国产免费一区二区三区最新不卡_gogo全球大胆高清人露出91_国产无遮挡一区二区三区毛片日本_免费淫视频_俄罗斯16一20sex牲色另类_免费观看黄色片视频

1發(fā)展

我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)雖取得了較大發(fā)展，但是我國(guó)數(shù)控機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)90%以上的都是國(guó)外產(chǎn)品，特別是對(duì)于國(guó)防工業(yè)急需的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)是決定機(jī)床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素，而國(guó)外對(duì)我國(guó)至今仍進(jìn)行封鎖限制，成為制約我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。為加快數(shù)控技術(shù)行業(yè)的發(fā)展，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策，包括國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)實(shí)施《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興計(jì)劃》和《數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備》國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃，為我國(guó)數(shù)控技術(shù)行業(yè)創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境，《裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》明確提出：“堅(jiān)持裝備自主化與重點(diǎn)建設(shè)工程相結(jié)合，堅(jiān)持自主開(kāi)發(fā)與引進(jìn)消化吸收相結(jié)合，堅(jiān)持發(fā)展整機(jī)與提高基礎(chǔ)配套水平相結(jié)合的基本原則”，提升數(shù)控系統(tǒng)等基礎(chǔ)配套件的*，是落實(shí)裝備自主化的重要內(nèi)容。國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)《數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備》也提出，到2020年，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的*要實(shí)現(xiàn)較大程度的提高。

目前我國(guó)正處于工業(yè)化中期，即從解決短缺為主逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，煤炭、汽車(chē)、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎(chǔ)的高增長(zhǎng)行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對(duì)機(jī)床市場(chǎng)尤其是數(shù)控機(jī)床的巨大需求。根據(jù)《2013-2017年中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展前景與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)機(jī)床消費(fèi)額從2002年起已經(jīng)連續(xù)8年排名世界。2009年，中國(guó)機(jī)床消費(fèi)額大于世界*二位的日本和第三位的德國(guó)消費(fèi)額之和。據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委副主任張國(guó)寶于《在數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展座談會(huì)上的講話》介紹，未來(lái)若干年內(nèi)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)需求量將繼續(xù)以年均10-15%的速度增長(zhǎng)，市場(chǎng)潛力巨大。隨著中國(guó)制造業(yè)升級(jí)，中國(guó)現(xiàn)有普通機(jī)床也亟需改造升級(jí)，因此，數(shù)控系統(tǒng)行業(yè)市場(chǎng)空間廣闊，具備進(jìn)一步發(fā)展的巨大潛力。

“十二五”期間，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，汽車(chē)、船舶、工程機(jī)械、航天航空等行業(yè)將為我國(guó)機(jī)床行業(yè)提供巨大的需求，預(yù)計(jì)到2015年我國(guó)各類(lèi)數(shù)控機(jī)床及數(shù)字化機(jī)械所需數(shù)控系統(tǒng)需求將達(dá)到25萬(wàn)臺(tái)套以上（不包含進(jìn)口機(jī)床所配套的數(shù)控系統(tǒng)），產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也逐漸向中、轉(zhuǎn)化，其中數(shù)控系統(tǒng)所占比率將提升至10%左右，中檔數(shù)控系統(tǒng)所占比重提升至50%左右。而根據(jù)國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)之一《數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備》要求，到2020年，國(guó)產(chǎn)中、數(shù)控機(jī)床用的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)*達(dá)到60%以上;國(guó)內(nèi)中數(shù)控系統(tǒng)市場(chǎng)有12萬(wàn)臺(tái)的替代空間，未來(lái)行業(yè)空間巨大。

2簡(jiǎn)介

數(shù)字控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)，英文名稱(chēng)為Numerical Control System，早期是與計(jì)算機(jī)并行發(fā)展演化的，用于控制自動(dòng)化加工設(shè)備的，由電子管和繼電器等硬件構(gòu)成具有計(jì)算能力的專(zhuān)用控制器的稱(chēng)為硬件數(shù)控（Hard NC）。20世紀(jì)70年代以后，分離的硬件電子元件逐步由集成度更高的計(jì)算機(jī)處理器代替，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computerized numerical control，簡(jiǎn)稱(chēng)CNC）系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置，用于控制自動(dòng)化加工設(shè)備的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

CNC系統(tǒng)由數(shù)控程序存儲(chǔ)裝置（從早期的紙帶到磁環(huán)，到磁帶、磁盤(pán)到計(jì)算機(jī)通用的硬盤(pán)）、計(jì)算機(jī)控制主機(jī)（從專(zhuān)用計(jì)算機(jī)進(jìn)化到PC體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)）、可編程邏輯控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給（伺服）驅(qū)動(dòng)裝置（包括檢測(cè)裝置）等組成。

由于逐步使用通用計(jì)算機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)日趨具有了軟件為主的色彩，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與網(wǎng)絡(luò)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的功能。

3基本構(gòu)成

世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類(lèi)繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)源于系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)的基本要求和硬件和軟件的工程設(shè)計(jì)思路。對(duì)于不同的生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響，在設(shè)計(jì)思想上也可能各有千秋。例如，在上世界90年代，美國(guó)Dynapath系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu)，熱變形小，便于板子更換和靈活結(jié)合，而日本FANUC系統(tǒng)則趨向大板結(jié)構(gòu)，減少板間插接件，使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性。然而無(wú)論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的。一般整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測(cè)量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)硬件是一個(gè)具有輸入輸出功能的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，按加工工件程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)機(jī)械的直線和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)位置、速度，并反饋到控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，來(lái)修正控制指令；伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將來(lái)自控制系統(tǒng)的控制指令和測(cè)量系統(tǒng)的反饋信息進(jìn)行比較和控制調(diào)節(jié)，控制PWM電流驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械按要求運(yùn)動(dòng)。這三部分有機(jī)結(jié)合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。

控制系統(tǒng)硬件是具有人際交互功能，具有包括現(xiàn)場(chǎng)總線接口輸入輸出能力的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)。位置測(cè)量系統(tǒng)主要是采用長(zhǎng)光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。

