機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

發(fā)布日期：2011-11-25 蘭生客服中心瀏覽：2712

分享到：

為了在越來(lái)越激烈的全球巿場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，并相繼提出了多種全新的制造模式。如集成制造、柔性制造、智能制造、數(shù)字制造、網(wǎng)絡(luò)制造等，其目標(biāo)不外乎提高制造的效率和精度，以及增加加工的適應(yīng)性和降低生產(chǎn)成本。
數(shù)控機(jī)床(系統(tǒng))作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)單元，其功能的強(qiáng)弱和性能的好壞決定著上述制造模式的成敗。為適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過(guò)程，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革。在體系結(jié)構(gòu)方面，數(shù)控系統(tǒng)已基本上實(shí)現(xiàn)由專(zhuān)用型封閉式結(jié)構(gòu)模式向通用型開(kāi)放式結(jié)構(gòu)模式的轉(zhuǎn)型，并向基于PC的全數(shù)字化體系結(jié)構(gòu)發(fā)展；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)可方便地與CAD/CAM集成為一體，數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，使得車(chē)間網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控、維護(hù)與管理變成了現(xiàn)實(shí)；在數(shù)控系統(tǒng)的高速、高精、高效控制方面，也采取了很多措施，如高速下的平滑控制算法、提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力、提高反饋和控制環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)分辨率等，獲得了不錯(cuò)的效果；在智能化控制方面，通過(guò)采樣加工過(guò)程中影響產(chǎn)品加工質(zhì)量的外部變量，實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償，有效提高了CNC的工作效率。本文結(jié)合近兩年來(lái)作者所在國(guó)家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心和武漢華中數(shù)控股份有限公司參觀漢諾威EMO2005和芝加哥IMTS2006的觀感，以及我們長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)數(shù)控技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的關(guān)注，對(duì)上述數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨向作一探討。

一、數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向基于PC的全數(shù)字化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展

基于PC的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)已得到廣泛認(rèn)可，具有強(qiáng)大的生命力
從兩次機(jī)床展上可以看到，著名廠商的高檔數(shù)控系統(tǒng)都以基于PC的開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)為主流。
SINUMERIK 840Di sl是基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，其軟件系統(tǒng)[MMC(人機(jī)通信)軟件系統(tǒng)、NC(數(shù)字控制)軟件系統(tǒng)、PLC(可編程邏輯控制)軟件系統(tǒng)和通信及驅(qū)動(dòng)接口軟件]中的MMC軟件系統(tǒng)采用Windows NT或XP操作系統(tǒng)。機(jī)床制造商可以按照自己的特殊操作方式和理念，利用Windows技術(shù)改變?nèi)藱C(jī)界面(HMI)。其開(kāi)放式系統(tǒng)理念的一個(gè)重要特點(diǎn)是，可以在數(shù)控核心部分，使用標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)工具對(duì)用戶(hù)指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進(jìn)行調(diào)整。
FANUC 16i/18i/21i/30i系列是具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型高檔CNC系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)采用CNC內(nèi)建PC型式，NC卡完成高實(shí)時(shí)性要求的數(shù)控運(yùn)算和PLC控制功能，PC完成操作界面、編程、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)等相對(duì)弱實(shí)時(shí)性要求功能。操作系統(tǒng)采用Windows 2000/XP或Windows CE。備有C語(yǔ)言執(zhí)行程序、嵌入式宏執(zhí)行程序等各類(lèi)功能。CNC系統(tǒng)與主計(jì)算機(jī)的連接接口采用高速串行總線(HSSB)。FANUC 300i/310i/320i系列采用Windows CE作為操作系統(tǒng)，并提供動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)函數(shù)供用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)。

圖1 基于PC的iTNC 530系統(tǒng)

