【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床如圖19所示，位置檢測(cè)元件安裝在伺服電機(jī)相關(guān)聯(lián)的元件上，間接測(cè)量伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，推算出運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移量，用位移實(shí)際值與設(shè)定值的差值對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制。因其精度比閉環(huán)控制低，故常用于中檔數(shù)控機(jī)床之中?！　　　? 圖19 半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)盡管數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷史僅有短短的50年歷史，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)覆蓋了包括電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)等多門類學(xué)科。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的性能要求不斷提高，作為現(xiàn)代制造業(yè)主要裝備的數(shù)控機(jī)床，不斷采用新技術(shù)成就，朝著高速化、高精度化、高可靠性、智能化、多功能化等方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：高速化與高精度化要提高生產(chǎn)效率，最有效的方法是提高速度和精度。但這兩項(xiàng)又相互制約，提高速度，定位精度又會(huì)降低，從而影響加工精度。，進(jìn)給速度達(dá)到60m/min。為實(shí)現(xiàn)更高速、更高精度的目標(biāo)，就對(duì)機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)提出了更高要求。（1）機(jī)床方面高速加工主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到10萬轉(zhuǎn)/min，傳統(tǒng)齒輪變速、主傳動(dòng)系統(tǒng)已不能適應(yīng)需求。當(dāng)前采用內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)主軸，以適應(yīng)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。另外在數(shù)控伺服系統(tǒng)采用自動(dòng)補(bǔ)償，機(jī)械系統(tǒng)靜、動(dòng)摩擦非線性的控制功能避免機(jī)床在加工過程中出現(xiàn)爬行。（2）數(shù)控系統(tǒng)方面新一代數(shù)控系統(tǒng)采用開放式體系結(jié)構(gòu)，大量采用通用微機(jī)的先進(jìn)技術(shù)。采用多CPU結(jié)構(gòu)，來提高插補(bǔ)運(yùn)算速度和精度。（3）伺服系統(tǒng)方面采用現(xiàn)代控制理論，通過計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制，提高跟隨精度。采用數(shù)字伺服系統(tǒng)使電機(jī)位置環(huán)和速度環(huán)的控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，采用專用微處理器芯片，以達(dá)到對(duì)電動(dòng)機(jī)的高速、高精度控制。高可靠性可靠性是選擇數(shù)控機(jī)床的主要指標(biāo)。新型數(shù)控系統(tǒng)通過采用專用芯片的方法提高集成度，使用表面封裝技術(shù)等提高系統(tǒng)硬件質(zhì)量。增強(qiáng)故障自診斷、自恢復(fù)、保持功能等措施提高數(shù)控機(jī)床的可靠性。衡量可靠性重要的指標(biāo)是平均無故障時(shí)間（MTBF），一些先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)MTBF已達(dá)到80000小時(shí)以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達(dá)到50000小時(shí)以上。智能化應(yīng)用進(jìn)化計(jì)算、模糊系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)理，具有加工過程的自適應(yīng)控制，負(fù)載自動(dòng)識(shí)別，工藝參數(shù)自動(dòng)生成，運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，智能診斷，智能監(jiān)控等功能；應(yīng)用圖像設(shè)別和聲控技術(shù)，由CNC系統(tǒng)自動(dòng)決定工件加工部分，按自然語言進(jìn)行編程，工人只要將加工工件尺寸參數(shù)送入數(shù)控系統(tǒng)，系統(tǒng)就能自動(dòng)生成加工程序。多功能化數(shù)控機(jī)床采用一機(jī)多能，以最大限定提高機(jī)床的利用率。用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與操作者對(duì)話的接口。采用圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用。數(shù)控系統(tǒng)方面采用內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級(jí)語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。 