淺談數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

高思軍 邱肇偉

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722108

摘要：數(shù)控技術(shù)是一門(mén)涉及信息技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代制造技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)的綜合性高新技術(shù)，在社會(huì)不斷發(fā)展的背景下，該項(xiàng)技術(shù)也會(huì)朝著更完善的方向發(fā)展。本文在分析數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從性能、功能以及體系結(jié)構(gòu)三個(gè)主要方向探究數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以期可以為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；智能化

1 數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)是一種通過(guò)使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程，對(duì)機(jī)器進(jìn)行控制，保證后期加工零件時(shí)可以按照事先編好的程序進(jìn)行的一種技術(shù)，借助數(shù)控技術(shù)，可以有效減少在生產(chǎn)零件過(guò)程中投入的人力、物力以及財(cái)力，此時(shí)可以為工業(yè)企業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。目前，數(shù)控技術(shù)在我國(guó)工業(yè)行業(yè)應(yīng)用前景良好。

以制造業(yè)為重點(diǎn)的工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)將數(shù)控技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)使用集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子技術(shù)等多種技術(shù)于一體的數(shù)控技術(shù)，促使零件加工可以在高效率的狀態(tài)下具有更高的精度，同時(shí)數(shù)控技術(shù)也使得我國(guó)制造行業(yè)朝向集成化、柔性自動(dòng)化以及智能化方向發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，目前應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超小型化、超薄型化，此時(shí)可以減小數(shù)控技術(shù)所占空間；在智能基礎(chǔ)上，數(shù)控技術(shù)可以在線自動(dòng)診斷故障，在自動(dòng)調(diào)節(jié)、調(diào)整零件加工各項(xiàng)參數(shù)后，零件加工質(zhì)量與精準(zhǔn)程度得到提升；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)與CAD/CAM集成為一體，機(jī)床在聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，不僅能夠及時(shí)獲取零件加工信息、狀態(tài)，同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)中央集中控制，數(shù)控技術(shù)發(fā)展效果越來(lái)越理想。

2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1）性能發(fā)展趨勢(shì)。

a.高效率、高速度以及高精度。

在使用CPU控制系統(tǒng)、高速運(yùn)轉(zhuǎn)芯片、RISC芯片以及帶有高分辨率的絕對(duì)式檢測(cè)元件的數(shù)字伺服系統(tǒng)時(shí)，能夠更有效的提升機(jī)械制造效率、精度以及速度，在保證零件加工可以滿足社會(huì)需求的基礎(chǔ)上，促使相關(guān)零件制造企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)良好發(fā)展。

b.柔性化方向。

該方向主要包含群控系統(tǒng)的柔性以及數(shù)控系統(tǒng)的柔性，其中群控系統(tǒng)的柔性是指根據(jù)不同生產(chǎn)流程，保證生產(chǎn)過(guò)程中所使用的信息流以及物料流可以自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整；數(shù)控系統(tǒng)柔性則主要是指通過(guò)使用模塊化設(shè)計(jì)，保證其所能夠覆蓋更大的功能區(qū)域范圍，在提高可裁剪性的基礎(chǔ)上，更全面的滿足不同用戶使用需求。可見(jiàn)在柔性化發(fā)展方向上，在數(shù)控技術(shù)支持下產(chǎn)生的零件可以有效滿足用戶需求。

c.多軸化與工藝復(fù)合性。

工藝復(fù)合性主要是指在數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展的狀態(tài)下，其不僅可以生產(chǎn)加工簡(jiǎn)單的零件設(shè)備，同時(shí)也能夠在自動(dòng)更換旋轉(zhuǎn)主軸頭、加工刀以及措施等設(shè)備后，完成復(fù)雜工序的加工。在朝向多軸化與工藝復(fù)合性方向發(fā)展時(shí)，數(shù)控技術(shù)能夠起到節(jié)約加工時(shí)間，提高加工速度的優(yōu)勢(shì)。四是實(shí)時(shí)智能化方向，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，人工智能擁有更廣闊的發(fā)展領(lǐng)域，當(dāng)數(shù)控技術(shù)中人工智能能夠與實(shí)時(shí)系統(tǒng)有效結(jié)合起來(lái)后，數(shù)控技術(shù)則可以提高自適應(yīng)能力、專(zhuān)家控制能力，此時(shí)可以提高生產(chǎn)靈活性，使數(shù)控系統(tǒng)控制效果更為理想。

