数控技术发展趋势第1篇

【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。

3.2 5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。 转贴于

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.

数控技术发展趋势第2篇

[关键词]数控技术 发展趋势 智能化

中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0016-01

引言

在计算机的组成系统中，技术起着至关重要的作用，当然其性能和功能也不例外，重要的是人也是系统的一部分，在现在发展的数控系统中，个人计算机技术和数控技术也越来越紧密结合在一起，由此产生了新一代的数控系统，正在逐渐取代以前的数控系统，成为现在市场的主要产品，计算机技术的改革，也将会影响到数控系统的体系结构，计算机技术的进步，将决定数控技术的进步和发展，因此计算机的快速进步也是必然的，未来还会有更多的高科技新型人才来主导整个计算机系统。

一、近年来数控系统的发展概况

在现在这个社会技术都在不断的创新，当然计算机技术也在快速发展，在近代，我国对于传统的技术开始了根本性的变革，各国家开始对技术进行了大规模的投资，并且开始对技术进行研究和开发，使之开始出现各种高科技技术，在现代的制造系统中，数控技术是起着关键作用的，它是集很多为一体的高科技技术，例如微电子、计算机、自动检测、自动控制和信息处理等等，具有高速率、精度高和柔性自动性的特点，对现代的制造业起到了非常关键性的作用，目前数控技术仍然在不断的进行技术性改革，完成了高科技的集成，在集成化的基础上，数控系统实现了超薄型、超小型等等，发展后的数控系统具有高效率、高速率、功能高等等，任何事物在发展的过程都会受到一定的外部干扰、内部干扰以及随机因素的影响，数控技术发展后的更加能适应于现在的发展，智能化技术能更好的适应于复杂的制造过程，而且效率更高、速度更快、精度更高等优点，因此，对于数控技术改革势在必行。利用数控系统原理的传感器，它的原理图如下图所示：

二、数控技术的发展趋势

（1） 性能发展方向：从性能方面进行分析，主要从高速高精高效化、柔性化、工艺复合性和多轴化、实时智能化等几个小方面进行研究。在高速高精高效化方面，速度、精度、效率是机械制造技术的关键性能指标，由于采用了高速芯片，同时也采取了有效措施进行改善，使高速高精高效化已有了大大的提高。在柔性化方面，主要包括数控系统本身的柔性和群控系统的柔性，群控系统能根据不同生产流程的要求，进行动态调整，从而最大限度的发挥群控系统的效能。从工艺复合性和多轴化方面，其中以减少工序和辅助时间为主要目的的复合加工，正在朝着多轴、多系列控制功能的方向进行发展，数控技术的不断进步提供了多轴和多轴联动控制，实现了数控系统的不断发展和进步。从实时智能化方面，在科学技术发展至今，实时系统和人工智能紧密结合，向着更加好的领域进行发展，智能化越来越适应于现在的社会，在如今的数控领域，智能化数控技术占领主要地位，智能化技术的实现，使数控技术控制性能大大的得到了提高，从而得到了最好的控制效果。

（2） 功能方向发展：从功能方面进行分析时，主要从用户界面图形化、科学计算可视化、插补和补偿方式多样化、内装高性能、多媒体技术应用等方面展开分析，从用户界面图形化方面来说：用户界面是数控系统与使用者之间进行紧密联系的对话接口，由于不同用户有不同的想法，所以他们对界面的要求也不同，因此使得开发用户界面的工作量比较大，用户界面属于最困难的部分之一，必须进行改善，目前各种网络技术对用户界面提出了更高的要求，极大地方便了非专业用户的使用，起到了很好的作用。从科学计算可视化而言，科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，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，对提高产品质量、降低产品的生产成本、提高效率等方面具有重大意义。插补和补偿方式是多种多样的，不同的方式可以有不同的使用。在内装高性能方面，数控系统内装高性能控制模块，可直接用高级语言进行编程，用户可在标准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。多媒体技术应用集计算机、声像、和通信为一体的，在数控领域具有重大的应用价值。数控在各方面的应用如图2所示：

（3）体系结构的发展：主要从集成化、模块化、网络化、通用型开放式闭环控制模式进行了解，集成化采用高度集成化芯片和大规模的集成电路，提高了数控系统的集成度和运行的速度，改善性能，从而提高系统的可靠性。模块化易于实现数控系统的集成化和标准化，通过使用不同的模块，从而实现不同档次的数控系统。网络化可进行远程控制和无人化操作，使操作起来更加方面快捷。通用型开放式闭环控制模式是一个制造过程具有多变量控制和加工工艺综合的一种方式。

