数控技术与数控机床

数控技术与数控机床数控技术与数控机床一、数控技术的产生一、数控技术的产生二、数控机床二、数控机床三、数控机床涉及的基本技术三、数控机床涉及的基本技术四、数控技术的过去、现在与四、数控技术的过去、现在与未来未来先进制造技术是经济发展的支撑先进制造技术是经济发展的支撑制造技术的三个发展阶段：第一阶段：用机器代替手工，从作坊形成工厂。第二阶段：从单件生产方式发展到大量生产方式。第三阶段：制造的柔性化、系统化、智能化。产品与生产方式：设备设备大批量大批量 生产生产 采用采用“刚性刚性”自动化自动化 设备设备小批量小批量 生产生产 采用采用“柔性柔性”自动化自动化 设备设备数字控制机床等灵活通用的、能适应产品频繁变化的数字控制机床等灵活通用的、能适应产品频繁变化的柔性自动化机床柔性自动化机床设备设备在机械产品中，单件和小在机械产品中，单件和小批量产品约占批量产品约占70%80%人类社会技术发展史，经历了石器朝代、青铜器朝代和铁器朝代，每一个朝代都是以该朝代的主导资源和主导工具命名的。当今社会已进入了信息时代信息时代，信息成为起主导作用的资源，而以电子计算机为主的电子交换器件则成为起主导作用的工具。信息具有可共享性共享性、可识别性可识别性、可转换性可转换性、可可传递性传递性、可处理性可处理性、可再生性可再生性的特点，所以，人们借助计算机系统的辅助，将有关的信息转换到产品与服务中，使之成为更好的产品和更好的服务。计算机控制系统计算机控制系统系统：是一些机构的组合，这些机构由信息联系在一起，完成一定的任务。系统计算机（完成比较器、控制器等功能）被控对象或过程测量机构或传感器等控制：通过信息给对象对象以命令。对象：为完成一定任务的被控制机构。过程：被控制的连续运行状态。如机械加工过程（车削、铣削、磨削等）、化学反应过程等。20世纪中叶数控技术和数控机床的诞生标志着世纪中叶数控技术和数控机床的诞生标志着生产和控制领域一个崭新时代的到来生产和控制领域一个崭新时代的到来1948年美国帕森斯（Parsons Co.）公司在研制加工直升机叶片轮廓检验样板的机床时，首先提出利用电子计算机控制机床加工复杂曲线样板的新概念。Parsons Co.公司设想的方案是：把坐标点的代码打在穿孔卡上，然后输入到机床的控制系统中，使一台改装过的铣床按照微小增量的步距移动得到需要的轨迹。Parsons Co.公司受美国空军委托与麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所合作研制于1952年研制出世界上第一台三坐标立式数控铣床。采用了自动控制、伺服驱动、精密测量、新型机械结构。1955年数控机床形成了产业化，并批量投放市场。数控机床的诞生在对复杂曲线、型面的加工以及对美国航空工业和军事工业的发展起到了重要作用。Parsons Co.公司的数控加工方案实现了，这是因为：第一：构思正确。第二：科学技术的发展使构思变为现实成为可能。数控加工的构思与实现数控加工的构思与实现零件尺寸零件形状数 控 装 置伺服系统速度反馈位置反馈机床单位运动返回计算机的出现为数控技术的出现与发展奠定了基础计算机的出现为数控技术的出现与发展奠定了基础第一代数控：19521959年，以MIT研制的三坐标数控系 统为标志，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。称之为硬件数控系统硬件数控系统（Numerical ControlNC）。第二代数控：1959，晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统。成为第二代数控系统的标志。第三代数控：1965，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低，数控系统的可靠性得以进一步提高，从而推动了数控系统的发展。第四代数控：1970，随着微电子技术的发展，小型计算机逐渐取代数控系统中的专用计算机，使许多控制功能可以依靠编制专用程序来完成，而不必依靠硬件电路，实现软件控制软件控制，大大提高了数控系统控制的灵活性和数控设备的可靠性。