智能化数控系统精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇智能化数控系统范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

【关键词】智能化；数控技术；调度；实际应用

前言

在现代制造系统中，追求的是高速、高精度、高可靠性，那么数控系统正好可以追求目标，数控系统的研发、及应用推广、人才培养必将会使制造业自动化得到全面的实现，为提高企业生产水品和现代化水平夯实牢固的基础。智能化数控系统是集制造科学、计算机科学、自动控制理论及图形技术、检测、监控技术等多学科的综合，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，在制造行业中起着举足轻重的作用，为制造行业的未来发展指明了方向。

1调度在日常工作中的职能

1.1维持运行正常、保证生产稳定

在很多行业中，编制生产计划和生产工作计划，由于人为因素，无论多么周密的考虑，多么具体的安排，也不可能预料到实际生产过程中的各种变化。实际生产过程中，情况十分复杂，不可预料，有人为的不安全因素，也有物的不安全状态，这都是问题出现的根源。一旦出现这些问题，就会造成生产波动，甚至造成生产过程中断，被迫停车，生产难于完成。作为调度就是要及时了解掌握各种不利因素。组织各有关部门、有关人员消除隐患，处理解决这些意外因素，以保证生产长期、稳定、安全运行，保证任务的完成。如果没有生产调度的指挥调度，要想及时解决生产过程中随时出现的问题，维持生产过程的正常运行，是非常困难的。

1.2收集有关数据、关注生产动态

生产调度不单要组织实现生产任务，在生产过程中，会有很多安全、工艺、设备、质量、环保、供应、销售、服务等方面的变化因素和许多波动的数据，需要准确及时地记录下来，这是一项繁琐但十分重要的基础工作。有了这些准确的数据和变化情形，才能够为各级领导、各部门了解生产、指挥生产提供分析的材料依据，可作为日后学习经验的有用材料。这些无非会加大调度的工作量。智能化数控系统会有效地解决这些问题。

1.3协调生产关系、贯彻领导指示

现代企业生产逐步趋向专业加工、深度加工，管理层分类过多。因此，协调好各项生产关系，对保证生产过程能够正常运行起着决定性的作用。这就要求调度在生产中要把各级领导对生产管理的指示，均通过生产调度传达下去，然后反馈给各级领导，等待他们的分析。

2智能化数控系统

数控技术，是一种采用计算机数字化运算、处理，并通过高性能的驱动单元对机械加工过程中各种信息进行控制。当前数控技术已大量应用于机械加工装备，其中数控机床最为典型而得到广泛的应用。当前数控系统虽然具有高速、高精度、高可靠性的性能，但这些远远不能满足现代化的需求，所以智能化功能将成为未来数控系统的发展趋势，如加工运动规划、推理、决策能力以及加工环境的感知能力、智能数据库、制造网络通信能力、智能监控、智能编程等。

智能化是21世纪制造技业追求的一个大方向。随着信息技术日益更新，发展飞速，智能化的概念开始逐渐渗透到各行各业以及我们生活中的方方面面，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、工艺参数自动生成、学习控制、自适应控制、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且具有一定的人性化设计，并装有故障诊断专家系统使故障监控、自诊断和功能不断完善。可以熟练的应用到不同的行业领域，不出现任何错误。

那么智能化数控系统，就是所谓的模拟人的智能，让整个生产过程更加人性化。在数控系统中包含着模拟、延伸、扩展的智能行为的运行程序，如自学习、自识别、自规划、自修复、自繁殖等。智能数控系统通过对加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，通过对这些微量的变化，快速的智能决策，做出实现最佳目标的方案，并应用于后续生产。如对进给快慢、切削深浅、坐标移动、主轴转动快慢等工艺参数进行实时控制，在最佳状态下，使机床实现加工过程。

3智能化数控系统在调度方面的几点应用

3.1协助调度有效排查故障

实际运行过程中的调度，经常会遇到一些意想不到的事件，如发生信号误传，电流波动或电压不稳等，在日常的主站系统中出现这种这些事件，是无法有效跟踪的，而且由于出现的不规律性，增加了工作人员的辨别难度，甚至是无从下手。没法做出处理。

智能化数控系统可以对这些事件进行长时间监控跟踪，并通过实时记录形成相应的事件。工作人员便可以通过该系统进行详细辨识，并可通过事件快速定位至原始报文，查找故障发生源。因为保存了全部的历史数据，使工作人员查找故障时能有详细的资料作为参考。

