机床数控技术的发展趋势

为了在越来越激烈的全球巿场竞争中立于不败之地，各工业发达国家均投入巨资，对现
代制造技术进行研究开发，并相继提出了多种全新的制造模式。如集成制造、柔性制造、智
能制造、数字制造、网络制造等，其目标不外乎提高制造的效率和精度，以及增加加工的
适应性和降低生产成本。

数控机床(系统)作为现代制造系统的关键基础单元，其功能的强弱和性能的好坏决定着
上述制造模式的成败。为适应日益复杂的制造过程，数控技术正在发生根本性变革。在体
系结构方面，数控系统已基本上实现由专用型封闭式结构模式向通用型开放式结构模式
的转型，并向基于 PC 的全数字化体系结构发展；在网络化基础上，数控系统可方便地
与 CAD/CAM 集成为一体，数控机床的联网运行，使得车间网络化监控、维护与管理变成
了现实；在数控系统的高速、高精、高效控制方面，也采取了很多措施，如高速下的平滑
控制算法、提高系统的快速响应能力、提高反馈和控制环节的数据分辨率等，获得了不错
的效果；在智能化控制方面，通过采样加工过程中影响产品加工质量的外部变量，实现
了加工参数的自动修正、调节与补偿，有效提高了 CNC 的工作效率。本文结合近两年来作
者所在国家数控系统工程技术研究中心和武汉华中数控股份有限公司参观汉诺威
EMO2005 和芝加哥 IMTS2006 的观感，以及我们长期以来对数控技术发展动态的关注，
对上述数控技术的发展趋向作一探讨。
 

一、数控系统体系结构向基于 PC 的全数字化开放体系结构方向发展

1 基于 PC 的开放式数控系统已得到广泛认可，具有强大的生命力

从两次机床展上可以看到，著名厂商的高档数控系统都以基于 PC 的开放数控系统为主
流。

SINUMERIK 840Di sl 是基于 PC 的数控系统，其软件系统[MMC(人机通信)软件系统 、
NC(数字控制)软件系统、PLC(可编程逻辑控制)软件系统和通信及驱动接口软件]中的
MMC 软件系统采用 Windows NT 或 XP 操作系统。机床制造商可以按照自己的特殊操作
方式和理念，利用 Windows 技术改变人机界面(HMI)。其开放式系统理念的一个重要特
点是，可以在数控核心部分，使用标准的开发工具对用户指定的系统循环和功能宏进行
调整。

FANUC 16i/18i/21i/30i 系列是具有网络功能的超小型、超薄型高档 CNC 系统，其硬件
结构采用 CNC 内建 PC 型式，NC 卡完成高实时性要求的数控运算和 PLC 控制功能，PC
完成操作界面、编程、数据管理、网络等相对弱实时性要求功能。操作系统采用 Windows 
2000/XP 或 Windows CE。备有 C 语言执行程序、嵌入式宏执行程序等各类功能。CNC 系
统与主计算机的连接接口采用高速串行总线(HSSB)。FANUC 300i/310i/320i 系列采用
Windows CE 作为操作系统，并提供动态链接库函数供用户二次开发。