1970年，美国芝加哥国际机床展览会上第一次展出了采用小型计算机控制的计算机数控计算机数控（Computer Numerical ControlCNC）装置和由计算机直接控制多台机床的直接数控直接数控（Direct Numerical ControlDNC）系统。第五代数控：1974，中、大规模集成电路技术所取得的成就，促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片问世，并逐步应用于数控系统，进一步简化了CNC系统的硬件结构，降低了CNC机床的成本，由此产生了以微处理器微处理器为CNC系统核心的第五代数控系统，即采用微型电子计算机控制的数控系统（Microcomputer Numerical ControlMNC）新一代数控：进入90年代，数控系统的发展以高速度、高精度、智能化为显著特点。大规模和超大规模集成电路的进一步发展，使微处理器的性能不断提高，软件功能日益增强，CNC系统随着外围电路和接口配置的不断完善，以及软件技术在交互式人机对话和图形显示技术方面所取得的成就而得到发展。基于PC-NC的新一代数控充分利用了现有PC机的软硬件资源，使得数控系统集成度高，可靠性好，升级换代容易，易于实现开放式系统。返回一一 数控机床定义数控机床定义由国际信息处理联盟IFIPInternational Federation of Information Processing第五技术委员会对数控机床作如下定义：数控机床是一个装有程序控制系统程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其它符号编码指令规定的程序。数控系统：采用数控技术数控技术的控制系统。数控技术数字控制（Numerical Control）技术（NCNC技术）：用数字化信息（数字量及字符）发出指令并实现自动控制的技术。数控（NC）硬件数控：数控设备的数控功能是用专用计算机的硬件结构来实现的。计算机数控（CNC）软件数控（Computer Numerical Control）：在硬件数控的基础上发展起来的，以小型通用计算机或微型计算机的系统控制程序来实现部分或全部数控功能。若改变相应的控制程序，即可改变其控制功能，而无需改变其硬件电路。因此CNC系统具有更大的通用性和灵活性，即具有很好的“柔性”。机床数控技术数控系统外围技术机床基础件配套件工作台床身立柱导轨刀架刀库丝杠位置反馈系统数控装置驱动系统管理技术工具系统编程技术软件硬件ROMPLCCPURAM顺序程序控制软件电动机伺服系统I/O接口功率放大器PWMSCR交流电动机步进电动机直流电动机激光光栅光电编码器磁栅感应同步器测带发电机旋转变压器刀杆刀片编程系统编程机二二 机床数控技术图示机床数控技术图示 1)根据加工零件的图纸与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写编写程序单。2)通过输入装置将程序代码逐段输入输入到数控装置。3)数控装置将代码进行译码译码，寄存寄存和运算运算之后，向机床伺服机构发出讯号发出讯号，以驱动驱动机床的各个运动部件，并控制其它必要的辅助操作辅助操作，如变速、开关冷却液、松夹工件及刀具转位等，最后加工出合格的零件。三三 数控机床加工零件的几个步骤数控机床加工零件的几个步骤四四 数控机床通常由四部分组成数控机床通常由四部分组成图示的机床组成方式为 开环系统开环系统程序载体程序载体数控装置数控装置伺服系统伺服系统机床部分机床部分 测量装置测量装置检测检测反馈反馈加上测量装置后机床组成方式为闭环系统闭环系统可以将机床所得到的检测结果再反馈到数控装置中去。程序载体输入装置数控装置伺服驱动系统强电控制装置检测装置机床（主运动、进给运动、辅助操作）五五 数控机床的基本组成如下图所示数控机床的基本组成如下图所示继续程序载体程序载体对数控机床进行控制必须在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即程序载体程序载体（又称控制介质）。常用的控制介质有：穿孔带、穿孔卡、磁带、磁盘等。返回输入装置输入装置输入装置的作用就是将程序载体上的数控代码数控代码信息信息转换为相应的电脉冲信号传送至数控装置的内存储器。数控代码信息零件加工程序、控制参数、补偿数据 光电阅读机穿孔带。磁带机磁带。软盘驱动器磁盘。