第一講

現(xiàn)代數(shù)控的發(fā)展方向

哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院

數(shù)控技術(shù)研究室

2023年4月15日第一講現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向

數(shù)控技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)代，數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用是：?jiǎn)螜C(jī)，復(fù)合，F(xiàn)MC/FMS/CIMS

其發(fā)展方向是：高速度化高精度化高效加工、多功能化復(fù)合化開放化智能化極限制造數(shù)控（小型、高精密、大型數(shù)控）

STEP-NC數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)數(shù)控?cái)?shù)控功能部件及數(shù)控刀具的發(fā)展目前的動(dòng)向是:

開放式數(shù)控系統(tǒng)、高速加工系統(tǒng)、STEP-NC具體如下：

1.與IT融合，繼續(xù)走開放式道路

當(dāng)今加工設(shè)備和制造系統(tǒng)與IT融合正朝著網(wǎng)絡(luò)化、高柔性、可重構(gòu)、多功能、有特色的方向發(fā)展。要求數(shù)控系統(tǒng)能夠重新裝配、重新生成、在線擴(kuò)充和遠(yuǎn)程修改，能夠融入用戶的工藝訣竅和經(jīng)驗(yàn)。其有效途徑就是走“開放式”道路。2.向STEP-NC體系方向發(fā)展

基于STEP-NC的數(shù)控系統(tǒng)是一種新型數(shù)控系統(tǒng)：

◆可以有效的解決復(fù)雜曲面插補(bǔ)、三維刀補(bǔ)、智能軌跡規(guī)劃、加工過程實(shí)時(shí)化控制等傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的難題，

◆可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制造、管理、控制的雙向無縫連接。

◆STEP-NC的出現(xiàn)將引發(fā)數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命。3.向超高速方向發(fā)展

高速和超高速數(shù)控加工已成為國(guó)際上公認(rèn)的先進(jìn)制造技術(shù)之一，在國(guó)防民用各部門均有廣泛應(yīng)用。在汽車工業(yè)中，以高速高效數(shù)控加工取代多主軸組合機(jī)床；

在模具制造等行業(yè)以高速多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床銑削淬硬鋼，取消傳統(tǒng)的淬火后研磨、研拋、電加工等低效率工藝，實(shí)現(xiàn)高硬度復(fù)雜表面零件的高速高效加工；

在航空、航天、軍工等行業(yè)，以高速多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床對(duì)飛行器等大型構(gòu)件（機(jī)身、機(jī)翼等）進(jìn)行整體加工，從而有效消除傳統(tǒng)拼裝機(jī)構(gòu)所具有的種種弊病。

高速和超高速數(shù)控加工將是數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。4.向超精方向發(fā)展人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力正在向微小尺寸方向發(fā)展。在微觀領(lǐng)域，要求微制造裝備具有原子尺度的操作和加工能力。計(jì)算機(jī)CPU的制造是電子產(chǎn)品制造的制高點(diǎn)，要求其制造裝備的精度達(dá)到納米級(jí)。在宏觀方面，大型天文望遠(yuǎn)鏡鏡片的表面形貌誤差亦要求達(dá)到納米級(jí)。這些納米級(jí)的超精尖端設(shè)備如果沒有超精的數(shù)控技術(shù)是制造不出來的。超精數(shù)控是數(shù)控技術(shù)另一個(gè)重要發(fā)展方向。5.向智能化方向發(fā)展

數(shù)控系統(tǒng)和裝備的智能化，不僅有利于減輕操作者的體力和腦力勞動(dòng)強(qiáng)度，而且更重要的是可以提高數(shù)控加工的質(zhì)量和效率。智能化主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）智能編程在數(shù)控編程系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)軟件中嵌入專家系統(tǒng)，建立知識(shí)庫和工藝數(shù)據(jù)庫，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇刀具、合理計(jì)算切削用量，確定最佳走刀路線，使數(shù)控加工實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。（2）智能化自適應(yīng)控制將人工智能技術(shù)與自適應(yīng)技術(shù)相結(jié)合，通過在線檢測(cè)切削力,切削溫度、刀具磨損等參數(shù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)分析計(jì)算后發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)時(shí)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量，使數(shù)控加工系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)（3）加工過程智能化監(jiān)控將人工智能技術(shù)與現(xiàn)代傳感技術(shù)相結(jié)合，對(duì)加工過程的一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)和因素進(jìn)行智能化監(jiān)控，如刀具磨損/破損的自動(dòng)監(jiān)控、主軸運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控、高速加工安全性的自動(dòng)監(jiān)控等。（4）故障診斷智能化應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、專家系統(tǒng)技術(shù)等建立具有人工智能的故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床故障的自動(dòng)診斷，并自動(dòng)或指導(dǎo)維修人員快速排出故障。（5）信息輸入與操作智能化應(yīng)用模式識(shí)別技術(shù)，進(jìn)行圖像和語音的識(shí)別，實(shí)現(xiàn)零件圖形的智能化識(shí)別和理解，并按照操作者的語音命令自動(dòng)控制加工過程。（6）智能尋位加工通過仿人智能途徑主動(dòng)感知工作信息、自動(dòng)分析求解工件實(shí)際狀態(tài)，進(jìn)行位姿自適應(yīng)加工，消除對(duì)精密夾具的依賴。

6.向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展與IT融合的網(wǎng)絡(luò)化通訊與網(wǎng)絡(luò)化控制是數(shù)控技術(shù)的重要發(fā)展方向不僅適用Internet網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)等的整機(jī)和上層聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建有大的發(fā)展，而且使基于現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行層（伺服系統(tǒng)、主軸單元、PLC、機(jī)床傳感器等）聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)將出現(xiàn)新的突破。

7.進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無圖紙數(shù)控加工

CAD/CAM/CNC一體化，實(shí)現(xiàn)無圖紙數(shù)字化制造。有二種方法◎一是CAD/CAM/CNC物理上的一體化（在一個(gè)控制系統(tǒng)上完成）?！蚨菙?shù)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)功能，通過網(wǎng)絡(luò)與CAD/CAM計(jì)算機(jī)進(jìn)行高速信息交換，使得數(shù)控系統(tǒng)

直接獲取設(shè)計(jì)和加工信息，從而實(shí)現(xiàn)邏輯上CAD/CAM/CNC的一體化。

無圖紙的實(shí)物映射數(shù)控加工就是通過對(duì)實(shí)物零件和模型進(jìn)行數(shù)字化信息提取，利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行處理，并生成NC程序控制機(jī)床運(yùn)行，從而完成映射零件的加工。8.加速發(fā)展零傳動(dòng)數(shù)控驅(qū)動(dòng)技術(shù)傳統(tǒng)的由旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)加機(jī)械傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，不能滿足數(shù)控裝備向高速、高精度發(fā)展的需要。出現(xiàn)新一代零傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

直線伺服電機(jī)的直線進(jìn)給零傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

環(huán)形伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)給零傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

高速電主軸的零傳動(dòng)主運(yùn)動(dòng)

零傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將得到進(jìn)一步的快速發(fā)展，并加速普及應(yīng)用。

9.研究開發(fā)新型主機(jī)結(jié)構(gòu)和可重構(gòu)數(shù)控機(jī)床隨著數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜控制算法的發(fā)展，將進(jìn)一步促進(jìn)新結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。如；

并聯(lián)、串并聯(lián)結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床串并聯(lián)數(shù)控機(jī)床具有高剛度，可獲得大的旋轉(zhuǎn)角和大工作空間

