為了在越來越激烈的全球巿場競爭中立于不敗之地，各工業(yè)發(fā)達國家均投入巨資，對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā)，并相繼提出了多種全新的制造模式。如集成制造、柔性制造、智能制造、數(shù)字制造、網絡制造等，其目標不外乎提高制造的效率和精度，以及增加加工的適應性和降低生產成本。
Kg2@]J9m 9VaS CB 數(shù)控機床(系統(tǒng))作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的關鍵基礎單元，其功能的強弱和性能的好壞決定著上述制造模式的成敗。為適應日益復雜的制造過程，數(shù)控技術正在發(fā)生根本性變革。在體系結構方面，數(shù)控系統(tǒng)已基本上實現(xiàn)由專用型封閉式結構模式向通用型開放式結構模式的轉型，并向基于PC的全數(shù)字化體系結構發(fā)展；在網絡化基礎上，數(shù)控系統(tǒng)可方便地與CAD/CAM集成為一體，數(shù)控機床的聯(lián)網運行，使得車間網絡化監(jiān)控、維護與管理變成了現(xiàn)實；在數(shù)控系統(tǒng)的高速、高精、高效控制方面，也采取了很多措施，如高速下的平滑控制算法、提高系統(tǒng)的快速響應能力、提高反饋和控制環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)分辨率等，獲得了不錯的效果；在智能化控制方面，通過采樣加工過程中影響產品加工質量的外部變量，實現(xiàn)了加工參數(shù)的自動修正、調節(jié)與補償，有效提高了CNC的工作效率。 本文結合近兩年來作者所在國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術研究中心和武漢華中數(shù)控股份有限公司參觀漢諾威EMO2005和芝加哥IMTS2006的觀感，以及我們長期以來對數(shù)控技術發(fā)展動態(tài)的關注，對上述數(shù)控技術的發(fā)展趨向作一探討。
5C*Zb3VG4 PNLlJlYlP 一、數(shù)控系統(tǒng)體系結構向基于PC的全數(shù)字化開放體系結構方向發(fā)展
<F_w4! )N{PWSPs 1 基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)已得到廣泛認可，具有強大的生命力
jyg> '"W Jt8M ;Yk 從兩次機床展上可以看到，著名廠商的高檔數(shù)控系統(tǒng)都以基于PC的開放數(shù)控系統(tǒng)為主流。
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ArX*3 SINUMERIK 840Di sl是基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，其軟件系統(tǒng)[MMC(人機通信)軟件系統(tǒng)、NC(數(shù)字控制)軟件系統(tǒng)、PLC(可編程邏輯控制)軟件系統(tǒng)和通信及驅動接口軟件]中的MMC軟件系統(tǒng)采用Windows NT或XP操作系統(tǒng)。機床制造商可以按照自己的特殊操作方式和理念，利用Windows技術改變人機界面(HMI)。其開放式系統(tǒng)理念的一個重要特點是，可以在數(shù)控核心部分，使用標準的開發(fā)工具對用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進行調整。
ZPM7R3%V)z WR.7%U'; FANUC 16i/18i/21i/30i系列是具有網絡功能的超小型、超薄型高檔CNC系統(tǒng)，其硬件結構采用CNC內建PC型式，NC卡完成高實時性要求的數(shù)控運算和PLC控制功能，PC完成操作界面、編程、數(shù)據(jù)管理、網絡等相對弱實時性要求功能。操作系統(tǒng)采用Windows 2000/XP或Windows CE。備有C語言執(zhí)行程序、嵌入式宏執(zhí)行程序等各類功能。CNC系統(tǒng)與主計算機的連接接口采用高速串行總線(HSSB)。FANUC 300i/310i/320i系列采用Windows CE作為操作系統(tǒng)，并提供動態(tài)鏈接庫函數(shù)供用戶二次開發(fā)。
{3vm ] bU}!bol HEIDENHAIN公司推出的最新一代TNC控制器iTNC 530采用全新的微處理器結構，具有非常強大的計算能力，可控制12軸，控制器本身包含主機單元和控制單元兩個部分。主機單元采用Intel處理器以及AGP圖形顯示卡，并帶有各類數(shù)據(jù)通信接口(Ethernet/RS232/RS422/USB等)，是典型的基于PC的系統(tǒng)。
=fBr2%qK Np9Pae' FAGOR公司最高檔數(shù)控系統(tǒng)CNC8070是CNC技術與PC技術的結晶，是與PC兼容的數(shù)控系統(tǒng)，采用Pentium CPU，可運行WINDOWS和 MS-DOS，可控制16軸+3電子手輪+2主軸，可運行VISUAL BASIC，VISUAL C++，程序段處理時間<1ms，PLC可達1024輸入點/1024輸出點，執(zhí)行時間1ms/1k指令，具有以太網、CAN、SERCOS通訊接口，可選用±10V模擬量接口。
T;3~teVYB Tz& cm = 能在基于PC的體系結構上設計出世界頂級數(shù)控系統(tǒng)，說明基于PC結構的開放數(shù)控系統(tǒng)具有很強的生命力。
!Y^$rF-+ {XhpxJ__ 2 全數(shù)字化是未來數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢
Vas Q/ .q]K:}9!\ 全數(shù)字化不僅包括數(shù)控單元到伺服接口以及伺服系統(tǒng)內部是數(shù)字的，而且還應該包括測量單元的數(shù)字化。因此，現(xiàn)場總線、編碼器到伺服的數(shù)字化接口、驅動單元內部三環(huán)(位置環(huán)、速度環(huán)及電流環(huán))數(shù)字化，是數(shù)控系統(tǒng)全數(shù)字化的重要標志。
Jz;`L3m <0`"vPU 1) 編碼器到伺服的接口數(shù)字化也必將獲得發(fā)展
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| L8 編碼器到伺服驅動的數(shù)字化接口雖然只在Heidenhain的系統(tǒng)中得以實現(xiàn)，但作為全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)的必要構成環(huán)節(jié)，未來將獲得更多發(fā)展。圖3所示為Heidenhain通過EnDae2.2協(xié)議連接的編碼器和伺服驅動。
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