数控一代关键技术之数控系统

　　随着电子技术的快速发展，目前世界上数控技术及其装备也随之发展，由于优化了体系结构设计，线路布局更为合理，因此其性能、功能都得到了快速的提高。主要表现在以下几个方面：

　　1.  性能发展方面

　　效率、质量是先进制造技术关键的性能指标，目前的数控系统有着高精高速高效化的趋势。若采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统、配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。在今后的几年，超精密数控机床正在向精密化、高速化、智能化和纳米化发展，汇合而成的新一代数控机床。

　　柔性化。数控系统采用新一代模块化设计，功能覆盖面更宽，可靠性更强，可满足不同用户的需求。同一群控系统能根据不同生产流程，自动进行信息流动态调整，发挥群控系统的功能。

　　多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。

　　软硬件开放化。 用户可根据自己的需要，对数控系统软件进行二次开发，用户的使用范围不再受生产商的制约。

　　2.  功能发展方面

　　用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口，图形用户界面要适合各种用户包括非专业用户的使用，通过窗口和莱单进行操作，可实现图形模拟、图形动态跟踪、仿真和快速编程等功能。

　　信息交流已不再局限于用文字和语言表达，可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术可用于CAD/CAM、参数自动设定、刀具补偿、显示及加工过程的可视化仿真等。如最近厦门创壹软件有限公司开发的数控机床虚拟实现技术，用可视化3D技术展示了对数控机床的故障诊断与维修等功能。

　　插补方式有直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、多项式插补等。补偿功能有垂直度补偿、间隙补偿、圆弧插补时过象限的误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、刀具半径补偿、温度补偿等。

　　数控系统内装高性能的PLC，可直接用梯形图或高级语言编程，可在线调试和在线编辑修改，建立自己的应用程序。

　　3. 体系结构的发展

　　集成化是体系结构最为重要的标志。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路，及专用集成电路芯片，提高数控系统的集成电路密度和软硬件运行速度及系统的可靠性。

　　模块化的出现实现数控系统的集成化和标准化，将CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，构成不同档次的数控系统。

　　4. 智能化、开放式新一代数控系统

　　智能化表现在数控系统支持自动编程、加工过程智能监控、在线检测等方面。今后的数控系统将计算机智能技术，网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程，即称为智能闭环控制体系，这种技术是利用传感器获得适时的信息，以增强制造者取得最佳产品的能力；智能数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速做出实现最佳目标的智能决策，对进给速度、切削深度、坐标移动、主轴转速等工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。

　　开放式体系结构使数控系统有更好的柔性、适应性、通用性、扩展性，并向网络化、智能化方向发展。目前开放式数控系统主要有三种形式：1)全升、下降十个动作组成。系统漫游是通过操纵键盘实现用户在三维场景中的任意漫游，通过键盘用户可以灵活、准确地对场景进行全方位的观察。键盘漫游的过程就是通过键盘连续不断地改变视点位置或视线方向并渲染场景的过程。利用OpenGL辅助函数库中gluLookAt()函数，通过键盘改变相应的参数来实现场景的漫游效果

　　总体来说在性能方面未来数控系统的性能将越来越高，功能也随之更加丰富、数控系统的体系结构也趋于完善、最终实现智能化、开放式新一代数控系统。


【拓展阅读】
《数控一代之关键技术数控系统》专题：http://www.ecnc.org.cn/report/datasystem/datasystem.html