三、智能化新一代的数控系统

经过我国科技人员的了解和研究，目前适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构、新一代智能化数控系统已成为可能，下面是这种数控系统的体系结构的示意图：可以得到新一代智能化数控系统是将计算机智能技术、网络技术、动态数据管理及动态仿真等各种高科技技术融合在一起，形成严密的制造过程闭环控制体系。

四、总结

数控技术的不断发展和不断创新，造就了现在的智能化的数控系统，是计算机技术进步的代表，当然技术进步也代表着社会的进步，智能化数控技术对现代的发展起到了很大的催动作用，使系统更加完善，同样也使技术更加能适应于各种复杂的情况，面对那么多复杂的情况，能够从容、有效的解决问题，在进行技术改革的过程中，不会出现那么多的问题，从而使正在进行的产业能够顺利的进行，不会因为技术问题而受到影响，这样能够减少很多的因为出现问题而带来的损失，能够高效率的完成工作，提高工作进程的速度，因此无论什么技术，都应该进行不断的创新，使之能更好的为我们工作， 智能化数控系统就是一个很好的证明，因此，我们应不断的致力于技术的改革和创新，这样才能使我们的国家更加强大和发达。

参考文献

[1]杨德余，曾丽颖.智能化数控技术系统的发展趋势研究[J].科学中国人，2015-03-25.

数控技术发展趋势第3篇

    [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，2000.12 vol.20 p66.

数控技术发展趋势第4篇

[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，2000.12 vol.20 p66.

数控技术发展趋势第5篇

关键词：数控技术；发展状况；未来趋势

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672―3198（2014）10―0194―01

数控技术，简称数控（Nunmerical Control，NC），它是以数字或数字代码的形式来实现控制的一门技术，数控技术是集计算机，自动控制，精密测量，信息管理和机械制造等技术为一体的现代控制技术，广泛应用

于机械制造领域，是制造业实现自动化，柔性化，集成化生产的基础。

1数控技术发展状况

世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。上世纪90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从上世纪90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。

在第一台数控机床问世后，随着微电子技术的迅猛发展，数控系统也在不断地更新换代，先后经历了电子管（1952年），晶体管和应刷电路板（1960年），小规模集成电路（1965年），小型计算机（1970年），微处理器或微型计算机（1974年）和基于PC-NC的智能数控系统（20世纪90年代后）6代数控系统。

前3代数控系统是属于采用专用控制计算机的硬逻辑（硬线）数控系统，简称NC（Numerical Control），目前已被淘汰。

第4代数控系统采用小型计算机取代专用控制计算机，数控的许多功能由软件来实现，不仅在经济上更为合算，而且提高了系统的可靠性和功能特色，故这种数控系统又称为软线数控，即计算机数控（Computer Numerical Control，CNC）。

第5代微型数控（Micro-computer Numerical Control，MNC）是1974年以微处理器为核心的数控系统。

第6代数控系统基于PC-NC，它充分利用现有PC机的软硬件资源，规范设计新一代数控，其优势在于：

（1）元器件集成度高，可靠性好；

（2）技术进步快，升级换代容易；

（3）提供了开放式的基础，可供利用的软，硬件资源极为丰富。

我国数控机床的研制始于1985年，到20世纪60年代末70年代初，已经研制出一些晶体管式的数控系统，并用于生产，如数控线切割机床，数控铣床等。自改革开放以来，通过技术引进，科学攻关和技术改造，我国数控机床及技术有了较大进步。“六五”期间国家支持引进数控技术产品；“七五”期间国家支持组织“科学攻关”及实施“数控机床引进消化吸收一条龙”项目。“八五”期间国家又组织近百家单位进行以发展自主版权为目的的“数控技术攻关”，从而为数控技术产业化建立了基础。在数控机床全面发展的同时，数控技术在其他数控设备中得以迅速发展，如数控激光与火焰切割机，数控压力机，数控弯管机等也得到了广泛的应用。

2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，对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现展的大趋势。

（1）直接数字控制系统：DNC（Direct Nunerical Control）是由一台计算机直接管理和控制一群数控机床进行零件加工或装配的计算机群控系统。DNC系统具有生产管理，作业调度，工况显示监控和刀具寿命管理等功能，其发展趋势是由一台中央计算机与多台NC或CNC机床组成分布式，实现分级控制管理，而不是分时控制方式。DNC系统的灵活性较大，适应性强，可靠性也较高，但一次性投资比较大。