MDI（Manpower Data Input）方式人工数据输入。直接通讯方式由计算机直接传送给数控装置。DNC系统接口输入分布式数字控制系统接口输入 （Distributed Numerical Control）。返回强电控制装置强电控制装置主要功能是接受数控装置所控制的内置式可编程控制器（PLC）输出的主轴变速、换向、启动或停止，刀具的选择和更换，分度工作台的转位和锁紧，工件的夹紧或松开，切削液的开或关等辅助操作的信号，经功率放大直接驱动相应的执行元件，诸如接触器、电磁阀等，从而实现数控机床在加工过程中的全部自动操作。返回伺服系统伺服系统伺服系统（Servo System）接受来自数控装置的指令信息（脉冲信号），严格按照指令信息的要求带动机床的移动部件，以加工出符合图纸要求的零件。伺服系统包括:驱动装置、执行部件两大系统。由于伺服控制系统是数控机床的最后控制环节，因此它的伺服精度和动态响应特性将直接影响数控机床的生产率、加工精度和表面加工质量。功率步进电动机（Stepping Motor）直流伺服电动机（带有感应同步器、编码器等位置检测元件）。采用晶体管脉冲宽度调制（PWMPulse Width Modulation）和晶闸管（SCRSemiconductor Control Rectifier）调速系统。交流伺服电动机（带有感应同步器、编码器等位置检测元件）。采用正弦波PWM变频调速（SPWMSine PWM）和矢量控制调速（Vector Control）常用伺服驱动部件有常用伺服驱动部件有:返回机床机床与传统的机床相比，数控机床的外部造型、整体布局，传动系统、支撑系统、排屑系统与刀具系统的部件结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。通常对数控机床设计在机床的精度精度、静刚度静刚度、动刚度动刚度和热刚度热刚度等方面提出了更高的要求，而传动链则要求尽可能简单。目的是为了满足数控技术的要求和充分发挥数控机床的特点。（1）由于采用高性能的主轴和伺服系统，使得数控机床的机械传动结构得到了简化，传动链较短。（2）具有较高的动态刚度、阻尼精度，耐磨性好，热变形较小。（3）更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副，滚动导轨。与普通机床的不同点：与普通机床的不同点：返回六六 数控机床的分类数控机床的分类普通数控机床：车、铣、钻、镗、磨等。其工艺性能与通用机床相似，但能自动加工复杂形状零件。在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置，能连续进行车、铣、镗、钻、铰及攻丝等多工序加工。加工中心机床：有些复杂形状零件需要三个坐标以上的合成运动才能加工。常用的有四个、五个、六个坐标的数控机床。多坐标数控机床：数控线切割机床、数控电火花加工机床、数控激光切割机床。数控特种加工机床：1616大类数控机床：大类数控机床：数控车床（含有铣削功能的车削中心）数控铣床（含铣削中心）数控镗床以铣镗削为主的加工中心数控磨床（含磨削中心）数控钻床（含钻削中心）数控拉床数控刨床数控切割机床数控齿轮加工机床柔性制造单元 （FMCFlexible Manufacturing Cell）柔性制造系统 （FMSFlexible Manufacturing System）数控电加工机床（含电加工中心）数控板材成形加工机床数控管料成形加工机床其它数控机床特点是机床移动部件只能实现一个位置到另一个位置的精确移动，在移动和定位过程中不进行任何加工，机床移动部件的运动路线并不影响加工的孔距精度。最典型的点位控制数控机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控点焊机和数控弯管机。特点是能够对两个或两个以上的坐标轴同时进行控制，它不仅能控制机床移动部件的起点和终点坐标，而且要控制整个加工过程每一点的速度与位移量。由于只能作简单的直线运动，因此不能实现任意的轮廓轨迹加工。特点是能够对两个或两个以上的坐标同时进行控制，它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且要控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要控制移动轨迹，将工件加工成一定的轮廓形状。