鄭小年數(shù)控技術(shù)發(fā)展歷史、現(xiàn)狀與趨勢華中科技大學國家數(shù)控系統(tǒng)工程中心教授、副總工程師武漢華中數(shù)控股份有限公司副總經(jīng)理一、數(shù)控技術(shù)的戰(zhàn)略地位二、中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀三、世界數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢提要一、數(shù)控技術(shù)的戰(zhàn)略地位中國已成為世界第四制造大國制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和支柱全部就業(yè)人數(shù)11.27%工業(yè)就業(yè)人數(shù)的90.74%2002年制造業(yè)提供的就業(yè)人數(shù)工業(yè)稅收78.93%總稅收的28.74%2001年全國制造業(yè)創(chuàng)造的稅收2003年全國制造業(yè)貢獻的GDP和出口GDP總值的29.07%出口總額的92.06%ybs:中國統(tǒng)計年鑒，2004；中國裝備制造業(yè)發(fā)展研究報告，國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)發(fā)展司，2002一、數(shù)控技術(shù)的戰(zhàn)略地位制造業(yè)的發(fā)展離不開先進制造裝備裝備制造業(yè)的水平，決定一個國家的制造業(yè)在國際分工中的地位制造裝備的技術(shù)水平關(guān)系到制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整關(guān)系到產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級決定著我國制造業(yè)在國際上的競爭力Ybs：機電商報，2005。2。28在西方發(fā)達國家，裝備制造業(yè)在制造業(yè)中所占的比重非常高一、數(shù)控技術(shù)的戰(zhàn)略地位世界機床產(chǎn)量的1/5用于中國市場國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量占有率穩(wěn)定在60％左右，但產(chǎn)值占有率逐年下滑高附加值的高檔數(shù)控機床基本依賴進口數(shù)控機床是制造裝備的裝備

我國已成為數(shù)控機床世界第一大消費國和進口國ybs:2001-2004年世界主要機床生產(chǎn)國的產(chǎn)值、進口、出口和消費額[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，2004.1一、數(shù)控技術(shù)的戰(zhàn)略地位數(shù)控系統(tǒng)是裝備的“大腦”，數(shù)控化是裝備發(fā)展的主流趨勢已在軍工、船舶、汽車、電子、紡織、印染等各行各業(yè)的制造裝備中，得到了廣泛的應(yīng)用IC裝備

船舶制造裝備紡織印染裝備汽車制造裝備軍工制造裝備一、數(shù)控技術(shù)的戰(zhàn)略地位提高制造精度；縮短制造周期；簡化機械結(jié)構(gòu)；提升裝備性能；帶動制造裝備向高速、高精、高效方向發(fā)展制造裝備正從機械化向數(shù)字化轉(zhuǎn)變一、數(shù)控技術(shù)的戰(zhàn)略地位

高檔數(shù)控系統(tǒng)是西方對我國封鎖與限制的重點中國必須擁有自主的數(shù)控系統(tǒng)核心技術(shù)和產(chǎn)品東芝事件考克斯報告數(shù)控技術(shù)關(guān)系到我國的經(jīng)濟安全、產(chǎn)業(yè)安全和國防安全華中數(shù)控與武重聯(lián)合開發(fā)的“重型七軸五聯(lián)動車銑復(fù)合加工中心”，加工8米船用螺旋槳，打破國外封鎖，已由鎮(zhèn)江推進器廠購買。1、國家高度關(guān)注自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)

2、國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見

3、國家重大專項：高檔數(shù)控機床及基礎(chǔ)制造裝備

（高檔數(shù)控系統(tǒng)項目撥款超過10億元）二、中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程和現(xiàn)狀

