[摘要]高精度轨迹生成是实现高精度轨迹控制的基础。本文以高分辨率、高采样频率和粗精插补合一的多功能采样插补生成刀具希望轨迹。为了克服常规全闭不位置控制系统存在的缺陷、一经过多年探索，我们研究出一种新的转角一线位移双闭环位置控制方法。该系统的特点是：整个系统由内外两个位置环组成。
[关键词]精度；希望轨迹；插补频率；补偿值
随着科学技术的进步和社会经济的发展，对机床加工精度的要求越来越高。我们对以低成本实现高精度的途径进行了探索，提出一种通过信息、控制与机床结构结合实现数控机床高精度轨迹控制的方法。
一、高速高精度轨迹生成
高精度轨迹生成是实现高精度轨迹控制的基础。本文以高分辨率、高采样频率和粗精插补合一的多功能采样插补生成刀具希望轨迹。
1、基本措施
由采样插补原理可知，插补误差∝(mm）与进给速度vf（mm/min）、
插补频率F(HZ）和补曲线曲率半径p(mm)间有如下关系:
screen.widt一400)this.style.width=screen.width-400;\>(1)
由上式可知，为既保证高的进给速度，又达到高的轨迹精度，一种有效的办法就是提高采样插补频率。考虑到在现代数控机床上将经常碰到高速高精度小曲率半径加工问题。为此我们在开发新型数控系统时，发挥软硬件综合优势将采用插补频率提高到5KHZ，即插补周期为0.2ms。既使要求进给速度达到60m/min,在当前曲率半径为50mm时仍能保持插补误差不大于0.1m。
2、数学模型
常规采样插补算法普遍采用递推形成，一般存在误差积效应。这种效应在高速高精度插补时将对插补精度造成不可忽视的影响。因此，我们在开发高速高精度数控系统时采用新的绝对式插补算法，其要点是：为补曲线建立便于计算的参数化数学模型：
X=fl(u),y＝f2（u),Z=f3(u)(2)
式中η是参变量,η【O,l]
要求用其进行轨迹插补时不涉及函数计算，只需经过次数很少的加减乘除运算即可完成。
3、实时插补计算
在参数化模型的基础上，插补轨迹计算可以模型坐标原点为基准进行，从而可消除积累误差，有效保证插补计算的速度和精度。
二、实现高精度轨迹控制的双闭环控制方案能过高速高精度插补获得精确的刀具希望轨迹后，下一步的任务便是如何保证刀具实际运动轨迹与插补产生的希望轨迹一致
为此需首先解决各运动坐标的高精度位置控制问题。
1、系统组成
为了克服常规全闭不位置控制系统存在的缺陷、一经过多年探索，我们研究出一种新的转角一线位移双闭环位置控制方法。该系统的特点是：整个系统由内外两个位置环组成。其中内部闭环为转角位值闭环，共检侧元件为装于电机轴上的光电编码盘，驱动装置为交流伺服系统，由此构成一输入为01输出为00煌转角随动系统。外部位置闭环采用光栅、感应同步器等线位移检测元件直接获取机床工作台的位移信息，并以内环的转角随动系统为驱动装置驱动工作台运动。工作台的位移精度由线位移检测元件决定。
该系统的设计思路是，内外环合理分工，内环主管动态性能，外环保证稳定性和跟随精度。为提高系统的跟随性能，引入由GC(S）组成的前馈通道，构成复合控制系统。
2、稳定性与误差分析
(l）稳定性分析
由于内部转角闭环不包含间隙非线性环节，因此通过合理设计该局部线性系统，可使其成为一无超调的快速随动系统，其动态特性可近似表示为
screen.width一400)this.tyle.width=scteen.width一400;\>(5）式中KO―转角闭环增益
Te―转角闭环时间常数
系统外环虽然包含了非线性环节，但设计控制器使
screen.width一400)this.styls.width=scree.width一400\＞(6）式中Kp―积分环节时间常数
将系统校正为I型并合理选择系统增益，可避免系统的频率特性曲线与非线性环节的负倒幅曲线相交或将其包围，从而保证系统稳定工作。显然当Te较小时eo(S)/01(S)Ke，系统将具有更强的稳定性。
(2）跟随误差分
采用上述方案可保证系统稳定工作，因此可忽略非线性因素的影响，求出该出该系统的传递函数双闭环系统具有理想的动态性能和跟随精度。
关键词:伺服驱动技术,直线电机,可编程计算机控制器,运动控制
一、引言
信息时代的高新技术流向传统产业,引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业,在这场新技术革命冲击下,产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变,微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展,国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术(FullClosedACServo)、直线电机驱动技术(LinearMotorDriving)、可编程序计算机控制器(ProgrammableComputerController,PCC)和运动控制卡(MotionControllingBoard)等几项具有代表性的新技术。
二、全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并充分发挥DSP的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至可以跟踪负载变化,实时调节系统增益;有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT)的功能,测算出设备的机械共振点,并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下,这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式,即伺服电机上的编码器反馈既作速度环,也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度,应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如:光栅尺、光电编码器等),即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是:伺服系统只接受速度指令,完成速度环的控制,位置环的控制由上位控制器来完成(大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度,也限制了伺服系统的推广。目前,国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统,使得高精度自动化设备的实现更为容易。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷,伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等),作为位置环,而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙(如齿轮间隙、丝杠间隙等),补偿机械传动件的制造误差(如丝杠螺距误差等),实现真正的全闭环位置控制功能,获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成,无需增加上位控制器的负担,因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中,开始采用这种伺服系统。
