本文討論了數(shù)控系統(tǒng)控制技術(shù)發(fā)展的相關(guān)內(nèi)容。

　　中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長,為數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。同時，在中國積極推進(jìn)振興裝備制造業(yè)戰(zhàn)略的大環(huán)境中,極大地帶動了又被稱為裝備制造業(yè)的"工作母機(jī)"的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。

圖1 利用三菱CNC系統(tǒng)進(jìn)行4軸聯(lián)動的葉片加工

　　中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)從2000年前后起，正經(jīng)歷著一個歷史上最好的發(fā)展時期，已連續(xù)保持30%以上的增長速度。在數(shù)控機(jī)床的品種看，普及型數(shù)控機(jī)床所占比例從十多年前的10%增長到目前的近40%。這個結(jié)構(gòu)的變化說明了中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)的整體素質(zhì)有了很大的改善和提高。就今后的數(shù)控機(jī)床市場的發(fā)展趨勢而言，需求量仍將按年平均20%～30%的比例增長。同時航空航天、船舶工業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)、模具加工以及電子產(chǎn)品等零部件制造業(yè)等對數(shù)控機(jī)床、將提出更高質(zhì)量、高精度、高速度、高穩(wěn)定性、高操作性的要求，推動中高檔數(shù)控機(jī)床的需求比例持續(xù)上升。另一方面，生產(chǎn)的大規(guī)模化和加工產(chǎn)品品種的不斷更新和切換等現(xiàn)場生產(chǎn)效率的追求，更將促進(jìn)數(shù)控機(jī)床從傳統(tǒng)的加工機(jī)械向同時具有數(shù)據(jù)傳遞、網(wǎng)絡(luò)通信等功能的復(fù)合型信息化加工機(jī)械的轉(zhuǎn)變。

　　高精度、高質(zhì)量加工

　　良好的加工取決于數(shù)控系統(tǒng)的可控制精度，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械精度以及合適的加工條件。為實現(xiàn)這樣的指標(biāo)，就整體的數(shù)控系統(tǒng)方面應(yīng)注重以下幾個要點：

　　(1)指令精度、內(nèi)部數(shù)值計算及處理的精度;控制單元與伺服驅(qū)動單元間數(shù)據(jù)的通信能力;驅(qū)動系統(tǒng)(包含伺服驅(qū)動單元內(nèi)部數(shù)值處理、高靈敏度電機(jī)、高分辨率編碼器等)的控制精度。

　　(2)對應(yīng)于機(jī)械部分的靜態(tài)誤差的補(bǔ)償能力(背隙、機(jī)械補(bǔ)償?shù)?。

　　(3)對應(yīng)于機(jī)械部分的動態(tài)補(bǔ)償(Lost Motion、溫度補(bǔ)償、高速優(yōu)化機(jī)械響應(yīng)及反饋控制等)。三菱電機(jī)除了在中國市場投放的現(xiàn)有E68及M60S系列中具備有上述功能之外，在最新機(jī)種 M70/M700中，為實現(xiàn)更高精度的10納米或更高的真正納米控制，綜合上述的技術(shù)要素，分別采用并完成開發(fā)了完全納米指令、控制路徑的納米插補(bǔ)、高速光纖伺服通信網(wǎng)絡(luò)(MACH net)、高增益控制II型伺服控制、最新高可控制型HF電機(jī)以及高分辨率的100萬脈沖或1600萬脈沖編碼器。另外、針對技術(shù)上的難題：機(jī)械動態(tài)控制精度的補(bǔ)償方面，更搭載了SSS控制(Super Smooth Surface)、OMR-FF控制(Optimum Machine Response-Feed Forward)、DDC控制(Direct Drive Communication)等世界領(lǐng)先技術(shù)。

