1　國內外數控系統成長概況
隨著計較機技術的高速成長，傳統的制造業起頭了基本性變化，各工業蓬勃國家投進巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控技術是關頭技術，它集微電子、計較機、信息處置、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。今朝，錐度縮管機數控技術正在發生基本性變化，由專用型封鎖式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式成長。在集成化根蒂根基上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化根蒂根基上，綜合了計較機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工進程中可以自動批改、調理與抵償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處置；在網絡化根蒂根基上，cad/cam與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。
持久以來，我國的數控系統為傳統的封鎖式系統結構，cnc只能作為非智能的機床運動控制器。加工進程變量憑據經驗以固定參數形式事前設定，加工法式在現實加工前用手工方式或經由過程cad/cam及自動編程系統進行編制。cad/cam和cnc之間沒有反饋控制環節，整個制造進程中cnc只是一個封鎖式的開環執行機構。在復雜情況和多變條件下，加工進程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速度、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，沒法在現場情況下憑據外部干擾和隨機身分實時動態調整，更沒法經由過程反饋控制環節隨機批改cad/cam中的設定量，因而影響cnc的工作效率和產物加工質量。因而可知，傳統cnc系統的這類固定法式控制模式和封鎖式系統結構，限制了cnc向多變量智能化控制成長，已不順應日益復雜的制造進程，是以，對數控技術實行變化勢在必行。
2　數控技術成長趨向
2.1　性能成長標的目的
(1)高速高精高效化　速度、精度和效率是機械制造技術的關頭性能指標。由于采用了高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系統和帶高分辨率盡對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時接納了改善機床動態、靜態特征等有用措施，機床的高速高精高效化已年夜年夜提高。
(2)柔性化　包括兩方面：數控系統自己的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能籠蓋面年夜，可裁剪性強，便于知足分歧用戶的需求；群控系統的柔性，統一群控系統能依據分歧生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最年夜限度地闡揚群控系統的效能。
(3)工藝復合性和多軸化　以削減工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能標的目的成長。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，經由過程自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各類措施，完成多工序、多概況的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。
(4)實時智能化　早期的實時系統凡是針對相對簡單的理想情況，其作用是若何調劑使命，以確保使命在劃定刻日內完成。而人工智能則試圖用計較模子實現人類的各類智能行為�？茖W技術成長到今天，實時系統和人工智能相互連系，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域成長，而實時系統也朝著具有智能行為的、加倍復雜的運用成長，由此發生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的研究和運用正沿著幾個主要分支成長：自順應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統中配備編程專家系統、故障診斷專家系統、參數自動設定和刀具自動經管及抵償等自順應調理系統，在高速加工時的綜合運動控制中引進提早展望和預算功能、動態前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統的控制性能年夜年夜提高，從而到達最好控制的目的。
2.2　功能成長標的目的
(1)用戶界面圖形化　用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于分歧用戶對界面的要求分歧，因而開發用戶界面的工作量極年夜，用戶界面成為計較機軟件研制中最堅苦的部門之一。當前internet、虛擬現實、科學計較可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極年夜地利便了非專業用戶的使用，人們可以經由過程窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、分歧標的目的的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。
(2)科學計較可視化　科學計較可視化可用于高效處置數據息爭釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息�？梢暬�技術與虛擬情況技術相連系，進一步拓寬了運用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產物設計周期、提高產物質量、下降產物成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于cad/cam，如自動編程設計、參數自動設定、刀具抵償和刀具經管數據的動態處置和顯示和加工進程的可視化仿真演示等。
(3)插補和抵償方式多樣化　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、極坐標插補、2d 2螺旋插補、nano插補、nurbs插補(非平均有理b樣條插補)、樣條插補(a、b、c樣條)、多項式插補等。多種抵償功能如間隙抵償、垂直度抵償、象限誤差抵償、螺距和丈量系統誤差抵償、與速度相關的前饋抵償、溫度抵償、帶平滑接近和退出和相反點計較的刀具半徑抵償等。
(4)內裝高性能plc　數控系統內裝高性能plc控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線扶助功能。編程工具中包括用于車床銑床的尺度plc用戶法式實例，用戶可在尺度plc用戶法式根蒂根基上進行編纂修改，從而利便地建立自己的運用法式。
(5)多媒體技術運用　多媒體技術集計較機、聲像和通訊技術于一體，使計較機具有綜合處置聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，運用多媒體技術可以做到信息處置綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場裝備的故障診斷、生產進程參數監測等方面有著重年夜的運用價值。
2.3　系統結構的成長
(1)集成化　采用高度集成化cpu、risc芯片和年夜規�？删幊碳�成電路fpga、epld、cpld和專用集成電路asic芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。運用fpd平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示用具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點，可實現超年夜尺寸顯示，成為和crt抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。運用進步前輩封裝和互連技術，將半導體和概況安裝技術融為一體。全自動縮管機經由過程提高集成電路密度、削減互連長度和數目來下降產物價格，改良性能，減小組件尺寸，提高系統的靠得住性。
(2)模塊化　硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和尺度化。憑據分歧的功能需求，將基本模塊，如cpu、存儲器、位置伺服、plc、輸進輸出接口、通訊等模塊，作成尺度的系列化產物，經由過程積木方式進行功能裁剪和模塊數目的增減，組成分歧檔次的數控系統。
(3)網絡化　機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。經由過程機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，分歧機床的畫面可同時顯示在每臺機床的屏幕上。
(4)通用型開放式閉環控制模式　采用通用計較機組成總線式、模塊化、開放式、嵌進式系統結構，便于裁剪、擴大和升級，可組成分歧檔次、分歧類型、分歧集成水平的數控系統。閉環控制模式是針對傳統的數控系統僅有的專用型單機封鎖式開環控制模式提出的。由于制造進程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜進程，包括諸如加工尺寸、外形、振動、噪聲、溫度和熱變形等各類變化身分，是以，要實現加工進程的多方針優化，必需采用多變量的閉環控制，在實時加工進程中動態調整加工進程變量。加工進程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計較機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、cad/cam、伺服控制、自順應控制、動態數據經管及動態刀具抵償、動態仿真等高新技術融于一體，組成周密的制造進程閉環控制系統，從而實現集成化、智能化、網絡化。