中國數(shù)控發(fā)展的三個階段

第一階段：封閉式發(fā)展階段第二階段：引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起產(chǎn)業(yè)體系階段第三階段：實施產(chǎn)業(yè)化工程，進入市場競爭階段中國數(shù)控發(fā)展現(xiàn)狀我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展取得了一定成績：“六五”：引進技術(shù)“七五”：消化吸收、“三大三小”日本抑制中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的策略：控制中國的數(shù)控技術(shù)落后十五年1、轉(zhuǎn)讓落后技術(shù)，控制核心芯片2、推出先進技術(shù)的新產(chǎn)品，搶占市場3、挖走中國引進技術(shù)培養(yǎng)的人才4、誘惑中國企業(yè)合資，導(dǎo)致中國企業(yè)破產(chǎn)九十年代中期，中國數(shù)控的狀況：三打祝家莊屢戰(zhàn)屢敗，屢敗屢戰(zhàn)數(shù)控－－》“控訴”梁會長訪日的感受：前途一片渺茫沒有創(chuàng)新，就沒有出路。慘痛的歷史教訓說明一個硬道理：數(shù)控系統(tǒng)這樣的戰(zhàn)略高技術(shù)，靠花錢引進根本辦不到；盲目效仿國外，也只會落后挨打，受制于人；中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)的唯一出路，就是走自主創(chuàng)新之路，用中國人自己的核心技術(shù)振興中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)!中國數(shù)控發(fā)展現(xiàn)狀我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展取得了一定成績：“八五”：自主開發(fā)、“四個I型”中華I型、華中I型、航天I型、藍天I型“九五”、“十五”：產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)，“東南西北中”開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)沒有位置測量裝置，信號流是單向的（數(shù)控裝置進給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。數(shù)控系統(tǒng)的分類電機機械執(zhí)行部件A相、B相C相、…f、nCNC插補指令脈沖頻率f脈沖個數(shù)n換算脈沖環(huán)形分配變換功率放大半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點如圖所示，是從驅(qū)動裝置(常用伺服電機)或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進行檢測，不是直接檢測運動部件的實際位置。位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋數(shù)控系統(tǒng)的分類全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點如圖的虛線所示，直接對運動部件的實際位置進行檢測。數(shù)控系統(tǒng)的分類位置控制調(diào)節(jié)器速度控制調(diào)節(jié)與驅(qū)動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元++--電機機械執(zhí)行部件CNC插補指令實際位置反饋實際速度反饋經(jīng)濟型：開環(huán)控制、單片機的CNC、數(shù)碼管或單色小液晶顯示、內(nèi)存《100KB、步進電機驅(qū)動、聯(lián)動軸數(shù)2軸-2軸半、機床快速《6米/分；精度為》0.01mm，系統(tǒng)的價格便宜。典型系統(tǒng)有：大方、西門子802S等；主要適用于車床等。數(shù)控系統(tǒng)的分類普及型：半閉環(huán)控制、8—32位CPU的CNC、9寸單色顯示器、無圖形彩色顯示、內(nèi)存約150KB、有DNC功能、模擬式直流有刷或直流無刷伺服電機驅(qū)動、聯(lián)動軸數(shù)3-4軸、機床快速：6-16米/分；定位精度為0.005-0.01mm。典型系統(tǒng)有：Fanuc0、西門子810、802C系列、等、主要適用于價格較低的車、銑、加工中心。數(shù)控系統(tǒng)的分類高檔型：全閉環(huán)控制、32-64位CPU的CNC、彩色或TFT液晶顯示器、圖形顯示、內(nèi)存》150KB、有DNC和網(wǎng)絡(luò)功能、可擴展數(shù)字仿形等功能；良好的用戶編程界面；數(shù)字式交流無刷伺服電機驅(qū)動、聯(lián)動軸數(shù)4軸以上、機床快速可》16米/分；定位精度》0.005。典型系統(tǒng)有：Fanuc160i、西門子840系列、馬扎克640等、主要適用于高檔、高精度加工中心。數(shù)控系統(tǒng)的分類總體評價：曙光初現(xiàn):73000臺:37000臺2006年中國市場銷售數(shù)控系統(tǒng)約11萬臺2006年中國數(shù)控系統(tǒng)市場態(tài)勢：葫蘆形經(jīng)濟型：60％普及型：38％高檔型：2％約66000臺約42000臺約2000臺：95％：5％：17％：83％：0.5％：99.5％