可重組數(shù)控機(jī)床為適應(yīng)快速多變的市場(chǎng)，根據(jù)生產(chǎn)的要求，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已有設(shè)備模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)重組，并對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行重新配置，以滿足構(gòu)成新要求的制造裝備。這種在可配置數(shù)控系統(tǒng)控制下的可重組制造裝備，從制造過程的底層有效提高現(xiàn)代制造系統(tǒng)的敏捷性，將大有發(fā)展前途。10.實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備的超復(fù)合化在傳統(tǒng)加工中心和車削加工中心實(shí)現(xiàn)多工序復(fù)合的基礎(chǔ)上，實(shí)

現(xiàn)更大跨度的超復(fù)合化，實(shí)現(xiàn)

車、銑、鉆常規(guī)切削加工工序的復(fù)合

切削加工、激光加工、激光熱處理等復(fù)合的萬能加工中心

實(shí)現(xiàn)粗加工、半精加工、熱處理、精加工等全部工序。11.由切削加工向非切削加工方向發(fā)展非切削數(shù)控加工需求激增，

在快速成型制造領(lǐng)域：成型精度、表面質(zhì)量、機(jī)械強(qiáng)度等方面問題；

在模具制造、復(fù)雜零件制造；

基于飛秒激光的雙（多）光子加工技術(shù)，

開創(chuàng)了超精細(xì)、無熱損傷三維加工和處理的新領(lǐng)域；

塑料體積成形加工的數(shù)字控制。

新的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC，新的編程規(guī)范1.3

開放數(shù)控CNC控制器的發(fā)展趨勢(shì)

1.4.1多坐標(biāo)、多通道控制。以FANUC30i-MODELA系統(tǒng)為例：十個(gè)通道，40個(gè)軸（32個(gè)進(jìn)給軸、8個(gè)主軸）日本叫多系統(tǒng)。

（SIEMENS840D等系統(tǒng):一直是多通道的）

聯(lián)動(dòng)軸數(shù)最大24個(gè)/主軸8個(gè)。

3個(gè)PMC通道。最大I/O點(diǎn)數(shù)4096/4096PMC基本命令速度25ns。最大預(yù)讀程序段：1000段。

(多通道系統(tǒng)適合大型自動(dòng)機(jī)床、復(fù)合機(jī)床、多頭機(jī)床的控制器)

高速高精、低速高精加工功能1.新功能前饋控補(bǔ)償由于反饋滯后所產(chǎn)生的誤差，提高加工精度。進(jìn)給率和加減速曲線控制，拐角控制。減少加減速滯后所產(chǎn)生的誤差。前瞻（前視）控制在程序執(zhí)行前，對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理和多段緩沖，從而控制刀具以很小的誤差進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)。平滑運(yùn)行的高精度輪廓控制、AI高精度/AI納米輪廓控制對(duì)指令

的實(shí)時(shí)識(shí)別，最佳的控制速度、加速度、加加速度，使加工保持最佳狀態(tài)。數(shù)字濾波器技術(shù)用以消除機(jī)械諧振，提高伺服系統(tǒng)的位置增益。高精高速進(jìn)給伺服系統(tǒng)高精高速主軸伺服系統(tǒng)

高增益的驅(qū)動(dòng)器、控制單元、電機(jī)；提高編碼器的分辨率，1600萬脈沖/轉(zhuǎn)；直線伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，提高進(jìn)給剛度；對(duì)于直線電機(jī)，設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器以避免直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械帶來的多點(diǎn)諧振。主軸采用交流同步伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，高增益控制、無齒槽效應(yīng)高分辨率電機(jī)，使主軸低速時(shí)轉(zhuǎn)矩大、精度高；采用交流異步高分辨率伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，高速度高精度。納米控制（納米級(jí)1-100nm）：在系統(tǒng)檢測(cè)分辨率為1m時(shí)，插補(bǔ)分辨率為m。1m=1000nm。采取措施：CNC內(nèi)部計(jì)算以納

米或更小的單位計(jì)算，使誤差最小化；高精度的交流數(shù)字伺服控

制；很高的電流檢測(cè)精度；相應(yīng)的硬件（RISC芯片）。納米平滑功能：以納米為單位評(píng)估原始曲線，圓整指令公差。

使加工自由曲面時(shí)，減小或消除程序段之間出現(xiàn)的條紋。

NURBS插補(bǔ)，樣條插補(bǔ)。nm插補(bǔ)：80位浮點(diǎn)計(jì)算。2.NURBS插補(bǔ)簡(jiǎn)介

1）概述

高速加工CNC控制器具有NURBS插補(bǔ)功能，可以接受CAM軟件傳來的BURBS格式的刀位軌跡數(shù)據(jù),進(jìn)行BURBS插補(bǔ)加工。

在CAM軟件的刀位軌跡計(jì)算時(shí)，直接輸出定義NURBS曲線的“控制點(diǎn)”、“權(quán)重”、“節(jié)點(diǎn)矢量”，然后通過后處理譯成機(jī)床CNC系統(tǒng)可識(shí)別的G代碼，CNC以插補(bǔ)速率對(duì)原始的NURBS曲線進(jìn)行插補(bǔ)加工。

常規(guī)的CAM后置處理提供二種插補(bǔ)：直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)，常用線性插補(bǔ)逼近。高速加工設(shè)備出現(xiàn)了NURBS曲線插補(bǔ)，這使CNC系統(tǒng)具備了能自動(dòng)進(jìn)行NURBS格式定義的加工域生成的能力。各種插補(bǔ)比較如下：

圖4.4-1NURBS曲線的插補(bǔ)方式

公差CAD的NURBS曲線CAM的直線插補(bǔ)基于點(diǎn)集的直線插補(bǔ)基于NURBS的樣條插補(bǔ)2）NURBS插補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)：①與線性插補(bǔ)相比，CAM輸出的NURBS插補(bǔ)的刀位文件大為縮短，只有其1/10～1/100。由于高速銑采用小的刀具、小的切削量和窄的公差帶，如公差帶設(shè)置為或更小，按照常規(guī)的插補(bǔ)方法，這個(gè)程序的長(zhǎng)度會(huì)很大，可能達(dá)到100MB以上，許多機(jī)床的CNC控制器不能接受。②

NURBS插補(bǔ)比采用近似分段的直線和圓弧插補(bǔ)更為準(zhǔn)確，刀位軌跡更加平滑。③

NURBS插補(bǔ)速率快，精度高。例如：GEFanucNURBS插補(bǔ)采樣周期為1ms，加工處曲率半徑為

50mm，產(chǎn)生的法向加速度為，以的高速進(jìn)行加工。計(jì)算：一個(gè)插補(bǔ)周期的輪廓步長(zhǎng)

L=fT=18.8m×1000/min×60×1000

插補(bǔ)誤差e=(Ft)2/2/④改變高速切削的表面質(zhì)量。得到平滑精確的表面，如采用內(nèi)、外公差（Intol/Outtol）會(huì)到更加平滑的刀具軌跡。⑤NURBS插補(bǔ)可縮短加工時(shí)間。由于機(jī)床存在慣性，在用直線插補(bǔ)時(shí)，存在直線拐角處的拐角運(yùn)動(dòng)為了避免沖擊，機(jī)床一般按平滑規(guī)律進(jìn)行加減速處理。這樣每到一拐角就要降低速度，然后再加速。而NURBS插補(bǔ)是光滑的，能在加速度允許的范圍內(nèi)以最大速度進(jìn)行加工。有的專家認(rèn)為：

提高數(shù)控加工質(zhì)量、速度的最好辦法之一是高速加工技術(shù)和

NURBS插補(bǔ)的結(jié)合3）NURBS格式輸出的系統(tǒng)模型

NURBS插補(bǔ)由CAD---CAM---CNC的過程見下圖：.

