【文章內(nèi)容簡介】 為首選的控制方式。閉環(huán)控制系統(tǒng)：是在機床最終的運動部件的相應(yīng)位置安裝直線或回轉(zhuǎn)式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入指令位移量比較，用差值控制運動部件。優(yōu)點是將機械傳動鏈的全部環(huán)節(jié)都包含在閉環(huán)內(nèi)，精度取決于檢測裝置的精度，超過半閉環(huán)系統(tǒng)。缺點是價格昂貴、對機構(gòu)和傳動鏈要求嚴格，不然會引起振蕩，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。一般把數(shù)控機床分為精密型、普通型、經(jīng)濟型。數(shù)控機床水平的高低一般取決于以下幾個參數(shù)和功能。 中央處理單元：經(jīng)濟型數(shù)控8位CPU，精密和普通型有16位發(fā)展到32或64位且采用精簡指令集的CPU。分辨率和進給速度：經(jīng)濟型數(shù)控分別率10181。m進給速度8~15m/min；普通型數(shù)控分別率1181。m進給速度15~24m/min；~100m/min。 多軸聯(lián)動功能：經(jīng)濟型數(shù)控2~3軸聯(lián)動；普通與精密型數(shù)控3~5軸聯(lián)動，甚至更多。 顯示功能：經(jīng)濟型數(shù)控只有簡單的數(shù)碼顯示或簡單的CRT字符顯示；普通型則有較為齊全的CRT顯示，還有圖形、人及對話、自診等功能；精密型則還有三維圖形顯示。 通信功能：經(jīng)濟型無通信功能；普通型有RS232或DNC等接口；精密型有MAP等高性能通信接口。除以上四種分類外，目前還有用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式來分類，分硬件和軟件數(shù)控?？刂谱鴺溯S數(shù)和聯(lián)動咒術(shù)方式分位三軸二聯(lián)動和四軸四聯(lián)動等。數(shù)控機床最早誕生于美國。1948年，美國帕森斯公司在研制加工直升機葉片輪廓檢查用樣板的機床時，提出了數(shù)控機床的設(shè)想，后受美國空軍委托與麻省理工學(xué)院合作，于1952年試制了世界上第一臺三坐標數(shù)控立式銑床，其數(shù)控系統(tǒng)采用電子管。1960年開始，德國、日本、中國等都陸續(xù)地開發(fā)、生產(chǎn)及使用數(shù)控機床，中國于1968年由北京第一機床廠研制出第一臺數(shù)控機床。1974年微處理器直接用于數(shù)控機床，進一步促進了數(shù)控機床的普及應(yīng)用和飛速發(fā)展。由于微電子和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)一直在不斷更新，到目前為止已經(jīng)歷過以下幾代變化：第一代數(shù)控（1952~1959年）：采用電子管構(gòu)成的硬件數(shù)控系統(tǒng)； 第二代數(shù)控（1959~1965年）：采用晶體管電路為主的硬件數(shù)控系統(tǒng)；第三代數(shù)控（1965年開始）：采用小、中規(guī)模集成電路的硬件數(shù)控系統(tǒng)；第四代數(shù)控（1970年開始）：采用大規(guī)模集成電路的小型通用電子計算機數(shù)控系統(tǒng)；第五代數(shù)控（1974年開始）：采用微型計算機控制的數(shù)控系統(tǒng)；第六代數(shù)控（1990年開始）：采用工控PC機的通用CNC系統(tǒng)。前三代為第一階段，數(shù)控系統(tǒng)主要是由硬件聯(lián)結(jié)構(gòu)成，稱為硬件數(shù)控；后三代稱為計算機數(shù)控，其功能主要由軟件完成。 近20年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，先進制造技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。目前數(shù)控技術(shù)主要朝以下方向發(fā)展：向高速度、高精度方向發(fā)展速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次、產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和在市場上的競爭能力。在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級加工中心則從3~5μm提高到1~，并且超精密加工精度已開始進入納米級（）。加工精度的提高不僅在于采用了滾珠絲杠副、靜壓導(dǎo)軌、直線滾動導(dǎo)軌、磁浮導(dǎo)軌等部件，提高了CNC系統(tǒng)的控制精度，應(yīng)用了高分辨率位置檢測裝置，而且也在于使用了各種誤差補償技術(shù)，如絲杠螺距誤差補償、刀具誤差補償、熱變形誤差補償、空間誤差綜合補償?shù)?。在加工速度方面，高速加工源?0世紀90年代初，以電主軸和直線電機的應(yīng)用為特征，使主軸轉(zhuǎn)速大大提高，進給速度達60m／min以上，進給加速度和減速度達到1~2g以上，主軸轉(zhuǎn)速達100000r/min以上。高速進給要求數(shù)控系統(tǒng)的運算速度快、采樣周期短，還要求數(shù)控系統(tǒng)具有足夠的超前路徑加（減）速優(yōu)化預(yù)處理能力（前瞻處理），有些系統(tǒng)可提前處理5000個程序段。為保證加工速度，高檔數(shù)控系統(tǒng)可在每秒內(nèi)進行2000~10000次進給速度的改變。