硬件結(jié)構(gòu)

從硬件結(jié)構(gòu)上的角度，數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個(gè)階段共六代，階段為數(shù)值邏輯控制階段，其特征是不具有CPU，依靠數(shù)值邏輯實(shí)現(xiàn)數(shù)控所需的數(shù)值計(jì)算和邏輯控制，包括代是電子管數(shù)控系統(tǒng)，第二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng)，第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng)；第二個(gè)階段為計(jì)算機(jī)控制階段，其特征是直接引入計(jì)算機(jī)控制，依靠軟件計(jì)算完成數(shù)控的主要功能，包括第四代是小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，第五代是微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，第六代是PC數(shù)控系統(tǒng)。

由于上世紀(jì)90年代開(kāi)始，PC結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及推廣，PC構(gòu)架下計(jì)算機(jī)CPU及外圍存儲(chǔ)、顯示、通訊技術(shù)的高速進(jìn)步，制造成本的大幅降低，導(dǎo)致PC構(gòu)架數(shù)控系統(tǒng)日趨成為主流的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。PC數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，形成了“NC+PC”過(guò)渡型結(jié)構(gòu)，既保留傳統(tǒng)NC硬件結(jié)構(gòu)，僅將PC作為HMI。代表性的產(chǎn)品包括FANUC的160i，180i,310i,840D等。還有一類(lèi)即將數(shù)控功能集中以運(yùn)動(dòng)控制卡的形式實(shí)現(xiàn)，通過(guò)增擴(kuò)NC控制板卡（如基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制卡等）來(lái)發(fā)展PC數(shù)控系統(tǒng)。典型代表有美國(guó)DELTA TAU公司用PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制卡構(gòu)造的PMAC-NC系統(tǒng)。另一種更加革命性的結(jié)構(gòu)是全部采用PC平臺(tái)的軟硬件資源,僅增加與伺服驅(qū)動(dòng)及I/O設(shè)備通信所必需的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，從而實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)潔硬件體系結(jié)構(gòu)。

軟件結(jié)構(gòu)

（1）輸入數(shù)據(jù)處理程序

它接收輸入的零件加工程序，將標(biāo)準(zhǔn)代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，或?yàn)椴逖a(bǔ)運(yùn)算和速度控制等進(jìn)行預(yù)計(jì)算。通常，輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入、譯碼和數(shù)據(jù)處理三項(xiàng)內(nèi)容。

（2）插補(bǔ)計(jì)算程序

CNC系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類(lèi)、起點(diǎn)、終點(diǎn)、既定速度等進(jìn)行中間輸出點(diǎn)的插值密化運(yùn)算。上述密化計(jì)算不僅要嚴(yán)格遵循給定軌跡要求還要符合機(jī)械系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)加減速的要求。根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，分別向各坐標(biāo)軸發(fā)出形成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位置指令。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為插補(bǔ)運(yùn)算。計(jì)算得到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位置指令通過(guò)CNC內(nèi)或伺服系統(tǒng)內(nèi)的位置閉環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)控制調(diào)節(jié)，輸出電流驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)工作臺(tái)或刀具作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，完成程序規(guī)定的加工任務(wù)。

CNC系統(tǒng)是一邊插補(bǔ)進(jìn)行運(yùn)算，一邊進(jìn)行加工，是一種典型的實(shí)時(shí)控制方式。

（3）管理程序

管理程序負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)運(yùn)算等為加工過(guò)程服務(wù)的各種程序進(jìn)行調(diào)度管理。管理程序還要對(duì)面板命令、時(shí)鐘信號(hào)、故障信號(hào)等引起的中斷進(jìn)行處理。在PC化的硬件結(jié)構(gòu)下，管理程序通常在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持下實(shí)現(xiàn)。

（4）診斷程序

診斷程序的功能是在程序運(yùn)行中及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類(lèi)型。也可以在運(yùn)行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件（CPU、存儲(chǔ)器、接口、開(kāi)關(guān)、伺服系統(tǒng)等）的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。

4基本分類(lèi)

運(yùn)動(dòng)軌跡

（1）點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)

控制工具相對(duì)工件從某一加工點(diǎn)移到另一個(gè)加工點(diǎn)之間的坐標(biāo)位置,而對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間移動(dòng)的軌跡不進(jìn)行控制，且移動(dòng)過(guò)程中不作任何加工。這一類(lèi)系統(tǒng)的設(shè)備有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床和數(shù)控沖床等。

（2）直線控制數(shù)控系統(tǒng)

不僅要控制點(diǎn)與點(diǎn)的位置，還要控制兩點(diǎn)之間的工具移動(dòng)軌跡是一條直線，且在移動(dòng)中工具能以給定的進(jìn)給速度進(jìn)行加工，其輔助功能要求也比點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)多，如它可能被要求具有主軸轉(zhuǎn)數(shù)控制、進(jìn)給速度控制和刀具自動(dòng)交換等功能。此類(lèi)控制方式的設(shè)備主要有簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床、數(shù)控鏜銑床等。

（3）輪廓控制數(shù)控系統(tǒng)
　　這類(lèi)系統(tǒng)能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向進(jìn)行嚴(yán)格控制，即不僅控制每個(gè)坐標(biāo)的行程位置，同時(shí)還控制每個(gè)坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度。各坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)按規(guī)定的比例關(guān)系相互配合，地協(xié)調(diào)起來(lái)連續(xù)進(jìn)行加工，以形成所需要的直線、斜線或曲線、曲面。采用此類(lèi)控制方式的設(shè)備有數(shù)控車(chē)床、銑床、加工中心、電加工機(jī)床和特種加工機(jī)床等。

加工工藝

⑴車(chē)削、銑削類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)