　　高效率、復(fù)合型加工

　　現(xiàn)場生產(chǎn)效益的提高，在數(shù)控系統(tǒng)中體現(xiàn)于更短的加工準(zhǔn)備時間、更高的加工速度、以及復(fù)雜的加工能一次性在同一臺數(shù)控機(jī)床上完成。具體的主要技術(shù)指標(biāo)上分別體現(xiàn)在：加工圖紙至加工程序的轉(zhuǎn)換的簡便性;高速加工能力;多系統(tǒng)(通道)車銑一體化復(fù)合型加工等方面。三菱電機(jī)在其數(shù)控產(chǎn)品上，以及作為輔助工具在一般電腦上，均可實現(xiàn)由圖紙到加工過程中無需用戶編程的NAVI MILL/NAVI LATHE功能。同時以縮短加工時間為目的，尤其對于一次加工就需花費較長時間的模具加工，其加工速度可達(dá)135KBPM的能力。而對于汽車零部件加工方面，分別在加工中心上提供雙系統(tǒng)(通道)和車床上的四系統(tǒng)(通道)，以及完備的車銑功能，以方便客戶能在同一臺數(shù)控機(jī)床上對多個零部件的同時加工和自動完成高度復(fù)雜的加工程序，同時將因零部件的切削面不同而需重新裝夾的時間和精度誤差降到最低。

圖2 三菱CNC最新M700CNC系統(tǒng)系列及對應(yīng)納米控制MDS-D系列伺服驅(qū)動和HF系列電機(jī)

　　高操作性、智能化的人機(jī)界面

　　伴隨著數(shù)控系統(tǒng)的高度復(fù)雜化，其功能的增加也無意增加了操作的復(fù)雜化。而數(shù)控機(jī)床的不斷普及和市場的擴(kuò)展，又有更多的專用機(jī)械也將加入數(shù)控行列。僅依賴于由數(shù)控系統(tǒng)制造廠商提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控畫面已無法完全滿足實際現(xiàn)場操作需求和機(jī)械廠家的畫面?zhèn)€體化設(shè)計。因此，數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面的操作便捷性及個性化的設(shè)計作為數(shù)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)之一，更顯其重要性。其技術(shù)層面的發(fā)展方向大致為以下三點：伴隨功能的增加而日漸增多的數(shù)控畫面，如何以盡可能少的鍵操作獲取希望的畫面;如何能在顯示必要的信息同時，又能體現(xiàn)簡潔明了的畫面含義;使用觸摸屏方式，減少機(jī)械操作面板的硬件配置的同時，提高設(shè)計的靈活性等。

　　綜合生產(chǎn)管理、數(shù)字化、信息化加工

　　利用多臺的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)行類似汽車或3C的部品加工是當(dāng)今機(jī)械加工現(xiàn)場的又一趨向。其數(shù)控系統(tǒng)的實時信息開放的種類及內(nèi)容，手段或?qū)?yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)格的多寡，很大程度上影響制造工廠的數(shù)字化綜合現(xiàn)場生產(chǎn)管理。主要體現(xiàn)于如下：

　　(1)信息開放種類，如機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)、加工數(shù)量、刀具壽命、報警信息、加工程序等。

　　(2)信息開放手段，如數(shù)據(jù)類方面有RS232、Ethernet、PC-card、USB;控制類方面有PLC接口、CC-link、MELSECNET、Profi-bus等。

　　(3)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷，如通過網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行機(jī)床部分操作、畫面切換、故障分析及排除等。三菱數(shù)控系統(tǒng)在其三菱電機(jī)作為工廠自動化(FA)的綜合研發(fā)及制造企業(yè)的背景之下，在數(shù)控機(jī)床行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化對應(yīng)方面，具有悠久的發(fā)展歷史。在M70/M700系列產(chǎn)品中，不但通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)控機(jī)床和上位電腦間就數(shù)控的各項數(shù)據(jù)均可進(jìn)行雙向通信，也可通過PLC接口、MELSECNET、或應(yīng)用CC-Link等的控制網(wǎng)絡(luò)配合其他的控制設(shè)備實現(xiàn)高速、高度的自動化控制。而同樣可應(yīng)對從生產(chǎn)現(xiàn)場(MES接口)到企業(yè)管理層(ERP管理)的整合新構(gòu)架e-Factory系統(tǒng)，更為結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)于一體的，全面數(shù)字化綜合生產(chǎn)管理帶來廣泛的應(yīng)用前景。另一方面，通過Ethernet實現(xiàn)上位電腦的數(shù)控系統(tǒng)的全畫面監(jiān)控，及通過電話線進(jìn)行的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)(MR-net)，則為綜合生產(chǎn)管理提供了完全有效的運(yùn)行保障。

　　數(shù)控系統(tǒng)作為對數(shù)控機(jī)床發(fā)出各種工序指令的核心部件,其本身的性能指標(biāo)和功能直接關(guān)系到機(jī)床的性能和規(guī)格。因而今后中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于投放于市場的數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。