（2）功能發(fā)展趨勢(shì)。

a.用戶界面圖形化。

隨著數(shù)控系統(tǒng)智能化水平不斷提升，在日后應(yīng)用的過(guò)程中，用戶可以借助對(duì)話接口直接觀察到零件加工情況，此時(shí)為非專(zhuān)業(yè)用戶提供更大的便利。但是在朝向功能方向發(fā)展時(shí)，也對(duì)界面圖形提出了更高的要求，保證用戶界面可以呈現(xiàn)出三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形，同時(shí)也使得用戶可以借助數(shù)控系統(tǒng)所呈現(xiàn)出的界面進(jìn)行零件加工跟蹤。

b.科學(xué)計(jì)算可視化。

在解釋與處理數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)可視化處理，保證用戶與零件生產(chǎn)人員之間可以不再單純使用語(yǔ)言與文字表達(dá)方式，而是通過(guò)更直觀的動(dòng)畫(huà)、圖形以及圖像等信息讓用戶了解到產(chǎn)品實(shí)際情況，在該種狀態(tài)下可以縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，降低產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的不必要支出。

c.內(nèi)裝高性能PLC。

未來(lái)在智能化數(shù)控系統(tǒng)支持下的數(shù)控技術(shù)中會(huì)裝置高性能PLC模塊，當(dāng)編程人員直接利用該模塊時(shí)，其可以在使用高級(jí)語(yǔ)言編程以及梯形圖形編程過(guò)程中，讓數(shù)控技術(shù)擁有在線幫助與在線調(diào)試的功能，此時(shí)用戶可以在原有PLC模塊上進(jìn)行編程與修改，進(jìn)而建造出專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用程序。

d.多媒體技術(shù)應(yīng)用更加廣泛。

將多媒體技術(shù)應(yīng)用于智能化數(shù)控系統(tǒng)中，可以使得數(shù)控技術(shù)應(yīng)用效果更為理想，一方面，使用多媒體技術(shù)能夠?qū)⑼ㄐ偶夹g(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及聲像技術(shù)融合為一體，讓計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中擁有更強(qiáng)的視頻信息、圖像以及文字信息處理能力；另一方面，也使得該系統(tǒng)在做好信息處理智能化與綜合化的基礎(chǔ)上，更好的監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障以及監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況。

（3）體系結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)。

a.集成化。

在使用RISC、CPU芯片時(shí)，由于上述兩種芯片集成化本身較高，因此可以使得數(shù)控系統(tǒng)集成化更理想，此時(shí)智能化數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行速度更快，數(shù)控技術(shù)應(yīng)用精準(zhǔn)度更高。

b.模塊化。

當(dāng)零件生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)硬件模塊化時(shí)，在一定程度上能夠有效提升數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化程度與集成化效果?；谥悄芑瘮?shù)控系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，現(xiàn)階段大致將基本模塊分為PLC、CPU、位置伺服、通訊、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等模塊，在合理組合不同模塊時(shí)，可以使得數(shù)控系統(tǒng)形成不同的檔次，滿足不同使用者需求。

c.網(wǎng)絡(luò)化。

在體系結(jié)構(gòu)發(fā)展過(guò)程中，隨著人們對(duì)智能化程度的重視，網(wǎng)絡(luò)化可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作與遠(yuǎn)程控制，此時(shí)通過(guò)實(shí)現(xiàn)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，保證可以在任何一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)對(duì)其他機(jī)床的控制，通過(guò)在每一臺(tái)機(jī)床上都可以顯示出其他機(jī)床情況，則可以做好機(jī)床運(yùn)行調(diào)整工作。

d.開(kāi)放式閉環(huán)控制模式。

由于目前在使用封閉式體系結(jié)構(gòu)過(guò)程中，零件加工效果并不理想，其加工靈活性與智能化程度相對(duì)較弱，為此，在發(fā)展過(guò)程中，則必須實(shí)現(xiàn)通用的開(kāi)放式閉環(huán)控制模式，借助該模式形成不同集成程度、不同層次、不同類(lèi)型的數(shù)控系統(tǒng)，以便所形成的數(shù)控系統(tǒng)可以有效應(yīng)用于多變量加工過(guò)程中，在復(fù)雜加工環(huán)境下，保證數(shù)控技術(shù)支持下的加工可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)優(yōu)化，在打造嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_(kāi)放式閉環(huán)控制模式后，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化與集成化。

3 總結(jié)

綜上所述，在社會(huì)不斷發(fā)展與進(jìn)步的背景下，新一代智能化數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)成為可能，在將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、伺服控制技術(shù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理技術(shù)等眾多高新技術(shù)融于一體后，能夠形成有效的閉環(huán)控制體系，讓數(shù)控技術(shù)應(yīng)用效果更為理想。

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