針對(duì)數(shù)控車(chē)床控制的數(shù)控系統(tǒng)和針對(duì)加工中心控制數(shù)控系統(tǒng)。這一類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)屬于常見(jiàn)的數(shù)控系統(tǒng)。FANUC用T，M來(lái)區(qū)別這兩大類(lèi)型號(hào)。西門(mén)子則是在統(tǒng)一的數(shù)控內(nèi)核上配置不同的編程工具：Shopmill,shopturn來(lái)區(qū)別。兩者大的區(qū)別在于：車(chē)削系統(tǒng)要求能夠隨時(shí)反映刀尖點(diǎn)相對(duì)于車(chē)床軸線的距離，以表達(dá)當(dāng)前加工工件的半徑，或乘以2表達(dá)為直徑；車(chē)削系統(tǒng)有各種車(chē)削螺紋的固定循環(huán)；車(chē)削系統(tǒng)支持主軸與C軸的切換，支持端面直角坐標(biāo)系或回轉(zhuǎn)體圓柱面坐標(biāo)系編程，而數(shù)控系統(tǒng)要變換為極坐標(biāo)進(jìn)行控制；而對(duì)于銑削數(shù)控系統(tǒng)更多地要求復(fù)雜曲線、曲面的編程加工能力，包括五軸和斜面的加工等。隨著車(chē)銑復(fù)合化工藝的日益普及，要求數(shù)控系統(tǒng)兼具車(chē)削、銑削功能，例如大連光洋公司的GNC60/61系列數(shù)控系統(tǒng)。

⑵磨削數(shù)控系統(tǒng)

針對(duì)磨床控制的專(zhuān)用數(shù)控系統(tǒng)。FANUC用G代號(hào)區(qū)別，西門(mén)子須配置功能。與其他數(shù)控系統(tǒng)的區(qū)別主要在于要支持工件在線量?jī)x的接入，量?jī)x主要監(jiān)測(cè)尺寸是否到位，并通知數(shù)控系統(tǒng)退出磨削循環(huán)。磨削數(shù)控系統(tǒng)還要支持砂輪修整，并將修正后的砂輪數(shù)據(jù)作為刀具數(shù)據(jù)計(jì)入數(shù)控系統(tǒng)。此外，磨削數(shù)控系統(tǒng)的PLC還要具有較強(qiáng)的溫度監(jiān)測(cè)和控制回路，還要求具有與振動(dòng)監(jiān)測(cè)、超聲砂輪切入監(jiān)測(cè)儀器接入，協(xié)同工作的能力。對(duì)于非圓磨削，數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動(dòng)在進(jìn)給軸上需要更高的動(dòng)態(tài)性能。有些非圓加工（例如凸輪）由于被加工表面高精度和高光潔度要求，數(shù)控系統(tǒng)對(duì)曲線平滑技術(shù)方面也要有特殊處理。

⑶面向特種加工數(shù)控系統(tǒng)

這類(lèi)系統(tǒng)為了適應(yīng)特種加工往往需要有特殊的運(yùn)動(dòng)控制處理和加工作動(dòng)器控制。例如，并聯(lián)機(jī)床控制需要在常規(guī)數(shù)控運(yùn)動(dòng)控制算法加入相應(yīng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)解耦算法；線切割加工中需要支持沿路徑回退；沖裁切割類(lèi)機(jī)床控制需要C軸保持沖裁頭處于運(yùn)動(dòng)軌跡切線姿態(tài)；齒輪加工則要求數(shù)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)符合齒輪范成規(guī)律的電子齒輪速比關(guān)系或表達(dá)式關(guān)系；激光加工則要保證激光頭與板材距離恒定；電加工則要數(shù)控系統(tǒng)控制放電電源；激光加工則需要數(shù)控系統(tǒng)控制激光能量。

伺服系統(tǒng)

按照伺服系統(tǒng)的控制方式，可以把數(shù)控系統(tǒng)分為以下幾類(lèi)：

⑴開(kāi)環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

這類(lèi)數(shù)控系統(tǒng)不帶檢測(cè)裝置，也無(wú)反饋電路，以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件。CNC裝置輸出的進(jìn)給指令（多為脈沖接口）經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大，轉(zhuǎn)換為控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依此通電/斷電的電流脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪箱，絲杠等）帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。這種方式控制簡(jiǎn)單，價(jià)格比較低廉，從70年代開(kāi)始，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中。

⑵半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

位置檢測(cè)元件被安裝在電動(dòng)機(jī)軸端或絲杠軸端，通過(guò)角位移的測(cè)量間接計(jì)算出機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置（直線位移），由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如全閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，成本適中，可以獲得比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。

⑶全閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)

位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，用以檢測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置（直線位移），并將其與CNC裝置計(jì)算出的指令位置（或位移）相比較，用差值進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。這類(lèi)控制方式的位置控制精度很高，但由于它將絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些連接環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)連接剛度變差，因此調(diào)試時(shí)，其系統(tǒng)較難達(dá)到高增益，即容易產(chǎn)生振蕩。

功能水平

⑴經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

又稱(chēng)簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)，通常采用步進(jìn)電機(jī)或脈沖串接口的伺服驅(qū)動(dòng)，不具有位置反饋或位置反饋不參與位置控制；僅能滿足一般精度要求的加工，能加工形狀較簡(jiǎn)單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類(lèi)的零件，采用的微機(jī)系統(tǒng)為單板機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)；通常不具有用戶可編程的PLC功能。通常裝備的機(jī)床定位精度在0.02mm以上。

⑵普及型數(shù)控系統(tǒng)

介于簡(jiǎn)式型數(shù)控系統(tǒng)和高性能型數(shù)控系統(tǒng)之間的數(shù)控系統(tǒng)，其特點(diǎn)聯(lián)動(dòng)軸數(shù)4軸以下（含4軸），閉環(huán)控制（伺服電機(jī)反饋信息參與控制），具有螺距誤差補(bǔ)償和刀具管理功能，支持用戶開(kāi)發(fā)PLC功能。

⑶型數(shù)控系統(tǒng)

