林 琳

（廈門海洋職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系 福建 廈門 361012）

1.國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況

1.1 國外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)

國外具有世界影響力的機(jī)床公司有很多，比如，日本公司研發(fā)的一種以臥式車床為原型，另一種以立式車床為原型。 此系列所具有的主要特點(diǎn)：①主軸的最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到1600r／min，快移速度可以運(yùn)行到40m／min；②刀具庫容量最高可以設(shè)置40 把；配備西門子(SINU—MERIK801)系統(tǒng)和交流伺服單元的CNC6132／40 數(shù)控車床，其特點(diǎn)有不僅運(yùn)行比較平穩(wěn)、可靠；而且精度度數(shù)非常高；在操作方面，簡單化；在應(yīng)用方面廣泛等適合于多品種、中小批量產(chǎn)品的加工。

1.2 國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)的數(shù)控技術(shù)與20 世紀(jì)50 年代末期開始出現(xiàn)，大致經(jīng)歷了初期的封閉式開發(fā)階段、消化吸收、引進(jìn)技術(shù)階段、國產(chǎn)化體系階段和產(chǎn)業(yè)化階段。 目前我國已經(jīng)掌握了數(shù)控技術(shù)的基本使用，不僅培養(yǎng)了大批的專業(yè)人才，而且建立了數(shù)控技術(shù)實(shí)驗(yàn)基地，小有規(guī)模的組成了自己的數(shù)控行業(yè)。 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及市場化的優(yōu)勝劣汰，我國的數(shù)控產(chǎn)品在性能和可靠性方面有了很高的成就，并慢慢的被市場認(rèn)可。然而，與國外發(fā)達(dá)的數(shù)控技術(shù)相比， 我國數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展還需進(jìn)一步的提高，比如技術(shù)含量的提高，附加值的生產(chǎn)能夠滿足進(jìn)口系統(tǒng)的各種匹配。

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化的不斷發(fā)展嫣然成為一個發(fā)展潮流，而智能化、網(wǎng)絡(luò)化則要依托于電子信息技術(shù)的不斷突破， 而在數(shù)控技術(shù)方面的應(yīng)用也是一個不可阻擋的趨勢。 以下文章將從基本概念、結(jié)構(gòu)分析和實(shí)際應(yīng)用等三個方面來進(jìn)行研究。

2.開放式智能化、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)的基本概念

數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺或多臺機(jī)械設(shè)備動作控制的技術(shù)。它所控制的通常是位置、角度、速度等機(jī)械量和與機(jī)械能量流向有關(guān)的開關(guān)量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn)。

如表1，數(shù)控技術(shù)發(fā)展的發(fā)展歷史。

表1 數(shù)控技術(shù)的歷史發(fā)展

2.1 數(shù)控技術(shù)的智能化

現(xiàn)代化的數(shù)控技術(shù)是應(yīng)用智能化的系統(tǒng)裝備，智能化應(yīng)用在數(shù)控技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)中的方方面面，智能化可以提高加工效率，改善加工產(chǎn)品的質(zhì)量， 例如產(chǎn)品制造過程中所用到的工藝參數(shù)自動生成功能；智能化可以提高驅(qū)動性，并且連接使用更加方便化，可以通過前饋控制和自動識別負(fù)載以及自整定等過程充分體現(xiàn)出來；智能化的編程能力可以使操作簡單化，編程簡單化；關(guān)于人工智能診斷和監(jiān)控功能，智能化也能順利執(zhí)行完成。 作為全球很有代表性的日本MAZAK 株式會社的日本工廠，它的智能化應(yīng)用非常先進(jìn)，從管理層面上說，整個工廠完全實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能化管理；在智能生成過程中，使用機(jī)床智能化數(shù)控系統(tǒng)、生成線上的網(wǎng)絡(luò)化人機(jī)管理、倉庫運(yùn)行使用立體式計(jì)算機(jī)管理。國內(nèi)企業(yè)馬扎克公司在生產(chǎn)目標(biāo)現(xiàn)場采用數(shù)控機(jī)床的以太網(wǎng)智能鏈接方面有一定得研究，并且通過與CAD／MRP(EPR)等系統(tǒng)聯(lián)接，達(dá)到企業(yè)的全部信息共享集成，成為生產(chǎn)高效率的智能化、網(wǎng)絡(luò)化型工廠。