數(shù)控加工自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制機(jī)床的產(chǎn)生及其基本原理在機(jī)床—刀具—工件組成的系統(tǒng)上進(jìn)行切削加工是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，有許多因素和參數(shù)（如工件毛坯裕量不均、材料硬度不一、刀具磨損、刀刃積屑瘤、受力變形、切削振動(dòng)和熱變形等）將使切削過程不能處于最佳狀態(tài)，從而影響切削過程的生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，甚至還會(huì)影響切削過程的正常進(jìn)行。數(shù)控機(jī)床的零件加工程序，給定了零件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的指令信息，還直接給定了切削速度、進(jìn)給速度和間接給定了切削加工裕量等工藝參數(shù)。但是在零件的加工程序中預(yù)先給定的工藝參數(shù)，一般都是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或在特定條件下試驗(yàn)確定的數(shù)據(jù)。這些參數(shù)往往不是最優(yōu)的，而且一旦確定就不能隨著切削過程條件的變化而變化，因此，使切削過程無法達(dá)到最佳狀態(tài)。如果在切削過程中，能根據(jù)隨時(shí)變化的實(shí)際切削條件及時(shí)修正切削用量，就有可能獲得最好的加工效果。機(jī)床的自適應(yīng)控制就是為了解決這一問題而在60年代出現(xiàn)的一種機(jī)床的控制技術(shù)。自適應(yīng)控制出現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)之后，它與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，是機(jī)床自動(dòng)控制技術(shù)的一個(gè)重大突破，它對(duì)機(jī)床的自動(dòng)控制將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。機(jī)床的自適應(yīng)控制以機(jī)床—刀具—工件系統(tǒng)所完成的切削過程作為調(diào)節(jié)控制對(duì)象。一個(gè)切削過程可以用一些表現(xiàn)它特性的狀態(tài)參數(shù)（如切削力、扭矩、功率、主軸變位、振動(dòng)、熱變形等）來措施，這些狀態(tài)參數(shù)因機(jī)床的輸入?yún)?shù)（如進(jìn)給速度、切削速度和切削裕量）而產(chǎn)生并受輸入?yún)?shù)的影響。在切削過程中，隨時(shí)實(shí)訓(xùn)某些狀態(tài)參數(shù)，并且根據(jù)預(yù)定的評(píng)價(jià)指標(biāo)（又稱評(píng)價(jià)函數(shù)，如最大生產(chǎn)率、最低加工成本、最好加工質(zhì)量等）或約束條件（如恒切削力、恒切削速度、恒切削功率等），及時(shí)自動(dòng)修正輸入?yún)?shù)，使切削過程達(dá)到最佳狀態(tài)，以獲得最優(yōu)的切削效益，這就是機(jī)床自適應(yīng)控制的基本定義和原理。圖110 自適應(yīng)控制系統(tǒng)的基本原理框圖如圖110所示機(jī)床自適應(yīng)控制系統(tǒng)的基本原理框圖。它除了一般數(shù)控機(jī)床的位置和速度反饋回路外，還增加了適應(yīng)控制反饋回路。當(dāng)系統(tǒng)受到各種隨機(jī)因素的干擾后，切削過程的狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值即發(fā)生變化，用傳感隨時(shí)檢測(cè)到這些參數(shù)的數(shù)值并經(jīng)轉(zhuǎn)換，在適應(yīng)控制單元中與給定的評(píng)價(jià)指標(biāo)或約束條件進(jìn)行判別比較，然后經(jīng)機(jī)床的數(shù)控裝置輸出校正信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)進(jìn)行修正，從而使切削過程向預(yù)定的指標(biāo)和條件轉(zhuǎn)變，以達(dá)到最佳狀態(tài)。由上所述，機(jī)床的適應(yīng)控制需要經(jīng)過判別（檢測(cè)）、決策（比較）、校正（調(diào)節(jié)）這三個(gè)過程。適應(yīng)控制機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1）提高切削效率，充分發(fā)揮機(jī)床效能。2）能根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)或約束條件的要求，使切削過程在最佳狀態(tài)下進(jìn)行，可以達(dá)到加工成本最低、加工質(zhì)量最高的目的。可使機(jī)床約束，在容許負(fù)載下工作，從而保護(hù)了機(jī)床。3）由于適應(yīng)控制機(jī)床能在預(yù)定的目標(biāo)下自動(dòng)調(diào)節(jié)校正切削用量，因此，諸如快速進(jìn)給和工作進(jìn)給的轉(zhuǎn)換，分配切削裕量的走刀數(shù)等指令，不必在零件加工程序中預(yù)先規(guī)定，只需按工件的最后形狀編制程序，這樣就簡(jiǎn)化了程序和縮短編程時(shí)間。自60年代以來，簡(jiǎn)單的適應(yīng)控制機(jī)床或附在數(shù)控機(jī)床上的適應(yīng)控制裝置已進(jìn)入了實(shí)用化階段。而復(fù)雜的適應(yīng)控制機(jī)床，如以最低成本和最好加工質(zhì)量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的機(jī)床，由于種種狀態(tài)參數(shù)聯(lián)機(jī)檢測(cè)傳感器尚未達(dá)到實(shí)用化的程度，所以還停留在實(shí)驗(yàn)研究階段。自適應(yīng)控制機(jī)床的類型一般分為約束適應(yīng)控制（ACC）和最佳適應(yīng)控制兩種類型。如圖111 為一種約束自適應(yīng)控制的機(jī)床。 圖111 自適應(yīng)控制機(jī)床 柔性制造單元與柔性制造系統(tǒng)柔性制造單元（FMC）FMC是一種在人的參與減小到最小時(shí)，能連續(xù)地對(duì)同一加工點(diǎn)內(nèi)不同的零件進(jìn)行自動(dòng)加工的最小加工單元。它是由加工中心