【正文】 基 本 模 塊，如CPU、存 儲 器、位 置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機(jī)床上對其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn) 行，不 同 機(jī) 床 的 畫 面 可 同 時 顯 示在每一臺機(jī)床的屏幕上。智 能 化 新 一 代PCNC數(shù) 控 系 統(tǒng) 將 計 算機(jī)智能技 術(shù)、網(wǎng) 絡(luò)技 術(shù)、CAD ／ CAM、伺服 控 制、自 適 應(yīng) 控 制、動 態(tài) 數(shù) 據(jù) 管 理 及動態(tài)刀具補(bǔ)償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。本章對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領(lǐng)域存在的問題進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，對21世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展途徑進(jìn)行了探討，提出了以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以商品化為主干，以 管 理 和 營 銷 為 重 點(diǎn)，以 技 術(shù) 支 持和服務(wù)為后盾，堅持可持續(xù)發(fā)展道路的總體發(fā)展戰(zhàn)略。衷 心 希 望，我 國 科 技 界、產(chǎn) 業(yè) 界 和教育界通力合作，把握好知識經(jīng)濟(jì)帶來的難得機(jī)遇，迎接競爭全球化帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，使我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)最終走向世界的前列。我國在從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的過程中，大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)具有重要意義。在電氣裝聯(lián)上廣泛采用表面安裝(SMT)、三維高密度(three dimensional high density)技術(shù)，極大地提高系統(tǒng)的可靠性。薄膜晶體管液晶顯示器(TFTLCD)技術(shù)使得顯示裝置趨于平板化，更便于機(jī)電一體化安裝并改善人機(jī)界面。 2 體系結(jié)構(gòu)向開放式發(fā)展 　　開放式數(shù)控的討論已有好些年了，但是應(yīng)該看到，對于開放式結(jié)構(gòu)至今沒有一致性的定義。而另一些用戶認(rèn)為開放式意味著所有控制器操作界面完全一致。對大公司和大學(xué)的研究工程師來說，開放式意味著以上這些均來自隨即拿來就用的積木塊。目前的一個積極成果即是基于PC的CNC，即PCbased。每一個數(shù)控系統(tǒng)都是獨(dú)特的，不透明的。在開放式數(shù)控呼聲日益高漲的今天，研究實時操作系統(tǒng)在CNC軟件中的應(yīng)用是順理成章的事。選擇一個合適的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)，將插補(bǔ)、伺服、譯碼、數(shù)據(jù)處理等數(shù)控應(yīng)用軟件往上“掛”，最終移植到一個硬件環(huán)境中去，形成最終使用戶滿意的數(shù)控系統(tǒng)，也就是個性化的CNC系統(tǒng)，這將是開放式數(shù)控的主要方向。4 現(xiàn)場總線技術(shù)開始廣泛使用 　　現(xiàn)場總線(field bus)實質(zhì)上是工控網(wǎng)絡(luò)中的低檔產(chǎn)品。 　　1)通信環(huán)境惡劣，可能受到溫度、濕度變化、塵埃、電壓波動、機(jī)械振動和電磁場干擾等因素影響。 　　3)通信內(nèi)容和時間一般可以預(yù)先設(shè)定，隨機(jī)、自發(fā)產(chǎn)生的信息相對較少，這可使通信協(xié)議大大簡化。 　　5)要求有一定的故障診斷和容錯能力，以防止不必要的系統(tǒng)故障。 5 PLC功能繼續(xù)增強(qiáng) 　　可編程控制器(PLC)在數(shù)控機(jī)床上主要完成MST功能(輔助功能)，即除了主運(yùn)動以外的輔助功能，但目前PLC在數(shù)控機(jī)床上的功能正在逐漸擴(kuò)大，例如：1)可通過報警文本編輯產(chǎn)生個性化的診斷頁面。3)在系統(tǒng)配置和初始化時發(fā)揮作用，這個作用對西門子系統(tǒng)的PLC最為明顯。為解決大容量零件加工程序的傳遞和存儲，一是可采用DNC中的前端機(jī)進(jìn)行分配和傳輸。另外一種，對于帶PCMC認(rèn)卡的CNC系統(tǒng)，可利用該存儲卡傳遞加工程序(一張卡為5—8M)。 7 數(shù)字式交流伺服成為主流 　　數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)體積小，性能好，調(diào)試方便，克服了過去模擬伺服系統(tǒng)用電位器調(diào)節(jié)的不便。 　8 數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境越來越友好 　　數(shù)控系統(tǒng)如何安裝在一臺機(jī)床上，這就是數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境。另一個是機(jī)床參數(shù)的確定。而后者主要匹配機(jī)床的主運(yùn)動，例如進(jìn)給速度，加減速，行程限制等。早期的數(shù)控機(jī)床的梯形圖是由CNC工程師根據(jù)機(jī)床的功能編寫的。用戶可根據(jù)CNC制造商提供的集成方法和文件自行開發(fā)，大大促進(jìn)了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和普及。 　9 數(shù)控相關(guān)技術(shù)和社會服務(wù)體系正在逐步完善 　　數(shù)控相關(guān)技術(shù)，首推CAD/CAM，目前商用的CAD/CAM軟件十分豐富，UGII，Pro/E，Solidworks，Mastercam等已十分普遍。