隨著科學技術的發(fā)展，世界先進制造技術的興起和不斷成熟，對數控加工技術提出了更高的要求，超高速切削、超精密數控加工等技術的應用，對數控機床的各個組成部分提出了更高的性能指標，（導讀：大朗數控車床CNC車削加工工藝概述http://szyt-hosp.cn/Article/dalangshukongchechua_1.html）。當今的數控機床正在不斷采用最新技術成就，朝著高速化、高精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化與高可靠性等方向發(fā)展。具體表現在以下幾個方面。

(1)高速度與高精度化

速度和精度是數控機床的兩個重要指標，它直接關系到數控加工效率和產品的質量，特別是在超高速切削、超精密數控加工技術的實施中，它對機床各坐標軸位移速度和定位精度提出了更高的要求;另外，這兩項技術指標又是相互制約的，也就是說要求位移速度越高，定位精度就越難提高?，F代數控機床配備了高性能的數控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，其位移分辨率和進給速度已可達到1μm(100~240m/min)、0.1μm(24m/min)、0.01μm(400~800mm/min)。為實現更高速度、更高精度的指標，月前主要在下面幾方面采取措施進行研究。

①數控系統(tǒng)采用位數、頻率更高的微處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度。目前已由原來的8位CPLT過渡到16位和32位CPU及64位CPU，主頻已由原來的5MHz提高到16MHz,20MHz,32MHz，有些系統(tǒng)已開始采用雙CPU結構。以提高系統(tǒng)的數據處理能力，即提高插補運算的速度和精度。

②伺服驅動系統(tǒng)全數字交流伺服系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的定位精度、進給速度。所謂數字伺服系統(tǒng)，指的是伺服系統(tǒng)中的控制信息用數字量來處理。隨著數字信號微處理器速度的大幅度提高，伺服系統(tǒng)的信息處理可完全用軟件來完成，這就是當前所說的“數字伺服”。數字伺服系統(tǒng)利用計算機技術，在電機上有專用CPU用來實現數字控制，它一般具有下列特性。

a.采用現代控制理論，通過計算機軟件實現最佳最優(yōu)控制。

b.數字伺服系統(tǒng)是一種離散系統(tǒng)，它是由采樣器和保持器兩個基本環(huán)節(jié)組成的。其校正環(huán)節(jié)PID控制由軟件實現。計算機處理位置、速度和電流構成的三反饋全部數字化。

C.數字伺服系統(tǒng)具有較高的動、靜態(tài)精度。在檢測靈敏度、時間和溫度漂移以及噪聲和外部干擾方面有極大的優(yōu)越性。

d.系統(tǒng)一般配有SERCOS(Seria)Real-titheCommunicationSystem—串行實時通信系統(tǒng))板。這種新的標準接口提供了數字驅動設備、I/O端口與運動/機床控制器之間的開放的數字化接門。與現場總線相比，它可以實現高速位置閉環(huán)控制，處理多個運動軸的控制，同時可以采用精確、高效的光纖接口，以確保通信過程的無噪聲，簡化模塊之間的電纜連接，提高系統(tǒng)的可靠性。

在采用全數字伺服系統(tǒng)的基礎上，開始采用直線電機直接驅動機床工作臺的“零傳動”直線伺服進給方式。直線伺服電機是為了滿足數控機床向高速、超高速方向發(fā)展而開發(fā)的新型伺服系統(tǒng)。

③機床靜、動摩擦的非線性補償控制技術機械動、靜摩擦的非線性會導致機床爬行。除了在機械結構上采取措施降低摩擦外，新型的數控伺服系統(tǒng)具有自動補償機械系統(tǒng)靜、動摩擦非線性的控制功能。

④高速大功率電主軸的應用在超高速數控加工中，對機床主軸轉速提出了極高的要求(10000~75000r/min)，傳統(tǒng)的齒輪變速主傳動系統(tǒng)已不能適應其要求。為此，比較多地采用了所謂“內裝式電機主軸”(Build-inMotorSpindle)簡稱“電主軸”。它是采用主軸電機與機床主軸合二為一的結構形式，即采用無外殼電機，將其空心轉子直接套裝在機床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體內，機床主軸單元的殼體就是電機座，實現了變頻電機與機床主軸一體化。主軸電機的軸承需要采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式，以適應主軸高速運轉的要求。

⑤配置高速、功能強的內裝式可編程控制器(PLC)提高可編程控制器的運行速度，來滿足數控機床高速數控加工的速度要求.新型的PLC具有專用的CPU，基本指令執(zhí)行時間可達0.2μs/步.編程步數達到1600。步以上。利用PLC的高速處理功能，使CNC與PLC之間有機地結合起來，滿足數控機床運行中的各種實時控制要求。

(2)多功能化

①數控機床采用一機多能.以最大限度地提高設備利用率。

②前臺加工、后臺編輯的前后臺功能，以充分提高其工作效率和機床利用率。

③具有更高的通信功能，現代數控機床除具有通信口，DNC功能外，還具有網絡功能。

(3)智能化

①引進自適應控制技術自適應控制AC(AdaptiveControl)技術的目的是要求在隨機變化的數控加工過程中，通過自動調節(jié)數控加工過程中所測得的工作狀態(tài)、特性，按照給定的評價指標自動校正自身的工作參數，以達到或接近最佳工作狀態(tài)。由于在實際數控加工過程中.大約有30余種變量直接或間接地影響數控加工效果，如工件毛坯余量不均勻、材料硬度不均勻、刀具磨損、工件變形、機床熱變形等等.這些變量事先難以預知，編制加工程序時只能依據經驗數據，以至在實際數控加工中，很難用最佳參數進行切削。而自適應控制系統(tǒng)則能根據切削條件的變化，自動調節(jié)工作參數，如伺服進給參數、切削用量等，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的數控加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。

②采用故障自診斷、自修復功能這主要是指利用CNC系統(tǒng)的內裝程序實現在線故障診斷，一旦出現故障時，立即采取停機等措施，并通過CRT進行故障報警.提示發(fā)生故障的部位、原因等。井利用“冗余”技術，自動使故障模塊脫機，接通備用模塊。

③刀具壽命自動檢測和自動換刀功能利用紅外、聲發(fā)射(AE),激光等檢測手段，對刀具和工件進行檢測。發(fā)現工件超差、刀具磨損、破損等，進行及時報警、自動補償或更換備用刀具，以保證產品質量。

④引進模式識別技術應用圖像識別和聲控技術，使機器自己辨識圖樣，按照自然語言命令進行數控加工。

(4)高的可靠性

數控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標，它取決于數控系統(tǒng)和各伺服驅動單元的可靠性。為提高可靠性，目前主要采取以下幾方面的措施。

①提高系統(tǒng)硬件質量。

②采用硬件結構模塊化、標準化、通用化方式。

③增強故障自診斷、自恢復和保護功能。

除上述幾方面外，數控機床的數控系統(tǒng)正向小型化、數控編程自動化等方向發(fā)展。

相關標簽：數控加工，CNC加工