【正文】 能設(shè)置和控制方案各不相同，它們的系統(tǒng)軟件在結(jié)構(gòu)上和規(guī)模上差別很大，但是一般都包括輸入數(shù)據(jù)處理程序、插補(bǔ)運(yùn)算程序、速度控制程序、管理程序和診斷程序。 　?。?）輸入數(shù)據(jù)處理程序 　　它接收輸入的零件加工程序，將標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，或?yàn)椴逖a(bǔ)運(yùn)算和速度控制等進(jìn)行預(yù)計(jì)算。通常，輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入、譯碼和數(shù)據(jù)處理三項(xiàng)內(nèi)容。 　　（2）插補(bǔ)計(jì)算程序 　　CNC系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類、起點(diǎn)、終點(diǎn)等進(jìn)行運(yùn)算。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，分別向各坐標(biāo)軸發(fā)出進(jìn)給脈沖。這個(gè)過程稱為插補(bǔ)運(yùn)算。進(jìn)給脈沖通過伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)或刀具作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，完成程序規(guī)定的加工任務(wù)。 　　CNC系統(tǒng)是一邊插補(bǔ)進(jìn)行運(yùn)算，一邊進(jìn)行加工，是一種典型的實(shí)時(shí)控制方式，所以，插補(bǔ)運(yùn)算的快慢直接影響機(jī)床的進(jìn)給速度，因此應(yīng)該盡可能地縮短運(yùn)算時(shí)間，這是編制插補(bǔ)運(yùn)算程序的關(guān)鍵。 　　(3)速度控制程序 　　速度控制程序根據(jù)給定的速度值控制插補(bǔ)運(yùn)算的頻率，以保預(yù)定的進(jìn)給速度。在速度變化較大時(shí)，需要進(jìn)行自動(dòng)加減速控制，以避免因速度突變而造成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)失步。 　　(4)管理程序 　　管理程序負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算等為加工過程服務(wù)的各種程序進(jìn)行調(diào)度管理。管理程序還要對(duì)面板命令、時(shí)鐘信號(hào)、故障信號(hào)等引起的中斷進(jìn)行處理。 　　(5)診斷程序 　　診斷程序的功能是在程序運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運(yùn)行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件（CPU、存儲(chǔ)器、接口、開關(guān)、伺服系統(tǒng)等）的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。 編輯本段基本分類運(yùn)動(dòng)軌跡分類　?。?）點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)控制工具相對(duì)工件從某一加工點(diǎn)移到另一個(gè)加工點(diǎn)之間的精確坐標(biāo)位置,而對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡不進(jìn)行控制，且移動(dòng)過程中不作任何加工。這一類系統(tǒng)的設(shè)備有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床和數(shù)控沖床等。 　?。?）直線控制數(shù)控系統(tǒng) 　　不僅要控制點(diǎn)與點(diǎn)的精確位置，還要控制兩點(diǎn)之間的工具移動(dòng)軌跡是一條直線，且在移動(dòng)中工具能以給定的進(jìn)給速度進(jìn)行加工，其輔助功能要求也比點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)多，如它可能被要求具有主軸轉(zhuǎn)數(shù)控制、進(jìn)給速度控制和刀具自動(dòng)交換等功能。此類控制方式的設(shè)備主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床等。 　?。?）輪廓控制數(shù)控系統(tǒng) 　　這類系統(tǒng)能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向進(jìn)行嚴(yán)格控制，即不僅控制每個(gè)坐標(biāo)的行程位置，同時(shí)還控制每個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。各坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)按規(guī)定的比例關(guān)系相互配合，精確地協(xié)調(diào)起來連續(xù)進(jìn)行加工，以形成所需要的直線、斜線或曲線、曲面。采用此類控制方式的設(shè)備有數(shù)控車床、銑床、加工中心、電加工機(jī)床和特種加工機(jī)床等。 伺服系統(tǒng)分類　　按照伺服系統(tǒng)的控制方式，可以把數(shù)控系統(tǒng)分為以下幾類： 　　（1）開環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng) 　　這類數(shù)控系統(tǒng)不帶檢測(cè)裝置，也無反饋電路，以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，如圖3所示。CNC裝置輸出的指令進(jìn)給脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大，轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依此通電／斷電的電流脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(齒輪箱，絲杠等)帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。這種方式控制簡(jiǎn)單，價(jià)格比較低廉，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中。 　?。?）半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng) 　　位置檢測(cè)元件被安裝在電動(dòng)機(jī)軸端或絲杠軸端，通過角位移的測(cè)量間接計(jì)算出機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置(直線位移)，并將其與CNC裝置計(jì)算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進(jìn)行控制，其控制框圖如圖4所示。