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(dá)國家均投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)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(wǎng)絡(luò)制造等，其目標(biāo)不外乎提高制造的效率和精度，以及增加加工的適應(yīng)性和降低生產(chǎn)成本。
NtGJpT4YX 2 RZa} 數(shù)控機(jī)床(系統(tǒng))作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)單元，其功能的強(qiáng)弱和性能的好壞決定著上述制造模式的成敗。為適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革。在體系結(jié)構(gòu)方面，數(shù)控系統(tǒng)已基本上實(shí)現(xiàn)由專用型封閉式結(jié)構(gòu)模式向通用型開放式結(jié)構(gòu)模式的轉(zhuǎn)型，并向基于PC的全數(shù)字化體系結(jié)構(gòu)發(fā)展；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)可方便地與CAD/CAM集成為一體，數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，使得車間網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控、維護(hù)與管理變成了現(xiàn)實(shí)；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(yīng)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(cuò)的效果；在智能化控制方面，通過采樣加工過程中影響產(chǎn)品加工質(zhì)量的外部變量，實(shí)現(xiàn)了加工參數(shù)的自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償，有效提高了CNC的工作效率。 本文結(jié)合近兩年來作者所在國家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)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(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的關(guān)注，對上述數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨向作一探討。
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6@x`f 一、數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)向基于PC的全數(shù)字化開放體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展
ZeG4z({af G#Bm">+ 1 基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)已得到廣泛認(rèn)可，具有強(qiáng)大的生命力
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從兩次機(jī)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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(z\pi1 Dlz0*eHD SINUMERIK 840Di sl是基于PC的數(shù)控系統(tǒng)，其軟件系統(tǒng)[MMC(人機(jī)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(qū)動(dòng)接口軟件]中的MMC軟件系統(tǒng)采用Windows NT或XP操作系統(tǒng)。機(jī)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(shù)改變?nèi)藱C(jī)界面(HMI)。其開放式系統(tǒng)理念的一個(gè)重要特點(diǎn)是，可以在數(shù)控核心部分，使用標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具對用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進(jìn)行調(diào)整。
;8=Bee4 (<B %Gy@ FANUC 16i/18i/21i/30i系列是具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型高檔CNC系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)采用CNC內(nèi)建PC型式，NC卡完成高實(shí)時(shí)性要求的數(shù)控運(yùn)算和PLC控制功能，PC完成操作界面、編程、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)等相對弱實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)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(dòng)態(tài)鏈接庫函數(shù)供用戶二次開發(fā)。
xVsI#`<a m>Z3p7!N} 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(jié)構(gòu)，具有非常強(qiáng)大的計(jì)算能力，可控制12軸，控制器本身包含主機(jī)單元和控制單元兩個(gè)部分。主機(jī)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)。
8'E7Uj K!AA4!eUzM FAGOR公司最高檔數(shù)控系統(tǒng)CNC8070是CNC技術(shù)與PC技術(shù)的結(jié)晶，是與PC兼容的數(shù)控系統(tǒng)，采用Pentium CPU，可運(yùn)行WINDOWS和 MS-DOS，可控制16軸+3電子手輪+2主軸，可運(yùn)行VISUAL BASIC，VISUAL C++，程序段處理時(shí)間<1ms，PLC可達(dá)1024輸入點(diǎn)/1024輸出點(diǎn)，執(zhí)行時(shí)間1ms/1k指令，具有以太網(wǎng)、CAN、SERCOS通訊接口，可選用±10V模擬量接口。
~_0XG 0oA N5W!(h) 能在基于PC的體系結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)出世界頂級(jí)數(shù)控系統(tǒng)，說明基于PC結(jié)構(gòu)的開放數(shù)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的生命力。
u~,hT Y(% !'!\>x$ 2 全數(shù)字化是未來數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢
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jLQij 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(nèi)部是數(shù)字的，而且還應(yīng)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(qū)動(dòng)單元內(nèi)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(biāo)志。
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