轮廓控制需要在加工过程中不断进行多坐标轴之间的插补运算，实现相应的速度和位移控制。轮廓控制包含了点位和点位直线控制。不带反馈装置，CNC系统发出的指令脉冲信号是单方向的，机床没有检测反馈装置，其加工精度取决于伺服系统的性能。步进电机驱动电路功率步进电动机机械传动链机床运动部件输入脉冲位置环：机床最终运动部件位置上直接装有直线或回转式检测装置，测得实际位移值后反馈回来与指令值进行比较，所得差值再经数/模（D/A）变换、放大，对伺服电机进行控制，使驱动机构按规定移动，直到其差值趋于0为止。速度环：处于位置环内，其目的是减少因负载等因素而引起进给速度的波动，改善位置环的控制品质。继续闭环控制将机械传动链的全部环节都包括在闭环之内，因而从理论讲，闭环控制的运动精度主要取决于检测装置的精度，而与机械传动链的误差无关。比较器前置及功率放大电路机械传动链机床运动部件直流或交流伺服电机位置检测装置速度检测装置输入脉冲返回控制方式与闭环系统相同，区别是：检测装置位于伺服电机轴或丝杠端头，检测角位移。由于半闭环控制将运动部件的机械传动链不包括在闭环之内，机械传动链的误差无法得到校正和消除。比较器前置及功率放大电路机械传动链机床运动部件直流或交流伺服电机脉冲编码器输入脉冲开环补偿型控制系统：基本控制为开环控制系统，再附加一个补偿（校正）伺服电路。这样既保留了开环控制的优点，又能较好地解决步进电机丢步和过冲问题，补偿了机械传动系统的误差，使开环控制的控制精度得以提高。半闭环补偿型控制系统：基本控制为半闭环系统，再用装于工作台上的直线位移检测装置实现全闭环，用半闭环和全闭环的差值进行控制，因而既可以快速获得稳定的控制特性，又可以获得高精度。混合控制系统混合控制系统：继续混合电路驱动电路机械传动链机床运动部件步进电机D/A脉冲源指令进给脉冲测量装置校正脉冲系统误差比较单元开环补偿型控制系统框图开环补偿型控制系统框图返回混合控制速度调节机械传动链机床运动部件伺服放大角度检测装置速度检测装置指令位置伺服电机直线检测装置半闭环补偿型控制系统框图半闭环补偿型控制系统框图返回功 能低 档中 档高 档分辨率（mm）1010.1进给速度（m/min）815152415100伺服控制类型开环、步进电动机半闭环或闭环的直流或交流伺服系统联动轴数（轴）232435以上通讯功能一般无RS-232、DNCRS-232、DNC、MAP显示功能LED或简单的CRT较齐全的CRT显示还有三维图形显示内装PLC无有有强功能的PLC主CPU8位、16位32位或64位的多CPU七七 数控机床的精度数控机床的精度数控机床的精度主要是指加工精度加工精度定位精度定位精度重复定位精度重复定位精度由于数控机床是以数字的形式给出相应的脉冲脉冲指令指令进行加工，数控机床的脉冲当量脉冲当量与精度有关。按不同精度等级的数控机床的要求，脉冲当量脉冲当量通常为0.01-0.0005mm/脉冲。一般中小型数控机床（非精密型）的加工精加工精度值约为脉冲当量的度值约为脉冲当量的1010倍倍，因此数控机床的加工精度通常为0.1-0.005mm。一般情况下定位精度通常是加工精度的定位精度通常是加工精度的1/21/21/31/3，因此数控机床的定位精度通常为0.05-0.0025mm。而重复定位精度通常是定位精度的重复定位精度通常是定位精度的1/2-1/31/2-1/3，因此数控机床的重复定位精度通常为0.025-0.001mm。返回数控机床涉及的基本技术数控机床涉及的基本技术数控机床是综合了当今世界上许多领域最新的技术成果。主要包括：精密机械、计算机及信息处理、自动控制及伺服驱动、精密检测及传感和网络通讯等技术。其核心是由微电子技术向精密机械技术渗透所形成的机电一体化技术。返回精密机械技术精密机械技术精密机械技术是数控机床的基础，它包括精密机械设计和精密机械加工两大方面。对一台数控机床而言，机械结构和传动占了很大的比例，因此不断发展各种新的设计计算方法和新型结构，采用新型材料和新工艺，以使新一代数控机床的主机具有高精度、高速度、高可靠性、体积小、质量小、维修方便和价格低廉的机械机构。