一般是指具有多通道（兩個(gè)及以上）數(shù)控設(shè)備控制能力，具有雙驅(qū)控制、5軸及以上的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)功能、斜面加工、樣條插補(bǔ)、雙向螺距誤差補(bǔ)償、直線度和垂直度誤差補(bǔ)償、刀具管理及刀具長(zhǎng)度和半徑補(bǔ)償功能、高靜態(tài)精度（分辨率0.001μm即小分辨率為1nm）和高動(dòng)態(tài)精度（隨動(dòng)*.01mm以內(nèi)）、高速度及完備的PLC控制功能數(shù)控系統(tǒng)。

5選型因素

數(shù)控系統(tǒng)的功能適用性對(duì)于數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)選型無(wú)疑是重要的限制性因索。以下因素是在選擇數(shù)控系統(tǒng)中必須考慮的重要因素。

⑴驅(qū)動(dòng)能力

不同的數(shù)控供應(yīng)商的解決方案中伺服的功率范圍和配套電機(jī)范圍也是不同的。首先應(yīng)該從可匹配的電機(jī)類(lèi)型，功率范圍來(lái)初步篩選。特別是要注意數(shù)控機(jī)床方案中是否包括力矩電機(jī)、直線電機(jī)、電主軸屬于同步電主軸還是異步電主軸，上述電機(jī)的額定電流需求和過(guò)載電流需求，電主軸的高轉(zhuǎn)速需求等。

⑵全閉環(huán)需求與雙驅(qū)需求

數(shù)控機(jī)床，特別是大型、重型數(shù)控機(jī)床大多數(shù)都有全閉環(huán)和雙驅(qū)需求。在全閉環(huán)控制方案中，要在距離編碼光柵、值式光柵、普通增量光柵間進(jìn)行選擇，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)也要支持相應(yīng)的反饋信號(hào)接入。

⑶五軸控制需求

五軸機(jī)床需要明確是否五軸聯(lián)動(dòng)還是僅要求五面加工，相應(yīng)選擇數(shù)控系統(tǒng)功能也不同。比如針對(duì)五面箱體類(lèi)加工，通常不需要RTCP，選擇余地就比較大。同時(shí)針對(duì)五軸功能可能涉及數(shù)控系統(tǒng)供貨商在出口許可證、售后服務(wù)、技術(shù)支持等也必須認(rèn)真考慮。

⑷生產(chǎn)系統(tǒng)需求

數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化支持成為生產(chǎn)系統(tǒng)集成的必要條件。對(duì)于要納入自動(dòng)化程度很高的生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，必須明確數(shù)控系統(tǒng)具有相應(yīng)的接入解決方案，包括低級(jí)的依靠PLC輸入輸出點(diǎn)直接接入到的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置OPC服務(wù)器，依照OPC標(biāo)準(zhǔn)向用戶開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。此外面向生產(chǎn)系統(tǒng)，自動(dòng)化的在線工件檢測(cè)和刀具檢測(cè)也是必須支持的功能。

6五軸數(shù)控

具有五軸功能的數(shù)控機(jī)床可以以多種姿態(tài)實(shí)現(xiàn)工件與刀具間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，一方面可以保持刀具更好的加工姿 態(tài)，避免刀具中心極低的切削速度，也可以避免刀具和工件、卡具間的干涉，實(shí)現(xiàn)有限行程內(nèi)更大加工范圍。 五軸功能也是衡量數(shù)控系統(tǒng)能力的重要指標(biāo)。

工件坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)

對(duì)于具有轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)的五軸機(jī)床，工件與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)固結(jié)，即工件坐標(biāo)系（WCS）與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)固結(jié)。當(dāng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)后，工件坐標(biāo)系（WCS）必須相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。此后工件坐標(biāo)系的X,Y,Z與原機(jī)床坐標(biāo)系（MCS）XYZ方向不再一致，五軸插補(bǔ)算法需要隨時(shí)自動(dòng)完成工件坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)，保證正確的刀具運(yùn)行軌跡，如下圖所示。

由于工件坐標(biāo)系隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起旋轉(zhuǎn)，數(shù)控系統(tǒng)在手動(dòng)操作模式下給用戶提供了選擇機(jī)床坐標(biāo)系MCS還是工件坐標(biāo)系WCS的機(jī)會(huì)。如果用戶選擇了WCS下的手動(dòng)操作，而且WCS已經(jīng)旋轉(zhuǎn)，則手動(dòng)操作將按照旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)軸方向運(yùn)動(dòng)，以C軸轉(zhuǎn)臺(tái)為例：如果C軸已由初始的0度，CCW旋轉(zhuǎn)45度后，用戶選擇WCS下手動(dòng)X軸，數(shù)控機(jī)床的會(huì)XY軸聯(lián)動(dòng)，走X-Y平面45度斜線，如圖1所示。上述行為對(duì)于工件的尋邊和手動(dòng)定位加工很方便，不需要顧及轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)了多少度，只要依據(jù)圖紙上工件坐標(biāo)系所示的方向操作即可。在自動(dòng)加工模式下，所有的G92,G54-G59,G52都是在WCS下設(shè)定的，都會(huì)跟隨WCS旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

自動(dòng)加工中值得注意：如果用戶在工件坐標(biāo)系下編程，推刀前建議用戶使用G53回到MCS下，再按照MCS坐標(biāo)系執(zhí)行退刀動(dòng)作；否則就要想清楚當(dāng)前WCS與MCS的角度關(guān)系，例如：C軸為0度時(shí)與180度時(shí)WCS坐標(biāo)系正好方向相反，進(jìn)刀起始位置C為0度，XY為WCS值正值的話，退刀位置時(shí)C為180度，再向回到起始點(diǎn)就要回到WCS值負(fù)值了。

對(duì)于具有擺頭結(jié)構(gòu)的機(jī)床而言，五軸數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)床坐標(biāo)系MCS中只關(guān)注控制點(diǎn)（擺頭回轉(zhuǎn)中心）的坐標(biāo)， 而在工件坐標(biāo)系WCS中五軸數(shù)控系統(tǒng)控制刀尖點(diǎn)坐標(biāo)，如圖所示。結(jié)合WCS隨轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)，數(shù)控系統(tǒng)這樣控制行為使WCS下始終正確地反映刀具與工件間的相對(duì)位置關(guān)系，用戶可以安心對(duì)照工件圖紙，考慮WCS下工件編程即可，無(wú)須考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)。

