伺服电机，控制各轴的运动分辨率达到1μm。高档数控系统是指高速、精密、多轴、复合，如5轴联动，运动中有很多补偿功能，分辨率优于0.1μm，全闭环控制，可以完成复杂型面的精密加工。中高档产品是我国数控系统重点研发的方向。
国外主要数控系统产品
FANUC数控系统是目前应用最广的数控产品，其0系列数控系统是FANUC普及型数控产品，体积小、价格相对低，在数字化、精密化、高速化等方面性能优良，可实现4轴联动控制，其下有0i系统等。
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