2.2 數(shù)控技術(shù)的開放化

現(xiàn)階段全球很多國家研究開放式數(shù)控系統(tǒng)方面有了很大的建樹，并且解決了很多實(shí)用性的問題，比如完美解決了數(shù)控系統(tǒng)的封閉性問題，以及數(shù)控使用軟件的生成帶來的問題，國外的企業(yè)有歐洲的OSACA、美國的NGC、日本的OSEC 等，這些企業(yè)的發(fā)展比較具有規(guī)模性。 在國內(nèi)，我們熟知的是ONC。 隨著智能化的信息技術(shù)發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)走上開放化成為企業(yè)發(fā)展的必由之路，開放化數(shù)控技術(shù)是發(fā)展的趨勢。 數(shù)控系統(tǒng)的開放式可以解釋為在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺上開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，使用對象是終端客戶和機(jī)床專家，采用一定的方法比如增加、改變、縮小特定的數(shù)控功能，最終實(shí)現(xiàn)系列化。 所帶來的方便之處，不僅可以滿足客戶的特殊要求以及技術(shù)訣竅集成到控制中心系統(tǒng)內(nèi)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化，多層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，最終呈現(xiàn)出來屬于自己特點(diǎn)的名牌產(chǎn)品。 我們研究的數(shù)控系統(tǒng)的核心包括它的運(yùn)行平臺、體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、數(shù)控系統(tǒng)功能庫以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)方面。

2.3 數(shù)控技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)在數(shù)控技術(shù)中的發(fā)展，這兩年來，有名的國際博覽會的焦點(diǎn)被映射到網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備的使用。 網(wǎng)絡(luò)化式的數(shù)控裝備實(shí)現(xiàn)了制造型企業(yè)所需求的信息化采集，結(jié)果引出了新的發(fā)展模式比如虛擬企業(yè)和現(xiàn)實(shí)企業(yè)的結(jié)合，設(shè)備與設(shè)備之間的結(jié)合，現(xiàn)在與未來的結(jié)合進(jìn)入人們期待的工業(yè)4.0 時代，模仿工業(yè)4.0 的發(fā)展理念。 近兩年有一些與數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)的概念和樣機(jī)頻頻問世，在日本企業(yè)展出的“Cyber-Production Center”(又稱為智能生產(chǎn)控制中心，簡稱CPC)中可以得到充分驗(yàn)證。另外，日本大隈機(jī)床公司所推出的“IT plaza”(又稱為信息技術(shù)廣場，簡稱IT 廣場) 和德國著名企業(yè)西門子成功制造的 “Open Manufac—tufing Environment”(又稱為開放式制造環(huán)境，簡稱OME)等也可以得到力證，他們的成功案例客觀反映了數(shù)控機(jī)床在生成加工過程中趨向向網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展應(yīng)用。