圖2 FANUC CNC單元與伺服單元和I/O的連接

圖3 Heidenhain以EnDae2.2協(xié)議連接編碼器和伺服

HEIDENHAIN公司推出的最新一代TNC控制器iTNC 530采用全新的微處理器結(jié)構(gòu)，具有非常強(qiáng)大的計(jì)算能力，可控制12軸，控制器本身包含主機(jī)單元和控制單元兩個(gè)部分。主機(jī)單元采用Intel處理器以及AGP圖形顯示卡，并帶有各類(lèi)數(shù)據(jù)通信接口(Ethernet/RS232/RS422/USB等)，是典型的基于PC的系統(tǒng)，如圖1所示。
FAGOR公司最高檔數(shù)控系統(tǒng)CNC8070是CNC技術(shù)與PC技術(shù)的結(jié)晶，是與PC兼容的數(shù)控系統(tǒng)，采用Pentium CPU，可運(yùn)行WINDOWS和 MS-DOS，可控制16軸+3電子手輪+2主軸，可運(yùn)行VISUAL BASIC，VISUAL C⁺⁺，程序段處理時(shí)間<1ms，PLC可達(dá)1024輸入點(diǎn)/1024輸出點(diǎn)，執(zhí)行時(shí)間1ms/1k指令，具有以太網(wǎng)、CAN、SERCOS通訊接口，可選用±10V模擬量接口。
能在基于PC的體系結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)出世界頂級(jí)數(shù)控系統(tǒng)，說(shuō)明基于PC結(jié)構(gòu)的開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的生命力。
全數(shù)字化是未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)
全數(shù)字化不僅包括數(shù)控單元到伺服接口以及伺服系統(tǒng)內(nèi)部是數(shù)字的，而且還應(yīng)該包括測(cè)量單元的數(shù)字化。因此，現(xiàn)場(chǎng)總線、編碼器到伺服的數(shù)字化接口、驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部三環(huán)(位置環(huán)、速度環(huán)及電流環(huán))數(shù)字化，是數(shù)控系統(tǒng)全數(shù)字化的重要標(biāo)志。
- 編碼器到伺服的接口數(shù)字化也必將獲得發(fā)展
  編碼器到伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化接口雖然只在Heidenhain的系統(tǒng)中得以實(shí)現(xiàn)，但作為全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)的必要構(gòu)成環(huán)節(jié)，未來(lái)將獲得更多發(fā)展。圖3所示為Heidenhain通過(guò)EnDae2.2協(xié)議連接的編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)。
- 驅(qū)動(dòng)單元三環(huán)全數(shù)字化是全數(shù)字化的重要內(nèi)容
  三環(huán)(位置環(huán)/速度環(huán)/電流環(huán))數(shù)字化是全數(shù)字化的重要內(nèi)容。HEIDENHAIN iTNC 530控制單元最新的設(shè)計(jì)中集成了控制系統(tǒng)所有伺服控制回路(位置環(huán)/速度環(huán)/電流環(huán))，所有伺服計(jì)算都在DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)中完成。測(cè)量組件的反饋均集成在控制單元上，包含位置反饋和速度反饋。
多通道軟件體系結(jié)構(gòu)是適應(yīng)整合數(shù)控機(jī)床的不二選擇
針對(duì)制造業(yè)對(duì)整合數(shù)控機(jī)床(即融合工業(yè)機(jī)器人、影像處理系統(tǒng)和精密物料搬運(yùn)各項(xiàng)功能的機(jī)械，不僅能完成通常的加工功能，而且還具備自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)上下料、自動(dòng)換刀、自動(dòng)誤差補(bǔ)償、自動(dòng)診斷和聯(lián)網(wǎng)等功能)的巿場(chǎng)需求，各著名數(shù)控系統(tǒng)廠紛紛將多軸(包括多主軸)多通道控制、軸同步控制、軸疊加控制、軸混合控制、信道協(xié)同等功能列為新的研究點(diǎn)。同步控制可以令不同通道的運(yùn)動(dòng)軸按照某種時(shí)序關(guān)系或某種條件達(dá)到同步，混合控制可讓一個(gè)軸的混合命令在各通道之間進(jìn)行交換，閥加控制能把一個(gè)軸的移動(dòng)命令疊加到屬于另一通道的另一個(gè)軸上去。