RTCP

五軸加工中，不論是刀具旋轉(zhuǎn)還是轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，都使刀尖點(diǎn)產(chǎn)生了XYZ的附加運(yùn)動(dòng)。五軸數(shù)控系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)這些轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)產(chǎn)生的工件與刀尖點(diǎn)間產(chǎn)生的位移進(jìn)行補(bǔ)償，稱(chēng)之為RTCP（圍繞刀尖點(diǎn)旋轉(zhuǎn)）控制功能。例如，大連光洋的GNC61采用G203起動(dòng)該功能；在西門(mén)子840D中，使用TRAORI開(kāi)啟RTCP；海德漢TNC530中，使用M128開(kāi)啟RTCP。這樣用戶可以在五軸機(jī)床上，如同3坐標(biāo)一樣的編程，可以適時(shí)加入調(diào)整刀具與工件間姿態(tài)調(diào)整的旋轉(zhuǎn)指令，而不需要考慮這些旋轉(zhuǎn)指令帶來(lái)的附加運(yùn)動(dòng)。

刀具矢量編程

五軸編程中，推薦采用刀具相對(duì)于工件坐標(biāo)系（WCS）的姿態(tài)矢量來(lái)表達(dá)工件與刀具的姿態(tài)關(guān)系。這樣處理的結(jié)果是用戶不必考慮五軸機(jī)床的具體類(lèi)型和結(jié)構(gòu)，相同的工件程序可以在不同類(lèi)型的五軸機(jī)床上加工，所有與機(jī)床結(jié)構(gòu)相關(guān)的坐標(biāo)處理*由五軸數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)完成。

例如，840D采用（A3，B3，C3）來(lái)表達(dá)刀具矢量；大連光洋的GNC61采用（VX，VY，VZ）表示刀具在WCS下刀尖點(diǎn)指向控制點(diǎn)的姿態(tài)，對(duì)（VX，VY，VZ）向量長(zhǎng)度無(wú)特殊要求。

五軸斜面加工

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)，五軸機(jī)床真正用于五軸聯(lián)動(dòng)加工僅占5%，

如葉輪、葉片、航空結(jié)構(gòu)件等特殊零件；73% 用于五軸定向加工，如V型發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、模具制造等；五面體加工占22%，例如機(jī)床上的箱體結(jié)構(gòu)零件。

840D中采用Frames的概念，描述空間斜面和坐標(biāo)系。

TNC530中采用PLANE功能定義加工作業(yè)斜面。例如：采用空間角定義斜面：

N50 plane spatial spa+27 spb+0 spc+45 ... 空間角A：旋轉(zhuǎn)角SPA是圍繞機(jī)床固定X軸旋轉(zhuǎn)；空間角B：旋轉(zhuǎn)角SPB是圍繞機(jī)床固定Y軸旋轉(zhuǎn)；空間角C：旋轉(zhuǎn)角SPC是圍繞機(jī)床固定Z軸旋轉(zhuǎn)。除了空間角定義外，TNC530還支持投影角、歐拉角、三點(diǎn)等多種空間斜面定義。

GNC61在工件坐標(biāo)系WCS下，設(shè)有G92坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系負(fù)責(zé)對(duì)其上的用戶定義的坐標(biāo)系整體偏移， 可以用來(lái)表達(dá)卡具的基準(zhǔn)。在G92坐標(biāo)系內(nèi)，用戶可以定義G54, G55, G56, G57, G58, G59坐標(biāo)系，可以用來(lái)表達(dá)同一卡具基準(zhǔn)下的多個(gè)工件各自的坐標(biāo)系。GNC61設(shè)計(jì)了程序局部坐標(biāo)系G52，該坐標(biāo)系位于G54-G59下，可以任意旋轉(zhuǎn)傾斜。在設(shè)定的加工程序中有效，一旦新加載程序，G52會(huì)自動(dòng)清0。GNC61支持用戶在程序中直接定義G52（空間角）來(lái)*一個(gè)傾斜的坐標(biāo)系。此外GNC61還提供其他傾斜的坐標(biāo)系定義的內(nèi)建函數(shù)，包括：SG52_EULER，通過(guò)歐拉角的方式來(lái)*G52旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系；；SG52_2VEC，通過(guò)使用兩個(gè)矢量來(lái)定義加工面；SG52_3PT，通過(guò)三點(diǎn)的方式來(lái)*G52旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。

此外在定義斜面的基礎(chǔ)上，五軸數(shù)控系 統(tǒng)還需要支持刀具自動(dòng)定向到垂直于斜面的姿態(tài)。海德漢的TNC530有3種處理方式MOVE、TRUN、STAY。其MOVE模式在開(kāi)啟RTCP的情況下，實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)定向，即保持刀尖點(diǎn)不動(dòng)；TRUN模式下刀具自動(dòng)定向，但不開(kāi)啟RTCP，即刀具只擺動(dòng)，不進(jìn)行RTCP補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)；STAY則表示不產(chǎn)生任何運(yùn)動(dòng)，但相應(yīng)的所需的運(yùn)動(dòng)量被系統(tǒng)變量保存。大連光洋GNC61在自動(dòng)加工模式下，GNC61支持兩種自動(dòng)刀具定向指令：G200刀具自動(dòng)垂直斜面非RTCP；G201 刀具自動(dòng)垂直斜面帶RTCP。

五軸插補(bǔ)

通常在默認(rèn)狀態(tài)下所謂五軸數(shù)控系統(tǒng)采用五軸直線插補(bǔ)，即將ABC增量等同直線增量進(jìn)行插補(bǔ)。不論是否開(kāi)啟RTCP五軸直線插補(bǔ)在都沒(méi)有直接約束刀具的側(cè)刃，可能造成側(cè)刃形成的零件尺寸和形貌不符合要求。為此，數(shù)控廠商往往還支持其他約束側(cè)刃的特殊的五軸插補(bǔ)。

5.1平面刀矢插補(bǔ)