3.開放式智能化、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

開放式數(shù)控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和數(shù)控技術(shù)相互融合的產(chǎn)物，是數(shù)控發(fā)展的一個大趨勢。 開放式數(shù)控系統(tǒng)特點(diǎn)有很強(qiáng)的適應(yīng)性以及配置方面的靈活性，不僅能滿足各種設(shè)備的應(yīng)用，而且可以任意集成；對于控制軟件的使用具有擴(kuò)張及時以及具有聯(lián)結(jié)的功能特點(diǎn)，在新技術(shù)的應(yīng)用方面，再加入各種需要的新功能實(shí)用一方面完全支撐計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的快速更新，另一方面可以有效的保護(hù)用戶的原有投資；在現(xiàn)實(shí)生活中，開放式數(shù)控系統(tǒng)主要有通用PC+實(shí)時控和專用數(shù)控+PC 前端的復(fù)合式構(gòu)造；使用能夠帶來良好的人機(jī)互動界面的PC 機(jī)Windouws 環(huán)境的開放式數(shù)控系統(tǒng)； 使用軟件完成現(xiàn)代控制技術(shù)，可以借助PC 機(jī)的優(yōu)勢資源；開放式結(jié)構(gòu)平臺又稱為運(yùn)動控制器能夠集成不同開發(fā)商研發(fā)的軟件并且滿足聯(lián)網(wǎng)需求，這樣呈現(xiàn)出來的特性與硬件無關(guān)，形成的數(shù)字通訊具有標(biāo)準(zhǔn)化、高速度、可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)。不僅達(dá)到用戶的個人要求，而且滿足高性能和低成本。具體含有的特點(diǎn)①基于開放結(jié)構(gòu)控制器平臺的開放結(jié)構(gòu)②標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的硬件結(jié)構(gòu)③先進(jìn)的人機(jī)交互功能④插補(bǔ)功能⑤網(wǎng)絡(luò)功能。

4.開放式智能化、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，我國生產(chǎn)具有特色的經(jīng)濟(jì)型、普及型數(shù)控系統(tǒng)的有廣州數(shù)控、華中數(shù)控、航天數(shù)控等大型企業(yè)。 具有代表性的廣州數(shù)控研制開發(fā)的GSK983M 系統(tǒng)是一檔中高檔次的產(chǎn)品， 此種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在最多可以達(dá)到5 軸4 動，在高速度、精密性較強(qiáng)的加工過程中實(shí)現(xiàn)可行性，速度可以達(dá)到最高24m／mim。其中內(nèi)嵌式的PMC，可以有5000 步大的容量，編程會出現(xiàn)階梯式，使用功能簡單化，在機(jī)床強(qiáng)度設(shè)計(jì)方面得到用戶的再度證明。 另外，此系統(tǒng)在DNC 加工上具有可行性，他的程序編程應(yīng)用和參數(shù)輸出特性，不僅有利于程序復(fù)制保存，而且更有益于機(jī)床的改變調(diào)整。 根據(jù)此系統(tǒng)具有加工方面的可靠性，在國產(chǎn)系統(tǒng)中保持很多的競爭優(yōu)勢，并且得到很多機(jī)床專家的許可。

有華中生成的“世紀(jì)星”數(shù)控系統(tǒng)和國外一些普及型數(shù)控系統(tǒng)相比，他的競爭優(yōu)勢不僅在功能方面，而且在配置設(shè)備上更為突出，尤其值得大家注意的是，華中數(shù)控系統(tǒng)在一些方面一直保持著特有力的自身研發(fā)優(yōu)勢，具體有：網(wǎng)絡(luò)功能、動態(tài)仿真功能、雙向螺距補(bǔ)償、漢字界面、多軸(9 軸)聯(lián)動、容量程序內(nèi)存等方面。

CASNUC2100E 數(shù)控系統(tǒng)是有北京航天生成研發(fā)的， 是最新問世的一種新型產(chǎn)品，他的功能是將PCI04 板嵌入到控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)車、銑床閉環(huán)一體化的技術(shù)應(yīng)用。

隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷擴(kuò)張和深化， 智能化在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用是必然，在最新的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用中，采用最新的裝備設(shè)置，再加上使用了“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”（Neural Network），“進(jìn)化計(jì)算”（Ecolutionary Computation），和“模糊系統(tǒng)”（Fuzzy System）等這三種最新的控制技術(shù)，使性能得到了很大的改善。 采用了三種最新技術(shù)的智能化的數(shù)控系統(tǒng)一方面具有自適應(yīng)切削功能，運(yùn)動參數(shù)可以進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，能夠進(jìn)行自動編程，還具有前饋控制功能；另一方面比較重要的是界面會呈現(xiàn)人們使用過程中很享受的人機(jī)互動情形。

［1］唐建新.開放式智能化、網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)控技術(shù)[J].常州：常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2005（5）.

［2］張明明.數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢-智能化數(shù)控系統(tǒng)[J].宿遷：科技論壇.