三、直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机,就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快,在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品,其中美国科尔摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统,它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动;德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
四、可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器(ProgrammingLogicalController,PLC)问世以来,PLC控制技术已走过了30年的发展历程,尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展,它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器(PCC)就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较,PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小,这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题,它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台,这样应用程序的运行周期则与程序长短无关,而是由操作系统的循环周期决定。由此,它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来,满足了实时控制的要求。当然,这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际要求,任意修改。
基于这样的操作系统,PCC的应用程序由多任务模块构成,给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求,如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等,分别编制出控制程序模块(任务),这些模块既独立运行,数据间又保持一定的相互关联,这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后,可一同下载至PCC的CPU中,在多任务操作系统的调度管理下并行运行,共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势,体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS(分布式工业控制系统)技术互相融合的发展潮流,虽然这还是一项较为年轻的技术,但在其越来越多的应用领域中,它正日益显示出不可低估的发展潜力。
五、运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为:(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。超级秘书网
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心,大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地,运动控制卡与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等);控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行,运动控制卡也形成了一个独立的专门行业,具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现,如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。
1.引言
数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。
2.国内外数控系统的发展概况
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，cnc只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过cad/cam及自动编程系统进行编制。cad/cam和cnc之间没有反馈控制环节，整个制造过程中cnc只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正cad/cam中的设定量，因而影响cnc的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统cnc系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了cnc向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
3.数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：
3.1高精度、高速度的发展趋势
尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
3.25轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。
3.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
4.结束语
随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。
参考文献
[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[j].赤峰学院学报.2007.
[2]董淳.数控系统技术发展的新趋势[j].可编程控制器与工厂自动化.2006.
关键词：数控机床控制技术
数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。
一、数控机床的优点与缺点
(一)数控机床的优点
对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。
加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。
生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。
良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。
自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。
(二)数控机床的缺点
数控机床的主要缺点价格较高，设备首次投资大；对操作、维修人员的技术要求较高；加工复杂形状的零件时。手工编程的工作量大。
二、数控机床的种类
数控机床的种类很多，主要分类
按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。
按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。
按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。
