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數(shù)控散人

數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

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分析數(shù)控及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和市場的需求，現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)顯現(xiàn)出以下明顯趨勢。

1)      控制系統(tǒng)的高性能

（1）   高精、高速加工

● 整個信息流都必須高速而不畸變地流動和轉(zhuǎn)化成刀具或工作臺運動，才能在高速時加工出高精度的機械零件。

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● 數(shù)控系統(tǒng)占用空間小、處理速度快、控制精度高。

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● 應(yīng)用數(shù)字濾波器技術(shù)，消除機械諧振，提高伺服系統(tǒng)的位置增益。

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● 前饋控制，補償由于伺服滯后產(chǎn)生的誤差。

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● 前瞻控制（LOOK AHEAD），程序執(zhí)行前對運動數(shù)據(jù)進行計算、處理，并進行多段緩沖。

● 減少電動機和控制單元的大小，提高反饋編碼器的分辨率。

● 納米插補技術(shù)。

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● 加加速度控制，在加工曲面很大，形狀很尖的工件時，減少機械沖擊。

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（2）   五軸加工功能和復(fù)雜加工功能的機床用數(shù)控系統(tǒng)

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復(fù)雜的五軸加工，包括旋轉(zhuǎn)加工，待處理的信息大大增加，因此，在許多場合下，數(shù)控系統(tǒng)需要增加RISC芯片的處理器進行預(yù)處理。五軸聯(lián)動可以使用刀具最佳狀態(tài)進行加工，其主要功能有：

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● 軸間刀具補償，即使改變刀具的方向，仍然可以按刀具方向進行補償。

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● 刀具中心控制，即使改變刀具的方向，刀具中心點的運動仍受控制。

● 三維刀具半徑補償，在垂直于傾斜刀具的平面可進行刀具半徑補償和刀具前沿偏置。

● 三維圓弧插補，可以指定在傾斜平面內(nèi)的圓弧。

● 傾斜面加工指令：可以編制用來加工傾斜平面的加工程序，此外，可以使刀具垂直于傾斜面的方式控制旋轉(zhuǎn)軸。

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● 三維手動進給，可以以手動進給的方式，使刀具朝著沿傾斜面的方向和傾斜刀具的方向移動。

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復(fù)雜的加工功能可以通過采用“學(xué)習(xí)控制” 、“自適應(yīng)”控制等來改善伺服系統(tǒng)控制和數(shù)控系統(tǒng)本身的軟件解決。

（3）   復(fù)合數(shù)控機床用數(shù)控系統(tǒng)

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為了提高生產(chǎn)率，數(shù)控復(fù)合加工機床的開發(fā)和研制已為數(shù)控機床的一種發(fā)展趨勢，對其數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)增加以下功能：

● 螺錐線功能

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● 螺旋線功能

● 三維圓弧功能

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● 刀具中心點控制

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2)      控制系統(tǒng)的開放性

為了滿足機床技術(shù)的發(fā)展，要求數(shù)控系統(tǒng)透明以使機床制造商和最終用戶可以自由的執(zhí)行自己的思想。這就產(chǎn)生了開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。1987年美國空軍在政府支持下，發(fā)表了著名的“NGC（下一代控制器）”的計劃，其重要內(nèi)容之一，便是提出了“開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格（SOSAS）”。90年代開始在美國空軍的支持下，美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院提出了“EMC(增強型機床控制器)” ；由通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司提出了“OMAC（開放模塊體系結(jié)構(gòu)控制器）”，它相似于歐洲的“OSACA（對于自動化系統(tǒng)的開放體系結(jié)構(gòu)）”，等等。IEEE“開放系統(tǒng)技術(shù)委員會”定義“開放”的概念為：開放系統(tǒng)所執(zhí)行的應(yīng)用可以運行于多家制造者不同平臺；并可以與其他系統(tǒng)的應(yīng)用相互操作而顯現(xiàn)與用戶交互的協(xié)同（IEEE 1003.0）。它具有（1）移植性；（2）擴展性；（3）互操作性；（4）縮放性。

開放式數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)階段存在有以下2種形式：

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（1）  基于PC的CNC系統(tǒng)：這種系統(tǒng)以PC機為平臺，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的功能，通過伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標(biāo)軸電機的運動。但由于受PC平臺的制約,可靠性稍差，但具有較強的開放性。

（2）   PC嵌入式：CNC+PC主板，把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機器中；PC板主要運行非實時控制，CNC主要運行以坐標(biāo)軸運動為主的實時控制。這種系統(tǒng) 現(xiàn)為主流趨勢。

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3) e -制造和STEP－NC標(biāo)準(zhǔn)

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在信息化技術(shù)蓬勃發(fā)展的推動下，制造業(yè)正面臨著一個以提升競爭能力為目標(biāo)的構(gòu)建全企業(yè)數(shù)字化時代。作為主要制造裝備的數(shù)控機床及其組成的制造系統(tǒng)也將積極地向數(shù)字制造業(yè)邁進。它將成為一個信息集成和快速實施的制造單元，其主要特征歸結(jié)為3F（柔性化、聯(lián)盟化、新穎化）、3I（集成化、信息化和智能化）和3S（系統(tǒng)化、軟件化和個性化）。

數(shù)字制造泛指在機床生產(chǎn)過程中，用數(shù)字技術(shù)進行控制、通訊和管理。因此，制造業(yè)迫切需要綜合性的信息交換技術(shù)來實現(xiàn)各種計算機輔助（CAx）系統(tǒng)之間的有效集成。為此，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成技術(shù)委員會（TC184）下屬的SC4開發(fā)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP（Standard for the Exchange of  Product Model Data, ISO10303）來適應(yīng)這個要求，這使制造業(yè)出現(xiàn)了整個企業(yè)過程鏈利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的可能。由于數(shù)控機床及的數(shù)據(jù)格式不同，這就要求不同的CAx系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的中性文件來進行數(shù)據(jù)交換，將STEP標(biāo)準(zhǔn)研究擴展到數(shù)控加工領(lǐng)域，為STEP－NC 的標(biāo)準(zhǔn)研究，1995年，ISO/TC184/SC1/WG7開始制訂新標(biāo)準(zhǔn)。“CNC控制器用的數(shù)據(jù)模型”亦稱（STEP－NC）。它是NC的數(shù)據(jù)從CAD/CAM到CNC的數(shù)據(jù)模型。它解決了現(xiàn)行的NC程序缺乏通用性及移植性的問題。實現(xiàn)STEP-NC的數(shù)控系統(tǒng)，與因特網(wǎng)結(jié)合在一起，非常容易實現(xiàn)利用網(wǎng)絡(luò)傳遞信息，進行全球的CAD/CAM與CNC一體化的加工制造。這將使裝備制造業(yè)水平有一個質(zhì)的飛躍。