一、專業(yè)數(shù)控切割系統(tǒng)未來走向

1、 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展  

該發(fā)展趨勢有以下幾大特點：

1)  基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務(wù)。

2)  提高機床的重構(gòu)能力。

3)  可以提供更好的數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)能力。

4)  提高系統(tǒng)的易學性，從而加快系統(tǒng)的普及。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。

5)  該功能的實現(xiàn)使得遠程通訊，遠程診斷，遠程監(jiān)控和維修成為可能。

2 高精度和高速度的發(fā)展方向

高速度和高精度兩者的關(guān)系是相互相成的，往往只有在高速度的情況下才能夠提供高精度的加工工藝過程，而高速度離開了高精度也沒有任何意義。高速度和高精度是現(xiàn)在在質(zhì)量要求高、產(chǎn)品加工復雜和效率高的當前社會背景下的必然發(fā)展趨勢。

3、智能化

  應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)

 數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。

引入專家系統(tǒng)指導加工

 將熟練工人和專業(yè)的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。

 引入故障診斷專家系統(tǒng)

 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置

 可以通過自動識別負載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行。

二、 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的相應(yīng)技術(shù)支持

1、 開放性所要求的技術(shù)

1)  STEP-NC的推廣——統(tǒng)一、靈活且易于理解的數(shù)據(jù)接口

STEP-NC是為了解決傳統(tǒng)的ISO 6983標準(G、M代碼)不適應(yīng)開放性和智能化發(fā)展需要的問題而提出來的。

STEP - NC是為CNC系統(tǒng)重新定義的數(shù)據(jù)標準，它在STEP標準的基礎(chǔ)上，以面向?qū)ο蟮男问綄�產(chǎn)品的設(shè)計信息與制造信息聯(lián)系起來。STEP - NC 定義了一個新的STEP 應(yīng)用協(xié)議(AP -238)作為CAM與CNC之間的數(shù)據(jù)交換規(guī)范。AP -238涵蓋了產(chǎn)品從概念到成品(零件)全過程所需的全部信息，其中包括三維幾何信息(AP - 214) 、工藝信息(如銑、車、放電加工等) 、檢測信息(AP - 219)等。

基于STEP - NC的數(shù)控程序廢棄了傳統(tǒng)的數(shù)控程序中直接對坐標軸和刀具動作進行編程的做法，而是采用ISO 10303的數(shù)據(jù)格式和面向特征的編程原則，它以工作步驟作為加工流程的基本單位，將特征與技術(shù)信息聯(lián)系到一起。每個工作步驟只定義一種操作(“干什么”、“如何干”等，但只能用一種刀具和一種策略)。

2) 現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線（如CAN總線、Profibus總線、USB總線和PCI總線等）作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場與控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。 它不僅是一個底層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開放式新型全分布控制系統(tǒng)�，F(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用可以提高系統(tǒng)的開放性、模塊化和可重構(gòu)的特性�，F(xiàn)場總線在技術(shù)上有如下一些特點:

a。 系統(tǒng)的開放性。

開放性是指對相關(guān)標準的一致、公開性，并強調(diào)對標準的共識與遵從。 一個具有總線功能的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)必須是開放的，開放系統(tǒng)把系統(tǒng)集成的權(quán)利交給了用戶。用戶可把來自不同開放式CNC 系統(tǒng)的特定供應(yīng)商的產(chǎn)品按自己的需要組成大小隨意的系統(tǒng)。

b。 互操作性與互用性。

互操作性，是指實現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通，可實行點對點，一點對多點的數(shù)字通信。 而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的遵從同一規(guī)范的設(shè)備可進行互換。

c。 現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性。

它將傳感測量、補償計算、工程量處理與控制等功能下載到現(xiàn)場設(shè)備中完成，僅靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動控制的基本功能，也就是說現(xiàn)場設(shè)備具有單獨完成某些功能的能力。

d。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。

由于現(xiàn)場設(shè)備本身可完成自動控制的基本功能，使得現(xiàn)場總線能構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。 從根本上改變了現(xiàn)有DCS 集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。

e。對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性。

工作在現(xiàn)場設(shè)備前端，作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場總線，是專為在現(xiàn)場環(huán)境工作而設(shè)計的，它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)送電與通信，并可滿足本質(zhì)安全防爆要求等。在現(xiàn)代制造企業(yè)中，由于機械加工工藝的多樣性和加工零件的復雜性，使得數(shù)控機床的規(guī)格、品種多樣，性能差異極大，控制參數(shù)復雜，調(diào)試操作繁瑣。