曲面模型

刀具軌跡曲線NURBS曲線NURBS格式輸出：控制點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)矢量、權(quán)重CNC機(jī)床NURBS插補(bǔ)CADCAMCNC圖4.4-2NURBS格式輸出的系統(tǒng)模型

4）NURBS插補(bǔ)指令的格式：G6.2PKXYZ-R.

在UG中，如果選擇了NURBS選項(xiàng)后，要回答三個(gè)問題：①分段的NURBS曲線是否聯(lián)接成一條曲線。②角度公差控制。兩個(gè)NURBS曲線的切線的夾角，為了光滑選為5°

或更小。③擬合公差控制。目前支持NURBS功能的CNC系統(tǒng)有：FANUC系統(tǒng)的15B、16C、16iMA、18i、Seimens、Heidenhain、Makino、Fidia等。G6.2P4K0.X11.8986Y1.7906Z-1.9404R1.NURBS插補(bǔ)G代碼NURBS曲線的階數(shù)控制點(diǎn)坐標(biāo)控制點(diǎn)矢量權(quán)圖6-7FANUC系統(tǒng)NURBS指令格式5）非均勻有理B樣條插補(bǔ)NURBS：G05P10000;…G06.2PKXYZRF;KXYZR;KXYZR;KXYZR;…KXYZR;K;…K;G01…G05P0西門子：A樣條

B樣條

C樣條●●●●●●●●●●●權(quán)值小權(quán)值大●●●節(jié)點(diǎn)矢量變化大節(jié)點(diǎn)矢量變化小NURBS曲線曲線階次P控制點(diǎn)X

Y

Z

B

C

：決定曲線位置權(quán)因子R：控制點(diǎn)的吸引力，越大越接近控制點(diǎn)節(jié)點(diǎn)矢量K：像水流一樣，小時(shí)，短時(shí)間流速慢，大時(shí)急流關(guān)于NURBS

在CAD、CAM、CNC中的變換產(chǎn)生：

五軸加工和復(fù)雜加工功能；五軸加工工藝合理，對(duì)三維曲面加工可充分利用刀具的最佳幾何形狀進(jìn)行切削，在復(fù)雜形狀的高速高精加工中，可以提高效率提高光潔度。五軸加工的機(jī)械配置有刀具旋轉(zhuǎn)方式、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)方式及它們的混合方式。五軸加工功能要滿足各種配置。

功能為：刀具軸方向的長(zhǎng)度補(bǔ)償。五軸加工刀具半徑補(bǔ)償。三維圓弧插補(bǔ)，可以指定傾斜平面內(nèi)的圓弧。五軸加工刀具中心點(diǎn)控制。傾斜加工指令。五軸加工用手動(dòng)進(jìn)刀。

1.4.4數(shù)控智能、環(huán)保、安全技術(shù)

1.智能

1）智能技術(shù)隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展,數(shù)控系統(tǒng)的智能化將不斷提高。主要為：

①應(yīng)用自適應(yīng)控制（AdaptiveControl）技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)加工過程中的一些重要信息，并自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達(dá)到改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。②引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗(yàn)，加工的一般規(guī)律與特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。當(dāng)前已開發(fā)出模糊邏輯控制和帶自學(xué)習(xí)功能的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控系統(tǒng)和其它數(shù)控加工系統(tǒng)。③引入故障診斷專家系統(tǒng)④智能化伺服驅(qū)動(dòng)裝置可以通過自動(dòng)識(shí)別負(fù)載而自動(dòng)調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

2）智能技術(shù)應(yīng)用

機(jī)床的智能化不僅可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程服務(wù)，而且使機(jī)床融合了信息技術(shù)和管理技術(shù)。①日本Mazak公司的Integrexe系列車銑中心為五軸聯(lián)動(dòng)（X、Y、Z、B、C）。可通過開放式CNC系統(tǒng)與公司的e塔式信息中心交換數(shù)據(jù)，從局域網(wǎng)下載零件圖紙、加工程序，對(duì)零件加工過程進(jìn)行監(jiān)控、錄像，以便對(duì)加工中心出現(xiàn)的問題進(jìn)行檢查分析。機(jī)床采用的信息技術(shù)為操作者和管理者提供了廣泛支持。包括：顯示生產(chǎn)進(jìn)度（用CCD攝像頭和特有的結(jié)構(gòu)監(jiān)控）、輔助操作者改善機(jī)床的操作、使機(jī)床由報(bào)警狀態(tài)快速恢復(fù)正常、顯示加工完成情況報(bào)告（通過移動(dòng)）、機(jī)床報(bào)警通知、時(shí)間顯示、加工完成時(shí)間、要求維護(hù)保養(yǎng)通知等等。機(jī)床還有指紋識(shí)別系統(tǒng)，機(jī)床可進(jìn)行車、銑、鉆、熱處理、磨等加工。②意大利的板材加工線編程系統(tǒng)采用三維圖像自動(dòng)編程，并進(jìn)行成型工藝仿真、監(jiān)控機(jī)床的使用狀況、預(yù)警維護(hù)保養(yǎng)。

還可以計(jì)算工時(shí)、成本、交貨期，通過遠(yuǎn)程通訊解決用戶編程中的難題。2.環(huán)保

環(huán)保節(jié)能的新理念

目前，全球范圍內(nèi)都在提倡綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)，這樣的發(fā)展趨勢(shì)和環(huán)保要求同樣在數(shù)控機(jī)床行業(yè)得到響應(yīng)和實(shí)踐。所謂綠色機(jī)床，就是要求機(jī)床的制造材料要環(huán)保，可以回收利用；能夠降低空運(yùn)轉(zhuǎn)功率，減少功率損耗；盡可能減少機(jī)床使用和工件加工過程中產(chǎn)生的各種廢棄物，并保證這些廢棄物不污染工作環(huán)境和自然環(huán)境

自動(dòng)化產(chǎn)品、數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床制造商們根據(jù)各自的研究成果，采用新的環(huán)保材料和生產(chǎn)工藝，改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和方式，研發(fā)新的技術(shù)手段，改進(jìn)廢棄物的回收方式等，把環(huán)保節(jié)能的綠色要求和指標(biāo)嵌入到了數(shù)控機(jī)床中，以使數(shù)控機(jī)床對(duì)環(huán)境的影響降低環(huán)境保護(hù)越來越受到重視。節(jié)地、節(jié)能、低噪聲、干切削、無液壓、免潤(rùn)滑（MQL－MinimumQuitLiquid）、是今后數(shù)控機(jī)床發(fā)展的新特點(diǎn)。機(jī)床普遍采用即堅(jiān)固美觀，又方便操作的全封閉活動(dòng)罩門，防止切削液飛濺和形成油霧。安裝油霧分離器使排除的只是不含油的霧。在切削加工中，作為重要環(huán)保措施的干切削，是指在加工過程中不使用或極少使用冷卻潤(rùn)滑液。