1、國產(chǎn)經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)主導(dǎo)中國市場：適應(yīng)中國市場需求?？煽啃缘玫搅颂岣?，功能實用，價格低廉，有很大的競爭優(yōu)勢，得到了廣大用戶的認同。目前約占到我國整個數(shù)控系統(tǒng)市場的60%左右。

2006年，我國經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)量達到6萬多套，市場占有率高達95％以上。外國公司也推出了幾款低價格的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，但價格上、服務(wù)上還是沒有優(yōu)勢，市場推廣競爭不過國產(chǎn)系統(tǒng)。世紀星HNC-18/19XP系列數(shù)控系統(tǒng)HNC-18iTHNC-18xpMHNC-18xpTHNC-18xp加長板2006年中國數(shù)控系統(tǒng)市場態(tài)勢：葫蘆形經(jīng)濟型：60％普及型：38％高檔型：2％約66000臺約42000臺約2000臺：95％：5％：17％：83％：0.5％：99.5％2、國產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)、可靠性差距顯著縮小,但外國品牌依然占領(lǐng)國內(nèi)市場目前，行業(yè)主導(dǎo)企業(yè)普及型數(shù)控系統(tǒng)已實現(xiàn)批量生產(chǎn)，在數(shù)控銑床、加工中心等中檔數(shù)控機床得到批量配套應(yīng)用，銷售到最終用戶后，反映良好。具備全數(shù)字交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)和主軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)等配套能力。從技術(shù)水平上比較，國產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)的功能、性能與國外比并不差，價格和服務(wù)方面還有較大優(yōu)勢，可靠性與國外系統(tǒng)的差距也已顯著縮小。世紀星HNC-21i/22i五代數(shù)控系統(tǒng)更新?lián)Q代型，采用新的結(jié)構(gòu)，采用CAN總線支持I/O擴展，最多支持8軸聯(lián)動HSV-160伺服驅(qū)動器HSV-162雙軸伺服驅(qū)動器HSV-16的更新?lián)Q代產(chǎn)品，模具成型結(jié)構(gòu)，外觀更漂亮，控制與動力電源一體化，使用更簡便控制兩臺電機，成本低HSV－18S-100/150、200大功率進給與主軸驅(qū)動器(22KW)大連機床集團配華中數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)車間吳邦國委員長和溫家寶總理視察大連機床集團時贊揚華中科技大學成功開發(fā)了高檔數(shù)控系統(tǒng)，并與大連機床的實施產(chǎn)學研合作。溫總理說“你們幫助企業(yè)提高了技術(shù)，企業(yè)也幫助你們發(fā)展，我們中國要成為數(shù)控機床的大國！”湖北三環(huán)汽車方向機有限公司配華中系統(tǒng)40多臺數(shù)控機床的生產(chǎn)現(xiàn)場，用戶說：華中數(shù)控系統(tǒng)與西門子等系統(tǒng)不相上下。德州液壓公司批量選用配置華中數(shù)控系統(tǒng)的魯南機床江蘇超力集團一汽發(fā)動機廠東風（十堰）發(fā)動機減震器有限公司陜西軍工企業(yè)批量配置華中數(shù)控系統(tǒng)的軍品車間2、國產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)、可靠性差距顯著縮小,但外國品牌依然占領(lǐng)國內(nèi)市場主要差距：1）用戶對國產(chǎn)品牌認同度低，表現(xiàn)為普及型數(shù)控系統(tǒng)市場主要被國外占領(lǐng)。2006年國產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)在中國已銷售約7000余套，占市場份額約17％。2006年國外的普及型數(shù)控系統(tǒng)在中國銷售約35000余套，占市場份額約83％。2）生產(chǎn)工藝管理技術(shù)、生產(chǎn)檢測手段、可靠性考核手段、質(zhì)量控制等規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)比國外落后，影響產(chǎn)品的可靠性、質(zhì)量的穩(wěn)定性，表現(xiàn)為前期故障率較高，前期磨合周期較長。2006年中國數(shù)控系統(tǒng)市場態(tài)勢：葫蘆形經(jīng)濟型：60％普及型：38％高檔型：2％約66000臺約42000臺約2000臺：95％：5％：17％：83％：0.5％：99.5％

