【正文】 運(yùn)行以坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)為主的實(shí)時(shí)控制（作為數(shù)控功能運(yùn)行）。運(yùn)動(dòng)執(zhí)行通過伺服卡傳遞數(shù)據(jù)，由伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)坐標(biāo) 軸電機(jī)。 全方位開放。 結(jié)構(gòu) ： 目前開放的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有 3種： ① 基于 PC的 CNC系統(tǒng) （ 軟數(shù)控 ： Soft CNC） ： 以 PC機(jī)為平臺(tái)，數(shù)控功能由軟件模塊實(shí)現(xiàn)，但要決實(shí)時(shí)性的 問題。 ④ 可維護(hù)性：用戶修方便。 ②可 擴(kuò)展性：不同的模塊能運(yùn)行于一個(gè)平臺(tái)，而不出現(xiàn)沖突。 開放性 ： 開放式數(shù)控系統(tǒng)，不但要求模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化 (用戶界 面、圖形顯示、動(dòng)態(tài)仿真、數(shù)控編程、故障診斷、網(wǎng)絡(luò)通訊 )， 而且對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性要求很高。 OMAC、 OSACA、 OSEC是在當(dāng)前開放式控制系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi) 有很大影響的三個(gè)計(jì)劃。 ? 日本： OSEC 1995年日本六家公司 :東芝機(jī)器制造公司、豐田機(jī)器廠、 MAZAK公司、日本 IBM、三菱電子公司和 SML公司共同實(shí) 施了 “控制器開放系統(tǒng)環(huán)境 計(jì)劃。 ? 歐洲 ： OSACA 1992年 在歐洲，啟動(dòng)了一項(xiàng)“ 自動(dòng)化系統(tǒng)中控制器的開放 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)（ OSACAOpen System Architecture for Controls within Automation Systems） ” 的聯(lián)合計(jì)劃。 1995年 ， 在 NGC的基礎(chǔ)上 ， 由 美國國防部資助又開始了由 20個(gè)公司合作的 “ OASAY” 計(jì)劃 ， 目的是建立 8個(gè)控制器并 在 6個(gè)不同的系統(tǒng)平臺(tái)上測(cè)試這 8個(gè)控制器 。 ? 用戶界面不靈活 ， 網(wǎng)絡(luò)功能弱 ， 系統(tǒng)維護(hù)培訓(xùn)昂貴 。 ? 現(xiàn)在的 CNC技術(shù) （ 其核心為 CNC控制器和驅(qū)動(dòng)技術(shù) ） 及結(jié)構(gòu) 為專用的軟硬件 ， 遠(yuǎn)落后于 PC的主流技術(shù) 。主要有以下幾方面： ⑴ 數(shù)控編程界面； ⑵ 數(shù)控系統(tǒng)的開放性； ⑶ 數(shù)控系統(tǒng)的智能化； ⑷ CAM和 CNC之間的功能重新劃分 （ 嵌入式 CAM） ； ⑸ 加工質(zhì)量和效率 ， CNC改變被動(dòng)執(zhí)行者的地位； ⑹ 數(shù)據(jù)共享與網(wǎng)絡(luò)制造 。 STEPNC為計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）提供的發(fā)展空間 STEPNC的發(fā)展使得 STEP標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展到自動(dòng)化加工的底層設(shè)備，建立了一條貫穿整個(gè)制造過程的高速公路。 ⑦ 較少的后置處理，而且更標(biāo)準(zhǔn)化。 ⑤ 新標(biāo)準(zhǔn)允許操作者因?yàn)閷Ｓ脵C(jī)床和技術(shù)，而執(zhí)行專門的功能。 ③ CNC 程序設(shè)想可以放在新開發(fā)的 CNC控制器上 , 也可能放在 分離的支持和改進(jìn)現(xiàn)有 CNC控制器的高級(jí)系統(tǒng)上（包括各種 網(wǎng)絡(luò)）。 CNC對(duì)工作步驟解析 為坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)和刀具的動(dòng)作。 不采用刀具運(yùn)動(dòng)編程，而采用工作步驟面向?qū)ο蟮母拍睢? 程序結(jié)束 （ 數(shù)據(jù)段 ） 說明：文件程序名 、編者、日期、注釋 4. STEPNC特點(diǎn)： 廢棄了傳統(tǒng)的數(shù)控程序， 無后置處理，無 G、 M代碼。 鉆削加工（刀具、工藝、機(jī)床功能） … 35=Machining Workingstep(… ) 。20為加工工步，包括： 21加工特征、 22加工操作 21=Round hole(‘ Hole M6 ’ , , … ) 。 