向柔性化、功能集成化方向發(fā)展數(shù)控機床在提高單機柔性化的同時，朝單元柔性化和系統(tǒng)化方向發(fā)展，如出現(xiàn)了數(shù)控多軸加工中心、換刀換箱式加工中心等具有柔性的高效加工設(shè)備；出現(xiàn)了由多臺數(shù)控機床組成底層加工設(shè)備的柔性制造單元（Flexible Manufacturing Cell，F(xiàn)MC）、柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，F(xiàn)MS）、柔性加工線（Flexible Manufacturing Line，F(xiàn)ML）。在現(xiàn)代數(shù)控機床上，自動換刀裝置、自動工作臺交換裝置等已成為基本裝置。隨著數(shù)控機床向柔性化方向的發(fā)展，功能集成化更多地體現(xiàn)在：工件自動裝卸，工件自動定位，刀具自動對刀，工件自動測量與補償，集鉆、車、鏜、銑、磨為一體的“萬能加工”和集裝卸、加工、測量為一體的“完整加工”等。向智能化方向發(fā)展隨著人工智能在計算機領(lǐng)域不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展。在新一代的數(shù)控系統(tǒng)中，由于采用“進化計算”（Evolutionary Computation）、“模糊系統(tǒng)”（Fuzzy System）和“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”（Neural Network）等控制機理，性能大大提高，具有加工過程的自適應(yīng)控制、負載自動識別、工藝參數(shù)自生成、運動參數(shù)動態(tài)補償、智能診斷、智能監(jiān)控等功能。（1）引進自適應(yīng)控制技術(shù) 由于在實際加工過程中，影響加工精度因素較多，如工件余量不均勻、材料硬度不均勻、刀具磨損、工件變形、機床熱變形等。這些因素事先難以預(yù)知，以致在實際加工中，很難用最佳參數(shù)進行切削。引進自適應(yīng)控制技術(shù)的目的是使加工系統(tǒng)能根據(jù)切削條件的變化自動調(diào)節(jié)切削用量等參數(shù)，使加工過程保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。 （2）故障自診斷、自修復(fù)功能 在系統(tǒng)整個工作狀態(tài)中，利用數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝程序隨時對數(shù)控系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設(shè)備進行自診斷、自檢查。一旦出現(xiàn)故障，立即采用停機等措施，并進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位和原因等，并利用“冗余”技術(shù)，自動使故障模塊脫機，接通備用模塊。 （3）刀具壽命自動檢測和自動換刀功能 利用紅外、聲發(fā)射、激光等檢測手段，對刀具和工件進行檢測。發(fā)現(xiàn)工件超差、刀具磨損和破損等，及時進行報警、自動補償或更換刀具，確保產(chǎn)品質(zhì)量。 （4）模式識別技術(shù) 應(yīng)用圖像識別和聲控技術(shù)，使機床自己辨識圖樣，按照自然語言命令進行加工。 （5）智能化交流伺服驅(qū)動技術(shù) 目前已研究能自動識別負載并自動調(diào)整參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能化主軸交流驅(qū)動裝置和進給伺服驅(qū)動裝置，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳運行。 向高可靠性方向發(fā)展數(shù)控機床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標，它主要取決于數(shù)控系統(tǒng)各伺服驅(qū)動單元的可靠性。為提高可靠性，目前主要采取以下措施： （1）采用更高集成度的電路芯片，采用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性。 （2）通過硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時通過硬件結(jié)構(gòu)的模塊化、標準化、通用化及系列化，提高硬件的生產(chǎn)批量和質(zhì)量。 （3）增強故障自診斷、自恢復(fù)和保護功能，對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進行故障診斷、報警。當發(fā)生加工超程、刀損、干擾、斷電等各種意外時，自動進行相應(yīng)的保護。向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展 數(shù)控機床的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足柔性生產(chǎn)線、柔性制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對信息集成的需求，也是實現(xiàn)新的制造模式，如敏捷制造（Agile Manufacturing，AM）、虛擬企業(yè)（Virtual Enterprise，VE）、全球制造（Global Manufacturing，GM）的基礎(chǔ)單元。目前先進的數(shù)控系統(tǒng)為用戶提供了強大的聯(lián)網(wǎng)能力，除了具有RS232C接口外，還帶有遠程緩沖功能的DNC接口，可以實現(xiàn)多臺數(shù)控機床間的數(shù)據(jù)通信和直接對多臺數(shù)控機床進行控制。有的已配備與工業(yè)局域網(wǎng)通信的功能以及網(wǎng)絡(luò)接口，促進了系統(tǒng)集成化和信息綜合化，使遠