自1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)實(shí)驗(yàn)性數(shù)控銑床系統(tǒng)出現(xiàn)，到現(xiàn)在已走過了幾十年的發(fā)展歷程。數(shù)控系統(tǒng)到目前為止共發(fā)展了6代：第一代是電子管數(shù)控系統(tǒng)，第二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng)，第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng)，第四代是小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，第五代是微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，第六代是 PC 數(shù)控系統(tǒng)。原來傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)采用單片機(jī)作為處理器，這樣帶來處理速度慢、存儲(chǔ)容量小，然后隨著現(xiàn)代加工對(duì)加工制造業(yè)發(fā)展需求越來越大。因此，這種模式越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代加工需要，比如程序存放空間問題，數(shù)控程序越來越大，而傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)存放空間不夠大。這樣情況下就誕生了DNC通訊，但是殊不知這樣的模式不能從根本上解決這類問題，而隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展，程序容量越來越方便、便宜，在這種情況下PC式數(shù)控系統(tǒng)開始采用大存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)設(shè)備，從根本上解決這種問題。PC式數(shù)控系統(tǒng)目前是先進(jìn)的結(jié)構(gòu)體系，具備了計(jì)算機(jī)的一些特性，比如高分辨率的顯示、強(qiáng)大的處理速度、靈活方便的操作系統(tǒng)，最大的特性是網(wǎng)絡(luò)化的普及發(fā)展，極大的改變了傳統(tǒng)加工的模式。

     計(jì)算機(jī)的發(fā)展，隨著處理器的功能越來越大，逐漸取代原來NC +PLC這種模式，取而代之的是NC和PLC共用一個(gè)處理器，大大降低成本，還能保證處理時(shí)序的問題。PLC采用更為靈活的ST語言來編寫，減少了程序數(shù)量和步驟，也更靈活的實(shí)現(xiàn)了邏輯處理能力，而且計(jì)算機(jī)的掃描周期要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原理的周期，真正實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)。            

 

2　數(shù)控系統(tǒng)的智能化具有以下特性

   2.1　操作智能化

     智能化的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該具有底層操作系統(tǒng)，并且通過總線和相關(guān)設(shè)備通訊，具有高響應(yīng)，高運(yùn)算、高速度等特性；同時(shí)，系統(tǒng)還具有良好的開放性和人機(jī)界面，系統(tǒng)針對(duì)不同型號(hào)和類型的機(jī)床特點(diǎn)，通過KV編輯軟件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)操作界面進(jìn)行深入定制；另外，系統(tǒng)硬件采用電阻觸摸屏，目的是讓用戶能夠?qū)崿F(xiàn)“一鍵直達(dá)”，最大程度地簡化了用戶的操作，降低用戶的學(xué)習(xí)和使用成本。

　　智能化的數(shù)控系統(tǒng)，還提供一種全新的圖形引導(dǎo)編程方式，引導(dǎo)用戶一步一步完成加工步驟，通過圖形或動(dòng)畫的方式，用戶只需要填寫加工所必須的加工參數(shù)即可，無需記憶繁瑣的步驟，把記憶的工作從人腦中解放出來，最大程度的降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

   2.2　加工智能化

     智能化的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該集成三維圖形模擬軟件，能夠?qū)庸み^程進(jìn)行在線和離線實(shí)時(shí)仿真。有多種工件形狀可供選擇，如棒料、管型件、六角型件，工件尺寸完全參數(shù)化。有多種工裝夾具可供選擇，加工坐標(biāo)系自由設(shè)定。可以自由選擇常見的刀具類型，刀具形狀尺寸參數(shù)化，主動(dòng)進(jìn)行刀具和工件之間的干涉檢查。支持各種基本加工工藝的模擬，可以設(shè)置工件剖視圖，工件內(nèi)部剖視120度，能夠非常直觀地看內(nèi)空的切削效果，避免了實(shí)際加工中看不到內(nèi)部的缺陷，真正實(shí)現(xiàn)了材料去除過程一目了然。除標(biāo)準(zhǔn)工藝循環(huán)外，智能化的數(shù)控系統(tǒng)還應(yīng)該有高度開放性，來滿足不同客戶的需求，降低用戶編程時(shí)間和減少用戶輸入程序錯(cuò)誤的概率，如多個(gè)切槽或者加工多頭螺紋等。

     現(xiàn)在用戶編程過程中，對(duì)加工參數(shù)的選擇最為困難，因?yàn)樗屑庸?shù)都是不斷通過實(shí)驗(yàn)得出，而這套參數(shù)只有該實(shí)驗(yàn)人員或相關(guān)人員知道，影響了工藝參數(shù)的傳遞。因此，智能化的數(shù)控系統(tǒng)需要對(duì)工藝這一塊的插件，如客戶對(duì)工藝參數(shù)的選擇有疑問，可以按鍵盤上的快捷鍵，打開工藝參數(shù)支持系統(tǒng)界面，里面保存了前面很多位工程師的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，通過設(shè)定刀具類型、刀具材料、工件材料、工件形狀及加工方式等參數(shù)，由系統(tǒng)自動(dòng)生成主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、進(jìn)給量等工藝參數(shù)的推薦值。