如Fanuc 30i系統(tǒng)，具有10通道，八根主軸，可控進(jìn)給軸數(shù)達(dá)32根，可聯(lián)動(dòng)控制進(jìn)給軸數(shù)達(dá)24個(gè)，能同時(shí)運(yùn)行十個(gè)獨(dú)立的數(shù)控加工程序，具有軸同步、混合、疊加控制等功能�；诖讼到y(tǒng)，F(xiàn)ANUC公司推出了四個(gè)搬運(yùn)機(jī)器人、一套天車(chē)輸送線、外加兩部六腿切削加工機(jī)器人的整合加工系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)作協(xié)調(diào)、有序，銜接順暢，體現(xiàn)了典型的多通道數(shù)控系統(tǒng)的特徵。
二、網(wǎng)絡(luò)化功能已從單一的數(shù)據(jù)傳輸向網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理方向發(fā)展
1. 以太網(wǎng)接口已成為數(shù)控系統(tǒng)與外部計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊的主要選擇，零件程序等數(shù)據(jù)文件的快速網(wǎng)絡(luò)傳輸已成為數(shù)控系統(tǒng)的基本功能
  著名系統(tǒng)廠的數(shù)控系統(tǒng)均具備強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，并將以太網(wǎng)接口作為數(shù)控系統(tǒng)的基本配置或選擇配置，實(shí)現(xiàn)與外部計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通訊。
  SIEMENS 840D采用SINDNC軟件模塊可將SINUMERIK系統(tǒng)快速、簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)地添加到標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，并與Windows PC和UNIX工作站之間建立穩(wěn)定的連接，還可以使用標(biāo)準(zhǔn)CF卡進(jìn)行程序與數(shù)據(jù)的傳輸。集成的以太網(wǎng)功能保證了數(shù)控系統(tǒng)文檔與計(jì)算機(jī)之間的快速傳輸，其滿量程的傳輸速率是標(biāo)準(zhǔn)串行口的100倍。
  FANUC 16i/18i/21i/30i系列CNC系統(tǒng)與企業(yè)主計(jì)算機(jī)之間的接口協(xié)議采用DNC1或DNC2。DNC1是FANUC自行開(kāi)發(fā)的實(shí)現(xiàn)CNC與主計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)信息的一種通訊協(xié)議及通訊指令庫(kù)，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可連16臺(tái)CNC機(jī)床。DNC2功能與DNC1基本相同，但通訊協(xié)議不同，用的是歐洲常用的LSV2協(xié)議，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可連8臺(tái)CNC機(jī)床，通訊速率最快為19Kb/秒。此外，F(xiàn)ANUC系統(tǒng)還提供了兩種以太網(wǎng)口：PCMCIA卡和內(nèi)埋的以太網(wǎng)板。PCMCIA局域網(wǎng)卡可臨時(shí)插入顯示裝置側(cè)的插槽，用于連接PC機(jī)，傳送數(shù)據(jù)，調(diào)整機(jī)床參數(shù)或作一些維護(hù)，用完后即可拔下；高速以太網(wǎng)板(100 Mbps)是裝在CNC系統(tǒng)內(nèi)部的，因此可長(zhǎng)期與主機(jī)連結(jié)，用于傳輸零件程序和檢查機(jī)床工作狀態(tài)。
  HEIDENHAIN iTNC530所配備的“高速以太網(wǎng)”通訊接口能以100Mbit/s的速率傳輸程序數(shù)據(jù)。
  Rexroth公司的數(shù)控系統(tǒng)在各個(gè)層面上采用通用通訊機(jī)制：外部計(jì)算機(jī)級(jí)，基于工業(yè)PC的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，提供了簡(jiǎn)單有效的外圍計(jì)算機(jī)通訊方法，如以太網(wǎng)TCP/IP，OPC以及COM/DCOM的Windows訪問(wèn)機(jī)制；HMI級(jí)基于Windows XP或Windows CE.NET等操作系統(tǒng)，使用如Microsoft network等標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)，輕松實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；I/O級(jí)使用諸如PROFIBUS-DP或DeviceNet等世界通用標(biāo)準(zhǔn)，連接傳感器等I/O設(shè)備；驅(qū)動(dòng)級(jí)使用諸如SERCOS等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口，以獲得高的動(dòng)態(tài)特性和精度。
  