按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。
三、数控机床控制技术的发展
机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。
在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。
随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。
综上所述，机械设备控制技术的产生，并不是孤立的，而是各种技术相互渗透的结果。它代表了正在形成中的新一代的生产技术，已显示出并将越来越显示出强大的威力。
四、数控机床控制技术的发展趋势
【摘要】文章首先介绍了数控机床的特点，接着阐述了数控机床的种类，最后指出了数控机床控制技术的发展与数控机床控制技术的发展趋势。
【关键词】数控机床特点发展
数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控机床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。
一、数控机床的特点
对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。
加工精度高，加工质量稳定。目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。
生产效率高。由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高2—3倍。
良好的经济效益。使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用；同时还能节省工装设计、制造费用；数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。
自动化程度高。数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。
二、数控机床的种类
数控机床的种类很多，主要分类：
1、按工艺用途分类。按工艺用途，数控机床可分类如下。普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。
2、按运动方式分类。按运动方式，数控机床可分类点位控制数控机床。数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。这类机床主要有数控车床、数控铣床等。
3、按伺服系统的控制方式分类。按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。开环控制系统的数控机床。闭环控制系统的数控机床。半闭环控制系统的数控机床。
4、按数控系统的功能水平分类。技功能水平分类，数控系统可分类如下。经济性数控机床。经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。中档数控机床。这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。高档数控机床。这类数控机床功能齐全，价格较贵。
三、数控机床控制技术的发展
机械设备最早的控制装置是手动控制器。目前，继电器—接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机—电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。20世纪60年代出现了晶体管——晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机—电动机控制系统。
在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置—顺序控制器。随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器——可编程序控制器。这种器件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。
随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。
【关键词】智能化；数控系统；技术
【中图分类号】TG659【文献标识码】A【文章编号】1005-1074(2009)05-0257-01
1国内外数控系统发展概况
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。
2数控技术发展趋势
2.1性能发展方向
2.1.1高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。
2.1.2柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。
2.1.3工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。
2.1.4实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。
2.2功能发展方向
2.2.1用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。
2.2.2科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。
2.2.3插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。
2.2.4内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。
2.2.5多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。
2.3体系结构的发展
2.3.1集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。
2.3.2模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。
2.3.3网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。
2.3.4通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。
3智能化新一代PCNC数控系统
关键词：数控改造普通机床伺服控制
经济型数控机床是在普通机床的基础上加装数控系统的高级自动化机床，其除了具有价格低廉和操作方便的特点外，还能够较好的解决现状复杂、精密、小批量的加工问题，从而适合我国工业生产[1]。分析其系统组成与特点，改进伺服系统机械部分与相关的电气部分设计，完成机床的数控化改造，为经济型数控机床的技术改造提供一种精确、可靠的设计方法。
1工作原理
1.1系统组成
在使用数控机床加工工件时，首先应当给予数控机床工作指令，即编制零件加工程序。将加工程序输入数控装置，再由数控装置控制机床主运动的变速、启动、停止、进给运动的方向、速度和位移量，以及刀具选择交换，工件装夹和冷却的开关等动作，使刀具与被加工零件以及其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、运行参数进行工作，从而达到加工出符合要求零件的目的。
数控机床主要由五大部分组成：如图1所示，信息输入、数控装置、伺服系统、机床本体和检测反馈装置。
