【正文】 。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、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、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。所謂開放式數(shù)控系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮明個性的名牌產(chǎn)品。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的 NGC(The Next Generation WorkStation/Machine Control)、歐共體的 OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems) 、日本的 OSEC(Open System Environment for Controller)，中國的 ONC(Open Numerical Control System)等。 、 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智 能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 在 EMO2020 展會上，新日本工機的 5 面加工機床采用復(fù)合主軸頭，可實現(xiàn)4 個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn) 5 軸聯(lián)動加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其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。一般認(rèn)為， 1 臺 5 軸聯(lián)動機床的效率可以等于 2 臺 3 軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時， 5 軸聯(lián)動加工可比 3 軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。 為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大。 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 10μ m 提高到 5μ m，精密級加工中心則從 3～ 5μ m，提高到 1～ m，并且超精密加工精度已開始進入納米級 ( m)。美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach 機床進給速度最大達 60m/min，快速 為 100m/min，加速度達 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達 60 000r/min。 從 EMO2020 展會情況來看，高速加工中心進給速度可達 80m/min，甚至更高，空運行速度可達 100m/min 左右。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機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)件的強度、剛度和可靠性得到提高。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學(xué)會（ CIRP）將其確定為 21 世紀(jì)的中心研究方向之一。 、 高速、 高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。 、 CAD/CAM 與 CNC 的集成已成為擴展數(shù)控系統(tǒng)功能的重要途徑 國際主流數(shù)控系統(tǒng)廠商在研制最新數(shù)控系統(tǒng)的同時，都非常注重對CAD/CAM/CNC 集成技術(shù)的開發(fā)，并明確的將圖形化、集成式的編程系統(tǒng)作為擴展數(shù)控系統(tǒng)功能、提高數(shù)控系統(tǒng)人機交互方式友好性的重要途徑。 在芝加哥 IMTS2020 上，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué) Yusuf Altintas 教授展示的切削參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，采用現(xiàn)代測試技術(shù)檢測機床的各項運行參數(shù)和動態(tài)參數(shù)，并結(jié)合 CAD/CAM 技 術(shù)，經(jīng)過優(yōu)化計算，合理地將刀具參數(shù)、機床參數(shù)以及被加工材料性能參數(shù)結(jié)合起來，得到刀具軌跡和運行參數(shù)，極大地提山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文紙 第 1 頁 共 頁 裝 訂 線 高了切削加工的效率和刀具的使用壽命。 3) 提高數(shù)據(jù)分辨率 以納米級的分辨率參與到各個環(huán)節(jié)，如： FANUC 系統(tǒng)的納米插補技術(shù)。 2) 提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力 提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力不僅是高速加工的前提，也是保證精度的有利措施。 1) 高速下的平滑控制 通過對運動速度、加速 度、加加速度的優(yōu)化，減少機床振顫，使加工更加平穩(wěn)，獲得更高的加工表面質(zhì)量。另外， HEIDENHAIN 還對機床運行時間和絲杠溫升變形規(guī)律進行研究。 2) HEIDENHAIN 公司 號稱在歐洲數(shù)控系統(tǒng)銷售第一的 HEIDENHAIN 公司，由于多年來從事精密模具加工，對加工速度及精度的提升有著深刻、獨到的見解。MPC(Machining Point Control－加工點控制 ) 采用 MPC 功能，可在加工點處抑止振顫，獲得更高的加工精度。采用反向間隙加速功能后將顯著改善象限尖峰，提高加工精度。 圖 7 HRV4 更小的溫升 MTC(Machine Tip Control) 為了控制機床在加工點處的振顫， FANUC 研究了機床頂部控制 (MTC)和加速率傳感單元用于檢測加工點處的加速率。其特點為：在任何時刻，均采用納米層次的位置指令；超高速伺服控制處理器； ai 高分辨率的脈沖編碼器 (16 million/rev)；防止機械振顫的 HRV 濾波器。 1) FANUC 公司 FANUC 公司一直走在數(shù)控技術(shù)的前沿，并不斷提出新的概念來引導(dǎo)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，除納米插補，納米 CNC 系統(tǒng)等概念外，在高速高精方面又推出了以下較新的技術(shù)： 數(shù)控機床的高速、高精要求，對數(shù)控系統(tǒng)的高速高精控制算法、高速高精動態(tài)特性控制技術(shù)等提出了更高的要求。 在精度方面，精密數(shù)控機床的機械加工精度已從道級 ()提升到微米級()。目前生產(chǎn)效率低的問題，不單在于刀具的切削速度低， 也不單在于刀具的進給速度低，而在于針對給定的材料和其它條件，如何將刀具切削速度和進給速度有機地結(jié)合起來，以實現(xiàn)高性能切削 (HPC)。為了能夠優(yōu)化金屬切削的加工過程，現(xiàn)代化的加工將越來越多地采用高性能切削 (High Performance Cutting)。 山東淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文紙 第 1 頁 共 頁 裝 訂 線 在速度方面，目前數(shù)控機床運動的加速度已提高到 2～ 3g，快速移動速度提高到 150～ 200m/min。高速、高精度數(shù)控機床是多品種、變批量加工環(huán)境下保持高效與柔性統(tǒng)一的必要工具。 FANUC 通過運行于 PC 上CIMPLICITY i CELL 軟件包，可實現(xiàn)多臺聯(lián)網(wǎng) CNC 的管理。 SIEMENS 基于 inter 的 “ePS”(電子產(chǎn)品服務(wù) )軟件方案，可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問 Sinumerik 810D/840D/840Di 控 制 系 統(tǒng) ， 通 過 其 CM(Condition Monitoring——狀態(tài)監(jiān)控 )系統(tǒng)在線連續(xù)監(jiān)控數(shù)控系統(tǒng)的軸狀態(tài)、 PLC 狀態(tài)等，并評估機床狀況、分析相關(guān)的機床參數(shù)，實現(xiàn)遠程診斷、維修服務(wù)，防 止早期故障引起的意外停機，減少檢修停工期，增強可靠性，提升機床有效性，提高生產(chǎn)率，降低維護費用。 Rexroth 公司的數(shù)控系統(tǒng)在各個層面上采用通用通訊機制：外部計算機級，基于工業(yè) PC 的開放式體系結(jié)構(gòu)，提供了簡單有效的外圍計算機通訊方 法，如以太網(wǎng) TCP/IP， OPC 以及 COM/DCOM 的 Windows 訪問機制； HMI 級基于 Windows XP 或 Windows 等操作系統(tǒng)，使用如 Microsoft work等標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換； I/O級使用諸如 PROFIBUSDP 或 DeviceNet等世界通用標(biāo)準(zhǔn)，連接傳感器等 I/O 設(shè)備；驅(qū) 動級使用諸如 SERCOS 等國際標(biāo)準(zhǔn)接口，以獲得高的動態(tài)特性和精度。PCM