返回计算机及信息处理技术计算机及信息处理技术通常计算机技术计算机技术包括计算机软件软件和计算机硬件硬件技术、数据库数据库技术，以及网络通信网络通信技术。而信息处理技术信息处理技术包括信息的存取存取、运算运算、判断判断、决策决策和交换交换，计算机作为信息处理的工具，两者之间就自然地具有极为密切的关系。数控系统中计算机指挥和管理整个系统的有序运行，信息处理的高速、及时和正确将直接影响系统的工作质量和效率。目前的数控系统还引入了人工智能、专家系统、模糊控制、人工神经网络和仿真技术等。返回自动控制理论和伺服驱动技术自动控制理论和伺服驱动技术自动控制理论和伺服驱动技术对数控机床的功能、动态特性和控制品质具有重要影响：在对一个具体的控制装置或系统的设计、仿真和现场调试中，自动控制理论具有重要的理论指导作用。在伺服速度环控制中采用前馈控制，使传统的位置环偏差控制的跟踪滞后现象得到很大改善，并增加了系统的稳定性和伺服精度。为了适应不同类型数控机床复杂的控制算法，伺服系统的位置环和速度环都采用软件控制。目前交流伺服电动机驱动已经逐步取代了其它的伺服驱动，与之配套的是电力电子技术，提供了瞬时输出很大的峰值电流和完善的保护功能。返回精密检测和传感技术精密检测和传感技术精密检测和传感技术是闭环和半闭环控制系统中的关键技术，检测和传感装置则是实现自动控制的关键环节之一。精密检测和传感的精度与功能直接影响自动控制的品质，在精度补偿方面发挥重要作用。精密检测的关键器件是传感器传感器，数控系统要求传感器能够快速、精确地获取信息，并能在各种各样的工作环境下可靠运行。与计算机技术的发展相比，传感与检测技术的发展相对滞后。返回返回网络和通信技术网络和通信技术随着计算机网络技术在通信领域的广泛应用，正在对数控机床和以数控机床为基础的柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）乃至计算机集成制造系统（CIMS）产生重大而深远的影响。通过网络仿真使零件从概念到在数控机床上完成加工的全部过程已经实现。计算机网络和通信技术可以充分实现信息资源共享。通过电子邮件等方式进行无纸化的远程管理和监控，可以方便地进行产品的异地加工、装配和调试。返回数控技术的发展已有数控技术的发展已有5 5O O年历史，它是在多种年历史，它是在多种技术交叉的基础上发展起来的。这里主要介技术交叉的基础上发展起来的。这里主要介绍十种关键技术的发展历程。绍十种关键技术的发展历程。1.1.电子元件技术的发展电子元件技术的发展1947年美国贝尔实验室诞生了晶体管，1958年美国德克萨斯仪器公司发明了集成电路，从此微电子技术突飞猛进。微处理器性能(按芯片上的晶体管数量定义)每18个月翻一番；不断缩小特征尺寸，以增加芯片上晶体管的数量，从而也提高了电路的处理速度。60年代每块晶片(10cm2)有1O个晶体管，70年代后每10年增加10OO倍。集成电路发明后40年晶体管的尺寸降低了100万倍。日本日本FANUCFANUC公司公司1956年：采用电子管开始搞NC。1959年：采用锗晶体管组成NC。1963年：采用硅晶体管研制出FS22、FS24O等。1969年：采用中小规模IC更新了FSS22O、FS240等。70年代：采用大规模IC推出了一系列CNC系统。1996年：采用最新专用芯片352Pin的微电子工艺BGA(Ball Grid Array)封装及采用MCM(Multi Chip Module)工艺生产的微处理器推出小型化高性能的i系列数控系统。大小只有原有系统的1/4,大大减少了占有的空间，提高了系统的可靠性，也提高了性能。2.2.软件的应用软件的应用采用存贮器存贮加工零件程序可代替穿孔纸带程序进行加工，这种程序容易显示、检查、修改和编辑。另外，采用软件控制大大增加了系统的柔性，降低系统的制造成本。目前NC系统的软件还外延到CAD/CAM。通过CAD/CAM生成的软件直接送到CNC系统控制机床的运动。数控系统软件完成管理和控制两种工作。管理工作：输入、I/O处理、通信、显示和诊断等。控制工作：译码、刀具补偿、速度处理、插补、位置控制等。3.3.数控标准的引入数控标准的引入NC技术的发展，形成了多个国际通用的标准：ISO（国际标准化组织标准）IEC（国际电工委员会标准）EIA（美国电子工业协会标准）NC技术的发展也要求NC标准不断更新。