（2）柔性制造单元与柔性制造系统：FMS（Flexible Manufactuing Systerm）FMS是一组数控机床，他们能够随机地加工一组有不同加工顺序及加工循环的零件，实行自动运送材料及计算机控制，以便动态地平衡资源应用，从而使系统自动适应零件生产混合的变化及生产量的变化。FMS的生产批量为10～1000件，其中300件以下的最多。加工对象很广，品种为5～300钟，一般为30种以下；生产行业主要集中在汽车，飞机，机床以及某些家用电器行业。由于FMS减少了零部件的存放，运输以及等待时间，使机床的利用率提高到70%～90%，加工质量稳定，有较强的生产适应性，可使生产周期缩短50%，生产率提高50%以上。

（3）计算机集成制造系统（Computer Integrates Manufacturing，CIM）它是采用现代计算机技术将制造工厂的全部生产活动进行有机的集成，以实现更高效益，更高柔性的现代智能化生产系统。从功能角度看，一个制造企业的CIMS包含经营管理，工程设计，产品制造，质量保证和物质保障五个功能系统，另外还要有一个能有效连接这些功能系统的支撑环境，即计算机网络和数据库系统，从而构成企业的信息集成系统。目前，CIMS技术还处于发展阶段，但它的重要战略意义已得到广泛的重视。美国把CIMS看作21世纪的科技方向，欧共体将它列为信息技术研究三大重大项目之一；我国1986年制定了国家科技研究发展计划（即“863”计划），将CIMS确定为自动化研究领域的主题之一。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：

（1）高速、高精加工技术及装备的新趋势；

（2）轴联动加工；

（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；

（4）重视新技术标准、规范的建立。

希望我国能大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，加速经济发展，提高综合国力和国家地位。

参考文献

[1]明兴祖，陈书函.数控技术[M].北京：化学工业出版社，2013.

数控技术发展趋势第6篇

【关键词】数控技术装备；发展趋势；对策

在技术不断发展的今天，要想在社会上取得主动地位，就必须加强技术研究。在此基础上，本文讨论了数控技术和装备发展趋势，并且对装备工业的技术水平和现展程度进行了简要的分析，通过数控技术及装备的发展，可以更好地促进我国工业水平的提高和高新技术产品的不断发展。制造技术和装备发展是人类生活最基本的生产资料，数控技术可以为制造业提供最基本的需求，并且提高制造能力和水平，从而促进制造业的不断发展。在这种背景下，开展了本文的研究，因此本文的研究也是为了更好地促进我国技术的发展以及装备的发展，从而使得我国获得主动发展地位。

1数控技术的成长趋势

1.1高精加工技术的新趋势

数控技术的发展不仅给制造业带来了革命性的变化，同时也使得工业化进程不断加快。在现在的很多领域都广泛应用数控技术，比如：汽车行业、轻工行业、医疗行业等行业都广泛运用数控技术。在数控技术不断成长的同时，更加追求效率质量的发展，也就是使得制造技术的主体更加具有效率质量。这种数控技术的成长模式，不仅可以缩短生产周期，同时还可以提高市场竞争能力，促进制造业的发展达到一个新的突破。所以，高速高精加工技术是现代数控技术的成长新趋势之一。

1.2快速发展趋势

数控技术还朝着快速发展模式成长，采用五轴联动对三维曲面零件的加工，加工技术更加快速，促进生产效率达到更高的生产要求。在这种生产模式中，突出体现了电主轴的技术发展优势，并且促进制造难度和成本大幅度的降低，数控系统的价格规模在不断缩减，也使得数控技术的发展面临了一种新的突破。

1.3智能化的发展趋势

21世纪的数控装备具有一定的智能化系统，更加追求加工效率和加工质量。在加工过程中采用开放式的技术发展模式，并且利用网络化系统，从而促进技术发展更为先进。电机参数的自适应运动更加具有优越性，这样也可以更好地解决传统的数控系统封闭性，促进数控技术发展过程中采用自动化编程以及智能化的人机界面，以此来促进数控技术智能化发展。

1.4重视新技术标准的建立

在数控系统设计发展过程中，一定要规范技术发展标准，尤其是对开放式数控系统要具有明确的规范。实施战略发展计划，进行科学计划和规范的制定，这样也可以使得数控发展更加标准。数控标准是制造业信息化发展的一种新趋势，这样可以更好地满足现代数控技术的高速发展，使得数控技术的发展能够符合整个制造行业的发展要求。