3.國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)有了突破，但差距較大已掌握了高檔數(shù)控系統(tǒng)的部分核心技術(shù)，華中數(shù)控、藍天數(shù)控等企業(yè)均開發(fā)了一些高檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，并在我國著名軍工企業(yè)得到了實際應(yīng)用?！皧^進號”系列HNC-210A、B、C數(shù)控系統(tǒng)支持8軸聯(lián)動、CF/USB、遠程I/O擴展與桂林機床合作開發(fā)五坐標數(shù)控龍門銑床，打破國外封鎖，已被南昌飛機公司訂購。迫使國外放松對中國五坐標數(shù)控系統(tǒng)的限制。據(jù)本屆CCMT2008展覽會共展出配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床15臺，其中配華中數(shù)控系統(tǒng)的五軸聯(lián)動數(shù)控機床達8臺，超過總數(shù)的50%，受到李長春等中央領(lǐng)導(dǎo)的好評。桂林新展出的五軸龍門機床齊二展出的五軸機床大連機床集團的5軸聯(lián)動數(shù)控機床北京機電院的5軸聯(lián)動數(shù)控機床山東章丘大型龍門銑床

3.國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)有了突破，但差距較大技術(shù)方面的差距：1）功能差距：功能還不夠完善，在實際應(yīng)用中驗證還不全面；2）性能差距：在高速（快速進給速度40米/分以上）、高精（分辨率0.1微米以下）、多通道控制、雙軸同步控制；國外系統(tǒng)采用運動控制總線技術(shù)適應(yīng)高速高精加工，而我們以模擬量或脈沖量接口居多；3）產(chǎn)品的系列化差距：如伺服電機、伺服驅(qū)動、主軸及主軸驅(qū)動從小到大各種規(guī)格不全；HRV4技術(shù)；4）電主軸、直線電動機、力矩電動機等功能部件，有很大差距；

3.國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)有了突破，但差距較大市場方面的差距：

2006年，國外公司在中國銷售高檔數(shù)控系統(tǒng)約2000臺左右，約占市場份額的99.5％，而國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)只銷售了十多臺，約占市場份額的0.5%。由于受到西方出口許可限制的約束，中國市場銷售的絕大部分高檔數(shù)控系統(tǒng)是西門子的840D產(chǎn)品。

2010年中國數(shù)控系統(tǒng)市場態(tài)勢預(yù)測：橄欖形總需求：15萬臺經(jīng)濟型：30％普及型：60％高檔型：10％約45000臺約90000臺約15000臺經(jīng)濟型：60％普及型：38％高檔型：2％約66000臺約42000臺約2000臺2007年2010年發(fā)展戰(zhàn)略：穩(wěn)住經(jīng)濟型系統(tǒng)市場，努力提升技術(shù)；大力推動中檔系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，努力提升市場占有率；重點開發(fā)高檔數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)技術(shù)突破和產(chǎn)品化。

三、世界數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢運行高速化加工高精化功能復(fù)合化控制智能化體系開放化驅(qū)動并聯(lián)化交互網(wǎng)絡(luò)化1、運行高速化：

使進給率、主軸轉(zhuǎn)速、刀具交換速度、托盤交換速度實現(xiàn)高速化，并且具有高加（減）速率。

n

進給率：在分辨率為1m時，F(xiàn)max=240m/min。在Fmax下可獲得復(fù)雜型面的精確加工；在程序段長度為1mm時，F(xiàn)max=30m/min，并且具有1.5g的加減速率；三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢主軸高速化：采用電主軸（內(nèi)裝式主軸電機），即主軸電機的轉(zhuǎn)子軸就是主軸部件。

n

主軸最高轉(zhuǎn)速達200000r/min。

n

主軸轉(zhuǎn)速的最高加（減）速為1.0g，即僅需1.8秒即可從0提速到15000r/min。換刀速度。

n

0.9秒（刀到刀）、2.8秒（切削到切削）

三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢高速切削工藝的優(yōu)點高速切削工藝意味著什麼?