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信息输入是数控机床的信息输入通道，加工零件的程序和各种参数、数据和输入设备送进计算机系统（数控装置）。对于经济型数控系统一般采用存储器作为载体。在操作面板上除了能够通过按键和键盘直接键入加工程序外，还能够将其在数码显示器或CRT显示器上显示出来。
数控装置主要由输入装置、存储器、控制器和运算器以及输出装置组成，其作为数控机床的核心能够接受输入装置的加工信息，此信息通过数控装置的系统软件处理后能够输出相应的指令脉冲，这些指令脉冲通过对伺服系统进行驱动来控制机床的各个运动部件按照规定要求做出各种动作。
伺服系统作为数控系统的执行部分，主要由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成。通过伺服系统能够将数控装置的各种指令转换成机床移动部件的运动速度、运动方向和位移量。机床中的每个运动执行部件都有自己的伺服系统，常用的伺服驱动系统主要有开环系统、闭环系统和半闭环系统。
与普通机床相比，数控机床的机床本体为了便于实现自动加工的需要，应当具有更好的刚度和抗振性。除了相对运动表面的摩擦系数要小、传动件之间的间隙要小之外，还要求其具有自动变速、自动换刀和自动诊断故障的功能。
测量装置，反馈回数控装置，以校核执行部件实际运动的速度、方向和位移量，并使之与加工指令相一致，开环数控系统中无测量装置。
1.2系统特点
与国外同类型几十万元的系统相比，数控系统仅需1～2万元，由于其具有价格便宜的特点，因此，特别适合改造国内企业现有的普通机床。由于数控系统能够有效解决复杂零件加工精度控制的问题，从而提高了生产效率。经济型数控车床一般能够有效提高3～7倍的工效。由于数控系统能够通过变换不同的加工程序和更换不同的刀具对不同的零件进行加工，因此，此系统适合用于多品种且自动化加工中小批量的产品。通过此系统加工的产品具有良好的一致性，从而提高了合格率，降低了废品率，有效的提高了产品的质量。节约工装费用，缩短生产准备周期，降低成本；减轻工人的劳动强度[2]。
2设计方案
经济型数控车床，对于保证和提高被加工零件的精度，主要依靠两个方面来实现：一是系统的控制精度；二是机床本身的机械传动精度。在设计总体方案的时候，除了考虑机床数控系统的运动方式、伺服系统类型和计算机的选择外，还要考虑传统方式以及执行机构的选择等。数控改造对机械传动系统的要求，采用低摩擦的传动副，如直线滚动导轨，以减小摩擦力，提高承载能力和刚性并保证传动平稳可靠。采用交流伺服电极半闭环控制系统能够在保证机械传统系统的传动精度和工件平稳性的前提下简化结构以及降低成本。
为了保证进给伺服系统的传统精度和平稳性，必须提高传动刚度和消除间隙，因此，在纵向和横向进给传动链上应当选择摩擦小以及传动效率高的滚珠丝杠螺母副，此外，还应当具有预紧机构[2][3]。设计的经济型数控车床主要的主要参数如下：
工件最大回转直径：床面上400mm，床鞍上210mm；工件最大长度1000mm；溜板及刀架重量：纵向800N，横向600N；主轴通孔直径48mm；主轴转速范围：正转（24级）10～1400r/min，反转（12级）14～1580r/min；进给量范围：纵向0.08～1.59mm/r，横向0.04～0.795mm/r；刀架快移速度：纵向2.4m/min，横向1.2m/min；最大进给速度：纵向0.6m/min，横向0.3m/min；切削螺纹范围0.25～12mm；电动机功率7.5kw；代码制：ISO制；脉冲分配方式：逐点比较法；脉冲当量：纵向0.01mm/脉冲，横向0.005mm/脉冲；控制轴数目：二轴联动（纵向横向）；最小指令值：纵向0.01mm；横向：以直径计0.01mm；刀具补偿量：0～99.99mm；进给传动链间隙最大补偿量：15个脉冲；定位精度：±0.015mm。
对普通车床进行数控化改造主要是将纵向和横向进给系统改造成微机控制的能够独立运动的进给伺服系统。利用数控装置，车床按预先输入的加工指令进行切削加工，由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动进行调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的车床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，从而提高生产效率和加工精度[4]。设计的经济型数控车床的主要功能：能控制刀具的位移方向、位移长度及走刀速度，加工程序中的位移长度以十进制数输入；单片机数控系统有16种走刀速度供用户选用，其范围为0～2.8m/min，可根据具体情况进行调整；加工过程中，为应付特殊情况，设有开关暂停、键急停和键回零功能；可控制车削端面、内外圆柱面、任意锥面、球面及用圆弧逼近的任意曲面；可控制加工右旋或左旋的各种内、外圆柱、圆锥螺纹及多头螺纹；程序中可给出一定延时。在加工中执行到延时程序时，刀具在相应时间内停止运动；为方便调试和校对原点，设有点动功能；具有自动循环加工功能，并可进行计数；具有自动诊断功能，当加工程序编制或操作有误时，程序停止运行，并显示相应的出错信息，以便修改；为简化加工程序，设有局部循环功能，为提高加工精度，设有间隙补偿功能。
此外，设计中还涉及到横向进给系统伺服系统的切削力计算，滚珠丝杠螺母副的计算与选型，交流伺服电机的选择，纵向进给伺服系统的设计，电机的选择、联轴器和键的选型与计算、减速齿轮的设计等。
3总结
设计的经济型数控机床在本企业得到了应用，验证了改造设计的正确性与可行性，具有良好的性价比，为相关的研究实践提供一种适用方法，部分部位的改进设计仍在不断革新中。
参考文献：
[1]许志荣，朱俊，邓志辉.基于SINUMERIK802C的经济型机床电气元件的分析[J].常州信息职业技术学院学报，2010，9（2）：26-
29.
[2]陈艳红.普通车床数控改造及精度分析[D].郑州：郑州大学，2009.5.
[论文摘要]随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术。
一、国内外数控系统发展概况
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。
二、数控技术发展趋势
（一）性能发展方向
（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。
（二）功能发展方向
（1）用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。（2）科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。（3）多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。
（三）体系结构的发展
（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。（2）模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。（3）网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。（4）通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。
三、智能化新一代PCNC数控系统
当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。
参考文献
[1]电动机降压起动器的选择与分析，凌浩，2000.12vol.20P66.
