【正文】 制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。美國CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(1)具有觸摸面板，容易操作。(4)可在PC機(jī)上進(jìn)行程序開發(fā)。（3）通過RS—485接口傳送I／0信號：或且也可采用Prellbus—DP(符合歐洲1標(biāo)準(zhǔn)EN50170)以12Mbps進(jìn)行高速通信。 c . 強(qiáng)力的聯(lián)網(wǎng)通信功能。 b . 高級復(fù)雜的功能：15i／150i可進(jìn)行各種數(shù)學(xué)的插補(bǔ)，如直線、圓弧、螺旋線、漸開線、螺旋漸開線、樣條等插補(bǔ)?？焖倏蛇_(dá)240m/min速度；系統(tǒng)還具有高速高精加工的智能控制功能：(1)預(yù)計(jì)算出多程序段刀具軌跡，并進(jìn)行預(yù)處理。. 開放性：系統(tǒng)可通過光纖與PC機(jī)連接，采用Window兼容軟件和開發(fā)環(huán)境。這是一臺具有開放性，4通道、最多控制軸數(shù)為24軸、最多聯(lián)動軸數(shù)為24軸、最多可控制4個主軸的CNC系統(tǒng)。西門子最新推出802D的伺服控制就是由ProfibusDP控制的。它對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本非常重要。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：信息集成能力不強(qiáng)、系統(tǒng)不開放、可集成性差、專業(yè)性不強(qiáng)、可靠性不易保證、可維護(hù)性不高。因此，現(xiàn)場級與車間級是實(shí)現(xiàn)工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。CNC與通信網(wǎng)絡(luò)連系在一起還可以傳遞維修數(shù)據(jù)，使用戶與NC生產(chǎn)廠直接鴀?通信：進(jìn)而，把制造廠家連系一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。(2)車間單元控制級。 3這兩種突破的結(jié)果產(chǎn)生了交流數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)，應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給和主軸裝置。為了實(shí)現(xiàn)更高的加工精度和速度，90年代，許多公司又研制了直線電機(jī)。數(shù)控機(jī)床逐漸采用異步電機(jī)為主軸的驅(qū)動電機(jī)。但直流電機(jī)存在以下缺點(diǎn)：(1)電動機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速、環(huán)境條件受到限制；(2)換向器、電刷維護(hù)不方便。(3)通過參數(shù)對設(shè)定，調(diào)整減少。 軟件伺服驅(qū)動技術(shù) 伺服技術(shù)是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。為了增加開放性，主流數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家往往采用(1)方案，即在不變化原系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一塊PC板，提供鍵盤使用戶能把PC和CNC聯(lián)系在一起，大大提高了人機(jī)界面的功能比較典型的如FANUC的150/160／180／210系統(tǒng)。但目前主流數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家認(rèn)為數(shù)控系統(tǒng)最主要的性能是可靠性，象PC機(jī)存在的死機(jī)現(xiàn)象是不允許的。機(jī)床制造商可以在該開放系統(tǒng)的平臺上增加一定的硬件和軟件構(gòu)成自己的系統(tǒng)。 數(shù)控系統(tǒng)裝備的機(jī)床大大提高了加工精度、速度和效率。三是以電子控制為主的機(jī)電一體化機(jī)床充分發(fā)揮了微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)特有的優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化， 可較容易地組成各種先進(jìn)制造系統(tǒng)， 如F M S、F T L、F A， 甚至將來的CIMS，能最大限度地提高工業(yè)生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率。對于加工對象具有“易變、多變、善變”的特點(diǎn)．換批調(diào)整方便可實(shí)現(xiàn)雜件多品種中小批柔性生產(chǎn)，適應(yīng)社會對產(chǎn)品多樣化的需求。從2001年開始，我國就成為世界上最大的機(jī)床進(jìn)口國。2005年前三季度，％、％。由于數(shù)控機(jī)床的增長速度明顯快于普通金屬切削機(jī)床，數(shù)控機(jī)床在金屬加工機(jī)床總量中的比重逐年上升，我國機(jī)床的數(shù)控化率逐年提高。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。由以上五條派生的好處。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動化”?？梢约庸こ鰝鹘y(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)（包括軍、民機(jī)械工業(yè)）進(jìn)行技術(shù)改造。如何達(dá)到上述要求，進(jìn)一步提高其生產(chǎn)的柔性化，達(dá)到操作的簡便易行，在改造過程中利用成組技術(shù)，來把單件多品種生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成變品種的批量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)共用化的程序存入系統(tǒng)，減少編程的麻煩，提高了加工效率。所謂制造裝備及制造系統(tǒng)的柔性化是指當(dāng)產(chǎn)品的品種的需求發(fā)生變化時，它們?nèi)阅茉跐M足經(jīng)濟(jì)性的前提下，實(shí)現(xiàn)及時轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的適應(yīng)能力。另外，我們知道車床加工的主要任務(wù)是承擔(dān)軸類、套類、盤類等零件的加工。但目前對車床的數(shù)控化改造，主要是經(jīng)濟(jì)性數(shù)控化改造。8031單片機(jī)是整個數(shù)控裝置的核心。對主軸箱的改造采用了電磁離合器來改變齒輪的傳動路線，同時結(jié)合變速手板的不同位置來達(dá)到主軸不變速要求。摘 要數(shù)控機(jī)床價格昂貴，一些企業(yè)要做一次性投資購買全新的數(shù)控機(jī)床經(jīng)濟(jì)上負(fù)擔(dān)不起。機(jī)械部分的設(shè)計(jì)主要根據(jù)機(jī)械工業(yè)部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并盡可能的選用標(biāo)準(zhǔn)件，以使總體成本下降，提高其通用性和經(jīng)濟(jì)性。電氣控制部分考慮到實(shí)際情況，單片機(jī)在國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛，且用戶反映普遍較好,價格也不昂貴。不管哪種形式的數(shù)控改造，最基本的思路是要滿足用戶的基本使用需求。