2对我国数控技术及装备发展的估量

2.1成绩估量

2.1.1奠定了数控技术发展的基础在我国数控技术的发展中，已经掌握了基本的数控系统，并且已经具备了进行商品化开发的基础，这也为我国的数控技术发展的基础。数控技术发展基础能够更好的引导技术的进步以及装备的发展。企业在技术方面要加强自主创新能力，获得核心技术，也是促进我国数控技术进一步发展的关键条件。在对我国数控技术及装备发展进行估量的同时，可以发现我国数控技术在技术研发方面已经获得了更好的发展地位，尤其是智能化发展、网络化发展更加符合时展的潮流。2.1.2形成数控产业基地数控技术在商品化技术的基础上建立了华中数控、航天数控等更加具有水平的系统生产厂，这些生产厂的形成更好地完善了数控技术的研发，并且在一定基础上促进数控技术更加成熟。良好的技术路线创新、产品创新可以促进规划实施，从而实现技术的进一步突破。我国数控技术及装备的发展，促进了数控产业基地的形成，带动了技术水平的发展，推动了各种制造行业的不断进步，为我国科技的进一步发展奠定了基础。2.1.3建立一支人才队伍在数控技术发展的同时，也促进了人才队伍的形成。因为数控技术的发展需要很强的技术人员，并且需要很高的技术水平。在发展过程中，数控技术相关发展部门通过不断培养人才，为数控技术人员提供专业培训，提高他们的职业技能以及综合素养，让他们能够具有应变能力。专业的数控技术人才可以不断完善技术，促进机械制造业的发展以及我国科学技术的进步，从而促进数控技术与装备发展能够跟上时展的潮流。

2.2与国外差距估量

2.2.1技术水平较低与发达国家相比，我国的数控技术仍然落后，技术水平尚待提高。在一些发达国家，他们致力于研究高新技术产品，这也使得国外的数控技术以及装备发展遥遥领先于世界前列。然而我国对于数控产业的发展认识不足的，我国对于数控技术的发展没有给予高度的重视，对于数控技术的研发起步较晚。所以相比于发达国家来说，我国数控技术发展水平还较低。2.2.2市场占有率低在数控技术的发展上，我国的技术创新水平较低，使得市场占有率较低。由于我国的数控技术品种覆盖率较小，缺乏较大生产规模，，而且商品化程度严重不足，无法形成自己的品牌效应，无法获得更大的市场占有率以及消费市场。这样一来，无法更好地促进数控技术的研发进步，这样也给我国的数控技术发展带来了巨大的阻碍。2.2.3可持续发展能力差我国的技术发展一般都是以破坏环境为代价，尤其不注重环境效益，这样就违背了可持续发展的原则。在数控技术发展中，我国很多企业都非常重视技术的研发，可是却忽视了环境保护的重要性。在数控技术发展中，生产出来的高污染物都排放到空气中，或者是河水中，给生态环境带来了极大的破坏。就是因为我国可持续发展能力较差，经济的发展以破坏环境为代价，使得我国数控技术的发展无法占据在世界前列。

3对我国数控技术和装备发展的战略思考

3.1战略考虑

我国是制造大国，在产业转移中尽量要关注高新技术产品的发展，并且不断调整产业结构，促进数控技术的更新。当然，我国也要站在安全战略的高度来重视数控技术的发展问题要报，障社会安全，维护我国大国的形象以及地位，这也是数控技术在发展中需要考虑的战略性条件。所谓的维护国家安全就是保护生态环境，我国在生产制造业的发展过程中，不能以破坏环境为代价，而是要兼顾经济利益与社会利益的相统一。在促进经济发展的同时也要保护生态环境，这样才能维护我国国家发展的安全。同时，我国大力发展数控技术及装备也是为了保护社会安定，在外国入侵的时候能够及时的防御，从而保障国内的社会稳定以及政局的稳定保障，我国发展的安全。

3.2发展策略

我国在数控技术发展的同时，还要根据我国的国情制定符合国家发展的策略。我国要高度重视高新技术产品的发展，根据市场需求而提高产业化水平以及产品的竞争能力。在配套技术发展的同时，促进关键技术的转型升级，实现制造装备业的飞跃发展。在强调市场需求为导向的同时，要以数控终端产品为主，使得高精尖装备研发更加突出。通过不断提高数控技术的自主创新能力，从而获得竞争地位。在发展策略的制定中，我国要高度关注技术的研发，不断转变产业结构，促进产业结构的优化升级。还要高度重视科学技术的重要性，本着科学技术是第一生产力的原则来促进数控技术的发展，以此带动产业的发展，推动国际地位的提高。