3.2对生产质量进行分析

由于智能化数控系统得到的数据等同于调度主站得到的数据，那么该系统分析出来的误码基本上是生产的真实情况。在运行过程中，由误码统计或帧简析列表都可以看得出生产的质量。这样工作人员，调度就可以第一时间发现问题，并及时做出处理，使生产恢复正常，保证生产质量，保证生产稳定。

3.3消除更多的缺陷和误差

在整个调度系统中，由于设备种类比较多，而且各个厂家也不一样，对控制的理解可能也存在一定的差异，就连同一种设备也是不同地区有不一样的执行方法。

微小的差异可能不会对系统造成太大的影响，但是却会蕴含着一些明显的缺陷，有时会导致时间顺序记录对时误差偏大。那么，这些微小的差异就可以通过智能化数控系统记录下来来，让问题得到更好的解决。

4智能化数控系统目前的实例效果

目前很多厂家都应用了智能数控系统，得到了各界的好评，并且还在开发和完善智能化数控系统。所以，调度方面智能化数控系统的投入使用，将使了一些调度业务和制度流程规范并固化，减少人为因素在业务处理过程当中的影响，提高工作效率。从总体使用情况来看，在调度运行管理、设备检修审批流程管理方面，能够提高综合管理水平，实现调度运行管理日志电子化，新设备投产审批和设备检修可以全部在网上流转。

5结束语

智能化数控技术的应用为制造行业带来了革命性的变更，不但给传统制造业提供了技术指导，使应用行业实现工业化，而且随着数控技术的智能化不断进步和运用领域的扩大，智能化数控系统将会在一些重要行业如：IT、电网、轻工、化工行业等的发展起着越来越大的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现展的大趋势。智能化数控系统的运用，可以为生产行业精简人员，减少工人们的劳动量，减少事故发生率，提高生产效率，为制造业减少大量的开支。相信智能化数控系统必将给调度方面带来革新。

参考文献：

篇(2)

关键词：自动编程；实时防碰撞；故障预警与诊断；智能机床。

1 引言

数控机床是数字化控制技术与精密制造技术有机结合的机电一体化产品，是关系到国家战略地位和体现综合国力水平的战略性物资，其水平高低和拥有量是衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床产业是国民经济发展的基础装备产业，是装备制造业中的重中之重。数控系统就是数控机床的“大脑”，随着装备制造业的飞速发展，对数控系统的要求将会越来越多，包括数控系统的信息化处理，智能化、网络化应用等。将自动编程技术，防碰撞技术以及一些特殊算法及特殊工艺集成到数控系统中进行可行性研究，以实现数控系统的智能化升级，从而提高产品自身的性价比、 满足国民经济增长对数控机床发展的需要。

2 智能化数控系统的功能

（1）能够精确地显示刀具运动，直观显示铣削，以及深孔钻削等工序时的排屑和断屑机理等动态过程。

（2）知晓自身的加工能力/条件，并且能与操作人员交流，共享这些信息；

（3）可以通过短信的形式将报警信息、机床维护信息通知服务人员，从而大大缩短了客户等待服务的时间。

（4）能够自动监测和优化自身的运行状况；

（5）具备自学习与提高的能力；

（6）符合通用的标准，机器之间能够无障碍的进行交流。

与普通数控系统的主要区别在于，智能化数控系统除了具有数控加工功能外，还具有感知，推理，决策，学习等智能化功能。

3数控系统的智能化升级

智能化数控系统主要通过、实时防碰撞、自动编程、故障预警与诊断等功能来提高机床的加工精度、效率，同时降低人工成本、制造成本。

3.1自动编程

智能化数控系统的工艺规划与编程应综合考虑数控机床结构、加工工件形状、工艺系统的物理特性和加工环境，优化加工参数和运动轨迹，从而保证加工质量和提高加工效率，智能编程需要逐步积累经验与知识，建立相应的数据库和知识库。在数控系统上实现基于特征的自动编程功能，是数控系统领域的技术突破，代表了数控编程技术的发展方向。开发基于特征识别的自动编程系统，其主要包括以下几个方面：