在沖裁模具中，存在大量側(cè)壁保持平面的要求；航 空薄壁結(jié)構(gòu)件也存在大量側(cè)壁傾斜要求的型腔銑削加工；焊接零件焊接坡口也有銑傾斜面的要求。840D提供ORIVECT，以及GNC61的G213都是上述功能。通常該功能自動(dòng)啟動(dòng)RTCP。

5.2雙樣條約束插補(bǔ)

即*刀尖點(diǎn)的樣條曲線，再另一條約束刀具的樣條曲線，數(shù)控系統(tǒng)將完成兩樣條曲線約束的直紋面的插補(bǔ)。840D提供ORICURVE，以及GNC61提供的G6.3X都實(shí)現(xiàn)上述功能。

5.3圓錐插補(bǔ)

*刀具矢量沿特定圓錐表面運(yùn)行。

該插補(bǔ)功能適合加工圓錐及空間斜面間圓錐過(guò)渡曲面。840D提供的ORICONCW\ORICONCCW\ORICONIO\ORICONTO即完成上述功能。

空間刀具半徑補(bǔ)償

對(duì)于五軸加工，RTCP起到了刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)淖饔谩６遢S的刀具半徑的補(bǔ)償可以在不修改五軸加工程序中工件表面坐標(biāo)點(diǎn)的情況下，調(diào)整各種類(lèi)型的刀具，均能保證工件表面形狀的正確。在FANUC的30i系列數(shù)控系統(tǒng)和西門(mén)子的840D系統(tǒng)都支持上述功能。

五軸速度平滑

在五軸加工中，由于開(kāi)啟RTCP，以及各種特殊的五 軸算法，例如平面矢量插補(bǔ)、雙樣條約束插補(bǔ)等，都可能造成各直線進(jìn)給軸速度的波動(dòng)，這些波動(dòng)有時(shí)會(huì)造成機(jī)床振動(dòng)，影響零件表面加工質(zhì)量，超過(guò)機(jī)床允許范圍。為此五軸數(shù)控系統(tǒng)需要對(duì)各軸速度進(jìn)行平滑調(diào)整。目前FANUC的30i系列數(shù)控系統(tǒng)和西門(mén)子的840D系統(tǒng)都支持上述功能。

7工作流程

1、輸入：零件程序及控制參數(shù)、補(bǔ)償量等數(shù)據(jù)的輸入，可采用光電閱讀機(jī)、鍵盤(pán)、磁盤(pán)、連接上級(jí)計(jì)算機(jī)的DNC 接口、網(wǎng)絡(luò)等多種形式。CNC裝置在輸入過(guò)程中通常還要完成無(wú)效碼刪除、代碼校驗(yàn)和代碼轉(zhuǎn)換等工作。

2、譯碼：不論系統(tǒng)工作在MDI方式還是存儲(chǔ)器方式，都是將零件程序以一個(gè)程序段為單位進(jìn)行處理，把其中的各種零件輪廓信息（如起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等）、加工速度信息（F 代碼）和其他輔助信息（M、S、T代碼等）按照一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在*的內(nèi)存專(zhuān)用單元。在譯碼過(guò)程中，還要完成對(duì)程序段的語(yǔ)法檢查，若發(fā)現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤便立即報(bào)警。

3、刀具補(bǔ)償：刀具補(bǔ)償包括刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償和刀具半徑補(bǔ)償。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補(bǔ)償作用是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。在比較好的CNC裝置中，刀具補(bǔ)償?shù)墓ぜ€包括程序段之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)接和過(guò)切削判別，這就是所謂的C刀具補(bǔ)償。

4、進(jìn)給速度處理：編程所給的刀具移動(dòng)速度，是在各坐標(biāo)的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據(jù)合成速度來(lái)計(jì)算各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的分速度。在有些CNC裝置中，對(duì)于機(jī)床允許的低速度和高速度的限制、軟件的自動(dòng)加減速等也在這里處理。

5、插補(bǔ)：插補(bǔ)的任務(wù)是在一條給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上進(jìn)行“ 數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化 ”。插補(bǔ)程序在每個(gè)插補(bǔ)周期運(yùn)行一次，在每個(gè)插補(bǔ)周期內(nèi)，根據(jù)指令進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段。通常，經(jīng)過(guò)若干次插補(bǔ)周期后 ，插補(bǔ)加工完一個(gè)程序段軌跡，即完成從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”工作。

6、位置控制：位置控制處在伺服回路的位置環(huán)上， 這部分工作可以由軟件實(shí)現(xiàn)， 也可以由硬件完成。它的主要任務(wù)是在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將理論位置與實(shí)際反饋位置相比較， 用其差值去控制伺服電動(dòng)機(jī)。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償，以提高機(jī)床的定位精度。

7、I/0 處理：I/O 處理主要處理CNC裝置面板開(kāi)關(guān)信號(hào)，機(jī)床電氣信號(hào)的輸入、輸出和控制（如換刀、換擋、冷卻等）。

8、顯示：CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用于零件程序的顯示、參數(shù)顯示、刀具位置顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示等。有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖形顯示。

9、診斷：對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的不正常情況進(jìn)行檢查、定位，包括聯(lián)機(jī)診斷和脫機(jī)診斷。

8發(fā)展

數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)的自動(dòng)化產(chǎn)品主要是為數(shù)控機(jī)床配套。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的滲透而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品：數(shù)控系統(tǒng)裝備的機(jī)床大大提高了零件加工的精度、速度和效率。這種數(shù)控的工作母機(jī)是國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一。

數(shù)值控制（簡(jiǎn)稱(chēng)“數(shù)控”或“NC”）的概念是把被加工的機(jī)械零件的要求，如形狀、尺寸等信息轉(zhuǎn)換成數(shù)值數(shù)據(jù)指令信號(hào)傳送到電子控制裝置，由該裝置控制驅(qū)動(dòng) 機(jī)床刀具的運(yùn)動(dòng)而加工出零件。而在傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械加工中，這些過(guò)程都需要經(jīng)過(guò)人工操縱機(jī)械而實(shí)現(xiàn)，很難滿足復(fù)雜零件對(duì)加工的要求，特別對(duì)于多品種、小批量 的零件，加工效率低、精度差。

1952年，美國(guó)麻省理工學(xué)院與帕森斯公司進(jìn)行合作，發(fā)明了世界上臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床。控制裝置由2000多個(gè)電子管組成，約一個(gè)普通實(shí)驗(yàn)室大小。伺服機(jī)構(gòu)采用一臺(tái)小伺服馬達(dá)改變液壓馬達(dá)斜盤(pán)角度以控制液動(dòng)機(jī)速度。其插補(bǔ)裝置采用脈沖乘法器。這臺(tái)NC機(jī)床的研制成功標(biāo)志著NC技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)和機(jī)械制造的一個(gè)新的、數(shù)值控制時(shí)代的開(kāi)始。

軟件的應(yīng)用

在1970年的芝加哥展覽會(huì)上，展出了由小型機(jī)組成的CNC數(shù)控系統(tǒng)。大約在同時(shí)，英特爾公司發(fā)明了微處理器。1974年，美、日等國(guó)相繼研制出以微處理器為核 心的CNC，有時(shí)也稱(chēng)為MNC。它運(yùn)用計(jì)算機(jī)存貯器里的程序完成數(shù)控要求的功能。其全部或部分控制功能由軟件實(shí)現(xiàn)，包括譯碼、刀具補(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)、 位置控制等。采用半導(dǎo)體存貯器存貯零件加工程序，可以代替打孔的零件紙帶程序進(jìn)行加工，這種程序便于顯示、檢查、修改和編輯，因而可以減少系統(tǒng)的硬件配 置，提高系統(tǒng)的可靠性。采用軟件控制大大增加了系統(tǒng)的柔性，降低了系統(tǒng)的制造成本。

數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入

隨著NC成為機(jī)械自動(dòng)化加工的重要設(shè)備，在管理和操作之間，都需要有統(tǒng)一的術(shù)語(yǔ)、技術(shù)要求、符號(hào)和圖形，即有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便進(jìn)行世界性的技術(shù)交流和貿(mào) 易。NC技術(shù)的發(fā)展，形成了多個(gè)國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)：即ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)、IEC國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)和EIA美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)等。早制訂的標(biāo)準(zhǔn) 有NC機(jī)床的坐標(biāo)軸和運(yùn)動(dòng)方向、NC機(jī)床的編碼字符、NC機(jī)床的程序段格式、準(zhǔn)備功能和輔助功能、數(shù)控紙帶的尺寸、數(shù)控的名詞術(shù)語(yǔ)等。這些標(biāo)準(zhǔn)的建立，對(duì) NC技術(shù)的發(fā)展起到了規(guī)范和推動(dòng)作用。ISO基于用戶的需要和對(duì)下一個(gè)5年間信息技術(shù)的預(yù)測(cè)，又在醞釀推出新標(biāo)準(zhǔn)“CNC控制器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。它把 AMT（*制造技術(shù)）的內(nèi)容集中在兩個(gè)主要的級(jí)別和它們之間的連接上：級(jí)CAM，為車(chē)間和它的生產(chǎn)機(jī)械：第二級(jí)是上一級(jí)，為數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，由 CAD、CAP、 CAE和NC編程系統(tǒng)及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)組成。

伺服技術(shù)的發(fā)展

伺服裝置是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。20世紀(jì)50年代初，世界臺(tái)NC機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)采用液壓驅(qū)動(dòng)。由于液壓系統(tǒng)單位面積產(chǎn)生的力大于電氣系統(tǒng)所產(chǎn)生的 力（約為20:1），慣性小、反應(yīng)快，因此當(dāng)時(shí)很多NC系統(tǒng)的進(jìn)給伺服為液壓系統(tǒng)。70年代初期，由于石油危機(jī)，加上液壓對(duì)環(huán)境的污染以及系統(tǒng)笨重、效率低等原因，美國(guó)GETTYS公司開(kāi)發(fā)出直流大慣量伺 服電動(dòng)機(jī)，靜力矩和起動(dòng)力矩大，性能良好，F(xiàn)ANUC公司很快于1974年引進(jìn)并在NC機(jī)床上得到了應(yīng)用。從此，開(kāi)環(huán)的系統(tǒng)逐漸被閉環(huán)的系統(tǒng)取代，液壓伺 服系統(tǒng)逐漸被電氣伺服系統(tǒng)取代。

電伺服技術(shù)的初期階段為模擬控制，這種控制方法噪聲大、漂移大。隨著微處理器的采用，引入了數(shù)字控制。它有以下優(yōu)點(diǎn)：①無(wú)溫漂，穩(wěn)定性好。②基于數(shù)值計(jì) 算，精度高。③通過(guò)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)設(shè)定，調(diào)整減少。④容易做成ASIC電路。對(duì)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術(shù)取得的大突破可以歸結(jié)為：交流驅(qū)動(dòng)取代直流驅(qū)動(dòng)、數(shù)字 控制取代模擬控制、或者稱(chēng)為軟件控制取代硬件控制。20世紀(jì)90年代，許多公司又研制了直線電動(dòng)機(jī)，由全數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)，剛性高，頻響好，因而可獲得高速 度。

自動(dòng)編程的采用

編程的方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用手工編程，一個(gè)零件的編程時(shí)間與機(jī)床加工之比，平均約為30:1。為了提率，必須采用計(jì)算機(jī)或 程編機(jī)代替手工編程。自動(dòng)編程需要有自動(dòng)化編程語(yǔ)言，其中麻省理工學(xué)院研制的APT語(yǔ)言是典型的一種數(shù)控語(yǔ)言，它大大地提高了編程效率。從70年代開(kāi)始 出現(xiàn)的圖象數(shù)控編程技術(shù)有效地解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示、交互設(shè)計(jì)、修改及刀具軌跡生成、走刀過(guò)程的仿真顯示、驗(yàn)證等，從而推動(dòng)了CAD和 CAM向一體化方向發(fā)展。

DNC概念的引入及發(fā)展

DNC概念從“直接數(shù)控”到“分布式數(shù)控”的變化，其內(nèi)涵也發(fā)生了變化。“分布式數(shù)控”表明可用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制多臺(tái)數(shù)控機(jī)床。這樣，機(jī)械加工從單機(jī)自動(dòng)化的模式 擴(kuò)展到柔性生產(chǎn)線及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。從通信功能而言，可以在CNC系統(tǒng)中增加DNC接口，形成制造通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的大特點(diǎn)是資源共享，通過(guò)DNC功 能形成網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)：①對(duì)零件程序的上傳或下傳。②讀、寫(xiě)CNC的數(shù)據(jù)。③PLC數(shù)據(jù)的傳送。④存貯器操作控制。⑤系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。

可編程控制器的采用

在20世紀(jì)70年代以前，NC控制器與機(jī)床強(qiáng)電順序控制主要靠繼電器進(jìn)行。60年代出現(xiàn)了半導(dǎo)體邏輯元件，1969年美國(guó)DEC公司研制出世界上臺(tái)可編程序 控制器PLC。PLC很快就顯示出*性：設(shè)計(jì)的圖形與繼電器電路相似，形象直觀，可以方便地實(shí)現(xiàn)程序的顯示、編輯、診斷、存貯和傳送：PLC沒(méi)有繼電器 電路那種接觸不良，觸點(diǎn)熔焊、磨損、線圈燒斷等缺點(diǎn)。因此很快在NC機(jī)床上得到應(yīng)用。在NC機(jī)床上指令執(zhí)行時(shí)間可達(dá)到0.085µs/步，大步數(shù) 為32000步。而且，使用PLC還可以大大減少系統(tǒng)的占用空間，提高系統(tǒng)的快速性和可靠性。

傳感器技術(shù)的發(fā)展

一臺(tái)NC系統(tǒng)與機(jī)械連結(jié)在一起時(shí)，它能控制的幾何精度除受機(jī)械因素的影響外，閉環(huán)系統(tǒng)還主要取決于所采用的傳感器，特別是位置和速度傳感器，如可測(cè)量直線 位移和旋轉(zhuǎn)角度的直線感應(yīng)同步器和圓感應(yīng)同步器、直線和圓光柵、磁尺、利用磁阻的傳感器等。這些傳感器由光學(xué)、精密機(jī)械、電子部件組成，一般分辨率為0.01～0.001mm，測(cè)量精度為±0.02～0.002mm/m，機(jī)床工作臺(tái)速度為20m/min以下。隨著機(jī)床精度的不斷提高，對(duì)傳感器的分辨率 和精度也提出了更高的要求。于是出現(xiàn)了具有“細(xì)分”電路的高分辨率傳感器，比如FANUC公司研制的編碼器通過(guò)細(xì)分可做到分辨率為10-7r。利用它構(gòu)成 的高精度數(shù)控系統(tǒng)為超精控制及加工創(chuàng)造了條件。

開(kāi)放技術(shù)的產(chǎn)生

1987年美國(guó)空軍發(fā)表了的“NGC（下一代控制器）”計(jì)劃，首先提出了開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的控制器概念。這個(gè)計(jì)劃的重要內(nèi)容之一便是提出了“開(kāi)放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)格（SOSAS）”。美國(guó)空軍把開(kāi)放的體系結(jié)構(gòu)定義為：在競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境中允許多個(gè)制造商銷(xiāo)售可相互交換和相互操作的模塊。機(jī)床制造商可以在開(kāi)放系統(tǒng)的平臺(tái) 上增加一定的硬件和軟件構(gòu)成自己的系統(tǒng)。當(dāng)前在市場(chǎng)上開(kāi)放系統(tǒng)基本上有兩種結(jié)構(gòu)：①CNC+PC主板：把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機(jī)器中，PC板主要 運(yùn)行非實(shí)時(shí)控制，CNC主要運(yùn)行以坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)為主的實(shí)時(shí)控制。②PC+運(yùn)動(dòng)控制板：把運(yùn)動(dòng)控制板插入PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實(shí)時(shí)控制用，而PC機(jī)主要作非實(shí) 時(shí)控制。為了增加開(kāi)放性，主流數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家往往采用方案①，即在不改變?cè)到y(tǒng)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一塊PC板，提供鍵盤(pán)使用戶能把PC和CNC聯(lián)系在 一起，大大提高了人機(jī)界面的功能。典型的如FANUC公司的150/160/180/210系統(tǒng)。有些廠家也把這種裝置稱(chēng)為融合系統(tǒng)（fus*tem），由于它工作可靠，界面開(kāi)放，越來(lái)越受到機(jī)床制造商的歡迎，成為NC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

9常見(jiàn)故障

位置環(huán)

這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并與位置檢測(cè)系統(tǒng)的反饋值相比較，進(jìn)一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它具有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，所以容易發(fā)生故障。

常見(jiàn)的故障有：①位控環(huán)報(bào)警：可能是測(cè)量回路開(kāi)路；測(cè)量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。②不發(fā)指令就運(yùn)動(dòng)，可能是漂移過(guò)高，正反饋，位控單元故障；測(cè)量元件損壞。③測(cè)量元件故障，一般表現(xiàn)為無(wú)反饋值；機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn)；高速時(shí)漏脈沖產(chǎn)生報(bào)警可能的原因是光柵或讀頭臟了；光柵壞了。

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電源電網(wǎng)，機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)，而且在工作中一直處于頻繁的啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)，因而這也是故障較多的部分。

電源部分

電源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個(gè)系統(tǒng)。一般在歐美國(guó)家，這類(lèi)問(wèn)題比較少，在設(shè)計(jì)上這方面的因素考慮的不多，但在中國(guó)由于電源波動(dòng)較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類(lèi)的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。這些原因可造成電源故障監(jiān)控或損壞。另外，數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠電源的后備蓄電池或鋰電池來(lái)保持。因而，停機(jī)時(shí)間比較長(zhǎng)，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運(yùn)行。