  圖4 FANUC 16i/18i/21i/30i系列CNC的網(wǎng)絡(luò)接口
  
  圖5 FANUC CNC的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理
2. 加工過(guò)程的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控允許對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理，遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)使系統(tǒng)廠和用戶(hù)雙雙受益
  數(shù)控系統(tǒng)有了網(wǎng)絡(luò)功能后，可方便實(shí)現(xiàn)其網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、維護(hù)與管理。
  SIEMENS基于internet的“ePS”(電子產(chǎn)品服務(wù))軟件方案，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)Sinumerik 810D/840D/840Di控制系統(tǒng)，通過(guò)其CM(Condition Monitoring——狀態(tài)監(jiān)控)系統(tǒng)在線連續(xù)監(jiān)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的軸狀態(tài)、PLC狀態(tài)等，并評(píng)估機(jī)床狀況、分析相關(guān)的機(jī)床參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、維修服務(wù)，防止早期故障引起的意外停機(jī)，減少檢修停工期，增強(qiáng)可靠性，提升機(jī)床有效性，提高生產(chǎn)率，降低維護(hù)費(fèi)用。
  FANUC系統(tǒng)通過(guò)高速以太網(wǎng)板，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床側(cè)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)的集中監(jiān)控；通過(guò)工廠網(wǎng)絡(luò)，CNC可同時(shí)連接到機(jī)床和辦公室，這種連接允許對(duì)整個(gè)工廠進(jìn)行管理，以提高生產(chǎn)率；通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，在工廠外或家里，亦可遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)床工作狀態(tài)；使用機(jī)床遠(yuǎn)程診斷軟件包，機(jī)床制造商能方便地構(gòu)建遠(yuǎn)程機(jī)床維護(hù)系統(tǒng)，不用去現(xiàn)場(chǎng)即可檢查故障(問(wèn)題)產(chǎn)生的原因(狀況)，減少停機(jī)時(shí)間，機(jī)床制造商還可提高服務(wù)效率。FANUC通過(guò)運(yùn)行于PC上CIMPLICITY i CELL軟件包，可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)CNC的管理。
三、高速高精度控制是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的永恒主題
1. 高速、高精度已成為高檔數(shù)控機(jī)床的主要特徵
  速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。高速、高精度數(shù)控機(jī)床是多品種、變批量加工環(huán)境下保持高效與柔性統(tǒng)一的必要工具。為此，國(guó)際知名數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)制造商從未停止對(duì)高速高精度控制的追求。
  在速度方面，目前數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)的加速度已提高到2～3g，快速移動(dòng)速度提高到150～200m/min。在這些高速高精度數(shù)控機(jī)床中，有一部分是利用直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)，但隨著滾珠絲杠技術(shù)的發(fā)展，大導(dǎo)程高精度的滾珠絲杠也已大量應(yīng)用到高速高精度數(shù)控機(jī)床中，實(shí)現(xiàn)了加速度1～1.5g，快速移動(dòng)速度120～150m/min。為了能夠優(yōu)化金屬切削的加工過(guò)程，現(xiàn)代化的加工將越來(lái)越多地采用高性能切削(High Performance Cutting)。HPC技術(shù)不僅要求提高切削速度(即提高主軸轉(zhuǎn)速)，而且要求提高刀具的進(jìn)給速度。目前生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，不單在于刀具的切削速度低，也不單在于刀具的進(jìn)給速度低，而在于針對(duì)給定的材料和其它條件，如何將刀具切削速度和進(jìn)給速度有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)高性能切削(HPC)。除了從軟的方面得到高性能切削外，人們還從硬的方面追求高速切削(HSC)，如提高刀具的切削硬度，提高機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)速度，尤其是提高機(jī)床主軸在高速下的切削功率和旋轉(zhuǎn)扭矩，這些指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性也有著舉足輕重的影響，它可以使金屬切削加工更快、更好、更經(jīng)濟(jì)。
  在精度方面，精密數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工精度已從道級(jí)(0.01mm)提升到微米級(jí)(0.001mm)。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工精度可穩(wěn)定達(dá)0.05μm左右，形狀精度可達(dá)0.01μm左右。
  數(shù)控機(jī)床的高速、高精要求，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的高速高精控制算法、高速高精動(dòng)態(tài)特性控制技術(shù)等提出了更高的要求。
2. 數(shù)控系統(tǒng)高速、高精度控制的主要措施
  各著名數(shù)控系統(tǒng)廠商對(duì)高速高精性能的追求始終是堅(jiān)持不懈的，根據(jù)自身特點(diǎn)，各自采取了提高高速高精性能的各種措施。
  - FANUC公司
    FANUC公司一直走在數(shù)控技術(shù)的前沿，并不斷提出新的概念來(lái)引導(dǎo)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，除納米插補(bǔ)，納米CNC系統(tǒng)等概念外，在高速高精方面又推出了以下較新的技術(shù)：
    