①. 研究智能特征识别技术，实现能够从零件3D模型中自动识别出车削回转体零件的典型加工特征

②. 建立工步排序经验知识库，实现智能工艺路线规划模块。

③. 集成刀具管理模块和工艺参数支持模块。

④. 实现工步排序经验知识库的自学习。

⑤. 实现经验库的提取和合并功能，并开发一套基于网络的智能接口，实现机床与机床、机床与网络服务器之间的经验分享。

3.2 实时防碰撞

在数控系统上实现实时防碰撞技术是保障加工安全的重要方法。加工过程中一旦发生碰撞，轻则损坏刀具和工件，重则损坏工作台面甚至主轴，造成机床的损伤。

要实现实时防碰撞功能，不但要知道刀具当前的位置，还要知道刀具的运动趋势，及刀具在下一段的运动轨迹，对下一段刀具轨迹扫掠面形成的实体与工件及夹具等做碰撞干涉检测，快速判断是否发生碰撞，如果发生碰撞，通知系统做相应处理。

①. 开发机床、工件及工夹具的三维模型导入功能，确定机床的碰撞风险区域，以此为基础实现系统对加工过程中可能发生碰撞的提前预测，并通过报警提示用户或者停止加工。

②. 实现在手动操作机床时对可能发生的碰撞进行保护，当刀具进入碰撞风险区域时，系统将禁止其进入，并报警提示。

3.3 故障预警与诊断

数控系统上通过图形化的智能预警和诊断功能，应用通过对机床设备状态的实时监测，对机床的故障隐患和精度损失进行分析预测，并以图形化的方式对用户进行提示和诊断引导。该功能将每一部件的I/O点状态、电气或机械原理通过图形方式展现出来，便于用户直观地监控其工作状态，诊断相应的电气故障，如图1所示对数控车床顶尖的诊断图形化界面。系统将基于系统底层信息实现网络化的智能接口，支持远程的诊断应用。这一系列的手段可以保证用户尽可能地减少停机时间，降低维护成本，保证系统的精度、动态性能的持续维护，让机床维持良好的工作状态。主要包括以下研究内容：

①. 系统可基于一系列系统数据和设备信号的采集，系统内置的数据分析和预测技术可以对主轴及进给系统过载等异常情况进行预警，并通过图形化的方式提示用户进行相应的维护和修正，可以大大降低故障和报警实际发生的概率。

②. 在发生故障时，系统将弹出相应故障的警示图标，用户可以通过图形化的智能诊断功能，根据故障诊断经验知识库，按照系统提示一步一步进行故障排除。

③. 实现远程诊断接口支持，如果用户无法排除，还可以通过可扩展的智能接口向机床售后部门发出远程协助请求，机床制造商的专家可以通过远程诊断软件帮助用户定位故障，并向用户给出故障排除方案甚至直接远程修复。

④. 实现针对精度校准、性能修复、耗材补充等维护工作的预警提示。

参考文献

[1] 张兴旺.数控化发展趋势-智能化数控系统[M].科海故事博览.科教创新，2009（4）.

[2] 吴宝海，张莹，罗明，李山.现代数控机床的智能化发展及应用[M].航空制造技术，2008（17）.

[3] 领木正人，宫田昌典，徐旭初.数控机床的防碰撞系统[M].制造技术与机床2007（11）.

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一、世界上数控技术发展的趋势主要有如下几个方面。

1.高精度、高速度的发展趋势

尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

2. 5轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。

3.智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

二、我国数控技术发展的战略思考

1.战略考虑

我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。

我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。

2.发展策略

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。

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【关键词】数控技术；发展；应用

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

一、国内外数控技术发展状况

世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。

我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50％，库存超过4个月。从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从2000年8月份的上海数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。

二、数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。

2.1高速、高精加工技术及装备的新趋势：效率、质量是先进制造技术的体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。

在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。

在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。

为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

2.25轴联动加工bsp：采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。

在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。

2.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势：21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。

数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。

网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

三、结语

当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多市场的适应能力和竞争能力，并将数控技术及数控装备列为国家的战略物资。随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国民经济的发展起着重大的推动作用，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径。

参考文献

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【论文摘要】：随着计算机业的快速发展，数控技术也发生了根本性的变革，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术，文章结合国内外情况，分析了数控技术的发展趋势。

1. 引言

数控技术是一门集计算机技术、自动化控制技术、测量技术、现代机械制造技术、微电子技术、信息处理技术等多学科交叉的综合技术，是近年来应用领域中发展十分迅速的一项综合性的高新技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。

2. 国内外数控系统的发展概况

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

3. 数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。从目前世界上数控技术发展的趋势来看，主要有如下几个方面：

3.1 高精度、高速度的发展趋势

尽管十多年前就出现高精度高速度的趋势，但是科学技术的发展是没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化，目前正在向着精度和速度的极限发展。

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料"掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。

3.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 转贴于

3.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。

目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

4. 结束语

随着人们对数控技术重视，它的发展越发迅速。文中简要陈述当前的发展趋势，另外数控技术的正不断走向集成化，并行化，仍有广阔的发展空间。

参考文献

[1] 王立新. 浅谈数控技术的发展趋势[J]. 赤峰学院学报. 2007.