关键词：车床；数控；改造
一、引言
计算机技术与车床制造业的高速发展，特别是面向柔性制造技术的出现，使得数控车床得到了迅速普及。这次设计主要是将一台普通车床进行经济型数控改造设计，由于定位精度高，所以纵、横向导轨均采用贴塑导轨，传动系统采用滚珠丝杠，同时，为提高传动刚度和消除间隙，对丝杠进行预拉伸，传动齿轮采用双片错齿消隙齿轮，驱动元件采用步进电机。为了保证加工螺纹时，主轴转一转，刀架移动一个被加工导程，主轴用脉冲发生器通过波纹管联接，并将纵向和横向进给系统用单片机控制，是其成为一个能独立运动的开环进给伺服系统。数控系统采用MCS—51系列的8031单片机扩展系统。控制系统由微机部分、键盘及显示器I/O接口及光电隔离电路、步进电机功率放大电路组成。系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管，以显示加工数据及机床状态等信息。为了达到机床要求的脉冲当量，传动系统采用步进电机齿轮减速后，带动丝杠。
二、数控改造的优点和意义
数控机床是实现柔性制造、计算机系统、敏捷制造等先进制造技术的重要基础装备，它关系到一个国家发展的战略地位。数控系统可分为开环、半闭环、闭环等几种形式。开环具有稳定性好、环境是适应性强、造价底等特点；闭环定位精度和重复定位精度高，但造价高；而半闭环既有高档全闭环机床的加工精度，又有开环机床的稳定性和环境适应性，适合复杂零件的加工。随着科学技术的迅速发展，数控技术的应用范围日益扩大，数控机床及其系统已成为机械制造业中不可缺少的组成部分。
我国在普及应用数控技术方面近几年来取得了很大的进展，从计算机数控（CNC）发展到直接数控（DNC），并能独立设计和制造机械加工中心及柔性制造系统（FMS）。但鉴于我国机床拥有量大、工业规模小的特点，突出的任务是用较少的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能地提高自动化程度，保证加工质量，减轻劳动强度，提高经济效益，而实现这一任务的有效的基本途径就是普及应用经济型数控机床，并对原有机床进行数控改造。利用经济型数控技术改造普通车床，加工零件的精度高，尺寸一致性好，而且改造方便，成本低。
数控改造一般是指对普通机床某些部位做一定的改造，配上数控装置，从而使机床具有数控加工的能力，其改造的目的有以下几点：1.从提高资本效率出发，改造闲置旧设备。2.为了提高生产效率进行数控改造。3.为了适应多品种、小批量零件生产而进行数控改造。4.为了使技术等级较底的工人也能加工出高质量的产品零件和提高生产效率而进行数控改造。5.为了减小整个设备投资计划而进行数控改造。
三、数控改造中主要机械部件改装
一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦因素小，传动无间隙；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求，应对主要部件进行相应的改造，使其达到一定的设计要求，这样才能获得预期的改造目的。不能认为将数控装置与普通机床联接在一起就达到了数控机床的要求。
1.滑动导轨副。对数控车床来说，导轨除了具有普通车床的导向精度和工艺外，还要有良好的耐摩擦、耐磨损性能，并能减少因摩擦阻力而致的死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和装置。
2.齿轮副。一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上，要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证加工精度。
3.滑动丝杠与滚珠丝杠。丝杠传动直接关系到传动精度。丝杠的选用主要取决于加工工件的精度要求和拖动转矩要求。被加工工件精度不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损的情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相匹配螺母间隙。一般情况下，滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大时，则要更换螺母。滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较底，但采用滑动丝杠难以满足精度较高的零件加工。滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长，启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电动机启动力矩。因此可满足较高精度零件的加工要求。
4.安全防护。普通机床改造必须以安全为前提。改造中根据实际情况采用相应的防护措施，如滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘，特别是切屑及硬砂粒进入滚道，在纵向丝杠上也加上整体铁板防护罩。在拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面而损伤导轨。
四、数控改造机械传动系统的要求