    HRV(高響應(yīng)矢量)4控制技術(shù)
    HRV4繼承并發(fā)展了HRV3的優(yōu)點(diǎn)，是納米數(shù)控系統(tǒng)高速高精伺服控制，并可減少電機(jī)發(fā)熱。其特點(diǎn)為：在任何時(shí)刻，均采用納米層次的位置指令；超高速伺服控制處理器；ai高分辨率的脈沖編碼器(16 million/rev)；防止機(jī)械振顫的HRV濾波器。
    
    圖6 HRV4可獲取更高的轉(zhuǎn)速和更小的電流
    
    圖7 HRV4更小的溫升
    
    圖8 反向間隙加速功能
    
    圖9 MPC功能
    
    圖10 不同分辨率下的脈動(dòng)扭矩
    
    MTC(Machine Tip Control)
    為了控制機(jī)床在加工點(diǎn)處的振顫，F(xiàn)ANUC研究了機(jī)床頂部控制(MTC)和加速率傳感單元用于檢測(cè)加工點(diǎn)處的加速率。采用MTC后可明顯減小機(jī)床振顫。
    
    反向間隙加速功能
    由于存在反向間隙，在高速加工時(shí)會(huì)導(dǎo)致響應(yīng)滯后，引起象限尖峰，并影響加工精度。采用反向間隙加速功能后將顯著改善象限尖峰，提高加工精度。
    