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，可以獲得比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。 　　（3）全閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng) 　　位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，用以檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置(直線位移)，并將其與CNC裝置計(jì)算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進(jìn)行控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由于它將絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，調(diào)試時(shí)，其系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)很難達(dá)到。 功能水平分類　?。?）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng) 　　又稱簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)，通常僅能滿足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡(jiǎn)單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件，采用的微機(jī)系統(tǒng)為單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)，如：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控線切割機(jī)床，數(shù)控鉆床，數(shù)控車床，數(shù)控銑床及數(shù)控磨床等。 　?。?）普及型數(shù)控系統(tǒng) 　　通常稱之為全功能數(shù)控系統(tǒng)，這類數(shù)控系統(tǒng)功能較多，但不追求過多，以實(shí)用為準(zhǔn)。 　?。?）高檔型數(shù)控系統(tǒng) 　　指加工復(fù)雜形狀工件的多軸控制數(shù)控系統(tǒng)，且其工序集中、自動(dòng)化程度高、功能強(qiáng)、具有高度柔性。用于具有5軸以上的數(shù)控銑床，大、中型數(shù)控機(jī)床、五面加工中心，車削中心和柔性加工單元等。 編輯本段發(fā)展趨勢(shì)機(jī)床的高速化　　隨著汽車、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)用，高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。高速加工具有縮短加工時(shí)間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，在模具制造等領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機(jī)床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設(shè)備本身，而是機(jī)床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術(shù)，以及人員素質(zhì)的集成。高速化的最終目的是高效化，機(jī)床僅是實(shí)現(xiàn)高效的關(guān)鍵之一，絕非全部，生產(chǎn)效率和效益在“刀尖”上。 數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床的精密化　　按照加工精度，機(jī)床可分為普通機(jī)床、精密機(jī)床和超精機(jī)床，加工精度大約每8年提高一倍。數(shù)控機(jī)床的定位精度即將告別微米時(shí)代而進(jìn)入亞微米時(shí)代，超精密數(shù)控機(jī)床正在向納米進(jìn)軍。在未來10年，精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新一代機(jī)床。機(jī)床的精密化不僅是汽車、電子、醫(yī)療器械等工業(yè)的迫切需求，還直接關(guān)系到航空航天、導(dǎo)彈衛(wèi)星、新型武器等國(guó)防工業(yè)的現(xiàn)代化。 從工序復(fù)合到完整加工　　70年代出現(xiàn)的加工中心開多工序集成之先河，現(xiàn)已發(fā)展到完整加工，即在一臺(tái)機(jī)床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。完整加工通過工藝過程集成，一次裝卡就把一個(gè)零件加工過程全部完成。由于減少裝卡次數(shù)，提高了加工精度，易于保證過程的高可靠性和實(shí)現(xiàn)零缺陷生產(chǎn)。此外，完整加工縮短了加工過程鏈和輔助時(shí)間，減少了機(jī)床臺(tái)數(shù)，簡(jiǎn)化了物料流，提高了生產(chǎn)設(shè)備的柔性，生產(chǎn)總占地面積小，使投資更加有效。 多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床的信息化　　機(jī)床信息化的典型案例是Mazak410H，該機(jī)床配備有信息塔，實(shí)現(xiàn)了工作地的自主管理。信息塔具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，下載工作指令和加工程序。工件試切時(shí)，可在屏幕上觀察加工過程。信息塔實(shí)時(shí)反映機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度，并可以通過手機(jī)查詢。信息塔同時(shí)進(jìn)行工作地?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和刀具壽命管理，以及故障報(bào)警顯示、在線幫助排除。機(jī)床操作權(quán)限需經(jīng)指紋確認(rèn)。 機(jī)床的智能化　　機(jī)床智能化包括在線測(cè)量、監(jiān)控和補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)及其閉環(huán)控制就是簡(jiǎn)單的應(yīng)用案例。為了進(jìn)一步提高加工精度，機(jī)床的圓周運(yùn)動(dòng)精度和刀頭點(diǎn)的空間位置，可以通過球桿儀和激光測(cè)量后，輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補(bǔ)償。未來的數(shù)控機(jī)床將會(huì)配備各種微型傳感器，以監(jiān)