对现有的普通车床进行改造，主要应解决的问题是：如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位进给改造成由数控系统控制的刀架自动转位以及自动进给的自动加工车床，即经济型数控车床。经济型数控车床，主要依靠两方面来保证和提高加工零件的精度：一是系统的控制精度；二是机床本身的机械传动精度。数控车床的进给传动系统，由于必须对车床进给的位移和速度同时实现自动控制，所以，数控车床与普通卧式车床相比，应具有更好的精度，以保证机械传动系统的传动精度和工作平稳性。
数控改造对机械传动系统的要求为：1.尽量采用底摩擦的传动副，如滚动导轨和滚珠丝杠螺母副，以减小摩擦力。2.尽量缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度。3.尽量满足底振动和高可靠性方面的要求。为此，应选择精度高，运动平稳，效率高以及传递扭矩大的传动元件。4.尽量消除传动间隙，以减小反向行程误差，如采用消除间隙的联轴器和消除传动齿轮间隙的机构等。
从应用的方面考虑，结合目前国内大多数工矿企业的现状，普通卧式车床改造，可以采用更换滚珠丝杠来替换原机床上的T形丝杠，也可以对原有车床上的T形丝杠加以修复，但此时，必须相应修配与此相配合的螺母，尽量减小其间隙，提高其配合精度。
普通机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形势下将大批故障机床尤其是一大批进口的数控机床、精密机床和二手机床进行改造、升级，以较小的投入尽快使这些设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的问题。
五、总结
数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作，很好地解决了现代机械制造中复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。但因数控机床价格较贵，一次性投资较大使企业心有余而力不足。我国作为机床大国，对普通机床数控化改造不但提高了机床的加工精度，扩大了机床的使用范围，提高了生产率，而且降低了工人的劳动强度，缩短了新产品的试制周期和生产周期，减少对工夹具的投资和数量，而且适合我国的国情。
参考文献
[1]余英良主编.机床数控改造设计与实例.北京：机械工业出版社，1998
[2]郝中军，雷晓玲主编.综合作业指导书.1995
[3]陈婵娟主编.数控车床设计.北京：化学工业出版社，2006
[4]周开勤主编.机械零件手册.北京：高等教育出版社，2001
【关键词】数控机床伺服系统设计
Abstract:TheCNCservosystemisthekeypartswhichconnectthesystem(CNC)andthebodyofCNC.Anditsperformanceisdirectlyrelatedtothestaticanddynamiccharacteris-tics,theworkloadcapacity,accuracy,speedandloadcapacityoftheexecutionofCNCmachine.
前言
用于数控机床的伺服机构有开环、半闭环、闭环和混合伺服几种方式。开环系统是由步进电机作为驱动部件,多用在经济型数控系统或老设备的数控改造;混合伺服方式只有在大型机床中使用。采用全闭环的方式的数控系统,其设计和调整技术难度较大,只有在大型、精密数控机床中使用。在半闭环方式中,机床定位精度很大程度取决于滚珠丝杠的精度,通过选用高精度的滚珠丝杠,辅以螺距误差补偿等措施,半闭环完全可以满足普通精度级机床的定位精度的要求。由于冲床对加工精度相对来说要求不高,所以本系统采用半闭环的伺服结构[1-7]。
1.滚珠丝杠副的选择
在数控机床的进给传动系统中,由于滚珠丝杠副具有摩擦阻力小、传动效率高(92%~98%)的传动定位准确等优点,经常采用滚珠丝杠作为传动元件,尤其是将旋转运动变为直线运动的各种机构中。本系统在设计时,根据冲床的移动速度、连接方式,以及工作台和工件的总重量,根据文献[2]中的相关公式,初步选定南京工艺装备厂生产的LR-CF3232-1.5型滚珠丝杠,其导程为32mm,公称直径为32mm,精度等级为5级。根据文献[2]中的相关公式,经过丝杠的稳定性校核与临界转速校核,选用的丝杠满足要求[1]。
数控机床的进给系统要求获得较高的传动刚度,除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度外,滚珠丝杠的正确安装及其支承的结构刚度也是不可忽略的因素。滚珠丝杠安装不正确以及支承刚度不足,会使丝杠的使用寿命大大下降,所以要采用合适的支承方式。根据滚珠丝杠副的工作情况及轴向固定方式,丝杠支承常以止推轴承和向心轴承的组合,支承方式有以下四种:双推-自由式、双推-简支式、单推-单推式和双推双推式。由于双推-简支方式的双推端可以拉伸安装、预紧力小、轴承使用寿命较高,适用于中速精度较高的传动系统,所以我们采用双推-简支式滚珠丝杠支承[2-3]。
2.进给伺服电动机的选择