減少達30%的切削力

進給速度提高5到10倍

減少傳遞到工件上的熱量

特定的材料去除量可增加高達40%高速切削的優(yōu)點縮短生產(chǎn)周期提高產(chǎn)品質(zhì)量使新的工藝方法得到應(yīng)用降低生產(chǎn)成本生產(chǎn)插頭座用的硬度為HRC54的壓鑄模技術(shù)數(shù)據(jù):

材料在未淬硬條件下的預(yù)加工

普通方法的總加工工時

-淬火

-加工電極 55h

-電火花加工

-拋光

高速切削方法的總加工工時:14.5h減少加工工時：75%表面加工質(zhì)量極佳大幅度降低成本

尺寸:250x200x80mm可完全代替電火花加工方法完全消除了因電火花加工所產(chǎn)生的微小裂紋，延長鑄模的使用壽命

實現(xiàn)高速切削加工的要素

1）高速主軸現(xiàn)在的機械加工，要求主軸轉(zhuǎn)速越來越高，高速主軸是高速切削技術(shù)最重要的關(guān)鍵技術(shù)，是高速加工機床的核心部件。數(shù)控機床采用主軸電動機與機床主軸一體化的電主軸部件，高轉(zhuǎn)速下主軸的剛性、動態(tài)特性、軸承及冷卻系統(tǒng)等都對高速主軸的使用性能有著重要影響。已經(jīng)有全套的電主軸系統(tǒng)，包括：電主軸、矢量變頻驅(qū)動、油氣潤滑裝置、冷卻裝置、管路、電纜、刀具等。當前，共有15類60幾個型號的電主軸產(chǎn)品，最大轉(zhuǎn)速可達140000r/min，直徑范圍33~300mm，功率范圍125W~80kW，扭矩范圍0.02~300Nm。

高速主軸內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2）高速加工數(shù)控系統(tǒng)

高速加工對數(shù)控系統(tǒng)要求:

（1）高速切削有著不同于傳統(tǒng)數(shù)控加工的特殊工藝要求，要求能夠高速度處理程序段,能快速形成刀具路徑，走刀路徑應(yīng)圓滑，少拐點，加工時能夠盡量減少機械的沖擊，使機床平滑移動,避免刀具振動等；（2）程序算法應(yīng)保證高精度，確保合理的進給速度,待加工軌跡監(jiān)控進給速度控制超過100個程序段,能夠迅速，準確地處理和控制信息流，使其加工誤差控制為最??；（3）高速切削的數(shù)控系統(tǒng)必須具有相應(yīng)的高速高精度控制功能。比如：NURBS插補、加工殘余分析、待加工軌跡監(jiān)控、尖點控制、自動防過切保護、補償功能

高速加工對數(shù)控系統(tǒng)要求:

（4）足夠的程序容量，讓大容量加工程序高速運轉(zhuǎn)，并具有通過網(wǎng)絡(luò)傳遞大量數(shù)據(jù)的能力（5）具有高的抑制外部擾動力的能力(即高的魯棒性);機械誤差補償；機床可靠性和安全性十分重要；（6）系統(tǒng)對高速采樣截尾誤差進行精確預(yù)估，可消除各軸線的輪廓誤差，提高走刀精度,以保證系統(tǒng)運行的平穩(wěn)性；（7）系統(tǒng)具有足夠的超前的路徑加（減）優(yōu)化預(yù)處理能力，即應(yīng)具備超前程序段預(yù)處理能力;易于改型，比如夾緊調(diào)整，或五軸轉(zhuǎn)換；（8）有刀具長度、半徑修正；自動光順走刀路徑功能；3）高速進給系統(tǒng)

