开放式数控系统在超精密加工中的应用

数控技术经过四十多年的发展日益成熟，于 90 年代初出现了开放性数控系统的概念，并
逐渐出现了开放性数控系统取代以往专用数控系统的趋势。目前，各发达国家都在竞相发

“

展自己的开放式体系结构的数控系统，如美国的 下一代工作站 /

”

机床控制器体系结构  

NGC(The Next GenerationWork-station/Machine Control)

“

；欧洲的 自动化系统中开放式体系

结 构 OSACA(Open System Architecture for Control Within Automation Systems) ； 日 本 的 
OSEC(Open System Environment for Controller)等。我国国家计委和科技部在 99 年 7 月 14 日

“

发布的《当前国家优先发展的高技术产业化重点领域指南》中制造技术中的第一项即为 适

”

用先进的数控机床及开放式数控系统 。目前开放式数控系统也已经应用于超精密加工领

 

域。 1 

 

开放式数控系统的特点

目前的专用数控系统(包括软件和硬件)，基本不具备可移植性，都是为特定的机床或设
备专门开发的，从而使得其成本十分昂贵。随着制造技术的发展，要求整个制造系统具有
更多的开放性，集成为一个具有更大柔性的系统。在九十年代初就出现了开放式数控系统

 

的概念，目前的开放式数控系统多以 PC 机为基础，配上各种控制卡。与以往的专用数控

 

系统相比，开放式数控系统一般具有如下特点：
1.

 

格较低，性能价格比极高

由于开放式数控系统具有较强的可移植性，使其开发费用大大下降，维修更简易，质量
更可靠，性能更加完善，增强了开放式数控系统的市场竞争能力。以往一套专用超精密数
控加工系统动辄就上百万，更存在禁运的问题，而一套开放式超精密加工数控系统成本
则低得多。
2.

 

模块化的设计

开放式数控系统中的各模块相互独立，可让用户在较大范围内根据需求配置系统，如机

 

床轴数、 I/O 点数等，而当系统硬件改变时，只需简单修改数控系统软件，即可满足需求。
具有更大的灵活性，更能适应市场的动态变化。
3.

 

丰富友好的人机界面

机床制造商或用户可在开放式环境下用不同的编程语言随心所欲地开发最适合自己用途
的人机界面，完善自己的数控系统，如某些特殊机床的专用控制功能，而不必过多地考
虑数控系统控制器的核心部分。
4.

 

优良的开放性能

 

开放式数控系统能方便地挂上第三方的应用软件，如各种 CAD/CAM 软件、测试软件或管
理软件满足自己的需求。开放式数控系统可集众家之长，其优势是不言而喻的。
5.

 

支持多种操作平台

开放式结构的数控系统比以往的专用数控系统能更好地支持各种不同的操作平台，如：  
windows windowsNT

 

， Unix  

， OS2 等。

2 

 

开放式数控系统在超精密加工中的应用

 

开放式数控系统由于其自身的优越性，目前在超精密加工中也得到了较广泛的应用。
1.

 

国外开放式数控系统在超精密加工中的应用

 

英国 Rank Pneumo

 

公司在八十年代末开发了 Nanoform300 机床。该机床不仅能够进行切削

加工，还可以用金刚石砂轮进行磨削，能加工直径为 300mm 的非球面金属反射镜。机床

 

的控制系统采用的是美国 DELTA TAU 公司的可编程多轴运动控制器(PMAC)。该控制器采
用了先进的数字信号处理技术。最初选用的是摩托罗拉的 56001 数字信号处理器(DSP)。每
个卡可控制多达 8

 

个伺服轴，可用 PC、XT/AT、VME、STD32

 

或 PCI 总线形式(都可完全脱

机运行)。16/18 位的 DAC 输出分辨率。10/15MHZ 的编码计数率，高达 320MHZ 的有效输