随着新技术的发展，新的标准也不断出现。八十年代ISO对于DNC定义为direct numerical control(直接数控)。其概念为：此系统使一群数控机床与公用零件程序或加工程序行贮器发生联系。一旦提出请求，它立即把数据分配给有关机床。九十年代ISO对于DNC定义为distributed numerical control(分布式数控)。这样，其概念也发生了本质的变化，具意义为在生产管理计算机和多个数控系统之问分配数据的分组系统。最近，ISO基于用户的需要和未来信息技术的预测，又在酝酿推出新标准“CNC控制器的数据结构”。它把AMT(先进制造技术)的内容集中在两个主要的级别和它们间的连接；第一级是CAM，为车间和它的生产机械。第二级是上一级，为数据生成系统，由CAD、CAPP、CAE和NC编程系统及相关的数据库组成。4.4.伺服技术的发展伺服技术的发展伺服装置是数控系统的重要组成部分。伺服技术的发展建立在控制理论、驱动系统及电力电子技术的基础上。50年代初，世界第一台数控机床的进给驱动采用液压驱动。当时很多NC系统的进给伺服为液压系统。七十年代，开环的系统逐渐由闭环的系统取代；液压的伺服系统逐渐由电气伺服系统取代。5.5.自动编程的采用自动编程的采用美国空军设计了一种专门用于机械零件数控加工的自动编程语言APT（Automatically Programmed Tools），APT语言用专用语句书写源程序，将其输入计算机，由APT处理程序经过编辑和运算，输出刀具中心轨迹，然后再经过后置处理，把通用的刀位数据转换成数控机床所要求NC程序段格式。从70年代开始出现的图像数控编程技术有效地解决了几何造型、零件几何形状的显示、交互设计、修改及刀具轨迹生成、走刀过程的仿真显示、验证等，从而推动了CAD和CAM向一体化方向发展。图像数控编程系统实质上就是一个集成化的CAD/CAM系统。6.6.DNCDNC概念的引入及发展概念的引入及发展DNC概念从“直接数控”到“分布式数控”其本质也发生了变化。“分布式数控”表明可用一台计算机控制多台数控机床。这样，机械加工从单机自动化的模式可扩展到柔性生产线及计算机集成制造系统。在CNC系统增加DNC接口，形成制造通信网络。可以实现：(1)对零件程序的上传或下传；(2)读、写CNC的数据；(3)PLC数据的传送；(4)存贮器操作控制；(5)系统状态采集和远程控制等。DNC技术使CNC与通信网络联系在一起，使用户与NC生产厂直接通信，大大提高服务质量和效率。7.7.可编程控制器的采用可编程控制器的采用在7O年代以前，NC控制器与机床强电顺序控制主要靠继电器继电器进行。1969年美国DEC公司研制出世界第一台可编程序控制器PLC（Programmable Logic Controller）。1987年IEC把它定义定义为：“可编程序控制器是一种数字运算电子系统，专为在工业环境下运用而设计。它采用可编程序的存贮器，用于存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等特定功能的用户指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各类机械或生产过程。可编程序控制器及其辅助设备都应按易于构成一个工业控制系统，且它们所具有的全部功能易于应用的原则设计”。8.8.传感器技术的发展传感器技术的发展 闭环系统的控制精度主要取决于传感器，特别是位置和速度传感器；世界上第一台数控铣床的位置测量元件采用旋转变压器，系统的脉冲当量为O.0125mm；传感器由光学、精密机械、电子部件组成，一般分辨率为0.01mm-0.001mm，测量精度为0.002mm-0.02mm/m。随着对机床精度要求的不断提高、也对传感器的分辨率和精度提出更高的要求。于是出现了具有“细分”电路高分辨率的传感器，可以构成高精度NC系统，这就为超精控制及加工创造了条件。除此以外，少数高精度机床也应用了激光传感器。9.9.开放技术的产生开放技术的产生1987年美国空军在里根政府支持下，发表了著名的“NGC(下一代控制器)”的计划，首先提出了开放体系结构的控制器概念。这个计划的重要内容之一便是提出了“开放系统体系结构标准规格(SOSAS)”。