（1）旋轉(zhuǎn)伺服電機＋滾珠絲杠系統(tǒng)：目前普通絲杠的最大進給速度為40mm/min，最大直線加速度為0.5g，高精密滾珠絲杠的最大速度已達60mm/min，最大加速度達1.0g；這種傳動方式由于從電機軸到工作臺之間存在一系列的中間環(huán)節(jié)，當進給部件要完成啟動、加減速、反轉(zhuǎn)、停車等動作時，機械元件產(chǎn)生的彈性變形、摩擦、反向間隙等，造成進給運動的滯后和其它許多非線性誤差；中間環(huán)節(jié)也加大了系統(tǒng)的慣性質(zhì)量，影響了快速響應(yīng)。另外，絲杠是細長桿，在力和熱的作用下，產(chǎn)生變形，影響加工精度。傳統(tǒng)的進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以集成和實現(xiàn)模塊化，安裝、調(diào)試困難，造成機床整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。滾珠絲桿的剛度、慣性、加速度等動態(tài)性能已遠遠不能滿足要求。進給速度達240米/分的NSK滾珠絲桿和滾動導(dǎo)軌

（2）直線電機進給系統(tǒng)：取消了源動力和工作臺部件之間的一切中間傳動環(huán)節(jié)，使得機床進給傳動鏈的長度為零，這就是所謂的“直接驅(qū)動”（directdrive）或“零傳動”。直線電機驅(qū)動方式具有進給速度高、加速度大、啟動推力大、剛度和定位精度高、行程長度不受限制等優(yōu)點采用直線電動機驅(qū)動的高速加工中心已成為21世紀機床的發(fā)展方向之一，其中，永磁式直線電動機以其時間常數(shù)小、高頻響應(yīng)特性好、推力強度高、損耗低、控制比較容易等一系列特點在高速、高精密、高頻響數(shù)控機床的進給驅(qū)動部件研究中具有明顯的優(yōu)勢。直線電機高速進給單元主要由直線電動機、工作臺、滾動導(dǎo)軌、反饋測量系統(tǒng)、防護系統(tǒng)等五部分組成。DMG采用直線電機的臥式加工中心（120米/分）

二種進給系統(tǒng)比較

直線電機與“旋轉(zhuǎn)電機＋滾珠絲杠”相比，其優(yōu)點在于：

1）沒有機械接觸，傳動力是在氣隙中產(chǎn)生的，因此沒有金屬和金屬的接觸，除了導(dǎo)軌外沒有其它摩擦；

2）結(jié)構(gòu)簡單，體積小，以最少的零部件數(shù)量實現(xiàn)直線驅(qū)動，而且是只有一個運動的部件；

3）行程理論上不受限制，而且性能不會因為行程的改變而受到影響；

4）可以提供很寬的速度范圍，從每秒幾微米到數(shù)米，特別是高速是其一個突出的優(yōu)點；

二種進給系統(tǒng)比較

5）加速度很大，最大可達10g；

6）運動平穩(wěn)，這是因為除了起支撐作用的直線導(dǎo)軌或氣浮軸承外，沒有其它機械連接或轉(zhuǎn)換裝置的緣故；7）維護簡單，由于部件少，運動時無機械接觸，從而大大降低了零部件的磨損，只需很少甚至無需維護，使用壽命更長。

4）高速加工CAM軟件

用于高速加工的CAM編程系統(tǒng)必須具有很高的計算編程速度，全程自動過切處理能力及自動刀柄干涉檢查功能，具有進給率優(yōu)化處理功能、待加工軌跡監(jiān)控功能、刀具軌跡編輯優(yōu)化功能、較強的插補功能、“加工殘余分析”功能。不是所有CAM軟件都能用于高速加工數(shù)控編程。