[2] 董淳. 数控系统技术发展的新趋势[J]. 可编程控制器与工厂自动化. 2006.

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关键词：机械制造 智能化 趋势 问题

机械制造业的发展将会直接影响到我国国民经济各部门的发展，以及国计民生、国防力量的强大。制造业，尤其是机械制造业与高技术的关系中，存在着两种发展趋势，一是智能化科技极大的改变着制造业，二是制造业正在全方位的走向智能化。

1、机械制造技术的发展

在现代制造系统中，数控技术为关键技术，其集计算机、信息处理、微电子、自动检测、自动控制等高新技术于一体，有着高精度、高效率、柔性自动化等优势，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着重要的作用。当前，数控技术正在发生根本性的变革，由专用型封闭式的开环控制模式向通用型开放式的实时动态全闭环控制模式发展。在集成化的基础上，数控系统实现了超薄、超小型化；在智能化的基础上，综合计算机、多媒体、神经网络、模糊控制等多学科技术，使得数控系统实现了高速、高精、高效的控制，在加工的过程中，可自动的修正、调节和补偿各项参数，实现在线诊断及智能化的故障处理；在网络化的基础上，CAD/CAM和数控系统集成为一体，机床的联网，实现了中央集中控制的群控加工。

2、智能化技术发展趋势

2.1 性能发展方向

(1)高速高精度高效化。由于采用了高速CPU芯片、多CPU控制系统、RISC芯片，以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，此外，采取能有效改善机床动、静态特性等的措施，大大提高了机床的高速高精高效化。(2)柔性化。包含数控系统本身的柔性，其采用模块化设计，功能的覆盖面更大，可裁剪性更强，能满足不同用户的需求；群拉系统的柔性，同一群控系统可依据不同的生产流程的要求，使物料流与信息流能自动的进行动态调整，从以最大限度的发挥群控系统的效能。(3)工艺复合性和多轴化。复合加工正朝着多轴、多系列控制功能的方向发展。数控机床的工艺复合化为工件在一台机床上经过一次装夹后，通过自动的换刀、旋转主轴头或者转台等各种措施，以完成多工序、多表面的复合加工。(4)实时智能化。早期的实时系统其作用是如何调度任务，从而确保任务在规定期限内完成，但是人工智能则是试图用计算模型来实现人类的各种智能行为。

2.2 功能发展方向

(1)用户界面图形化。当前虚拟现实、Internet、科学计算可视化及多媒体等技术，对用户界面提出了更高的要求，图形用户界面极大的方便了非专业用户的使用，使用者可通过窗口、菜单进行操作。

(2)科学计算可视化。科学计算可视化可对数据进行高效的处理与解释，使信息交流不再局限于用文字、语言来表达，而可直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术同虚拟环境技术进行结合，进一步的拓宽了应用领域，对提高产品的质量、缩短产品设计的周期、降低产品的成有着重要的意义。

(3)插补和补偿方式多样化。多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NURBS插补、多项式插补等。

(4)内装高性能PLC。数控系统内装高性能PLC控制模块，可以直接用梯形圈或者高级语言进行编程，具有直观的在线调试与在线帮助功能，在编程工具中包含用于车床铣床的标准的PLC用户程序实例，用户可以在标准PLC用户程序的基础上进行编辑修改，以方便的建立自己的应用程序。

(5)多媒体技术应用。在数控技术领域应用多媒体技术可做到信息处理的综合化、智能化，在实时监控系统与生产现场设备的故障诊断、生产过程的参数监测等方面都有着重大的应用价值。

2.3 体系结构的发展

(1)集成化。采用高度集成化的CPU、RISC芯片，以及大规模的可编程集成电路EPLD、FPGA、CPLD、专用集成电路ASIC芯片等，可以提高数控系统的集成度、软硬件运行速度。应用先进的封装和互连技术，把半导体与表面安装技术融为一体，通过提高集成电路的密度，减少互连的长度及数量来降低产品的价格，改进产品的性能，减小组件的尺寸，提高系统的可靠性。