4总结

在社会经济不断发展的今天，我国越来越重视技术的研发，尤其是数控技术及装备的发展，我国社会给予了高度的关注。通过研发数控技术，可以更好的带动机械制造业的发展，并且促进核心技术的形成。本文通过研究数控技术及装备发展趋势，更好的了解我国数控技术发展现状，并且提出了数控技术发展的战略性要求，提出了自主创新技术的重要性。只有更加重视技术的自主创新能力，才能获得更高的发展地位以及竞争力，从而促进我国技术的进步。

参考文献

[1]中国机床工具工业协会行业发展部[J].世界制造技术与装备市场,2001(03):18-20.

[2]梁训王萱.机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与装备市场,2001(03):21-28.

数控技术发展趋势第7篇

【关键词】我国；数控技术；发展趋势；探讨

1.数控技术的概况

数控技术是一种通过数字控制完成某项工作从而实现自动控制的技术。它是在数据载体和二进制数据的技术上产生的。一般情况下，数控技术控制着机械自动化的位置、速度以及机械能量等方面的流量等，使企业的管理更加高效、便捷。近年来，数控技术以其诸多优势在国内的应用越来越广泛。

2.数控技术的现状

目前，国内的数控技术发展已经取得了很大的成就，数控技术也吸引了许多专业人员的关注。随着科学技术水平的不断提高，数控技术在多种技术领域中的发展尤为迅速。近年来，国家先关研究人员研究的国产数控系统以PC平台为基础，在国内外处于领先地位。虽然我国的数控技术发展较快，但是仍然存在这一系列的问题。特别是国内的数控技术缺乏特有的创新精神，在商品化进程中发展也比较缓慢，市场的占有率等方面还有一定的欠缺。总体来说，目前我国数控技术仍然有着极大的进步，而且从整体而言，已经迈入了世界的先进行列。

3.数控技术的发展趋势

3.1数控技术的性能不断提高

随着经济的发展，我国数控技术的发展水平逐渐提高。其中的一个重要表现是数控技术的性能得到了很大程度的完善。数控技术性能的提高体现在五个方面。

3.1.1数控技术逐渐趋向高速化发展

随着高速加工技术的普及，数控机床在运行方面的速度也在不断提高，经调查，车床主轴的转速在几年前是3000-4000r/min,近年来已经发展到8000-10000r/min，提高了一倍之多。而且在速度提高的同时，还注重加速度的提高，重力加速度由过去的0.5G提高到了如今的1.5-2.0G，提高了三到四倍左右。

3.1.2数控技术机床的精度迅速提高

近年来，数控机床技术在精度定位方面也有了很大的提高。目前，其定位进度已经由最出的0.01-0.02mm发展到0.008mm，有些机床甚至达到了1nm，是数控技术的一大进步。

3.1.3数控技术方面逐渐向柔性化方向发展

数控技术方面逐渐向柔性化方向发展。数控系统基于本身的柔性，通过进行模块化设计，覆盖面不断扩大，剪裁性增强，对于不同用户的需求都能一一满足。在群控系统中，需要面对不同的生产流程，群控系统可以通过使用物料流以及信息流对于各种生产流程进行自动动态调整，是群控系统的功能可以发挥到最大。

3.1.4复合加工技术逐渐应用到数控生产流程

数控生产技术中要提高性能，尤其要做到的就是减少工序，减少生产工艺的辅助时间。而工艺复合技术采用多轴化生产方式，即工件在机场上面进行装夹，然后利用自动换刀、对主轴进行旋转，使多重工序的加工能够更加节省时间。复合加工技术也正朝着多轴多系列的方向发展。

3.1.5数控技术的人工智能与实时系统逐步提高

数控技术的人工智能与实时系统逐步提高是任务在规定的时间内完成的保证。其中，人工智能是利用计算机模型对人类的各种行为进行模仿实现。随着科学的发展，人工智能的实时响应以及现实性更加完善，而实时系统的发展也更加智能化和复杂化，而且有占据整个领域的趋势。在数控技术专业，实时智能系统的发展分出了分支，分别是自适应控制、神经网络控制、模糊控制、学习控制、专家控制、前馈控制等等。