干切削的技術(shù)措施：刀具采用耐熱性和散熱性良好的涂層材料。無潤(rùn)滑的解決辦法是：采用潤(rùn)滑性能優(yōu)異的涂層物質(zhì)、設(shè)計(jì)有利于斷屑和排屑的刀具形狀和幾何參數(shù)。許多機(jī)數(shù)控床實(shí)現(xiàn)了干切削，特別是齒輪加工機(jī)床很多都是干切削的。干式切削要解決的問題是刀具壽命、切屑的及時(shí)排走和價(jià)格問題。3.安全

安全分三個(gè)層次：操作者、機(jī)床和工件。人的安全是通過帶電子鎖的全封閉罩（甚至是防彈玻璃）和雙手操作按鈕來保證；在突然停電或遇突發(fā)故障時(shí)，刀具會(huì)迅速與工件分離，保證機(jī)床安全；工件的安全通過傳感器和安全開關(guān)來保證。

復(fù)合數(shù)控功能

1.定義：

復(fù)合加工（工藝復(fù)合、工序復(fù)合）是指在同一機(jī)械上，可以進(jìn)行多種工藝的加工。如一圓柱體各部位加工：在一臺(tái)機(jī)床上車削外圓、鏜內(nèi)孔、銑圓柱面上的溝槽等，可提高生產(chǎn)率。該機(jī)床上要有進(jìn)行復(fù)合加工功能的控制系統(tǒng)。如“車銑加工中心”、“銑車加工中心”的數(shù)控系統(tǒng)是銑、車等功能的復(fù)合。

2.車銑復(fù)合中心車銑復(fù)合中心是由車削中心衍生出的車銑復(fù)合中心。在數(shù)控車床的托板上增加大功率、高轉(zhuǎn)速的電主軸動(dòng)力頭。電主軸頭除了隨托板作X、Z軸運(yùn)動(dòng)外，還作垂直于X、Z平面的Y軸運(yùn)動(dòng)和繞Y軸回轉(zhuǎn)的B軸運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到了車銑復(fù)合。

奧地利WFL公司的Millturn系列“9軸數(shù)控車銑復(fù)合中心”是一種集車削中心、五軸加工中心、深孔鉆和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的所有功能復(fù)合。整機(jī)可以進(jìn)行車、銑、鉆、鏜、插、滾齒等各種操作。

“7軸兩個(gè)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控車床”該機(jī)結(jié)構(gòu)為臥式雙主軸、單刀塔。雙面布置的兩個(gè)主軸每個(gè)都可作C軸旋轉(zhuǎn)和Z軸運(yùn)動(dòng)，刀塔作X軸Y軸運(yùn)動(dòng)和B軸旋轉(zhuǎn)，刀塔上可配24把刀具。兩個(gè)主軸頭可分別與刀塔實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)。

“7軸排刀數(shù)控車床”其為臥式雙主軸刀排式布局，雙主軸均帶C

軸控制，兩個(gè)主軸分別配置動(dòng)力刀排，實(shí)現(xiàn)七軸控制。

3.銑車中心銑車中心已系為主，帶有車的功能。

瑞士的銑車中心是在立式加工中心上帶棒料自動(dòng)送料器，以棒料為坯料復(fù)合了車削功能。主軸最高轉(zhuǎn)速為20230r/min，機(jī)床X、YZ、A、B等多軸可控。

德國(guó)的Stama、美國(guó)的Saas也有銑車中心。數(shù)控滾－磨機(jī)、蝸桿－成型磨齒機(jī)及集自動(dòng)上下料、檢測(cè)、刀具對(duì)中、磨齒及修正砂輪于一體的磨齒機(jī)均為復(fù)合機(jī)床。

復(fù)合數(shù)控機(jī)床還有：臥式鏜銑和深孔鉆的復(fù)合機(jī)床、板材沖和激光切割（或等離子切割、火焰切割）的復(fù)合機(jī)床。

數(shù)控網(wǎng)絡(luò)通訊功能:以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、無線通訊

PC、CNC對(duì)多臺(tái)機(jī)床進(jìn)行集中監(jiān)控和管理需要通過網(wǎng)絡(luò)通信。傳送程序，監(jiān)控加工狀態(tài)，傳送維修數(shù)據(jù)、進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作和診斷，傳送CAD/CAM數(shù)據(jù)。現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)要求CNC系統(tǒng)有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能。

高可靠性、高安全性；采取措施：采用光纖通訊，減少電纜連接；采用糾錯(cuò)碼（ECC）；采用雙檢措施：在CNC內(nèi)嵌入多個(gè)處理器冗余的監(jiān)控伺服電機(jī)、主軸電機(jī)、與安全相關(guān)的I/O信號(hào)，并使用急停與相關(guān)的I/O電路，使系統(tǒng)安全的運(yùn)行和停止。

1.4.8

控制器的開放性（開放式數(shù)控系統(tǒng)）

前面已介紹，要注意幾點(diǎn)：要保證實(shí)時(shí)性，不是現(xiàn)在的PC機(jī)拿來就能用。開放性和可靠性時(shí)是有矛盾的，注意解決它們之間的關(guān)系。開放是有層次的，按模塊或組件，不能無限開放。

STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)有兩種方案：

一是：增加STEP-N程序的編譯器、使用G代碼二是：按STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)開放式CNC系統(tǒng)，不使用G代碼1.5伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展

全數(shù)字化伺服系統(tǒng)的組成通訊ASIC位置測(cè)量傳感器位置實(shí)際值速度實(shí)際值電流實(shí)際值電流測(cè)量傳感器Gatingunit通訊進(jìn)給控制速度控制電流控制轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)總線驅(qū)動(dòng)模塊EM1FT6電機(jī)編碼器數(shù)字系統(tǒng)的進(jìn)給控制1.5.2新發(fā)展的主要技術(shù)

伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)是數(shù)控技術(shù)的重要組成部分。與數(shù)控裝置相配合，伺服系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性直接影響機(jī)床的位移速度，定位精度和加工精度。現(xiàn)在，直流伺服系統(tǒng)被交流數(shù)字伺服系統(tǒng)所取代；伺服電機(jī)的位置，速度及電流環(huán)都實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化；并采用了新的控制理論，實(shí)現(xiàn)了不受機(jī)械負(fù)荷變動(dòng)影響的高速響應(yīng)系統(tǒng)。前饋控制技術(shù)。過去的伺服系統(tǒng)，是把檢測(cè)器信號(hào)與位置指令的差值乘以位置環(huán)增益作為速度指令。這種控制方式總是存在著跟蹤滯后誤差，這使得在加工拐角及圓弧時(shí)加工精度惡化。所謂前饋控制，就是在原來的控制系統(tǒng)上加上速度指令的控制方式，這樣使伺服系統(tǒng)的跟蹤滯后誤差大大減小。2.機(jī)械靜止摩擦的非線性控制技術(shù)。

對(duì)于一些具有較大靜止摩擦的數(shù)控機(jī)床，新型數(shù)字伺服系統(tǒng)具有補(bǔ)償機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)靜摩擦的非線性摩擦的非線性控制功能。

3.伺服系統(tǒng)的位置環(huán)和速度環(huán)（包括電流環(huán)）均采用數(shù)字閉環(huán)，軟件計(jì)算、數(shù)字調(diào)解等。為適應(yīng)不同類型的機(jī)床，不同精度和不同速度的要求預(yù)先調(diào)整加、減速性能或自動(dòng)調(diào)整加、減速性能。

