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(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng),為數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。同時(shí)，在中國(guó)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(dòng)了又被稱(chēng)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(dòng)的葉片加工

　　中國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)從2000年前后起，正經(jīng)歷著一個(gè)歷史上最好的發(fā)展時(shí)期，已連續(xù)保持30%以上的增長(zhǎng)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(zhǎng)到目前的近40%。這個(gè)結(jié)構(gòu)的變化說(shuō)明了中國(guó)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(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)而言，需求量仍將按年平均20%～30%的比例增長(zhǎng)。同時(shí)航空航天、船舶工業(yè)、汽車(chē)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(duì)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(dòng)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(chǎng)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(shí)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(shí)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(gè)要點(diǎn)：

　　(1)指令精度、內(nèi)部數(shù)值計(jì)算及處理的精度;控制單元與伺服驅(qū)動(dòng)單元間數(shù)據(jù)的通信能力;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(包含伺服驅(qū)動(dòng)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(duì)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(duì)應(yīng)于機(jī)械部分的動(dòng)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(guó)市場(chǎng)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(shí)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(kāi)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(wàn)脈沖或1600萬(wàn)脈沖編碼器。另外、針對(duì)技術(shù)上的難題：機(jī)械動(dòng)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(chǎng)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(shí)間、更高的加工速度、以及復(fù)雜的加工能一次性在同一臺(tái)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(jiǎn)便性;高速加工能力;多系統(tǒng)(通道)車(chē)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(shí)現(xiàn)由圖紙到加工過(guò)程中無(wú)需用戶編程的NAVI MILL/NAVI LATHE功能。同時(shí)以縮短加工時(shí)間為目的，尤其對(duì)于一次加工就需花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間的模具加工，其加工速度可達(dá)135KBPM的能力。而對(duì)于汽車(chē)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(chē)床上的四系統(tǒng)(通道)，以及完備的車(chē)銑功能，以方便客戶能在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上對(duì)多個(gè)零部件的同時(shí)加工和自動(dòng)完成高度復(fù)雜的加工程序，同時(shí)將因零部件的切削面不同而需重新裝夾的時(shí)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(duì)應(yīng)納米控制MDS-D系列伺服驅(qū)動(dòng)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(wú)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(chǎng)的擴(kuò)展，又有更多的專(zhuān)用機(jī)械也將加入數(shù)控行列。僅依賴(lài)于由數(shù)控系統(tǒng)制造廠商提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控畫(huà)面已無(wú)法完全滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作需求和機(jī)械廠家的畫(huà)面?zhèn)€體化設(shè)計(jì)。因此，數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面的操作便捷性及個(gè)性化的設(shè)計(jì)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(diǎn)：伴隨功能的增加而日漸增多的數(shù)控畫(huà)面，如何以盡可能少的鍵操作獲取希望的畫(huà)面;如何能在顯示必要的信息同時(shí)，又能體現(xiàn)簡(jiǎn)潔明了的畫(huà)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(shí)，提高設(shè)計(jì)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(tái)的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)行類(lèi)似汽車(chē)或3C的部品加工是當(dāng)今機(jī)械加工現(xiàn)場(chǎng)的又一趨向。其數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息開(kāi)放的種類(lèi)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(chǎng)生產(chǎn)管理。主要體現(xiàn)于如下：

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

　　(2)信息開(kāi)放手段，如數(shù)據(jù)類(lèi)方面有RS232、Ethernet、PC-card、USB;控制類(lèi)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(guò)網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行機(jī)床部分操作、畫(huà)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(dòng)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(duì)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(guò)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(xiàng)數(shù)據(jù)均可進(jìn)行雙向通信，也可通過(guò)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(shí)現(xiàn)高速、高度的自動(dòng)化控制。而同樣可應(yīng)對(duì)從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)(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(lái)廣泛的應(yīng)用前景。另一方面，通過(guò)Ethernet實(shí)現(xiàn)上位電腦的數(shù)控系統(tǒng)的全畫(huà)面監(jiān)控，及通過(guò)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(duì)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(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴(lài)于投放于市場(chǎng)的數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。