进给伺服电机是否选择得当,直接关系到整个伺服系统机电参数与系统的性能是否匹配。通常调速电机主要是步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。交流伺服电机以其使用不受环境限制、经济可靠及动态响应性能好等优点越来越广泛的应用于数控机床的进给系统中。本系统在设计时,根据文献[2]中的相关公式,经过负载转矩计算,负载惯量匹配计算选定三菱HC-SFS102型交流伺服电机,配备MR-J2S-100A伺服放大器。
3.交流伺服电机的单片机控制
数控系统对进给伺服系统的控制包括对进给台的位置控制和速度控制,是CNC系统开发的关键技术之一。在数控系统中,交流伺服电机的作用是把控制电压信号或相位信号变换成机械位移,也就是把接收到的电信号变换为电机的一定转速或角位移,因此可以用单片机实现对电机的数字控制。
本系统选用三菱HC-SFS102型交流伺服电机,通过对其配套的MR-J2S-100A伺服放大器的控制实现对伺服电机的控制。对交流伺服电机的控制方式主要有三种:位置控制方式、速度控制方式和转矩控制方式。位置控制方式是伺服电机驱动器接受脉冲来控制伺服电机的转动,与控制系统的接线简单。另外冲床是点位控制系统,对位置精度要求较高,因此本系统选用位置控制方式实现对交流伺服电机的控制。从CPU系统对伺服电机控制的核心部件是AT89C52单片机芯片,配备相应的电路来实现的控制。从CPU系统与X轴伺服电机驱动器接口电路如图所示。由于单片机属于TTL电路,它的I/O输出的开关量信号电平无法直接驱动电机,因此必须要采用光电耦合器隔离。
在位置控制方式下,从单片机通过OUT8255的PA1口输出的高低电平来控制X轴伺服电机的正反转,OUT8255的PA0口输出的高速脉冲数目控制X轴伺服电机的转动位移,输出的脉冲频率控制电机的转速。进给台的位置精度由交流伺服电机内置的17位绝对式光电编码器来控制。
另外伺服驱动器有一系列的参数,通过对这些参数的设置个调整,可以改变伺服系统的功能和性能。伺服驱动器的参数设置完毕后,关闭电源,重新通电后伺服电机即可按照设定的参数工作。
结论
在分析了数控机床各种伺服进给系统的优缺点的基础上,合理地选择了半闭环控制方式。根据滚珠丝杠和交流伺服电机的性能参数,对单片机控制交流伺服电机进行了设计。另外对基于数据采样插补的加减速控制算法进行了分析,结合数控冲床的特点,对采用插补前速度控制方式指数加减速曲线控制算法进行了设计,并给出了软件流程图。
参考文献
[1]邱丛波,杨楚民.J92-10型回转台数控压力机的微机控制系统[J].机床与液压,2002,04:48-50.
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【关键词】数控机床；数控系统；改造
1.引言
近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业己有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。国内市场对数控机床有大量的需求，目前的现状是国外机床产品大量充斥着市场，通过生产和进口数控机床并不能满足我国日益增长的制造业需求，而淘汰大型企业原有的大量普通金属切削机床不但会造成很大的浪费，而且会因为缺乏资金购买大量的数控机床来填补淘汰普通金属切削机床后的机床空缺，造成停产。所以，目前数控化改造是适应我国制造业迅猛发展，资金短缺，旧有机床所占比例大的国情所需。进行机床改造可以节省资金、提高生产效率，使机床性能稳定可靠，缩短了生产准备周期，提高企业效益。
机床的数控化改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。本文主要阐述了对普通卧式车床进行的数控化改造。主要做了以下几方面的工作：第一，对机床存在的故障部分进行诊断并恢复原功能。第二，加数控系统，改造成数控机床。第三，为提高精度、效率和自动化程度，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对电气控制部分进行重新设计和接线。
2.数控机床概述
数控机床是数字控制机床（Computernum-ericalcontrolmachinetools）的简称，或者说装备了数控系统的机床。数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电动机及控制、电力电子技术、自动控制、PLC、检测等技术为一体的自动化设备。
数控系统是所有数控机床的核心。数控系统对输入的加工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制主轴、进给轴和其他辅助装置正确、及时和可靠地执行加工程序所规定的任务。数控系统一般由输入/输出装置，数控装置，驱动控制装置，辅助控制装置四部分组成，机床本体为被控对象。
3.数控系统的选择
数控系统的选择应根据改造后要达到的精度，各种性能指标等选用性价比合适，技术先进的数控系统，当然还要考虑售后维修服务的便捷性。数控系统的选择主要依据是数控化改造后要达到的各种精度，以及驱动电动机的功率和用户要求。
目前，市场上生产数控系统的厂家很多，比较著名有：国外的如德国的SIEMENS公司，日本的FANUC公司；国内的如武汉华中数控股份有限公司，广州数控设备厂，北京蓝天数控公司。