所生成的數(shù)控零件加工程序更符合實際需要。而這些零件加工程序一進(jìn)入數(shù)控系統(tǒng)后又還原二進(jìn)制文件以供插補(bǔ)等運(yùn)算。人們期待著一種CAD/CAM/CNC的高效信息傳遞方式，這里還有較長的路要走。②驅(qū)動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展。④數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。(1)日本山崎馬扎克公司開發(fā)出了2種可使用長鏜桿切削工件的復(fù)合加工機(jī)床，一種是以臥式車床為原型，與臥式加工中心(MC)組合而成的臥式復(fù)合加工機(jī)床“INTEGREX e一650H II”；另一種是以立式車床為原型，與立式MC組合而成的立式復(fù)合加工機(jī)床“INTEGREX e一1060V／8 II RAM”。其主要特點(diǎn)是主軸最高轉(zhuǎn)速1 600 r／min，快移速度40 m／min，刀具庫容量40把，刀具更換時間(刀到刀)1．8 s(刀具質(zhì)量20 kg以下)。該鏜桿架自頂端起依次由刀具、長柄和刀架組成。MC一側(cè)的主軸除從機(jī)床正面觀察處于縱深方向的y軸外，還有一個B軸(位于l，軸四周的軸)。長鏜桿架與MC一側(cè)的主軸軸頭的上述動作聯(lián)動。而且還能在最后形成的軸孔內(nèi)徑上切削溝槽等。這種柱塞具有900 mm的行程，固定在鏜桿桿頭上的刀具在工件內(nèi)面可達(dá)到900 mm的深度。該ATC是在MC一側(cè)的ATC之外另外設(shè)計的。因此，在其中一方進(jìn)行切削的過程中，通過讓另一方移至可動范圍之外處于待機(jī)狀態(tài)，防止二者相互干擾。其具有16．8 kW(22．5 hp)強(qiáng)大的主軸電動機(jī)在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的扭矩輸出。主軸轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到7 500 r／rain。無論是切削鋼件還是鋁件，都保證其有充分的動力，既可重切削又可高速切削。床身采用整體鑄造，內(nèi)部遍布網(wǎng)狀加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。伺服電動機(jī)采用世界名品BALDO電動機(jī)，高達(dá)16 900 N的軸推力，有著高的安全可靠性。工作臺的承載能力可達(dá)到1 700 kg。主軸端面到工作臺面距離可達(dá)102～813 nun。(3)CNC6132／40數(shù)控車床配備西門子(SINU—MERIK 801)系統(tǒng)和交流伺服單元，采用自動刀架及手壓式潤滑系統(tǒng)。適合于多品種、中小批量產(chǎn)品的加工。Ill，可為書51—200 mm直徑范圍的高要求車削操作提供最佳的前提條件。此外，在標(biāo)準(zhǔn)配置中就已擁有德馬吉的創(chuàng)新產(chǎn)品——1個帶有12個刀位的VDI 30刀塔，其中的6個刀位可以選配動力刀具并配置C軸。每根軸均配有數(shù)字驅(qū)動裝置，它使x軸的快移速度可達(dá)到24 m／min，Z軸的快移速度可達(dá)到30 m／min。除了在任何情況下都極具說服力的硬件配置，CTX 310 ECO和CTX510 ECO外，還有若干在現(xiàn)場信息領(lǐng)域內(nèi)支持操作人員對車床進(jìn)行舒適操控的軟件，其中包括整合在西門子控制系統(tǒng)中的ShopTum圖形化編程軟件以及法那科控制系統(tǒng)中的Manual Guide i圖形化編程軟件。1．2 國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國數(shù)控技術(shù)起步于20世紀(jì)50年代末期，經(jīng)歷了初期的封閉式開發(fā)階段，“六五”、“七五”期間的消化吸收、引進(jìn)技術(shù)階段，“八五”期間建立國產(chǎn)化體系階段，“九五”期間產(chǎn)業(yè)化階段，現(xiàn)已基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控專業(yè)人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。經(jīng)半個世紀(jì)的發(fā)展，產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認(rèn)可，在市場上站穩(wěn)了腳跟。主要問題有以下幾方面：(1)技術(shù)創(chuàng)新成分低、消化吸收能力不足目前我國數(shù)控技術(shù)的研究主要還是依照國外開發(fā)的一些模式按部就班地進(jìn)行。技術(shù)引進(jìn)是加快我國控技術(shù)發(fā)展的一條重要途徑，但引進(jìn)的技術(shù)要實現(xiàn)從根本上提高我國數(shù)控技術(shù)水平，必須進(jìn)行充分的消化吸收。(2)技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境不完善我國尚未形成有利于企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的競爭環(huán)境。企業(yè)還沒有建立良好的技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制，絕大部分企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新組織仍處于一種分散狀態(tài)，很難取得高水平的科研成果。這使得可靠性、穩(wěn)定性上就與國外技術(shù)相差很大，必然影響產(chǎn)品的市場占有率。 (5)體系結(jié)構(gòu)不夠“開放” 大部分?jǐn)?shù)控產(chǎn)品體系結(jié)構(gòu)不夠開放，用戶接口不完善，少數(shù)具有開放功能的產(chǎn)品又不能形成真正的產(chǎn)品，只是停留在試驗、試制階段。針對以上存在的不足，國內(nèi)機(jī)床公司廠家作出了很大的努力。下面作簡單的介紹。特別是在多軸(9軸)聯(lián)動、三維圖形顯示、