這一技術(shù)已經(jīng)申請了國家發(fā)明專利。為此，發(fā)展柔性結(jié)構(gòu)體系的數(shù)控制造裝備及制造系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)在快速多變的市場環(huán)境中對用戶驅(qū)動的市場需求作出靈活、快速響應(yīng)的關(guān)鍵。高效柔性化和高精化分別反映了制造業(yè)在競爭激烈的市場環(huán)境下的兩個最主要的要求，即產(chǎn)品生產(chǎn)變換的靈捷性和產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)提高。1．宏觀看改造的必要性宏觀上看，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造（稱之為信息化），最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強(qiáng)。2．微觀看改造的必要性微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動化。擁有自動報(bào)警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC（柔性制造單元）、FMS（柔性制造系統(tǒng)）以及CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。；2005年前三季度。；。但值得注意的是高檔數(shù)控機(jī)床仍大量進(jìn)口。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，技術(shù)含量高的產(chǎn)品占據(jù)主導(dǎo)地位 ，數(shù)控化率顯著提高國內(nèi)控機(jī)床的發(fā)展趨勢數(shù)控機(jī)床推廣應(yīng)用逐步加深數(shù)控金切機(jī)床的構(gòu)成比逐漸趨于合理數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用由單機(jī)向單元(系統(tǒng))方向發(fā)展出口前景良好國外數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)一是利用二進(jìn)制數(shù)學(xué)方式輸入， 加工過程可任意編程，主軸及進(jìn)給速度可按加工工藝需要變化，且能實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動，易加工雜曲面。能實(shí)現(xiàn)信息反饋補(bǔ)償、自動和減速等功能，可進(jìn)一步提高機(jī)床的加工精度、效率和自動化程度。按照電子器件的發(fā)展可分為五個發(fā)展階段：電子管數(shù)控，晶體管數(shù)控，中小規(guī)模IC數(shù)控，小型計(jì)算機(jī)數(shù)控，微處理器數(shù)控；從體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展，可分為以硬件及連線組成的硬數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件及軟件組成的CNC數(shù)控系統(tǒng)，后者也稱為軟數(shù)控系統(tǒng)：從伺服及控制的方式可分為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的開環(huán)系統(tǒng)和伺服電機(jī)驅(qū)動的閉環(huán)系統(tǒng)。這就產(chǎn)生了開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。開放結(jié)構(gòu)在90年代初形成；對于許多熟悉計(jì)算機(jī)應(yīng)用的系統(tǒng)廠家，往往采用第(2)方案。因此不把開放結(jié)構(gòu)作為主要的產(chǎn)品，仍然大量生產(chǎn)原結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。 2(2)基于數(shù)值計(jì)算，精度高。開環(huán)的系統(tǒng)逐漸由閉環(huán)的系統(tǒng)取代。從70年代末，從80年代開始，逐漸應(yīng)用在數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給驅(qū)動裝置上。對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術(shù)取得的最大突破可以歸結(jié)為：交流驅(qū)動取代直流驅(qū)動、數(shù)字控制取代模擬控制、或者把它稱為軟件控制取代硬件控制。大大推動了高精高速加工技術(shù)的發(fā)展。一般由以太網(wǎng)組成。更高檔次的DNC還可以對CAD／CAM/CAPP以及CNC的程序進(jìn)行傳送和分級管理。同時也可接受工廠管理層下達(dá)的生產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。所謂I／0接線方式為傳遞4—20ma(模擬量信息)或24VDC(開關(guān)量信息)?，F(xiàn)場總線技術(shù)的主要特點(diǎn)為：它是數(shù)控系統(tǒng)通信向現(xiàn)場級的延伸、數(shù)字化通信取代4—20ma模擬信號、應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)，要求現(xiàn)場設(shè)備智能化(可編程或可參數(shù)化)：它集現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、參數(shù)化及故障診斷為一體：由于現(xiàn)場總線具有開放性、互操作性、互換性、可集成性，因此是實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備層信息集成的關(guān)鍵技術(shù)。目前比較活躍的是Prof主busDP，為了允許更快的數(shù)據(jù)傳送速度，它由0S工的七層結(jié)構(gòu)省去37層構(gòu)成。這里以FANUC最先進(jìn)的CNC控制系統(tǒng)15i／150i為例說明系統(tǒng)功能的發(fā)展。 表11 快移速度與分辨率 快速移動速度m／min 分辨率 L1m 240 1 100 0．1 10 0．01 l 0．001 它的技術(shù)特點(diǎn)反映了現(xiàn)代NC發(fā)展的特點(diǎn)： a15i／150主具有高精納米插補(bǔ)功能；即使系統(tǒng)的沒定編程單位為1um，通過納米插補(bǔ)也可提供給數(shù)字伺服以lnm為單位的指令，平滑了機(jī)床的移動量，提高了加工表面光潔度，大大減少加工工表面的誤差。(3)系統(tǒng)可在分辨率為1nm時工作，適用於控制超精機(jī)械。NURBS插補(bǔ)不需任何硬件。(2)設(shè)備層通信網(wǎng)絡(luò)：15㈠150i采用I／0 LINK(與日本標(biāo)準(zhǔn)JPCN—1相對應(yīng)的一種現(xiàn)場總線。(3)可以用C語言編程；32位的C語言處理器可作為實(shí)時多任務(wù)運(yùn)行；它與梯形圖計(jì)算的PMC處理器并行工作。 先進(jìn)的操作：性和維修性。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個方面：1.在轎車工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點(diǎn)問題之一；在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進(jìn)行加工。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)