4.采用高分辨的位置檢測(cè)裝置。高分辨率的脈沖編碼器，內(nèi)有微處理器組成的細(xì)分電路，使得分辨率大大提高，增量位置檢測(cè)為10000p/r

（脈沖數(shù)/每轉(zhuǎn)）以上；絕對(duì)位置檢測(cè)為1000000p/r、

16000000以上。

5.補(bǔ)償技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都具有補(bǔ)償功能，可以對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行多種補(bǔ)償，如絲杠螺距誤差補(bǔ)償，齒側(cè)間隙補(bǔ)償、軸向運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償、空間誤差補(bǔ)償和熱變形補(bǔ)償?shù)取?/p>

6.采用光柵尺的全閉環(huán)系統(tǒng)

7.矢量控制技術(shù)。

1.6數(shù)控技術(shù)最新發(fā)展?fàn)顩r

2023年美國(guó)芝加哥國(guó)際制造技術(shù)（機(jī)床）展覽會(huì)（IMTS2023）

2023年上海機(jī)床展覽會(huì)

JIMTOF2023日本國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)

2023CIMT第十二屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)1.6.1發(fā)展特點(diǎn)

1.

更快更強(qiáng)的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心。近期推出了具有強(qiáng)大的運(yùn)算和處理能力的新型數(shù)控系統(tǒng)。

●西門子公司推出了840Dsl和828D系統(tǒng)

●日本發(fā)那科FANUC公司開發(fā)了用于高檔復(fù)合化機(jī)床的多通道多軸高速納米CNCFANUC30i/31i/32i/35i

●三菱公司研制M700V系列CNC等。

這些新開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)均具有：

●模塊化、開放、靈活和統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)

●可視化界面和網(wǎng)絡(luò)集成功能

●多通道多數(shù)控軸功能，適用于所有工藝

●采用超高速處理器等高端硬件

●光纖傳輸技術(shù)大幅度提高數(shù)控系統(tǒng)的性能。

2.高速高精度的自動(dòng)化部件

?高速高精度不但要求加工速度高、精度高，而且要求在整個(gè)加工過程中都要高速運(yùn)轉(zhuǎn)、精確定位，減少工件在準(zhǔn)備、加工、轉(zhuǎn)運(yùn)、收儲(chǔ)等各個(gè)環(huán)節(jié)占用的時(shí)間，高速高精度的自動(dòng)化部件可綜合提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

?高精度產(chǎn)品在使用中會(huì)減少運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的摩擦和發(fā)熱，降低能源損耗，使整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)可靠，減少故障等

?為了實(shí)現(xiàn)高速高精度，研發(fā)更高自動(dòng)化產(chǎn)品：電主軸、直線電機(jī)、機(jī)器人、運(yùn)輸車、更高線數(shù)的編碼器、精度更高更穩(wěn)定的光柵尺等。

3.日漸成熟的復(fù)合加工技術(shù)

當(dāng)今加工更趨向于高精度、多品種、小批量、低成本、短周期和復(fù)雜化的加工，復(fù)合加工是一個(gè)重要發(fā)展方向

復(fù)合功能的優(yōu)點(diǎn)：

?提高了工件成品的生產(chǎn)速度?大大消除散列工序加工中的運(yùn)輸、裝夾及等待時(shí)間使加工周期縮短并降低加工車間的在制品數(shù)量。

?工件一次裝夾定位，既減少了加工輔助時(shí)間，又提高了工件的加工精度。

復(fù)合功能的實(shí)現(xiàn)依賴于：?對(duì)工件和刀具實(shí)時(shí)檢測(cè)與智能判斷、數(shù)據(jù)運(yùn)算、刀具管理及系統(tǒng)控制。

?高靈敏度的探針、高速處理芯片

?體積更小、響應(yīng)速度更快的傳感器和執(zhí)行器

4.智能的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)

?目前，網(wǎng)絡(luò)化功能在數(shù)控機(jī)床中得到大量應(yīng)用，在系統(tǒng)中集成網(wǎng)絡(luò)接口，滿足生產(chǎn)的快速化、信息化網(wǎng)絡(luò)化的要求。?數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)語音、圖形、視頻和文本通信功能。通過網(wǎng)絡(luò)信息的共享，生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度部門可以實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度，向網(wǎng)絡(luò)信息的其他使用部門傳遞共享信息，在網(wǎng)絡(luò)上統(tǒng)計(jì)報(bào)表、跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度、查看故障報(bào)警、在線診斷及幫助排除故障。

?寧夏小巨人公司引進(jìn)了日本山崎馬扎克Mazak公司的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，創(chuàng)建了國(guó)內(nèi)第一座智能網(wǎng)絡(luò)化機(jī)床制造工廠這是我國(guó)數(shù)控機(jī)床的信息化和網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程中的一個(gè)樣板。

5.環(huán)保節(jié)能的新理念

◎目前，全球范圍內(nèi)都在提倡綠色經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)環(huán)保和節(jié)能要求在數(shù)控機(jī)床行業(yè)得到響應(yīng)和實(shí)踐，把環(huán)保節(jié)能的綠色要求和指標(biāo)嵌入到了數(shù)控機(jī)床中

◎所謂綠色機(jī)床，就是要求機(jī)床的制造材料要環(huán)?？梢曰厥绽茫荒軌蚪档涂者\(yùn)轉(zhuǎn)功率，減少功率損耗盡可能減少機(jī)床使用和工件加工過程中產(chǎn)生的各種廢棄物，并保證這些廢棄物不污染工作環(huán)境和自然環(huán)境

◎數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床制造商們采用新的環(huán)保材料和生產(chǎn)工藝，改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和方式，研發(fā)新的技術(shù)手段，改進(jìn)廢棄物的回收方式等使數(shù)控機(jī)床對(duì)環(huán)境的影響降低

1.7SINUMERIK840Dsl

1.7.1概述：

1.具有模塊化、開放、靈活統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，集成緊湊、高功率密度。適用所有工藝的全系列、中高端數(shù)控系統(tǒng)。

高效：高效地操作編程，便捷地安裝、調(diào)試和設(shè)計(jì)

創(chuàng)新：創(chuàng)新的數(shù)控功能、通訊形式、操作方式和開放性

兼容：可繼承原有的編程操作方式和機(jī)床界面，廣泛的電機(jī)選擇

2.SINUMERIK840Dsl用于：車削、鉆削、銑削、磨削、剪切、沖壓、激光加工工藝；高速高精切削；木材和玻璃加工；傳送線和回轉(zhuǎn)分度機(jī)等應(yīng)用。也適合比較“吃功夫”的航空、汽車和模具制造等各種行業(yè)。既適合大批量生產(chǎn)也能滿足單件小批量生產(chǎn)的要求

SINUMERIK840Dsl拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)HMIPCUNCUDriveMotorsSINUNERIK840Dsl系統(tǒng)組成部件

組成：調(diào)節(jié)型電源（ALM）、NCU、PCU(TCU)、S120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)【DSC（動(dòng)態(tài)伺服控制）閉環(huán)位置控制技術(shù)】、各種電機(jī)。NCU：CNC、HMI、PLC（S7-300）、驅(qū)動(dòng)閉環(huán)控制和通訊模塊，集成于NCU中。

4.優(yōu)勢(shì)

?操作的方便和舒適；考慮工藝流程和生產(chǎn)管理的需要用戶界面基于HMI-Advanced與ShopMill或ShopTurn組合應(yīng)用于銑削、車削、通用型；