1規(guī)劃由 工作計(jì)劃 10完成 10=Workplan(20, 35, … ) 。 文件頭部分 結(jié)束 DATA 。 3. 例子 （西門子公司開發(fā)的 ,其中的斜體為特意加入的說明 )： HEADER 。 ? 其后的內(nèi)容可分為三部分： ?工作與可執(zhí)行語句 （ Executable， 包括工作步驟 、 一般 NC 功能如信息顯示等 、 流程控制 ） 。 ? 數(shù)據(jù)以 DATA開始，包含了加工零件所需的所有信息和操 作任務(wù)。 ? 將特征與技術(shù)信息聯(lián)系到一起。 STEPNC數(shù)控程序結(jié)構(gòu) 1. STEPNC數(shù)控程序編制的原則： ? 采用了 ISO10303數(shù)據(jù)格式和面向特征的編程原則。 ? 工作步驟將具體的加工特征（如平面、復(fù)雜曲面、孔等）與 具體的操作（ Machiningoperation）聯(lián)系起來。 ?工件上需去除的材料的區(qū)域由一系列加工特征（ Machining feature）定義。 正在制定的 STEPNC標(biāo)準(zhǔn)有： ?數(shù)控車削加工 （ Part 12） ； ?放電加工（ Part 13）； ?木材和玻璃加工（ Part 14）； ?檢測(cè)（ Part 15）等。其中有： ?三維幾何信息 AP203/AP214； ?特征信息 AP224； ?工藝信息 （ 如車 、 銑 、 放電加工等 ） AP219； ?檢測(cè)信息 AP219等等。 STEPNC標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容 STEPNC定義了一個(gè)新的應(yīng)用協(xié)議 AP238 ，作為 CAM與 CNC之間數(shù)據(jù)交換的具體規(guī)范 。 ?歐洲、美國（ Super Model項(xiàng)目）、韓國、日本（ Digital Sater項(xiàng)目）都在積極的進(jìn)行，而且關(guān)于 STEPNC的研究已 取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。 要求 CNC系統(tǒng)直接使用符合 STEP 標(biāo)準(zhǔn)的 CAD三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型（包括工件幾何數(shù)據(jù)、設(shè)置、 制造特征信息、工藝信息和刀具信息），而直接產(chǎn)生的加工 程序用來控制機(jī)床。 ?STEP、 STEPNC是中性的 ,采用面向?qū)ο蟮恼Z言 :EXPRESS, 以面向?qū)ο蟮男问綄a(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息與制造信息聯(lián)系起來， STEPNC數(shù)控系統(tǒng)能進(jìn)行 CAD /CAM與 CNC一體化的加工。 ?體現(xiàn)不出 IT技術(shù)與 MT技術(shù)的結(jié)合： CAD/CAM/CAE/PDM… 限制了制造業(yè)的發(fā)展 。 9. 2 新的 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn) STEPNC STEPNC標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生及概念 ： ?數(shù)控發(fā)展已 50多年了 ， 編程還在采用 G、 M代碼 、 地址字的 程序格式 （ ISO6983） ， 它 是面向運(yùn)動(dòng)和開關(guān)控制的 語言 。 第九章 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向 9. 1 數(shù)控技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)代 ， 數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用是 FMC/FMS/CIMS， 其發(fā)展方 向是 高速化 、 高精度化 、 高效加工 、 多功能化 、 小型化 、 復(fù) 合化 、 開放化和智能化以及數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 。 目前的動(dòng)向是 : 開放式數(shù)控系統(tǒng) 、 高速加工系統(tǒng) 。 ?限制了 CNC系統(tǒng)的開放性和智能化發(fā)展的需要 ， 使 CNC與 CAM技術(shù)之間形成了瓶頸 。 ?為此國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO制定了 “ 產(chǎn)品 模型 數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn) ” STEP（ Standard for the Exchange of Product Model Data） （ ISO10303） ?