3) 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用，可以提高數(shù)控系統(tǒng)之間的交互能力和互操作性，同時方便數(shù)控系統(tǒng)接入車間管理系統(tǒng)，以融入生產(chǎn)企業(yè)的管理系統(tǒng)，提高生產(chǎn)管理的實效性。

2、高精度和高速度的技術(shù)要求

1)  機械系統(tǒng)——剛性好，可控性強，摩擦系數(shù)小

只有在剛性較好的機械系統(tǒng)支持下，數(shù)控機床才可能得到較高的精度。同時機械系統(tǒng)的本身特性要求能夠感知和控制，這樣就可以通過控制系統(tǒng)對機械系統(tǒng)產(chǎn)生的某些誤差進行補償和控制，如溫度補償、振動控制和剛性補償?shù)鹊取?/P>

2) 驅(qū)動技術(shù)

在數(shù)控系統(tǒng)中，驅(qū)動元件是數(shù)控系統(tǒng)中重要的組成部分，其性能直接影響整個系統(tǒng)的性能。常用的伺服驅(qū)動部件有以下幾種類型:步進電動機及其驅(qū)動裝置、直流伺服電動機及其驅(qū)動裝置、交流伺服電動機及其驅(qū)動裝置、同步內(nèi)裝伺服電機、直線電動機及其驅(qū)動裝置、陶瓷電動機及其驅(qū)動裝置、力矩電動機等。

驅(qū)動元件的選擇主要考慮的是驅(qū)動元件的功率、可控性、定位精度等參數(shù)。在實際應(yīng)用中我們可以采用適當?shù)尿?qū)動元件來減少中間機械結(jié)構(gòu)的復雜程度，從而降低精度控制難度，尤其是在高精度的場合，如果機械結(jié)構(gòu)過于復雜，高精度和高速度是很難實現(xiàn)的。

3) 傳感技術(shù)

數(shù)控系統(tǒng)的高精度都是依靠全閉環(huán)的控制結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。在這種結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)的精度主要決定于傳感器的精度和控制策略。例如用于加工納米級的數(shù)控系統(tǒng)要求伺服電機的轉(zhuǎn)角反饋達到千萬分之一轉(zhuǎn)的精度，這就是依靠傳感器來實現(xiàn)。

當前，隨著數(shù)控系統(tǒng)的加工精度的提高，數(shù)控系統(tǒng)需要提高其對精度的控制能力，其著眼點就是采用較高精度的傳感器來反饋相關(guān)信息。例如高精度位置傳感器來反饋各個軸的位置情況，高精度圓光柵來精確反饋電機的位置情況。

4)  軟件控制技術(shù)

在數(shù)控系統(tǒng)的控制模型中，控制策略是協(xié)調(diào)機床各個動作的中樞，該部分實現(xiàn)的好壞直接影響到整個機床的加工精度。在這里，需要控制模型支持的是保證位置精度、速度平穩(wěn)、控制振動和各種補償策略的算法。

3，智能化

數(shù)控系統(tǒng)的智能化功能有：工件的自動裝卸、自動報警、仿真、學習功能、刀具管理和人性化接口等。

1) 軟件和計算機技術(shù)

其中包括實時數(shù)據(jù)庫和相關(guān)智能算法的支持。

2) 現(xiàn)代傳感技術(shù)機器視覺和觸覺傳感器的研究和應(yīng)用。

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