?工件和刀具測(cè)量功能、人性化的刀具管理、3D程序模擬、簡(jiǎn)明的刀具圖形顯示等功能簡(jiǎn)化了機(jī)床設(shè)置過程，縮短加工準(zhǔn)備時(shí)間，提高生產(chǎn)和流程效率。

?最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)集成功能

?最佳的可視化界面和操作編程:

圖形編程（小批量加工時(shí)，可迅速生成數(shù)控程序）

工步編程

高級(jí)語言編程

編程向?qū)Чδ埽≒rogramGUIDE）

動(dòng)態(tài)仿真功能操作人員不需要編程手冊(cè)即可快速選擇適當(dāng)?shù)募庸し绞剑杉庸こ绦颉?控制系統(tǒng)和S120驅(qū)動(dòng)集成了安全功能

安全制動(dòng)、安全停車等功能

F-CPU或NCU之間的可靠通訊，

多達(dá)30個(gè)安全軟撞塊構(gòu)成的工作區(qū)域限制和保護(hù)區(qū)域在機(jī)床操作中最大限度的確保人員和機(jī)床的安全。

1.7.2特點(diǎn)：

◆設(shè)計(jì)緊湊

CNC、HMI、PLC、驅(qū)動(dòng)閉環(huán)控制和通訊模塊集成于一個(gè)SINUMERIKNC單元(NCU)中

DRIVE-CLIQ通訊方式顯著降低設(shè)備的布線成本，且組件間的距離可達(dá)100米◆開放、靈活

開放的HMI和NCK滿足不同客戶的個(gè)性化需求

基于以太網(wǎng)的通訊解決方案和強(qiáng)大的PLC/PLC通訊功能

SINAMICSS120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)支持幾乎所有類型的電機(jī)、極佳的動(dòng)態(tài)性能和加工精度

基于DSC（動(dòng)態(tài)伺服控制）閉環(huán)位置控制技術(shù)確保機(jī)床獲得最佳的動(dòng)態(tài)性能

能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的表面加工質(zhì)量

調(diào)節(jié)型電源模塊（ALM）的受控直流鏈路，有效防止母線電壓波動(dòng)

◆簡(jiǎn)便的操作與編程

支持DIN、ISO語言編程和ShopMill/ShopTurn工步編程

一臺(tái)NCU/PCU上可連接多達(dá)4個(gè)、距離遠(yuǎn)達(dá)100m

的分布式操作面板

Sinumerikoperate：集成、流行、友好的用戶界面◆高度的安全性

安全集成功能確保操作者和機(jī)床的高度安全

多種功能確保數(shù)據(jù)安全：制造商循環(huán)加密、NCUPCU中集成防火墻功能、數(shù)控系統(tǒng)與工廠網(wǎng)絡(luò)隔離等◆環(huán)境保護(hù)高效率，具有能耗管理、能量再生功能、自動(dòng)無功功率補(bǔ)償?shù)?/p>

1.7.3功能：◆優(yōu)化的數(shù)字一體化解決方案

10個(gè)方式組

10個(gè)通道

31個(gè)進(jìn)給軸/主軸◆進(jìn)給軸功能

加加速度控制（jerk）

跟隨模式

用于倒圓和倒角的單獨(dú)路徑進(jìn)給

固定點(diǎn)停止功能（traveltofixedstop）

可編程的同步軸功能（TRAIL）◆主軸功能

各種螺紋切削功能

自動(dòng)換檔

主軸定向

加工中主軸同步◆坐標(biāo)變換

笛卡爾坐標(biāo)點(diǎn)到點(diǎn)（PTP）移動(dòng)

級(jí)聯(lián)變換

一般變換◆同步動(dòng)作

快速輸入/輸出

同步動(dòng)作及高速輔助功能輸出，包括3種同步功能

通過同步動(dòng)作對(duì)進(jìn)給軸和主軸進(jìn)行定位

間隙控制

連續(xù)修整（平行修整，刀具偏置在線修改）

異步子程序

不同操作模式的覆蓋功能◆編程支持

操作方便的程序編輯器

支持幾何尺寸輸入和循環(huán)編程

鉆削、銑削和車削工藝循環(huán)

支持車床和銑床ShopTurn/ShopMill編程和操作◆刀具管理

刀具半徑補(bǔ)償

通過刀具編號(hào)換刀管理

TDI刀具管理功能◆監(jiān)控功能

工作區(qū)域限制、限位開關(guān)監(jiān)控、位置監(jiān)控

2D/3D保護(hù)區(qū)域

主軸速度限制

安全檢測(cè)持續(xù)監(jiān)控（過溫、電池、電壓、存儲(chǔ)器、風(fēng)扇監(jiān)控通過SolutionPartner，集成刀具監(jiān)控和診斷◆補(bǔ)償功能

基于速度的前饋控制

溫度補(bǔ)償

象限誤差補(bǔ)償

懸垂補(bǔ)償

空間誤差補(bǔ)償(VCSplus)

減振功能VIBX◆PLC

集成SIMATICS7，兼容CPU317-2DP/319-3PN/DP

STEP7編程語言

經(jīng)由PROFIBUSDP的分布式I/O◆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

SINAMICSS120書本型

SINAMICSS120裝機(jī)裝柜型

SINAMICSS120模塊型1.8SINUMERIK828D

SINUMERIK828D特點(diǎn)

1.是一款緊湊型數(shù)控系統(tǒng)

2.應(yīng)用車、銑工藝，可選水平、垂直面板布局和兩級(jí)性能，能夠滿足不同安裝形式和不同性能要求

3.獨(dú)立的車削和銑削應(yīng)用系統(tǒng)軟件，可以盡可能多地預(yù)先設(shè)定機(jī)床功能，最大減少機(jī)床調(diào)試所需時(shí)間。

4.系統(tǒng)集成了智能的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

5.高效的刀具管理

6.80位浮點(diǎn)數(shù)納米計(jì)算精度(NANOFP)等高級(jí)功能。

7.“精優(yōu)曲面”控制技術(shù)，可以讓模具制造獲得最佳表面質(zhì)量和最少加工時(shí)間。

8.SINUMERIK828D還可通過EasyMessage短信功能，將報(bào)警信息和維護(hù)信息以短信的形式發(fā)送給服務(wù)人員，從而把機(jī)床的待機(jī)時(shí)間壓縮到最短。1.9FANUC30i/31i/32i/35i

1.FANUC數(shù)控系統(tǒng)系列：

FANUC3、6、0、10/11/12系列、15、16、18、21系列。

FANUC0i/0iA/B0iMate-C/D、

FANUC16i/18i/21i/20i/160i/180i/210i160is/180is/210is-MODELBFANUC30i/31i/32i/35i-MODALA/B：