3.2数控技术功能趋于完善

随着科技水平的不断提高，我国数控技术的功能将会更加完善。数控技术性能的不断提高，其在生产控制的应用中发挥的作用也不断增强。

3.2.1数控技术用户界面优化

界面是用于连接数控系统和使用者，但是由于不同用户的需求不同，对于数控界面的要求也有很大的差距，所以它的设计就显得尤为重要，也因此，用户界面成为了数控系统研制过程中比较困难的一个环节。目前，用户界面已经发展为图形化形式，在很大程度上面方便了很多的专业以及非专业人士，相关人员可以通过界面窗口菜单对数控系统进行操作使用，还可以根据用户界面的图形化显示进行蓝图的绘制以及快速编程等等，是数控技术应用方面不断增强的主要变现之一。

3.2.2数控技术高速数据的处理以及数据可视化发展

在计算机快速发展的时代，数控技术的发展基于计算机专业知识也做了相当大的转变，应用更加方便快捷。数控技术对于数据处理和数据解释的高效性以及专业性使得信息的交流更加广泛，而不只是局限于文字与语言，相对而言，图形、图像以及动画等等是工作人员更加方便理解。它通常用于CAD/CAM，主要用作自动变成设计，对数控机床参数进行自动配置等等。其次，可视化融合与虚拟环境中，使应用领域进一步拓宽，甚至是无需设计图纸，在虚拟环境中制作样机等等，大大减少了生产过程中出现的失误，对于数控技术的研究也有很大的影响。

3.2.3内置性能较高的PLC数控系统

PLC控制系统主要是通过高级语言编程进行在线的调试以及在线帮助等功能。数控技术中PLC包含于编程工具中，可以在用户程序中修改编辑，方便用户建立自己的控制程序，对于数控系统的操作也更加快捷方便。

3.3数控技术自动系统更加完善

随着数控技术的不断发展，数控技术自动系统将更加完善。自动化系统的完善对于数控技术的发展有着极其有重要的作用。以后的数控技术对于产品与使用者和用户之间的关系更加注重，自动化的发展也显得尤为重要。甚至是通过模仿生物机理，研究制造各种数控技术产品。其中智能化是自动化的基础，主要包括对于及其行为的各种研究描述。在理论知识的基础上，它融合了人工智能、计算机科学、运筹学、生理学、模糊数学、心理学和混沌动力学等思想，使数控技术产品能够进行基本的逻辑判断、推理以及在一定程度上进行自主决策的能力。

在自动化发展的过程中，模块化也是不可缺少的元素之一。模块的制作以及研究是一项重要且复杂的工程之一，如各种标准机械接口、动力接口以及电气接口等等。其中研制各种动力单元和具有可视化、图形处理性能的控制单元以及机械自动化中的各种机械装置等是模块化主要需要处理的工程。网络化是现代社会的主题，网络的普及带动了数控技术的进步与发展。目前，数控系统在生产过程中以及研究过程中都离不开网络，自动化产品的生产及运行也多是依赖于网络的数据传输等。它不仅满足了生产线、制造商和生产企业的各种需求，也使制造模式有了进一步的改善，是现代数控技术中不可缺少的重要元素。

总之，数控技术是机械自动化、机械制造中的核心技术，它是多种科学技术发展融合的结晶。虽然我国的数控技术起步比较缓慢，但是随着经济的发展，国内的数控技术与世界先进水平的差距正在缩小。在未来的发展中，我国的数控技术将会有更大的发展空间。

【参考文献】

［1］戴玲.浅析数控技术发展趋势—智能化数控系统[J].科学大众(科学教育),2011(12).

［2］王鑫秀.浅谈数控技术的发展趋势[J].哈尔滨职业技术学院学报,2011(03).

［3］李大英,吴伯柱.数控技术的发展趋势探讨[J].科学咨询(科技·管理),2011(06).

数控技术发展趋势第8篇

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。

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。

2　数控技术发展趋势

2.1　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　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。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。

2.2　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。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)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。

(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。

(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。

(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

(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　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

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。

作者单位：张俊（北京市东直门外望京路4号，北京机床研究所数控工程中心，邮编：100102）

魏红根（北京机床研究所）

参考文献

数控技术发展趋势第9篇

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。

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。

2　数控技术发展趋势

2.1　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　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。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。

2.2　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。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)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。

(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。

(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。

(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

(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　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

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。

作者单位：张俊（北京市东直门外望京路4号，北京机床研究所数控工程中心，邮编：100102）

          魏红根（北京机床研究所）

参考文献