5）高速加工的刀具及其他

高速切削刀具

必須具有優(yōu)良的機械性能和熱穩(wěn)定性，即良好的抗沖擊、耐磨損和抗熱疲勞的特性。目前，陶瓷、立方氮化硼（CBN）、涂層硬質(zhì)合金等刀具均可作為高速切削模具鋼件的刀具材料。刀具的涂層技術(shù)是提高高速切削能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。

冷卻系統(tǒng)：

強力高壓、高效的冷卻系統(tǒng)以解決極熱切屑問題。采用溫控循環(huán)水（或其它介質(zhì)）來冷卻主軸電動機、主軸軸承、直線電動機、液壓油箱、電氣柜，有的甚至冷卻主軸箱、橫梁、床身等大構(gòu)件。2、加工高精化：

提高機械設(shè)備的制造和裝配精度；提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度；采用誤差補償技術(shù)。

提高CNC系統(tǒng)控制精度：

n

采用高速插補技術(shù)，以微小程序段實現(xiàn)連續(xù)進給，使CNC控制單位精細化；

n

采用高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度；

n

位置伺服系統(tǒng)采用前饋控制與非線性控制等方法。三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢101001000切削速度m/min0.010.11.010100加工精度μm普通數(shù)控機床高速超精高性能數(shù)控機床下一代汽車制造需求的機床性能未來10年數(shù)控機床的亮點101001000切削速度m/minX和Y軸位置穩(wěn)定度0.5μmZ軸位置穩(wěn)定度0.1μm納米插補，備有熱控制室，室溫±3°，機床僅±0.15°采用誤差補償技術(shù)：

n采用反向間隙補償、絲桿螺距誤差補償和刀具誤差補償?shù)燃夹g(shù)；

n設(shè)備的熱變形誤差補償和空間誤差的綜合補償技術(shù)。研究結(jié)果表明，綜合誤差補償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差減少60％～80％。三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢德國海德漢公司贈送德二維長光柵用步距規(guī)檢測數(shù)控機床幾何誤差實驗結(jié)果:沒有補償?shù)恼`差曲線實驗結(jié)果:單向補償后的誤差曲線實驗結(jié)果:雙向補償后的誤差曲線未補償單向補償雙向補償反向間隙58.4038.605.80重復(fù)定位誤差22.6921.8822.45定位誤差151.8789.9933.80數(shù)控機床幾何誤差的快速標定及補償技術(shù)3、功能復(fù)合化復(fù)合化是指在一臺設(shè)備能實現(xiàn)多種工藝手段加工的方法。鏜銑鉆復(fù)合—加工中心（ATC）、五面加工中心（ATC，主軸立臥轉(zhuǎn)換）；車銑復(fù)合—車削中心（ATC，動力刀頭）；銑鏜鉆車復(fù)合—復(fù)合加工中心（ATC，可自動裝卸車刀架）；銑鏜鉆磨復(fù)合—復(fù)合加工中心（ATC，動力磨頭）；可更換主軸箱的數(shù)控機床—組合加工中心；三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢DMG的車銑復(fù)合數(shù)控機床

復(fù)合加工：一次做成G400-0005STAMA526MT立式加工中心1個銑削主軸2個車削主軸9軸數(shù)控、5軸聯(lián)動4、控制智能化加工過程的智能感知與控制技術(shù)；作業(yè)規(guī)劃智能化技術(shù)；智能化操作，編程技術(shù)；專有、復(fù)合加工工藝專家系統(tǒng)在數(shù)控系統(tǒng)中集成三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢智能化交流伺服驅(qū)動裝置：智能4M數(shù)控系統(tǒng)：在制造過程中，加工、檢測一體化是實現(xiàn)快速制造、快速檢測和快速響應(yīng)的有效途徑，將測量(Measurement)、建模(Modelling)、加工(Manufacturing)、機器操作(Manipulator)四者（即4M）融合在一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息共享，促進測量、建模、加工、裝夾、操作一體化的4M智能系統(tǒng)。數(shù)控仿型技術(shù)三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢信息塔(e-Tower)