產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn) STEP， 是面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型 ， 將 此擴(kuò)展到數(shù)控領(lǐng)域 ， 形成了 STEPNC新 標(biāo)準(zhǔn) （ ISO14649） 2. STEPNC數(shù)據(jù)模型 ?STEPNC為 “ 新型的 CNC控制器數(shù)據(jù)模型 ” 標(biāo)準(zhǔn) ， 它是從 CAM到 CNC的數(shù)據(jù)模型 。 ?STEPNC為 CNC系統(tǒng) 重新規(guī)定 CAD/CAM與 CNC之間的接 口，可以進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換。 3. STEPNC研制情況 ?STEPNC是當(dāng)前世界各國正在開展的研究項(xiàng)目。 ?法那科、西門子數(shù)控系統(tǒng)公司都宣布將執(zhí)行 STEPNC標(biāo)準(zhǔn)。 1. AP238 AP238包括從產(chǎn)品概念到成品（零件）全過程所需的全部信 息。 2. STEPNC 標(biāo)準(zhǔn)（草案）內(nèi)容： 有關(guān)基本規(guī)則與銑削加工的標(biāo)準(zhǔn) （ 草案 ） 已完成 ， 包括： ?基本概念和規(guī)則 （ Part 1） ； ?通用數(shù)據(jù) （ Part 10） ； ?數(shù)控銑削加工工藝 （ Part 11） ； ?刀具 、 銑削刀具 （ Part 111） 等 。 3. 標(biāo)準(zhǔn)通用數(shù)據(jù) 包括二大部分 : 工件（ Workpiece，指成品）和工作計(jì)劃（ Workplan）。 ?工作計(jì)劃包括若干工作步驟（ Working step）。 ? 操作（ operation）本身是 ISO14649定義的一個(gè)面向的概念， 涉及加工方法、刀具、刀軌、工藝策略等。 ? 以工作步驟為加工流程的的基本單位。 ? 每個(gè)工作步驟只定義一個(gè)具體操作（干什么、如何干、只 能用一種刀具和一種策略） 2. 程序結(jié)構(gòu)：程序結(jié)構(gòu)分為文件頭和數(shù)據(jù)段 ? 文件頭以 HEADER為標(biāo)記，主要說明文件名、編程者、日 期以及注釋等。根據(jù)規(guī)定，首先要有一個(gè) PROJECT語句。 ?技術(shù)描述 （ 刀具 、 機(jī)床功能 、 加工策略等 ） ?幾何描述 （ 幾何數(shù)據(jù) 、 加工特征等 ） ? ENDSEC為程序結(jié)束標(biāo)志 。 文件頭部 開 始 語句 … ENDSEC 。 數(shù)據(jù)段開始 1 = PROJECT(Workplan 10) 。10包括： 20工步 、 35工步 、 … … 20=Machining Workingstep( , 21 (feature), 22 (Machining) 。被加工的是 M6‥ ,圓周孔 22=Drilling((Tool) , , , (technology), (Machine functions) 。 35為加工工步 … 其它 加工工步 ENDSEC 。 ISO14649的目標(biāo)為： ① 改進(jìn) CAD/CAM 系統(tǒng)與 CNC控制器之間的連接，數(shù)據(jù)傳遞。工 作步驟相應(yīng)于高級(jí)特征和過程參數(shù)。 ② 數(shù)據(jù)模塊必須包括所有的復(fù)雜級(jí)別（從加工時(shí)，指令的 CAD 幾何數(shù)據(jù)到離散值的簡(jiǎn)單軸運(yùn)動(dòng)）。 ④ 對(duì)于數(shù)控程序的新標(biāo)準(zhǔn)將提供機(jī)床操作者更多的柔性、功能、 統(tǒng)計(jì)表的編輯定義、相關(guān)控制和幾何過程的修正。 ⑥ 對(duì)于最終用戶新的標(biāo)準(zhǔn)提供統(tǒng)一的編程格式，使程序準(zhǔn)備更 快、更廉價(jià)。在數(shù)控編程級(jí) CAD/CAM 系統(tǒng)和 NC系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換將更方便。將影響相關(guān)的 CAX技術(shù)（ CAD、 CAPP、 CAM、 CAE、 PDM、 ERP等）、刀具、機(jī)床、夾具、先進(jìn)生產(chǎn)模式等。 9. 3 開放式數(shù)控 （ OPEN CNC ） ： ?當(dāng)今的 CNC控制器是個(gè)黑匣子，封閉保密，制造廠和用戶不 能把特殊加工工藝、管理經(jīng)驗(yàn)和操作技能等放進(jìn)去，要求透 明 ， 因此需要開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng) 。 升級(jí)困難 ， 各廠 家產(chǎn)品不兼容 ， 成本高 。 2. 發(fā)展情況： ? 美國： OMAC 1981年 ， 國防部為了減少軍備制造對(duì)日本控制系統(tǒng)的依 賴性 ， 開始了一項(xiàng)名為 “ 下一代控制器 （ NGC） ” 的計(jì)劃 ， 并成立了 “ 美國國家科學(xué)制造中心 ” ， 該計(jì)劃于 1991年終 止 ， 完成了 “ 開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) （ SOSAS） ” 。