FANUC数控系统以其高质量、低成本、高性能、较全的功能，适用于各种机床和生产机械等特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统。FANUC数控系统将控制单元与LCD集成于一体，具有网络功能和超高速串行数据通信功能。
4.电气控制电路设计
在电气控制系统的改造设计中，应该遵循：在满足控制要求的前提下，设计方案要简单、经济，控制系统操作简便，使用与维修方便。机床中的主轴电动机，冷却泵电动机，刀架电动机等控制功能实现系统自动控制。改造过程中更换同一型号的老化电器元件有变压器，自动断路器，接触器等，主要增加的电气元件包括主轴编码器，X/Z轴驱动器，电动刀架控制器以及必要的控制开关，继电器等。改造后拆除原电控箱，原位安装改造后的电气柜，最后还需电气和机修人员共同进行通电调试。
4.1主轴电路
改造后的数控车床主轴采用变频器驱动三相交流异步电机实现主轴无级调速，去除机床原有的主轴变速箱，可以获得更好的操作性能和切削性能。变频器采用日本三菱公司的D720型通用变频器。
4.2伺服驱动控制电路
在普通车床的数控化改造中一般采用步进电动机和交流伺服电机。交流伺服电动机调速方便，体积小，目前广泛用于数控机床的传动系统。经全面考虑，选用FANUC公司的交流伺服电动机作进给驱动，组成半闭环控制系统。半闭环控制系统在伺服机构中装有角位移检测装置——旋转编码器，通过检测伺服机构的角位移间接检测移动部件的直线位移，然后反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，直到差值为零。这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，一般在大多数中小型数控机床使用。
FANUC伺服驱动部分从硬件结构上分，主要有四个部分：
（1）轴卡：在全数字伺服控制中，将伺服控制的调节方式、数学模型甚至脉宽调制以软件的形式融入系统软件中，而硬件支撑采用专用的CPU或DSP等，这些部件最终集成在轴控制卡。轴卡的主要作用是速度控制与位置控制。
（2）放大器：接收轴卡（通过光缆）输入的光信号转换为脉宽调制信号，经过前级发达驱动IGBT模块输出电机电流。
（3）伺服电机：放大器输出的驱动电流产生旋转磁场，驱动转子旋转。
（4）反馈装置：由电机轴直连的脉冲编码器作为半闭环反馈装置。
轴卡接口COP10A输出脉宽调制指令，并通过FSSB（FanucSerialServoBus发那科串行伺服总线）光缆与伺服放大器接口COP10B相连，伺服放大器整形放大后，通过动力线输出驱动电流到伺服电机，电机转动后，同轴的编码器将速度反馈和位置反馈到FSSB总线上，最终回到轴卡上进行处理，如图1所示。
4.3刀架控制
数控车床的刀架是机床的重要组成部分。刀架用于夹持切削用的刀具，在一定程度上，刀架的结构和性能体现了机床的设计和制造技术水平，对刀架的设计和控制要求如下：
（1）转位准确可靠，工作平稳安全。
（2）按最短路线就近选择，转位时间短。
（3）换刀时间短，刀具重复定位精度高，刀具存储量足够，结构紧凑及安全可靠等。
（4）防水，防屑，密封性能优良。
（5）夹紧刚度高，适宜重负荷切削，回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受机床在切削加工时的切削抗力。
根据卧式车床的型号和主轴中心高度，选择自动回转刀架，拆除原手动刀架后装上自动回转刀架，并用垫板来调整其中心高。此刀架可实现多刀夹持、自动转位、具有重复精度高、刚性好、使用寿命长等特点。
5.结论
该卧式车床改造后，大大提高了加工效率，提高了零件的加工质量，节约了资金，缩短了生产周期，是工厂进行机械设备技术化改造的成功案例。
参考文献
[1]王侃夫.数控机床控制技术与系统[M].北京：机械工业出版社，2008.
【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。
1.引言
数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。
2.国内外数控系统的发展概况
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
3.数控技术的发展趋势
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：
3.1高精度、高速度的发展趋势
尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。
效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
3.25轴联动加工和复合加工机床快速发展
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。3.3智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
4.结束语
随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。
参考文献
[1]王立新.浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报.2007.
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