《“数控一代”机械产品创新工程》的战略意义和技术路线

　　2.2 应用数控技术创新机械产品的技术路线

　　总结从X52K到XK714到XHK714和XHK714/3-5的产品创新升级过程，比较图1和图2，数控机械产品与传统机械产品之间存在一个相同点和两个不同点。

　　(1) 相同点：两者的工作装置基本相同。

　　(2) 不同点之一在于动力传动系统。在数控机械产品中，传统机械中作为动力源的普通电动机被具有动力与变速功能的伺服电动机取代，使传统的机械变速机构得以取消或极大简化，机械传动链大幅度缩短；同时，每个机械运动由单独的伺服电机驱动、并由计算机控制系统进行协调和控制，用 “电联系”取代了各执行装置之间的机械传动联系，传动机构大大简化。

　　(3) 不同点之二是数控机械产品拥有一个具有强大信息处理与控制功能的计算机控制系统，也可以说是增加了一个“大脑”。计算机控制系统使数控机械的运动可根据需要进行任意的控制，从而使数控机械具有多功能、高柔性、高精度、高效能、高可靠和操作方便等特征；同时，计算机控制系统强大的信息处理能力使得其智能化成为可能，使产品性能进一步发生质的变化。

　　归纳起来，应用数控技术创新机械产品的设计流程如图9所示。先是进行总体方案设计，确定运动与控制方案，再是进行四个方面的设计：

　　(1) 适配伺服驱动系统：用速度可控的伺服电机取代普通电动机是数控机械产品与传统机械产品的一个重要差别。适配伺服驱动系统的内容包括：根据被控对象的要求确定系统的组成、控制方式（开环、半闭环、全闭环、混合闭环）、驱动电机类型（步进电动、直流伺服电机、交流伺服电机）与大小、功率驱动装置、检测装置以及校正（补偿）方式及其参数，并进行仿真试验检验各种工作状态下系统的性能。

图9.应用数控技术创新机械产品的设计流程

　　(2) 适配计算机控制系统：数控机械产品与传统机械产品最本质的差别在于前者拥有一个具有强大信息处理与控制功能的计算机控制系统（简称数控系统）。适配数控系统首先需要根据数控机械产品的性能指标确定其数控系统需要具备的功能，包括运动控制、逻辑控制、测量、人机交互、编程、补偿、保护、通信、监测与诊断等常规方面的功能以及其它可能需要实现的特殊功能。然后确定系统的实现方案，从数控机械产品开发者的角度，其数控系统的实现可直接购买市场上的数控系统产品、委托数控系统生产商进行开发或联合开发。

　　(3) 研制应用软件系统：从数控机械产品的使用角度，一般需要通过一个自动编程软件系统来有效获得控制数控机械运行的工作程序。数控编程系统的性能不仅直接决定数控机械产品的可使用性与柔性，影响产品的工作质量和效率，而且由于数控机械产品种类繁多，具体任务各不相同，其编程系统也千差万别，因此编程系统是数控机械产品开发的重要内容。

　　(4) 设计机械、检测系统：机械系统高刚度、低摩擦、低惯量化；选配合适的传感检测装置等。