(2)模块化。根据不同的功能需求，将CPU、存储器、PLC、通讯等基本的模块作成标准的系列化产品，通过积木方式实现功能裁剪及模块数量的增减，以构成不同档次的数控系统。

(3)网络化。机床联网可以进行远程控制，以及实现无人化操作，通过对机床的联网，可在任何一台机床上对其它机床实现编程、设定、运行等操作，并且不同机床的画面可以同时显示在每一台机床的屏幕上。

(4)通用型开放式闭环控制模式。采用通用计算机组成的模块化、总线式、嵌入式、开放式的体系结构，便于系统的裁剪、扩展与升级。由于制造过程为一个具有多变量控制与加工工艺综合作用的复杂过程，所以为了实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制。同时，在过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于把计算机实时智能技术、自适应控制、动态仿真等高新技术融于一体。

3、机械制造的智能化发展的几点思考

机械制造智能化的发展过程中还应注意以下方面的问题：(1)实用性。这些智能化的发展应注意与其他技术进行有机连接，综合运用，以形成整体效能。(2)人工性。尽管这些智能化发展给机械制造带来了极大的便利，但其应在核心技术的研发中应予以论证。(3)价值性。将智能化技术运用于机械制造，要在体现机械制造核心价值的基础上注意其运用。

4、结语

综上所言，在机械制造中，运用计算机信息系统的智能化发展技术，可以克服在传统机械制造工艺中所存在的不足问题，进一步的提高机械制造的高精密度和产业化的发展趋势，同时还能减少环境污染，实现低碳经济的发展。

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【关键词】 智能化 网络 控制 机械

1 机械智能化制造技术的实现

随着经济的快速发展，计算机技术也不断创新，以往传统的制造方式被现代化智能制造技术所替代，各个国家均对制造技术产业投入巨大资金来实现新的技术创新，目前提出了多种新型智能化技术。在现代的制造行业中，数控技术作为核心技术，它将信息处理、微电子、计算机、数控检测等高科技技术融为一体，大大提高了生产效率，且具备了一定的精确度。这些革新对制造行业中自动化和智能化的实现提供了有利的条件。

现阶段的数控技术已经发生了翻天覆地的变化，原有的专用型封闭式开环控制系统已经逐步被淘汰，慢慢被通用型开放式的实时动态全闭环控制系统所取代。数控技术还使超薄外观得以实现，并将多媒体、神经网络、计算机等多种科技相结合，在智能化基础上实现了高速度、高精确度、高效率的加工模式，且在制造过程中可以对已完成的加工进行自动修正和自动检测，对未达成的参数进行调整，实现了在线检测和在线故障排除。且随着网络的不断发展，数控技术与CAD融为一体，进行机床间联网，实现了集中式智能化机床管理。

2 机械智能化制造技术的应用

2.1 性能方面的应用。机械制造技术中最核心最关键的性能指标是运行速度和运行精确度。在现代化制造过程中，使用了高速CPU芯片和多元化CPU控制系统，还加入了高分辨率检测软件，并采取一系列防错手段，大大提高了制造过程的效率。机械制造技术包含两大柔化性，首先是数控系统自身具备的柔性，在数控系统中，主要使用模块化设计方式，极大覆盖了所有功能，且具备极强的可裁性，根据用户的要求制定不同的方案。

其次是群控系统的柔性，即使是同一个群控系统，也能够对不同的生产流水线进控制，并自动监控其不同要求所决定的物料信息及参数设置，最大程度地实现了群控系统的工作效率。机械制造技术中还存在为了减少工作程序和辅助时间，而产生的工艺复合形式的制造过程。数控机床的工艺复合化通常是指某个工装件在一台机器上安装后，通过各种不同的工艺手段对零件进行复杂的加工，实现多工序同时进行。机械制造技术中还有一个较为高端的技术，称为实时智能化技术。最初的实时系统仅是在较为简单的环境基础上定义的，它的作用仅仅停留在如何对任务进行调整，如何对操作进行修改，如何通过这些手段来保证各项任务在规定的时间内有效完成。而高科技产物下的人工智能化实时则是企图通过计算模型来对人类的各种智能行为进行重组，并实现其作用。现阶段的科学技术已将实时系统与人工智能化互相结合，取长补短，人工智能正朝着更加现实的领域不断前进不断发展，实时系统也向着更加智能化的应用领域迈出了一大步，正是由于这种进步，才使得现在的实时智能控制取得了万众瞩目的成绩。