     每臺(tái)機(jī)床因?yàn)闄C(jī)械特性、裝配工藝等各有差異，即便是同樣的數(shù)控系統(tǒng)，應(yīng)用于不同的機(jī)床時(shí)，也需要設(shè)定不同的參數(shù)，以提高機(jī)床相應(yīng)速度、精度等。快速匹配最佳伺服和電機(jī)參數(shù)，優(yōu)化機(jī)床動(dòng)態(tài)性能，提高加工效率和精度。

   2.3　編程智能化

     智能化的數(shù)控系統(tǒng)，應(yīng)該具備智能化的編程方式，既能兼容傳統(tǒng)的G代碼和M代碼，保證原來加工程序可以使用，又能提供更靈活的生成程序的途徑，如通過三維圖形，設(shè)置相對(duì)應(yīng)的加工參數(shù)，如加工刀具、加工參數(shù)等，然后通過引導(dǎo)用戶一步一步操作，并最終生成用于加工這一特征的一段（若干行）NC程序。這個(gè)全新的功能，可以簡化編程步驟，提高編程效率，減少用戶輸入程序的時(shí)間，是智能化數(shù)控系統(tǒng)一個(gè)亮點(diǎn)。

   2.4　維護(hù)智能化

     首先，智能化的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有自身診斷的功能，通過電氣檢測元器件反饋信號(hào)，實(shí)時(shí)反饋給數(shù)控系統(tǒng)機(jī)床的故障，并且通過圖形化診斷工具用于監(jiān)控機(jī)床各輔助電氣部件的工作狀態(tài)，并且為用戶診斷機(jī)床電氣故障提供幫助，它將每一部件的輸入輸出點(diǎn)的狀態(tài)、電氣或機(jī)械原理通過圖形方式展現(xiàn)出來，便于用戶直觀地監(jiān)控其工作狀態(tài)，診斷相應(yīng)的電氣故障。這樣電氣故障很直觀的反饋給用戶，方便用戶快速診斷故障，并提供解決問題的思路和辦法，引導(dǎo)用戶一步一步操作，直到最終解決問題。其次，智能化的數(shù)控系統(tǒng)還應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)診斷功能。如果機(jī)床出現(xiàn)任何故障，第一時(shí)間將機(jī)床的故障發(fā)送到維護(hù)或管理人員的手機(jī)或電子郵箱上，使其第一時(shí)間了解到當(dāng)前機(jī)床狀態(tài)，及時(shí)處理機(jī)床所發(fā)生的故障。有了這種功能，維護(hù)人員就不需要24小時(shí)停留在生產(chǎn)車間，還應(yīng)在網(wǎng)盤上自動(dòng)備份機(jī)床相關(guān)的操作信息。如果用戶的數(shù)控機(jī)床通過互聯(lián)網(wǎng)與系統(tǒng)制造商的網(wǎng)絡(luò)相連接，當(dāng)機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)向相關(guān)專家請(qǐng)求，相關(guān)專家即可通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的方式直接訪問該用戶數(shù)控機(jī)床，了解相關(guān)的信息，隨時(shí)可幫助用戶快速解決數(shù)控系統(tǒng)軟件的問題。 

   2.5　車間智能化

     基于DNC技術(shù)，利用豐富的高速網(wǎng)絡(luò)功能，將多臺(tái)智能化數(shù)控系統(tǒng)連接起來，通過PC電腦可觀察機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和程序狀態(tài)，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控加工現(xiàn)場的作業(yè)。另外，通過數(shù)控機(jī)床與工廠的網(wǎng)絡(luò)相連接，可以使管理部門實(shí)時(shí)了解機(jī)床加工情況，并結(jié)合公司的ERP管理軟件，及時(shí)提醒用戶補(bǔ)充相關(guān)原材料和消耗品，從而保證車間加工和庫存產(chǎn)品兩者最大利益化，并統(tǒng)計(jì)出每加工一件產(chǎn)品的成本，提供給公司的管理層，幫助公司及時(shí)做出合理的決策，實(shí)現(xiàn)車間級(jí)的智能化和信息化管理（見圖1）。

　　

　　                                    圖1　車間的自動(dòng)化及智能化

 

3　結(jié)語

     隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的單機(jī)智能化和網(wǎng)絡(luò)智能化已成為數(shù)控機(jī)床研究的重要領(lǐng)域。由于人工成本越來越貴，機(jī)器手等輔助設(shè)備的出現(xiàn)陸續(xù)替代了人工，這時(shí)就對(duì)數(shù)控設(shè)備的兼容性和協(xié)調(diào)性提出了更高的要求。智能化的數(shù)控機(jī)床將變得越來越“聰明”和人性化，在將來的工廠里，數(shù)控機(jī)床不僅是一臺(tái)加工設(shè)備，而是工廠管理網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，具備更加廣泛的人機(jī)交互、物-物通信功能，從而開創(chuàng)智能數(shù)控技術(shù)的新篇章。