FANUC0i-D/0iMate-D，0i-PD系列

PowerMotioni-MODELA

說明0i-D/0iMate-D系列：在功能上增加了控制軸數(shù)、新增USB接口，新增

FANUC

PICTURE功能、標(biāo)配內(nèi)置以太網(wǎng)等；

2.FANUC30i/31i/32i/35i-MODALA/B：

◆高速、高精加工的人工智能、納米數(shù)控

◆控制功能：一般控制、5軸控制、多軸等

◆伺服調(diào)整刀具“ServoGuide”：追加了三維顯示刀具軌跡的功能

功能說明：由5軸機(jī)床各軸的位置數(shù)據(jù)計(jì)算三維空間中刀具的位置并顯示其軌跡（反饋軌跡）通過與由NC參數(shù)計(jì)算出的

軌跡（指令軌跡）比較，很容易就會(huì)得知工件的哪一

部分發(fā)生了較大誤差由此便可縮短參數(shù)調(diào)整的時(shí)間

◆網(wǎng)絡(luò)化、光纖通訊：CNC到主軸的信號(hào)線改為FSSB(法

那克伺服串行總線)光纜，極大提高了傳輸速度和抗

干擾性能◆界面可視化、增加觸摸屏控制面板◆復(fù)合化、集成化

①FANUC

Series30i-MODELB：通道數(shù)：10個(gè)；最大控制軸數(shù)：40個(gè)(32個(gè)進(jìn)給軸，8個(gè)主軸)；聯(lián)動(dòng)軸數(shù)：24個(gè)。該型號(hào)可實(shí)現(xiàn)多軸、先行控制等高性能數(shù)控功能。在同一時(shí)間實(shí)現(xiàn)多軸控制、多種加工過程控制，其5軸加工功能可完成復(fù)雜形狀零件的精加工。

用于各種類型數(shù)控機(jī)床的控制②FANUC

Series31i-MODELB：通道數(shù)：4個(gè)；最大控制軸數(shù)：26個(gè)(20個(gè)進(jìn)給軸，6個(gè)主軸)；聯(lián)動(dòng)軸數(shù)：4個(gè)。是FANUCCNC核心型號(hào)，具有國(guó)際先進(jìn)水平、豐富的功能和超前的控制技術(shù)。

非常適用于高檔加工中心

③FANUC

Series31i-MODELB5：通道數(shù)：4個(gè)；最大控制軸數(shù)：26個(gè)(20個(gè)進(jìn)給軸，6個(gè)主軸)；聯(lián)動(dòng)軸數(shù)：5個(gè)。該型號(hào)除了具有31i-B的特點(diǎn)外，還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件高速高精度高質(zhì)量5軸聯(lián)動(dòng)加工功能。

適用于高檔5軸加工中心

④FANUC

Series32i-MODELB：通道數(shù)：2個(gè)；最大控制軸數(shù)：16個(gè)(10個(gè)進(jìn)給軸，6個(gè)主軸)；聯(lián)動(dòng)軸數(shù)：4個(gè)。這是一種標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)，帶有足夠的CNC功能

適用于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床和加工中心的控制

⑤FANUC

Series

35i-MODELB：通道數(shù)：4個(gè)最大控制軸數(shù)：20個(gè)(16個(gè)進(jìn)給軸，4個(gè)主軸)

聯(lián)動(dòng)軸數(shù)：4個(gè)具有功能強(qiáng)大的PMC功能基本的CNC功能

該型號(hào)CNC用于傳輸線，還可以實(shí)現(xiàn)高速簡(jiǎn)單加工三菱電機(jī)（MITSUBISHI）數(shù)控系統(tǒng)

1.概述

M70V系列高速數(shù)控系統(tǒng)

M700V系列全納米控制

數(shù)控系統(tǒng)用于機(jī)械加工、放電加工、微細(xì)加工、激光加工等。

近幾年，三菱數(shù)控系統(tǒng)在市場(chǎng)上的占有率日益擴(kuò)大

高速數(shù)控系統(tǒng)M70V系列(圖)和全納米控制的M700V系列為三菱最新產(chǎn)品。

2.M70V高速數(shù)控系列：

◆采用OMR-DD控制（高速同步攻絲），與多種混合驅(qū)動(dòng)器直接補(bǔ)償攻絲機(jī)用主軸電動(dòng)機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)的同步誤差，從而實(shí)現(xiàn)最適控制。◆具有縮短加工時(shí)間、豐富的產(chǎn)品陣容、高速、支持攻絲機(jī)開發(fā)等特性。

◆適用于立式加工中心、車床及攻絲機(jī)等設(shè)備

3.M700V納米控制系列：

◆通過全納米控制實(shí)現(xiàn)高精度加工，支持先進(jìn)加工控制技術(shù)的下一代超精密加工。

◆采用SSS快速感應(yīng)系統(tǒng)控制，達(dá)到省時(shí)、提高精度加工表面平滑等目的。

◆在上述兩個(gè)系列的數(shù)控系統(tǒng)中還內(nèi)置了三菱的防工件碰撞軟件，使加工更加安全、高效

編程技術(shù)的發(fā)展

發(fā)展:

由手工編程發(fā)展到自動(dòng)編程；APT語言形式發(fā)展到交互CAD/CAM自動(dòng)編程；專用軟件自動(dòng)編程；高級(jí)手工編程。此外還有：

1.脫機(jī)編程發(fā)展到在線編程傳統(tǒng)的編程是脫機(jī)進(jìn)行的?，F(xiàn)代的CNC裝置有很強(qiáng)的存儲(chǔ)和運(yùn)算能力，在線的以人機(jī)對(duì)話方式進(jìn)行編程，并具有前后臺(tái)功能。

2.會(huì)話式自動(dòng)編程、藍(lán)圖編程和實(shí)物編程功能。

3.編程系統(tǒng)由只能處理幾何信息發(fā)展到幾何、工藝信息同時(shí)處理的新階段。新型的CNC系統(tǒng)中裝入了小型工藝數(shù)據(jù)庫，使得在線編程過程中可以自動(dòng)選擇最佳切削用量和適合的刀具。

編程方法

1.手工編程具有機(jī)械加工技術(shù)中的特殊工藝和組合工藝方法的程序編制功能：具有圓切削、固定循環(huán)、圖形循環(huán)、宏程序、子程序和參數(shù)編程等高級(jí)手工編程功能。

2.自動(dòng)編程：專用軟件自動(dòng)編程、五坐標(biāo)加工編程。

數(shù)控設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展

為適應(yīng)數(shù)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化。為縮小體積，減少占地面積，更多地采用機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)。為了提高自動(dòng)化程度，而采用自動(dòng)交換刀具，自動(dòng)交換工件，主軸立、臥自動(dòng)轉(zhuǎn)換，工作臺(tái)立、臥自動(dòng)轉(zhuǎn)換，主軸帶C軸控制，萬能回轉(zhuǎn)銑頭，以及“數(shù)控夾盤”，“數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)”，“動(dòng)力刀架”和“數(shù)控夾具”等。

為了提高數(shù)控機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性，伺服系統(tǒng)和主機(jī)進(jìn)行很好的機(jī)電匹配。同時(shí)主機(jī)也借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行模塊化、優(yōu)化設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)思想的發(fā)展機(jī)床是工作母機(jī)，機(jī)床制造必須連續(xù)不斷的開發(fā)新思想，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品制造質(zhì)量和效率日益提高地要求。單純優(yōu)化現(xiàn)有工藝和一再提高機(jī)床的功率是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在新的驅(qū)動(dòng)技術(shù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)領(lǐng)域的新開發(fā)、輕型化的新材料、環(huán)保生產(chǎn)、機(jī)床安全、精度和測(cè)試技術(shù)、微型制造和微型裝卸技術(shù)等方面的研究值得注意。機(jī)床的運(yùn)動(dòng)分配和運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)已經(jīng)打破傳統(tǒng)的金切機(jī)床分類:

不管是工件旋轉(zhuǎn)還是刀具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，只要工件和刀具之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)就行，并要求這種布置為最佳。

機(jī)床的動(dòng)力頭在同一臺(tái)機(jī)床上有時(shí)作傳統(tǒng)意義上的主軸使用，有時(shí)又作動(dòng)力刀具的旋轉(zhuǎn)軸使用。

在同一次裝夾的情況下，上一工步工件旋轉(zhuǎn)作為主運(yùn)動(dòng)，下一步則是工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。以“完全加工”的理念進(jìn)行工序復(fù)合和功能復(fù)合。

機(jī)床功能部件

1.

