1、1 / 27第一章數控技術國內外現狀它是數控系統通信向現場級的延伸、數字化通信取代420ma模擬信號、應用現場總線技術，要求現場設備智能化（可編程或可參 數化）：它既實現現場設備的遠程控制、參數化及故障診斷為一體：由于現場總線具有開放性、互操作性、互換性、可集成性，因此 是實現數控系統設備層信息集成的關鍵技術。它對提高生產效率、降低生產成本非常重要。目前在工業(yè)上采用的現場總線有Profibus-DP，SERCQSJPCN-1, Deviconet，CAN hterbusS,Marco等。有的公司還有自己的總線，比如FANUC勺FSSB工/OLINK（相當于JPCN-1），YASKAW的MOTI

2、ONLIN等。目前比較活 躍的是Prof主bus-DP，為了允許更快的數據傳送速度，它由OS工的七層結構省去3-7層構成。西門子最新推出802D的伺服控制 就是由Profibus-DP控制的。1.4功能不斷發(fā)展和擴大NC技術經過50年的發(fā)展， 已經成為制造技術發(fā)展的基礎。 這 里以FANU（最先進的CNC控制系統15i/150i為例說明系統功能 的發(fā)展。這是一臺具有開放性，4通道、最多控制軸數為24軸、 最多聯動軸數為24軸、最多可控制4個主軸的CN係統。其快速 移動速度與分辨率關系如下表。快速移動速度m/min快速移動速度m/min24011000.1100.012 / 27l0.001它的

3、技術特點反映了現代NC發(fā)展的特點：1開放性：系統可通過光纖與PC機連接，采用Window兼容軟件和開發(fā) 環(huán)境。功能以高速、 超精為核心， 并具有智能控制。 特別適合於 加工航空機械零件，汽車及家電的高精零件，各種模具和復雜的 需5軸加工的零件。15i/150主具有高精納米插補功能；即使系 統的沒定編程單位為1um通過納米插補也可提供給數字伺服以Inm為單位的指令，平滑了機床的移動量，提高了加工表面光潔度， 大大減少加工工表面的誤差。當分辨率為0.001mm時，快速可達240m/min速度；系統還具有高速高精加工的智能控制功能：(1)預計算出多程序段刀具軌跡，并進行預處理。(2)智能控制，計及

4、機床的機械性能，可按最佳的允許進給率和最人的允許加速度J:作，使機床的功能得到最大的發(fā)揮。以便降低加工時間，提高效 率，同時提高加工精度。(3)系統可在分辨率為1nm時工作，適用 於控制超精機械。2高級復雜的功能：15i/150i可進行各種數學的插補，如直線、圓弧、螺旋線、漸開線、螺旋漸開線、樣條等插補。也可以進行NURBS(Nouniform rat主ona!B spline)插補。采用NURBS!補可以人人減少NC程 序的數據輸入量，減少加工時間，特別適用模具加工。NURBS!補不需任何硬件。3強力的聯網通信功能。適應工廠自動化需要，支持標準FA網絡3 / 27及DNC勺連接(1)工廠干線

5、或控制層通信網絡：由PC機通過以太網控制多臺15i150i組成勺加工單元，可以傳送數據、參數等。(2)設備層 通信網絡：15150i采用I/0 LINK(與日本標準JPC1相對應 的一種現場總線。(3)通過RS-485接口傳送工/0信號：或且也 可采用PrellbusDP(符合歐洲1標準EN50170)以12Mbps進行高 速通信。4 .具有高速內裝的PMC有的廠商稱為PLC),以減少加工的循環(huán) 的時間：(1)梯形圖和順序程序由專用的PMC處理器控制，這種結構可 進行快速大規(guī)模順序控制。(2)基本PMC旨令執(zhí)行時間為：0.085ps；最大步數：32,000步。(3)可以用C語言編程；32位的C

6、語言處 理器可作為實時多任務運行；它與梯形圖計算的PMC處理器并行工作。(4)可在PC機上進行程序開發(fā)。5.先進的操作：性和維修性(1)具有觸摸面板,容易操作。(2)可采用存儲卡改變輸入輸 出。第二章 數控技術的發(fā)展趨勢1.1性能發(fā)展方向1、高速高精高效化 速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能旨標。由于采 用了高速CPUS片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率 絕對式檢測元件的交流數字伺服系統,同時采取了改善機床動態(tài)、4 / 27靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。2、柔性化它包含兩方面：a.數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊 化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，

7、便于滿足不同用戶的需求；b.群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整，從而最大限度地發(fā)揮群控 系統的效能。3、工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。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，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種 措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子 系統控制軸數可達24軸。4、實時智能化早期的實時系統通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如 何調度任務，以確保任務在規(guī)定期限內完成。而人工智能則試圖 用計算模型實現人類的各種智能行為。科學技術發(fā)展到今

8、天，實 時系統和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發(fā)展，而實時系統也朝著具有智能行為的、 更加復 雜的應用發(fā)展， 由此產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應用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應控制、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8805 / 27刀具自動管理及補償等自適應調節(jié)系統，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態(tài) 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大大提高，從而達到最佳控制的

9、目的。1.2功能發(fā)展方向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。由于不同用 戶對界面的要求不同， 因而開發(fā)用戶界面的工作量極大， 用戶界 面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNE、T虛 擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更 高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可 以通過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(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方 向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。2、科學計算可視化 科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，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。