    MPC(Machining Point Control－加工點(diǎn)控制)
    采用MPC功能，可在加工點(diǎn)處抑止振顫，獲得更高的加工精度。
  - SIEMENS公司
    西門(mén)子公司對(duì)高速高精度位置控制的本質(zhì)有著精辟的理解：通過(guò)避免機(jī)床振顫來(lái)優(yōu)化工件表面的加工質(zhì)量；通過(guò)增加對(duì)加加速度控制能力，提高機(jī)床動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力；通過(guò)增加加速度提高加工速度等。
  - HEIDENHAIN公司
    號(hào)稱(chēng)在歐洲數(shù)控系統(tǒng)銷(xiāo)售第一的HEIDENHAIN公司，由于多年來(lái)從事精密模具加工，對(duì)加工速度及精度的提升有著深刻、獨(dú)到的見(jiàn)解。HEIDENHAIN公司研究了不同分辨率的碼盤(pán)對(duì)扭矩脈動(dòng)的影響，并提出了使用高分辨率的編碼器有利于減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。另外，HEIDENHAIN還對(duì)機(jī)床運(yùn)行時(shí)間和絲杠溫升變形規(guī)律進(jìn)行研究。
  綜上所述，各數(shù)控系統(tǒng)廠商對(duì)高速高精度控制的理解基本上是相同的，而且對(duì)動(dòng)態(tài)精度的提高非常重視，所采取的主要措施體現(xiàn)在以下方面。
  1. 高速下的平滑控制
    通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、加速度、加加速度的優(yōu)化，減少機(jī)床振顫，使加工更加平穩(wěn)，獲得更高的加工表面質(zhì)量。如HEIDENHAIN采用高分辨率的反饋器件減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，F(xiàn)ANUC 利用MPC技術(shù)減少機(jī)床振顫。
  2. 提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力
    提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力不僅是高速加工的前提，也是保證精度的有利措施。如FANUC采用HRV4，反向間隙加速等方式減少因響應(yīng)滯后帶來(lái)的誤差。
  3. 提高數(shù)據(jù)分辨率
    以納米級(jí)的分辨率參與到各個(gè)環(huán)節(jié)，如：FANUC系統(tǒng)的納米插補(bǔ)技術(shù)。
四、智能化控制是提高數(shù)控加工效率的有效手段
由于數(shù)控加工過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，為實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，數(shù)控機(jī)床應(yīng)能根據(jù)切削條件的變化，基于多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化、智能決策，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過(guò)程能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。
在芝加哥IMTS2006上，加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)Yusuf Altintas教授展示的切削參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)，采用現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)檢測(cè)機(jī)床的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)，并結(jié)合CAD/CAM技術(shù)，經(jīng)過(guò)優(yōu)化計(jì)算，合理地將刀具參數(shù)、機(jī)床參數(shù)以及被加工材料性能參數(shù)結(jié)合起來(lái)，得到刀具軌跡和運(yùn)行參數(shù)，極大地提高了切削加工的效率和刀具的使用壽命。據(jù)介紹北美幾大飛機(jī)制造企業(yè)和汽車(chē)企業(yè)應(yīng)用了他的智能切削系統(tǒng)后，平均切削效率提高了8倍，平均刀具壽命提高了20倍。
五、CAD/CAM與CNC的集成已成為擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能的重要途徑

國(guó)際主流數(shù)控系統(tǒng)廠商在研制最新數(shù)控系統(tǒng)的同時(shí)，都非常注重對(duì)CAD/CAM/CNC集成技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并明確的將圖形化、集成式的編程系統(tǒng)作為擴(kuò)展數(shù)控系統(tǒng)功能、提高數(shù)控系統(tǒng)人機(jī)交互方式友好性的重要途徑。SIEMENS的Shop Turn、Shop Mill車(chē)間級(jí)集成式編程系統(tǒng)，F(xiàn)ANUC公司的集成式編程系統(tǒng)，HEIDENHAIN公司的對(duì)話框式集成編程系統(tǒng)等，都已成為各公司歷次展會(huì)宣傳的重點(diǎn)。
六、結(jié)束語(yǔ)

高檔數(shù)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的基石，是保證國(guó)防工業(yè)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略物資，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家至今仍限制向中國(guó)出口。目前，國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化速度已經(jīng)嚴(yán)重制約了自主高端數(shù)字化裝備的研制，在航空航天、船舶、發(fā)電設(shè)備、軌道交通等所需的大型專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床及工藝裝備基本依賴(lài)進(jìn)口，已嚴(yán)重威脅到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防安全，加快高檔數(shù)控系統(tǒng)的研究與產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。