談談數控技術的發(fā)展趨勢

數控散人

數控技術的發(fā)展趨勢

分析數控及相關技術的發(fā)展和市場的需求,，現代數控技術顯現出以下明顯趨勢,。

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1)      控制系統(tǒng)的高性能

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（1）   高精、高速加工

● 整個信息流都必須高速而不畸變地流動和轉化成刀具或工作臺運動,，才能在高速時加工出高精度的機械零件,。

● 數控系統(tǒng)占用空間小,、處理速度快、控制精度高,。

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● 應用數字濾波器技術,，消除機械諧振，提高伺服系統(tǒng)的位置增益,。

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● 前饋控制,，補償由于伺服滯后產生的誤差。

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● 前瞻控制（LOOK AHEAD）,，程序執(zhí)行前對運動數據進行計算,、處理，并進行多段緩沖,。

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● 減少電動機和控制單元的大小,，提高反饋編碼器的分辨率。

● 納米插補技術,。

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● 加加速度控制,，在加工曲面很大，形狀很尖的工件時,，減少機械沖擊,。

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（2）   五軸加工功能和復雜加工功能的機床用數控系統(tǒng)

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復雜的五軸加工，包括旋轉加工,，待處理的信息大大增加,，因此，在許多場合下,，數控系統(tǒng)需要增加RISC芯片的處理器進行預處理,。五軸聯動可以使用刀具最佳狀態(tài)進行加工，其主要功能有：

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● 軸間刀具補償,，即使改變刀具的方向,，仍然可以按刀具方向進行補償。

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● 刀具中心控制,，即使改變刀具的方向,，刀具中心點的運動仍受控制。

● 三維刀具半徑補償,，在垂直于傾斜刀具的平面可進行刀具半徑補償和刀具前沿偏置,。

● 三維圓弧插補，可以指定在傾斜平面內的圓弧,。

● 傾斜面加工指令：可以編制用來加工傾斜平面的加工程序,，此外，可以使刀具垂直于傾斜面的方式控制旋轉軸,。

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● 三維手動進給,，可以以手動進給的方式,，使刀具朝著沿傾斜面的方向和傾斜刀具的方向移動。

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復雜的加工功能可以通過采用“學習控制” ,、“自適應”控制等來改善伺服系統(tǒng)控制和數控系統(tǒng)本身的軟件解決,。

（3）   復合數控機床用數控系統(tǒng)

為了提高生產率，數控復合加工機床的開發(fā)和研制已為數控機床的一種發(fā)展趨勢,，對其數控系統(tǒng)應增加以下功能：

● 螺錐線功能

● 螺旋線功能

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● 三維圓弧功能

● 刀具中心點控制

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2)      控制系統(tǒng)的開放性

為了滿足機床技術的發(fā)展,，要求數控系統(tǒng)透明以使機床制造商和最終用戶可以自由的執(zhí)行自己的思想。這就產生了開放結構的數控系統(tǒng),。1987年美國空軍在政府支持下,，發(fā)表了著名的“NGC（下一代控制器）”的計劃，其重要內容之一,，便是提出了“開放系統(tǒng)體系結構標準規(guī)格（SOSAS）”,。90年代開始在美國空軍的支持下，美國國家標準技術研究院提出了“EMC(增強型機床控制器)” ,；由通用,、福特和克萊斯勒三大汽車公司提出了“OMAC（開放模塊體系結構控制器）”，它相似于歐洲的“OSACA（對于自動化系統(tǒng)的開放體系結構）”,，等等,。IEEE“開放系統(tǒng)技術委員會”定義“開放”的概念為：開放系統(tǒng)所執(zhí)行的應用可以運行于多家制造者不同平臺；并可以與其他系統(tǒng)的應用相互操作而顯現與用戶交互的協同（IEEE 1003.0）,。它具有（1）移植性,；（2）擴展性；（3）互操作性,；（4）縮放性。

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開放式數控系統(tǒng)現階段存在有以下2種形式：

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（1）  基于PC的CNC系統(tǒng)：這種系統(tǒng)以PC機為平臺,，開發(fā)數控系統(tǒng)的功能,，通過伺服卡傳送數據，控制坐標軸電機的運動,。但由于受PC平臺的制約,可靠性稍差,，但具有較強的開放性。

（2）   PC嵌入式：CNC+PC主板,，把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機器中,；PC板主要運行非實時控制，CNC主要運行以坐標軸運動為主的實時控制,。這種系統(tǒng) 現為主流趨勢,。

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3) e -制造和STEP－NC標準

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在信息化技術蓬勃發(fā)展的推動下，制造業(yè)正面臨著一個以提升競爭能力為目標的構建全企業(yè)數字化時代,。作為主要制造裝備的數控機床及其組成的制造系統(tǒng)也將積極地向數字制造業(yè)邁進,。它將成為一個信息集成和快速實施的制造單元,，其主要特征歸結為3F（柔性化、聯盟化,、新穎化）,、3I（集成化、信息化和智能化）和3S（系統(tǒng)化,、軟件化和個性化）,。

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數字制造泛指在機床生產過程中，用數字技術進行控制,、通訊和管理,。因此，制造業(yè)迫切需要綜合性的信息交換技術來實現各種計算機輔助（CAx）系統(tǒng)之間的有效集成,。為此,，國際標準化組織（ISO）工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成技術委員會（TC184）下屬的SC4開發(fā)了產品數據交換標準STEP（Standard for the Exchange of  Product Model Data, ISO10303）來適應這個要求，這使制造業(yè)出現了整個企業(yè)過程鏈利用標準數據的可能,。由于數控機床及的數據格式不同,，這就要求不同的CAx系統(tǒng)通過標準的中性文件來進行數據交換，將STEP標準研究擴展到數控加工領域,，為STEP－NC 的標準研究,，1995年，ISO/TC184/SC1/WG7開始制訂新標準,�,！�CNC控制器用的數據模型”亦稱（STEP－NC）。它是NC的數據從CAD/CAM到CNC的數據模型,。它解決了現行的NC程序缺乏通用性及移植性的問題,。實現STEP-NC的數控系統(tǒng)，與因特網結合在一起,，非常容易實現利用網絡傳遞信息,，進行全球的CAD/CAM與CNC一體化的加工制造。這將使裝備制造業(yè)水平有一個質的飛躍,。