機床信息化，具有語音、文本和視像等通訊功能。與生產(chǎn)計劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實時反映機床工作狀態(tài)和加工進度操作權(quán)限指紋確認。工件試切時，可在屏幕上觀察加工過程。故障報警顯示、在線幫助排除從完整加工到自主管理操作權(quán)限指紋確認加工任務(wù)完成情況和機床狀態(tài)可用手機查詢數(shù)碼相機數(shù)控仿型加工系統(tǒng)現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)

加工信息輸入文件的標準——ISO6983協(xié)議特點以面向運動和開關(guān)控制的原則進行，采用G，M代碼，傳遞的信息是“怎么做”；不足：數(shù)控系統(tǒng)不知道在“做什么”

CAM系統(tǒng)不知道“怎么做最好”

三、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢STEP-NC的簡單定義

STEP-NC就是將STEP協(xié)議推廣應(yīng)用到NC系統(tǒng)中，重新規(guī)定了CAX與CNC之間的接口，取代ISO6983協(xié)議，成為NC系統(tǒng)輸入信息的協(xié)議。STEP-NC帶來的好處

數(shù)控系統(tǒng)的智能化CAM/CNC之間功能的重新劃分數(shù)據(jù)共享與網(wǎng)絡(luò)化制造編程方便好的互操作性和可移植性

5、體系開放化具有先進性和可擴展性；具有可維護性和可升級性；具有與企業(yè)制造信息系統(tǒng)的可集成性；具有特殊工藝軟件的可開發(fā)性；具有使用操作的簡易性。結(jié)論：用戶需要開放式數(shù)控系統(tǒng)

二、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢特征：可移植性——功能模塊可用于不同控制系統(tǒng)可擴展性——功能相似模塊之間可互相替換，隨技術(shù)進步可更新軟硬件可縮放性——有即插即用功能，根據(jù)需求變化，能方便有效重新配置互操作性——使用標準I/O和網(wǎng)絡(luò)功能，容易實現(xiàn)與其它自動化設(shè)備互連。國內(nèi)外開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究進展美國：NGC(TheNextGenerationWork-station/MachineController)和OMAC(OpenModularArchitectureController)計劃歐共體：OSACA（OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystems)計劃日本：OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)計劃華中I型、航天I型——基于IPC的CNC開放體系結(jié)構(gòu)以PC為基礎(chǔ)的CNC類型PC嵌入式NC：保持專用CNC，通過通信和PC相連，有一定開放性，但用戶無法界入系統(tǒng)的核心。如FANUC18i，16i，SIEMENS840，AB9/360等系統(tǒng)。NC嵌入式PC：在標準的工業(yè)PC上安裝專用的運動控制卡，如美國DELTATAU公司PMAC-NC系統(tǒng)。以PC為基礎(chǔ)的CNC類型軟件CNC：系統(tǒng)的所有功能通過工業(yè)PC來實現(xiàn)，用戶可以在DOS、WINDOWSNT平臺上利用開放的CNC內(nèi)核，開發(fā)各種功能，構(gòu)成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)，其性能價格比高，如華中數(shù)控系統(tǒng)，美國MDIS公司的OPENCNC，德國POWERAUTOMATION公司的PA8000NT?；诂F(xiàn)場總線的PC控制：系統(tǒng)是開放結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的主流。開放式數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成應(yīng)用程序接口NC內(nèi)核MSDOS/LinuxRTM實時擴展PLC程序設(shè)備驅(qū)動程序網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序應(yīng)用程序遠程應(yīng)用程序軟件平臺結(jié)構(gòu)開放式數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)磨削應(yīng)用軟件車削銑削鍛壓數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件模塊齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件模塊電加工數(shù)控系