自199O年开始，在美国海军支持下，国家标准技术研究院提出了“EMC(增强型机床控制器)”由通用、福特和克莱斯勒三大汽车公司提出了“OMAC(开放模块体系结构控制器)”，它相似于欧洲的“OSACA(对于自动化系统的开放体系结构)”，等等。NGC计划的目的是建立一个体系模型，并定义模型中各模块的控制功能和接口，确定它们的内部关系规则。NGC的特征是：(1)是否基于工业标准硬件平台和总线结构?(2)对于运动控制软件是否采用工业标准的开放操作系统?(3)能否采用流行的硬件和软件与工厂网络相联结?(4)能否运转流行的软件而不降低机床的性能?(5)能否安装从不同的商家得到的流行硬件?(6)设计或第三方开发者能否应用标准工具和文件格式、编程接口建立用户实时的应用?(7)能否访问和修改所有级别的控制软件?(8)控制商家能否提供文件格式的开发工具，允许访问系统的所有级别?(9)对与I/O的接口，是否控制器使用标准的现场总线?(10)是否可以把控制器与不同厂家的伺服装置相接口?(11)控制器是否可以与多用户广控制的网络相连接?(12)所有的编程是不是采用标准的流行的编程工具?10.10.制造技术的发展制造技术的发展CNC机床的发展建立在NCNC技术技术、机械构造技术机械构造技术和制造技术制造技术的基础上。这三种技术的进步和发展也互相推动。NC本身的发展也是建立在机械发展的基础上，(1)机械加工速度和精度的提高，要求NC系统的功能不断扩大、改进，完善。(2)机械结构简化与改进及新加工功能的完善，要求NC的软件功能越来越复杂、元部件性能越来越高。(3)机械加工的连续运行，连续、协调，要求NC系统可靠性不断提高。加工和系统信息不但可以控制、管理而且可以通过网络共享。这样就使NC发展到可以进网，连网。3.3.面临的问题面临的问题缺乏产业规模缺乏发展数控产业的政策和技术配套体系缺乏技术创新、产品更新和产业调整的内在动力面临国外强手竞争的巨大压力数控技术发展展望数控技术发展展望为了满足制造技术不断发展的需要，NC技术将朝着智能化、高精化、网络化、集成化、超、微精密化的技术发展。1.1.智能化智能化近年来，许多厂商开发出高速度、高加速度的加工中心；为了更有效地发挥加工中的作用，对智能加工系统进行了研究和开发。智能系统主要包括两部分：(1)决策相应的加工条件和控制参数的数据库；(2)与加工操作相应的控制系统。2.2.网络化网络化网络的任务主要是进行通信，共享信息。NC作为车间基本设备，它的通信范围；(1)NC内部CNC装置与数字伺服间的通信；(2)与上级主计算机的通信，一般通过以太网；(3)与车间现场设备及I/O装置通信，主要通过现场总线进行通信；(4)通过因特网与服务中心通信，传递维修数据；(5)通过因特网与另一个工厂进行交换制造数据。随着网络技术的发展，NC通信功能将越来越重要。3.3.集成化集成化(1)使用更新的IC器件，NC系统进行高密度立体安装，以减少占有空间和提高可靠性；(2)使用光缆传递信号，减少铜缆；(3)无缆连接；为了进一步减少NC系统内连接电缆的数目，目前有人在研究利用无缆展宽频谱通信的方法进行通信，传送的信号(数据)由所谓伪随机信号调制，所调制的信号产生一个很宽的，象噪音一样的频谱。当收到信号时，它由同样的伪随机信号解调；这种传输方法无缆，保密性好。4.4.微机电控制系统微机电控制系统在当前，微机电系统应用非常广泛，它可以在通信、空间、生物医学、仪器仪表、化学化工和光学等发挥重要作用。微机电系统的加工除了采用硅体微加工、硅表面微加工等技术外，还需要微机械加工及控制系统；其分辨率一般要求0.01m及0.0001m；系统有温度补偿及各种误差补偿。5.5.数字制造数字制造计算机的世界里，可以产生各种各样的信息把物理过程虚拟化；DNC还可以对CAD/CAM/CAPP以及CNC的程序进行传送和分级管理。DNC技术使CNC与通信网络联系在一起还可以传递维修数据，使用户与NC生产厂直接通信；进而，把制造厂家联系一起、构成虚拟制造网络。现在的挑战是如何把这些信息从计算机“下载”到生产线；在生产的过程中利用这些信息控制机械，使它生产出产品，这个全过程就是“数字制造”（digital manufacture）。谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH