數(shù)控技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀

22/25HYPERLINK"/"目錄摘要……………11緒論………………12數(shù)控技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀……………12.1開放結(jié)構(gòu)的進(jìn)展……………12.2伺服系統(tǒng)……………………12.3CNC系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)………………12.4功能不斷進(jìn)展擴(kuò)大…………13數(shù)控技術(shù)進(jìn)展趨勢………………13.1性能進(jìn)展方向………………13.2功能進(jìn)展方向………………13.3體系結(jié)構(gòu)進(jìn)展方向…………13.4智能化新一代PCNC數(shù)控系………………13.5新一代數(shù)控技術(shù)關(guān)鍵問題………………1結(jié)語………………1參考文獻(xiàn)…………1致謝………………1數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀和進(jìn)展趨勢CNCtechnology,thestatusquoanddevelopmenttrends摘要

本文簡要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)進(jìn)展的趨勢及國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)進(jìn)展的現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上本文從性能、功能和體系結(jié)構(gòu)三個方面介紹了數(shù)控技術(shù)的進(jìn)展方向。闡述確信了當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)操縱體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能并提出了實現(xiàn)文中所述進(jìn)展方向的關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵詞：

數(shù)控，進(jìn)展趨勢，功能，性能，開放性。

Abstract:

This

paper

mainly

introduces

the

current

development

ambition

of

numerical

control

technology

and

the

developing

.ON

the

basis

of

this

the

paper

introduce

the

development

direction

from

the

aspects

of

capacity,

function

and

structure.

PCNC

is

the

key

technology

to

achieve

this,

because

PCNC

adapts

to

the

complex

producing

procedure

and

is

a

new

generation

of

intelligence.

Keywords：NC,trends,features,performance,openness

1緒論裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是進(jìn)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的技能技術(shù)和最差不多的裝備。馬克思曾經(jīng)講過“各種經(jīng)濟(jì)時代的區(qū)不，不在于生產(chǎn)什么，而在于如何樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備確實是人類生產(chǎn)活動的最差不多的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備的核心技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采納數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來進(jìn)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊罅M(jìn)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)進(jìn)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進(jìn)行操縱的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋專門多領(lǐng)域：(1)機械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動操縱技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。

2、數(shù)控技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀

隨著計算機技術(shù)的高速進(jìn)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了全然性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動操縱等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生全然性變革，由專用型封閉式開環(huán)操縱模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)操縱模式進(jìn)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊操縱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效操縱，加工過程中能夠自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中操縱的群控加工。2.1.開放結(jié)構(gòu)的進(jìn)展

數(shù)控技術(shù)從發(fā)明到現(xiàn)在，已有近50年的歷史。按照電子器件的進(jìn)展可分為五個進(jìn)展時期：電子管數(shù)控，晶體管數(shù)控，中小規(guī)模NC數(shù)控，小型計算機數(shù)控，微處理器數(shù)控；從體系結(jié)構(gòu)的進(jìn)展，可分為以硬件及連線組成的硬數(shù)控系統(tǒng)、計算機硬件及軟件組成的CNC數(shù)控系統(tǒng)，后者也稱為軟數(shù)控系統(tǒng)：從伺服及操縱的方式可分為步進(jìn)電機驅(qū)動的開環(huán)系統(tǒng)和伺服電機驅(qū)動的閉環(huán)系統(tǒng)。

數(shù)控系統(tǒng)裝備的機床大大提高了加工精度、速度和效率。人類發(fā)明了機器，延長和擴(kuò)展人的手腳功能：當(dāng)出現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)以后，制造廠家逐漸希望數(shù)控系統(tǒng)能部分代替機床設(shè)計師和操作者的大腦，具有一定的智能，能把專門的加工工藝、治理經(jīng)驗和操作技能放進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)，

同時也希望系統(tǒng)具有圖形交互、診斷功能等。首先就要求數(shù)控系統(tǒng)具有友好的人機界面和開發(fā)平臺，通過那個界面和平臺開放而自由地執(zhí)行和表達(dá)自己的思路。這就產(chǎn)生了開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。機床制造商能夠在該開放系統(tǒng)的平臺上增加一定的硬件和軟件構(gòu)成自己的系統(tǒng)。目前，開放系統(tǒng)有兩種差不多結(jié)構(gòu)：(1)CNC+PC主板：把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機器中，PC板要緊運行程序?qū)崟r操縱，CNC要緊運行以坐標(biāo)軸運動為主的實時操縱。(2)PC+運動操縱板：把運動操縱板插入PC機的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實時操縱用，而PC機要緊作非實時操縱。開放結(jié)構(gòu)在90年代初形成；關(guān)于許多熟悉計算機應(yīng)用的系統(tǒng)廠家，往往采納第(2)方案。但目前主流數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家認(rèn)為數(shù)控系統(tǒng)最要緊的性能是可靠性，像PC機存在的死機現(xiàn)象是不同意的。而系統(tǒng)功能首先追求的仍然是高精高速的加工。加上這些廠家長期差不多生產(chǎn)大量的數(shù)控系統(tǒng)：體系結(jié)構(gòu)的變化會對他們原系統(tǒng)的維修服務(wù)和可靠性產(chǎn)生不良的阻礙。因此不把開放結(jié)構(gòu)作為要緊的產(chǎn)品，仍然大量生產(chǎn)原結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)。為了增加開放性，主流數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家往往采納(1)方案，即在不變化原系統(tǒng)差不多結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加一塊PC板，提供鍵盤使用戶能把PC和CNC聯(lián)系在一起，大大提高了人機界面的功能比較典型的如FANUC的150/160／180／210系統(tǒng)。

有些廠家也把這種裝置稱為融合系統(tǒng)(fusion

system)。由于它工作可靠，界面開放，越來越受到機床制造商的歡迎。

2.2.伺服系統(tǒng)

伺服技術(shù)是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。廣義上講，采納計算機操縱，操縱法采納軟件的伺服裝置稱為“軟件伺服”。它有以下優(yōu)點：(1)無溫漂，穩(wěn)定性好。(2)基于數(shù)值計算，精度高。(3)通過參數(shù)對設(shè)定，調(diào)整減少。(4)容易做成ASIC電路。70年代，美國GATTYS公司發(fā)明了直流力矩伺服電機，從此開始大量采納直流電機驅(qū)動。開環(huán)的系統(tǒng)逐漸由閉環(huán)的系統(tǒng)取代。但直流電機存在以下缺點：(1)電動機容量、最高轉(zhuǎn)速、環(huán)境條件受到限制；(2)換向器、電刷維護(hù)不方便。交流異步電機盡管價格廉價、結(jié)構(gòu)簡單，但早期由于操縱性能差，因此專門長時刻沒有在數(shù)控系統(tǒng)上得到應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)展，1971年，德國西門子的Blaschke發(fā)明了交流異步機的矢量操縱法；1980年，德國人Leonhard為首的研究小組在應(yīng)用微處理器的矢量操縱的研究中取得進(jìn)展，使矢量操縱有用化。從70年代末，數(shù)控機床逐漸采納異步電機為主軸的驅(qū)動電機。假如把直流電機進(jìn)行“里翻外”的處理，即把電驅(qū)繞組裝在定子，轉(zhuǎn)子為永磁部分，由轉(zhuǎn)子軸上的編碼器測出磁極位置，這就構(gòu)成了永磁無刷電機。這種電機具有良好的伺服性能。從80年代開始，逐漸應(yīng)用在數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給驅(qū)動裝置上。為了實現(xiàn)更高的加工精度和速度，90年代，許多公司又研制了直線電機。它由兩個非接觸元件組成，即磁板和線圈滑座：電磁力直接作用于移動的元件而無需機械連接，沒有機械滯后或螺距周期誤差，精度完全依靠于直線反饋系統(tǒng)和分級的支承，由全數(shù)字伺服驅(qū)動，剛性高，頻響好，因而可獲得高速度。但由于它的推力還不夠大，發(fā)熱，漏磁及造價也阻礙了它的廣泛應(yīng)用。對現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)，伺服技術(shù)取得的最大突破能夠歸結(jié)為：交流驅(qū)動取代直流驅(qū)動、數(shù)字操縱取代模擬操縱、或者把它稱為軟件操縱取代硬件操縱。這兩種突破的結(jié)果產(chǎn)生了交流數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)，應(yīng)用在數(shù)控機床的伺服進(jìn)給和主軸裝置。由于電力電子技術(shù)及操縱理論、微處理器等微電子技術(shù)的快速進(jìn)展，軟件運算及處理能力的提高，特不是DSP的應(yīng)用，使系統(tǒng)的計算速度大大提高，采樣時刻大大減少。這些技術(shù)的突破，使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強。大大推動了高精高速加工技術(shù)的進(jìn)展。

2.3

CNC系統(tǒng)的連網(wǎng)

數(shù)控系統(tǒng)從操縱單臺機床到操縱多臺機床的分級式操縱需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；網(wǎng)絡(luò)的要緊任務(wù)是進(jìn)行通信，共享信息。這種通信通常分三級：(1)工廠治理級。一般由以太網(wǎng)組成。(2)車間單元操縱級。一般由DNC功能進(jìn)行操縱。通過DNC功能形成網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)對零件程序的上傳;讀、寫CNC的數(shù)據(jù);

PLC數(shù)據(jù)的傳送；存貯器操作操縱；系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程操縱等。更高檔次的DNC還能夠?qū)AD／CAM/CAPP以及CNC的程序進(jìn)行傳送和分級治理。CNC與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起還能夠傳遞維修數(shù)據(jù)，使用戶與NC生產(chǎn)廠直接通信,進(jìn)而把制造廠家聯(lián)系一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。(3)現(xiàn)場設(shè)備級?，F(xiàn)場級與車間單元操縱級及信息集成系統(tǒng)要緊完成底層設(shè)備單機及工／0操縱、連線操縱、通信連網(wǎng)、在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)、運行數(shù)據(jù)的采集、存儲、統(tǒng)計等功能，保證現(xiàn)場設(shè)備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠治理層，向工廠級提供數(shù)據(jù)。同時也可同意工廠治理層下達(dá)的生產(chǎn)治理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。因此，現(xiàn)場級與車間級是實現(xiàn)工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的現(xiàn)場級大多是基于PLC的分布式系統(tǒng)。其要緊特點是現(xiàn)場層設(shè)備與操縱器之間的連接是一對一，即一個I/0點對設(shè)備的一個測控點。所謂工／0接線方式為傳遞4—20ma(模擬量信息)或24VDC(開關(guān)量信息)。這種系統(tǒng)的缺點是：信息集成能力不強、系統(tǒng)不開放、可集成性差、專業(yè)性不強、可靠性不易保證、可維護(hù)性不高?，F(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和操縱設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動操縱功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與操縱系統(tǒng)。因此，現(xiàn)場總線是面向：f廠底層自動化及信息集成的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。現(xiàn)場總線技術(shù)的要緊特點為：它是數(shù)控系統(tǒng)通信向現(xiàn)場級的延伸、數(shù)字化通信取代4—20ma模擬信號、應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)，要求現(xiàn)場設(shè)備智能化(可編程或可參數(shù)化)：它集現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程操縱、參數(shù)化及故障診斷為一體：由于現(xiàn)場總線具有開放性、互操作性、互換性、可集成性，因此是實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備層信息集成的關(guān)鍵技術(shù)。它對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本特不重要。目前在工業(yè)上采納的現(xiàn)場總線有Profibus-DP，SERCOS，JPCN-1，Deviconet，CAN，hterbus—>S，Marco等。有的公司還有自己的總線，比如FANUC的FSSB，工／OLINK(相當(dāng)于JPCN—>1)，YASKAW^的MOTIONLINK等。目前比較活躍的是Prof主bus-DP，為了同意更快的數(shù)據(jù)傳送速度，它由0S工的七層結(jié)構(gòu)省去3-7層構(gòu)成。西門子最新推出802D的伺服操縱確實是由Profibus-DP操縱的。

2.4

功能不斷進(jìn)展和擴(kuò)大

NC技術(shù)通過50年的進(jìn)展，差不多成為制造技術(shù)進(jìn)展的基礎(chǔ)。那個地點以FANUC最先進(jìn)的CNC操縱系統(tǒng)15i／150i為例講明系統(tǒng)功能的進(jìn)展。這是一臺具有開放性，4通道、最多操縱軸數(shù)為24軸、最多聯(lián)動軸數(shù)為24軸、最多可操縱4個主軸的CNC系統(tǒng).它的技術(shù)特點反映了現(xiàn)代NC進(jìn)展的特點：

開放性：系統(tǒng)可通過光纖與PC機連接，采納Window兼容軟件和開發(fā)環(huán)境。功能以高速、超精度為核心，并具有智能操縱。特不適合于加工航空機械零件，汽車及家電的高精零件，各種模具和復(fù)雜的需5軸加工的零件。15i／150主具有高精納米插補功能；即使系統(tǒng)的沒定編程單位為1um，通過納米插補也可提供給數(shù)字伺服以1nm為單位的指令，平滑了機床的移動量，提高了加工表面光潔度，大大減少加工表面的誤差。當(dāng)分辨率為0.001mm時，快速可達(dá)240m/min速度；系統(tǒng)還具有高速高精加工的智能操縱功能：可能算出多程序段刀具軌跡，并進(jìn)行預(yù)處理。智能操縱，計及機床的機械性能，可按最佳的同意進(jìn)給率和最大的同意加速度運動，使機床的功能得到最大的發(fā)揮。以便降低加工時刻，提高效率，同時提高加工精度。系統(tǒng)可在分辨率為1nm時工作，適用于操縱超精度機械。

高級復(fù)雜的功能：15i／150i可進(jìn)行各種數(shù)字的插補，如直線、圓弧、螺旋線、漸開線、螺旋漸開線、樣條等插補。也能夠進(jìn)行NURBS(Non

uniform

rat主ona!B

spline)插補。采納NURBS插補能夠人人減少NC程序的數(shù)據(jù)輸入量，減少加工時刻，特不適用模具加工。NURBS插補不需任何硬件。

強力的聯(lián)網(wǎng)通信功能。適應(yīng)工廠自動化需要，支持標(biāo)準(zhǔn)FA網(wǎng)絡(luò)及DNC的連接。(1)工廠干線或操縱層通信網(wǎng)絡(luò)由PC機通過以太網(wǎng)操縱多臺15i／150i組成的加工單元，能夠傳送數(shù)據(jù)、參數(shù)等。(2)設(shè)備層通信網(wǎng)絡(luò)15一150i采納I／0

LINK(與日本標(biāo)準(zhǔn)JPCN—1相對應(yīng)的一種現(xiàn)場總線。（3）通過RS—485接口傳送工／0信號或且也可采納Prellbus—DP(符合歐洲1標(biāo)準(zhǔn)EN50170)以12Mbps進(jìn)行高速通信。

具有高速內(nèi)裝的PMC(有的廠商稱為PLC)，

以減少加工的循環(huán)的時刻：(1)梯形圖和順序程序由專用的PMC處理器操縱，這種結(jié)構(gòu)可進(jìn)行快速大規(guī)模順序操縱。(2)差不多PMC指令執(zhí)行時刻為：0.085ps；最大步數(shù)：32，000步。(3)能夠用C語言編程；32位的C語言處理器可作為實時多任務(wù)運行；它與梯形圖計算的PMC處理器并行工作。(4)可在PC機上進(jìn)行程序開發(fā)。

先進(jìn)的操作：性和維修性。(1)具有觸摸面板，容易操作。(2)可采納存儲卡改變輸入輸出。

3

、數(shù)控技術(shù)的進(jìn)展趨勢:

3.1.

性能進(jìn)展方向：

高速高精高效化:速度、精度和效率是機械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采納了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU操縱系統(tǒng)以及帶有高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。柔性化：包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采納模塊化設(shè)計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群操縱系統(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進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群操縱系統(tǒng)的效能。工藝復(fù)合性和多軸化：以減少工序、輔助時刻為要緊目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列操縱功能方向進(jìn)展。數(shù)控機床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)操縱軸數(shù)可達(dá)24軸。實時智能化：早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)進(jìn)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實時響應(yīng)的、更現(xiàn)實的領(lǐng)域進(jìn)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用進(jìn)展，由此產(chǎn)生了實時智能操縱這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實時智能操縱的研究和應(yīng)用正沿著幾個要緊分支進(jìn)展：自適應(yīng)操縱、模糊操縱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操縱、專家操縱、學(xué)習(xí)操縱、前反饋操縱等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設(shè)定和刀具自動治理及補償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動操縱中引入提早預(yù)測和預(yù)算功能、動態(tài)前反饋功能，在壓力、溫度、位置、速度操縱等方面采納模糊操縱，使數(shù)控系統(tǒng)的操縱性能大大提高，從而達(dá)到最佳操縱的目的。3.2.功能進(jìn)展方向：用戶界面圖形化:用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地點便了非專業(yè)用戶的使用，人們能夠通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)?？茖W(xué)計算可視化:科學(xué)計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而能夠直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙設(shè)計、虛擬樣機技術(shù)等，這對縮短產(chǎn)品設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動編程設(shè)計、參數(shù)自動設(shè)定、刀具補償和刀具治理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。插補和補償方式多樣化:多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標(biāo)插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關(guān)的前反饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)?。?nèi)裝高性能PLC:數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC操縱模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線關(guān)心功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗脩艨稍跇?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。多媒體技術(shù)應(yīng)用化：多媒體技術(shù)集計算機、聲像和通信技術(shù)于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)能夠做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應(yīng)用價值。

3.3.體系結(jié)構(gòu)的進(jìn)展方向：

集成化:采納高度集成化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行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。模塊化:硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。依照不同的功能需求，將差不多模塊，如CPU、存儲器、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，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化:機床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。通用型開放式閉環(huán)操縱模式:采納通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)操縱模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)操縱模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量操縱和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采納多變量的閉環(huán)操縱，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采納開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)操縱模式，易于將計算機實時智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服操縱、自適應(yīng)操縱、動態(tài)數(shù)據(jù)治理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)操縱體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

3.4.智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)

當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)操縱體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計算機智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服操縱、自適應(yīng)操縱、動態(tài)數(shù)據(jù)治理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)操縱體系。

3.5.新一代數(shù)控技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)問題

五軸五聯(lián)動數(shù)控技術(shù):五軸五聯(lián)動數(shù)控技術(shù)是數(shù)控技術(shù)中難度最大、適用范圍最廣的技術(shù)，它集計算機操縱、高性能伺服驅(qū)動技術(shù)和周密技術(shù)于一體，要緊應(yīng)用于加工質(zhì)量要求專門高的自由曲面的高效、周密、自動加工。五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)是航空、航天及軍事部門重要的加工設(shè)備。誤差補償技術(shù):(Computer

Aided

Compensation

and

Correction)將誤差補償技術(shù)應(yīng)用于數(shù)控加工過程中，能夠提高機床的加工精度，尤其是復(fù)雜曲面的加工精度。如德國的ZEISS公司運用該技術(shù)，成功的將產(chǎn)品的精度提高了40%，由于傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)的封閉性和多樣性，目前，該技術(shù)的應(yīng)用并不是專門廣泛。隨著新一代開放型數(shù)控系統(tǒng)的推廣和普及，誤差補償技術(shù)，尤其是NC型誤差補償技術(shù)將會有強大的生