數(shù)控系統(tǒng)作為對數(shù)控機床發(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)系到機床的性能和規(guī)格。因而今后中國的數(shù)控機床產(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。

　　作為世界的數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)及制造廠商，三菱電機和廣大的中國國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)廠商一起，致力于中國的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其投放于中國市場的數(shù)控產(chǎn)品，在近幾年中無論從性能價格比，以及性能規(guī)格上積極迎合中國市場的需求。以下結(jié)合中國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展展望，就數(shù)控系統(tǒng)方面，應(yīng)具備哪些功能方面，以目前三菱針對中國市場而開發(fā)并投放于市場的主力產(chǎn)品（EZmotion60、EZmotion68、以及M60S系列等）和今后推廣的新機種（M70、M700系列）為藍(lán)本，就主要功能實現(xiàn)等技術(shù)層次方面樂意和廣大讀者做一介紹和探討。

　　1.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)控機床的機械精度以及合適的加工條件。針對數(shù)控機床的具有高精度、高質(zhì)量加工要求，體現(xiàn)在前兩者在機電控制上的結(jié)合。為實現(xiàn)這樣的指標(biāo)，就整體的數(shù)控系統(tǒng)方面筆者認(rèn)為應(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、高分辨率編碼器等）的控制精度。2）對應(yīng)于機械部分的靜態(tài)誤差的補償能力（背隙、機械補償?shù)龋?）對應(yīng)于機械部分的動態(tài)補償（LostMotion、溫度補償、高速優(yōu)化機械響應(yīng)及前饋控制等）。三菱電機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，在機種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*納米指令、控制路徑的納米插補、高速光纖伺服通訊網(wǎng)絡(luò)（MACHnet）、高增益控制II型伺服控制、高可控制型HF電機以及高分辨率的100萬脈沖或1600萬脈沖編碼器。另外、針對技術(shù)上的難題：機械動態(tài)控制精度的補償方面，更搭載了SSS控制（SuperSmoothSurface）、OMR-FF控制（OptimumMachineResponse-FeedForward）、DDC控制（DirectDriveCommunication）等。

　　2.率、復(fù)合型加工

　　現(xiàn)場的生產(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)控機床上完成。具體的主要技術(shù)指標(biāo)上分別體現(xiàn)在:1）加工圖紙至加工程序的轉(zhuǎn)換的簡便性;2）高速加工能力;3）多系統(tǒng)（通道）車銑一體化復(fù)合型加工等方面。三菱電機為滿足今后中國市場的需求，在其數(shù)控產(chǎn)品上，例如M70/M700本體，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NAVIMILL/NAVILATHE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。而對于更多的諸如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）和充實的車銑功能，以方便客戶能在同一臺數(shù)控機械上對多個零部件的同時加工和自動完成高度復(fù)雜的加工程序并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縮小。

　　3.高操作性、智能化人機界面

　　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)控機床的不斷普及和市場的擴展，又有更多的機械也將加入數(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*實際現(xiàn)場操作需求和機械廠家的畫面?zhèn)€體化設(shè)計。數(shù)控系統(tǒng)的人機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：1）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能希望的畫面;2）何如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;3）使用觸摸屏方式，減少機械操作面板的硬件配置的同時，提高設(shè)計的靈活性等等。在三菱的M70/M700系列中，其標(biāo)準(zhǔn)畫面的設(shè)計和現(xiàn)有機種相比，其畫面構(gòu)成，字體大小，色彩配置，在更好地吻合現(xiàn)場需求的同時，相對其畫面數(shù)量增加近20%，通過菜單鍵的組合和運用彈出畫面等功能，切換畫面所需鍵操作則減少了20%，提高了畫面的信息顯示能力和操作性能。同時針對在線編程方面，能隨輸入指令同步顯示編程指令格式和檢查其輸入正確性。而利用NCDesigner、或觸摸屏等硬軟件工具，則為一些機械廠家提供了開機畫面的個性化設(shè)計，并且通過簡單的畫面部件重新排列組合，更為使用三菱數(shù)控客戶創(chuàng)造獨自的NC操作畫面，以區(qū)別其他機械廠家產(chǎn)品和提高操作性提供了強有力的手段。

　　4.*機械響應(yīng)控制

　　數(shù)控機床并不是只有數(shù)控系統(tǒng)的機床設(shè)備，機械的性能會直接影響到實際的加工效果。由于機械的設(shè)計、材質(zhì)、制造、裝配等的不同，從而導(dǎo)致機械的特性有很大的差異，在這種情況下，為了提高數(shù)控機床的動態(tài)加工精度，就必須對機械上引起誤差的主要因素加以考慮，進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚恚拍苓_(dá)到滿意的動態(tài)加工精度。

　　三菱的OMR（Optimummachineresponse）控制功能，是對產(chǎn)生軌跡誤差主要原因的機械和電機的模型進(jìn)行推定（考慮其慣量、摩擦、粘性系數(shù)等），并且基于這個模型進(jìn)行前饋控制，實現(xiàn)高精度的加工。借助于此，圓弧插補中的象限突起和實際軌跡小一圈的現(xiàn)象也得到了大幅度的改善。與以前簡單的前饋控制不同，OMR控制功能更傾向于考慮實際的機械和電機的狀態(tài)，根據(jù)實際狀態(tài)的變化，進(jìn)行動態(tài)的精密控制。

　　OMR控制功能包含兩個部分-高精度校正功能和OMR-FF控制。OMR控制-高精度校正功能通過對機械側(cè)彈性形變、動態(tài)摩擦、粘性系數(shù)的推定，實現(xiàn)滿意的動態(tài)加工效果。OMR-FF是通過高增益的三環(huán)控制，促使機械達(dá)到*響應(yīng)，但不會引起機械振動的前饋控制。

　　5.綜合生產(chǎn)管理、數(shù)字化、信息化加工

　　利用多臺的數(shù)控機床，進(jìn)行類似汽車、或3C的部品加工，是當(dāng)今機械加工現(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：1）信息開放種類，如機床運行狀態(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，針對數(shù)控機床行業(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-F@ctory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*有效的運行保障。

　　以上為我對中國數(shù)控機床行業(yè)的發(fā)展過程中，就數(shù)控系統(tǒng)的控制技術(shù)的現(xiàn)狀和近期發(fā)展副方向做了部分介紹。希望廣大讀者和我一起探討，為中國數(shù)控發(fā)展作貢獻(xiàn)。