2.2 功能方面的应用。数控系统和使用者之间唯一的对话窗口就是用户界面了。由于不同制造行业产品的不同，他们对机械用户界面的要求也随着不同，因此对用户界面进开发时所花费的工作量是非常庞大的，用户界面的设计逐渐成为计算机软件开发中最具难度的过程，再加上目前的因特网、虚拟现实等媒体技术的产生，对用户界面的设计提出了更苛刻的要求，用户界面的设计成为了一项急需创新的事项。现阶段使用最广发的用户界面类型是图形用户界面，图形用户界面的创造，很大程度地为非专业人士提供了便捷，即使是非专业人士，也能根据窗口的显示进行简单的操作，可以在界面上进行各种类型的编程、三维彩色立体图显示、操作示范等功能。

科学计算可视化的产生不仅可以运用在高效数据处理和数据分析方面，不再将文字表达作为唯一的信息传播途径，还可以直接运用在图形和动画等可视信息方面。这种将可视化技术与虚拟技术相结合的方式，在很大程度上拓展了其运用领域，这种方式可以减少图纸设计时间和虚拟样机技术设计时间，这样就大大缩短了产品的设计周期，提高了性价比，在降低其生产成本的同时还提高了产品质量。

在数控技术方面，可视化常被运用在CAD领域，例如自动编程、自动设定参数等可视化演示等。多种插补方式包括直线型插补、圆形插补、柱状插补、椭圆形插补、螺栓型插补、NANO插补、多方位式插补、多孔性插补等等。其多种补偿功能包括空间间隙补偿、平行度补偿、故障式补偿、象限误差补偿和统计补偿、温度补偿、垂直度补偿、平面补偿等等。有关数控系统内存在的内装高性能PLC控制模块，能够使用梯形图对其进行高级语言编程，可以通过直观的在线调整等功能提供帮助。在编程工具中含有在车床上使用的PLC标准和用户程序实例示范，用户能够根据PLC标准在原有的程序基础上自行修改，这样的操作模式给予了用户对程序建立的需求。

多媒体技术与声像技术融合在一起，使计算机在处理文字与声像方面的能力更加直接更加具体，大大提高了计算机的综合性能。在数控技术领域中也是如此，在数控技术领域中也是如此，运用多媒体能够将信息的处理转向更加综合和智能的形式，在实时监控系统及生产现场，可以对设备的故障进行及时报警及诊断，并对过程参数的设置进行监督和测量。

2.3 体系结构方面的应用。采用高度集成化的CPU和RISC芯片及大范围的集成电路、专用电路相结合，均可到达提升数控系统的集成度及软件和硬件的效率。FPD平板技术显示的采用，也大大提高了显示器的基本性能。平板显示器的产生为用户带来了极大的方便，它采用高科技含量技术，将显示器设计为重量轻、耗能低、便于携带的物体。并在原先基础上将显示屏尺寸加大，实现超大屏幕显示，成为21世纪显示器的引领者。它的设计原理是运用高科技封装及互联技术，将半导体及表面安装技术相结合，以此来增加集成电路的密度，并将互连长度降低，从而大大降低产品生产成本，并优化其性能，使零件大小缩小，并提高了其可靠性。

硬件模块化的产生为数控系统的集成化和标准化提供了有利的条件，根据每个用户不同的要求，根据其基本模块做成标准的系列产品，并通过积木方式对其功能进行简单的剪辑和增减，从而形成各种层次的数控系统。对机床进行集体联网可以实现集中化管理和远程操作，并一定程度减少了因人为失误而引发的故障。运用这种方式，可以在任何一台机床上对其他机场进行远程编程、参数设定、参数修改、开机关机，且在主机台可以显示其他任何几台的操作画面。

采用通用计算机所组成的模块化和嵌入式结构，便于扩展和升级，这样的结构可以组成不同层次和不同类型的数控系统。现在传统数控系统的基础上提出了更新的闭环控制模式，由于制造加工过程中具有较多变量因素，且工艺参数复杂，其中包括尺寸、温湿度、摩擦、形状等关键因素，因此要全方面控制过程中的每个关键因素，最好采用多变量闭环控制方式来对其进行监控，在整个加工过程中对其参数进行控制。这样不仅能将智能化、网络技术、CAD技术、动态数据管理能技术高效地结合在一起，形成一个综合性能极其强大的控制系统，还能够实现集成化和智能化的统一。

参考文献

1 宋波.论机械制造的智能化技术发展趋势[J].现代商贸工

业，2009（21）

2 李建勇.机电一体化技术[M].科学出版社，2004