数控技术发展论文
数控技术发展论文 1.国内外数控系统的发展概况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发 达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现 代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检 测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对 制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术 正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全 闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智 能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控 系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项 参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智 能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程 序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。
CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式 的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材 料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数， 无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制 环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。
由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了 CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展 以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力 和国家地位的重要途径。
2.数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工 业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的 一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势 来看，主要有如下几个方面：
2.1高精度、高速度的发展趋势尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止 境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发 展。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工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。为此日本先端 技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世 纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆， 而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；
在航空和宇航工业领域， 其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削 速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝 合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的 铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些 都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
2.25轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削， 不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以 等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬 钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数 控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编 程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实 现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数 控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机 床（含5面加工机床）的发展。
2.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控 系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自 适应控制，工艺参数自动生成；
为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前 馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；
简化编 程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；
还有 智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控 系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平 台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能）， 形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速 实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目 前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统 功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是 近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产 线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、 虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司 都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展 的趋势。
3.结束语 随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展 趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。