電主軸；

驅(qū)動(dòng)、軸承、潤(rùn)滑、冷卻、本體（動(dòng)平衡、減輕重量）。電機(jī)：交流同步（額定轉(zhuǎn)速下，橫扭矩）、交流異步（高速性好）

2.

直接驅(qū)動(dòng)：旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)、直線直接驅(qū)動(dòng)；

旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動(dòng)：力距電機(jī)，低速大扭矩。

直線直接驅(qū)動(dòng)：直線電機(jī)，已解決漏磁和發(fā)熱問題。加速度可達(dá)3個(gè)g

3.

滾動(dòng)部件：滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌；

精密自潤(rùn)滑滾珠絲杠，加速度可達(dá)2g。

4.

數(shù)控刀架；數(shù)控刀架形式多樣（德國(guó)，意大利）刀架的控制和驅(qū)動(dòng)采用伺服電機(jī)或液壓系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)180°的時(shí)間已縮短到。刀架品種繁多，可以為各種數(shù)控車床、車削加工中心配套。

5.

擺角銑頭；為數(shù)控銑床、加工中心、車銑中心等配套的各式各樣銑頭。車銑中心用的B軸銑頭，可在210°角度范圍內(nèi)擺動(dòng)進(jìn)行高精度銑切加工；數(shù)控銑床、加工中心用的二坐標(biāo)銑頭能A、B軸（立、臥二用）擺角，可加工任意空間面。

6.二坐標(biāo)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)；已有了二坐標(biāo)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，具有連續(xù)分度和鼠牙盤分度二種形式。它具有雙耳軸，平臺(tái)能傾轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)臺(tái)上配備交換工作臺(tái)接收裝置。

7.

刀庫；刀庫容量增大，

大容量、刀位不動(dòng)的“貨架式”刀庫用工業(yè)機(jī)器人取放刀具

“圓柱形立體刀庫”（德國(guó)）在圓柱內(nèi)可容納500把刀，圓柱中心的工業(yè)機(jī)器人按程序預(yù)選、取放、并傳遞給機(jī)床主軸；

“框架式刀庫”（瑞士）該刀庫每個(gè)模塊可容納96把刀具，模塊外形，可以層層疊加擴(kuò)展容量。刀庫內(nèi)機(jī)械手按程序抓放刀后，先傳遞給一個(gè)作為“二傳手”的接刀模塊，再對(duì)機(jī)床換刀。

8.

棒料自動(dòng)送料器

9.

潤(rùn)滑系統(tǒng)、排屑系統(tǒng)10.

高速多軸轉(zhuǎn)塔頭等

轉(zhuǎn)塔頭的主軸有2、3、6、8個(gè)等多種，轉(zhuǎn)速最高可達(dá)12023～18000r/min，功率4～50kW。3.13數(shù)控技術(shù)最新發(fā)展方向總結(jié)高速、高精效化：采用高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)、高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件、交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等措施，提高機(jī)床的高速高精高效化。2.功能復(fù)合化和多軸化：

復(fù)合機(jī)床根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為工藝復(fù)合型和工序復(fù)合型兩類。

●工藝復(fù)合型機(jī)床：鏜銑鉆復(fù)合—加工中心、車銑復(fù)合中心、銑鏜鉆車復(fù)合——復(fù)合加工中心等；

●工序復(fù)合型機(jī)床：多面多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合機(jī)床、雙主軸車削中心等；以及減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的復(fù)合加工；數(shù)控機(jī)床的復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。

3.實(shí)時(shí)智能化：智能化是指工作過程智能化

?

利用計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等智能化技術(shù)，對(duì)加工過程配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

?

高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前反饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制等加工過程智能監(jiān)控，

?可以實(shí)現(xiàn)工件裝夾定位自動(dòng)找正刀具直徑和長(zhǎng)度誤差測(cè)量，加工過程刀具磨損和破損診斷

?零件裝卸物流監(jiān)控，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，調(diào)整自動(dòng)換刀

?智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的機(jī)械、電氣、液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障自動(dòng)診斷、報(bào)警、故障顯示等，直至停機(jī)處理

4.驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化：并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床在機(jī)床主軸（一般為動(dòng)平臺(tái)）與機(jī)座（一般為靜平臺(tái)）之間采用多桿并聯(lián)聯(lián)接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)

通過控制桿的長(zhǎng)度獲得相應(yīng)自由度的運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工、裝配和測(cè)量等，滿足復(fù)雜特種零件的加工，具有機(jī)器人的模塊化程度高、重量輕和速度快等優(yōu)點(diǎn)。

5.柔性化：

數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。

6.用戶界面圖形化：

通過窗口和菜單操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程，三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤仿真不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。

7.科學(xué)計(jì)算可視化：

在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM

如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償、刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理、顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。

8.插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化：

?多種插補(bǔ)方式：直線插、圓弧插、圓柱、空間橢圓曲面、螺紋、極坐標(biāo)、2D+2螺旋、NANO、NURBS、樣條插補(bǔ)(ABC樣條)和多項(xiàng)式插補(bǔ)等；

?多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償，象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取?/p>

9.集成化：

采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。10.模塊化：

硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，做成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品。11.網(wǎng)絡(luò)化開放式閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)：

▼機(jī)床聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上；

▼基于光纖的串行通信網(wǎng)絡(luò)化開放式閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)全球制造資源的共享,支持跨地區(qū)跨平臺(tái)的全球制造；

▼遠(yuǎn)程故障診斷專家智能系統(tǒng)的應(yīng)用，使數(shù)控系統(tǒng)具有在線技術(shù)和服務(wù)后援。在線服務(wù)可根據(jù)用戶要求隨時(shí)接通接受遠(yuǎn)程服務(wù)，發(fā)展成柔性制造單元和智能網(wǎng)絡(luò)工廠

并進(jìn)一步向制造系統(tǒng)可重組的方向發(fā)展。12.極端制造化：

◆指極大型、極微型、極精密型等極端條件下的制造技術(shù)，是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向。

◆重點(diǎn)研究微納機(jī)電系統(tǒng)的制造技術(shù)、超精密制造、巨型系統(tǒng)制造等相關(guān)的數(shù)控制造技術(shù)，檢測(cè)技術(shù)及相關(guān)的數(shù)控機(jī)床研制，如微型、高精度、遠(yuǎn)程控制手術(shù)機(jī)器人的制造技術(shù)和應(yīng)用，應(yīng)用于制造大型電站設(shè)備、大型艦船和航空航天設(shè)備的重型、超重型數(shù)控機(jī)床的研制；

◆IT產(chǎn)業(yè)等高新技術(shù)的發(fā)展需要超精細(xì)加工和微納米級(jí)加工技術(shù)，研制適應(yīng)微小尺寸的微納米級(jí)加工新一代微型數(shù)控機(jī)床和特種加工機(jī)床，極端制造領(lǐng)域的復(fù)合機(jī)床的研制