隨著科學技術的發(fā)展寥假，世界先進制造技術的興起和不斷成熟撩怀，對數(shù)控加工技術提出了更高的要求垦适，超高速切削茂蓬、超精密加工等技術的應用栖啰，對數(shù)控機床的各個組成部分提出了更高的性能指標當今的數(shù)控機床正在不斷采用最新技術成就，朝著高速化吴钧、高精度化劫漠、多功能化、智能化开摄、系統(tǒng)化與高可靠性等方向發(fā)展售拼。具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

　“盥怼⑴ 高速度與高精度化

　　速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標贱鼻，它直接關系到加工效率和產(chǎn)品的質量，特別是在超高速切削滋将、超精密加工技術的實施中邻悬，它對機床各坐標軸位移速度和定位精度提出了更高的要求．另外，這兩項技術指標又是相互制約的随闽，也就是說位移速度越高父丰，定位精度就越難提高。現(xiàn)代數(shù)控機床配備了高性能的數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)掘宪，其位移分辨率（相應于進給速度）已可達到lμm (100一2 40m / min）蛾扇、0 01μm (24m /min）、0.01m (400一800mm/min)魏滚。為實現(xiàn)更高速度镀首、更高精度的指標，目前主要在下述幾方面采取措施進行研究鼠次。

　　1) 數(shù)控系統(tǒng)

　　采用位數(shù)更哄、頻率更高的微處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度目前已由原來的8位CPU過渡到16齿矗、32位及64位CPU用玷，主頻已由原來的5MHz提高到16MHz、20MHz爷凫、32MHz疗涎，有些系統(tǒng)已開始采用雙CPU結構，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力罪团，即提高插補運算的速度和精度遭唠。

　　2）伺服馭動系統(tǒng)

　　全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)．大大提高了系統(tǒng)的定位精度、進給速度窄栓。所謂數(shù)字伺服系統(tǒng)颊姻，指的是伺服系統(tǒng)中的控制信息用數(shù)字量來處理．隨著數(shù)字信號微處理器速度的大幅度提高组莲，伺服系統(tǒng)的信息處理可完全用軟件來完成，這就是當前所說的“數(shù)字伺服”．數(shù)字伺服系統(tǒng)利用計算機技術矫恳，在電機上用專用 CPU 來實現(xiàn)數(shù)字控制咒饼，它一般具有下列特性：

　　①     采用現(xiàn)代控制理論刮赵，通過計算機軟件實現(xiàn)最佳最優(yōu)控制

　∮媪颉② 數(shù)字伺服系統(tǒng)是一種離散系統(tǒng)，它是由采樣器和保待器兩個基本環(huán)節(jié)組成的编曼。其校正環(huán)節(jié) PID 控制由軟件實現(xiàn)豆巨。計算機處理位置、速度和電流構成的三反饋全部數(shù)字化掐场。

　⊥印③ 數(shù)字伺服系統(tǒng)具有較高的動、靜態(tài)精度．在檢測靈敏度熊户、時間和溫度漂移以及噪聲和外部干擾方面有極大的優(yōu)越性

　∑继拧④ 系統(tǒng)一般配有 SERCOS  (Serial Real-time Communication System,串行實時通訊系統(tǒng))版，這種新的標準接口提供了數(shù)字驅動設備嚷堡、I / 0 端口蝗罗，與運動／機床控制器之間的開放的數(shù)字化接口．與現(xiàn)場總線相比，它可以實現(xiàn)高速位置閉環(huán)控制蝌戒，處理多個運動軸的控制串塑，同時可以采用精確、高效的光纖接口北苟，以確保通訊過程的無噪聲拟赊，簡化模塊之間的電纜連接，提高系統(tǒng)的可靠性捅青。

　　在采用全數(shù)字伺服系統(tǒng)的基礎上開始采用直線電動機直接驅動機床工作臺的“零傳動”直線伺服進給方式直線伺服電機是為了滿足數(shù)控機床向高速、超高速方向發(fā)展而開發(fā)的新型伺服系統(tǒng)炬锦。

　　3）機床靜豺孤、動摩擦的非線比補償控制技術

　　機械動、靜摩擦的非線性會導致機床爬行孝炫，除了在機械結構上采取措施降低摩擦外凌秩，新型的數(shù)控伺服系統(tǒng)具有自動補償機械系統(tǒng)靜、動摩擦非線性的控制功能抽茸。

　　4）高速大功率電主軸的應用

　　在超高速加工中段许，對機床主軸轉速提出了極高的要求（10000~75000r/min）, 傳統(tǒng)的齒輪變速主傳動系統(tǒng)已不能適應其要求．為此，比較多地采用了所謂“內裝式電動機主軸” ( Buil 己 in Motorspindle ) 碍讼，簡稱“電主軸”它是采用主軸電動機與機床主袖合二為一的結構形式驹毁，即采用無外殼電動機选癣，將其空心轉子直接套裝在機床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體內廊席，機床主軸單元的殼體就是電動機座杰刽，實現(xiàn)了變頻電動機與機床主軸一體化．主軸電動機的軸承需要采用磁浮軸承、液體動靜壓軸承或陶瓷滾動軸承等形式王滤，以適應主軸高速運轉的要求贺嫂。

　　5) 配置高速、功能強的內裝式可編程控制器 (PLC)

　　提高可編程控制器的運行速度雁乡，來滿足數(shù)控機床高速加工的速度要求新型的 PLc 具有專用的 CPU 第喳，基本指令執(zhí)行時問可達 0 .2 嚴 s ／步，編程步數(shù)達到 16000 步以上踱稍。利用 PLC 的高速處理功能曲饱，使 CNC 與 PLC 之間有機地結合起來，滿足數(shù)控機床運行中的各種實時控制要求寞射。

　∮婀ぁ⑵ 多功能化

　　①     數(shù)控機床采用一機多能桥温，以最大限度地提高設備利用率引矩。

　　②     前臺加工侵浸、后臺編輯的前后臺功能旺韭，以充分提高其工作效率和機床利用率。

　×终А③     具有更高的通信功能宙锡，現(xiàn)代數(shù)控機床除具有通信口、 DNC 功能外還具有網(wǎng)絡功能戒腔。

　『ァ⑶ 智能化

　　① 引進自適應控制技術  自適應控制 AC（Adaptive Control）技術的目的是要求在隨機變化的加工過程中掸枉，通過自動調節(jié)加工過程中所測得的工作狀態(tài)八领、特性，按照給定的評價指標自動校正自身的工作參數(shù)磷妻，以達到或接近最佳工作狀態(tài)．由干在實際加工過程中鼠灼，大約有 30 余種變量直接或間接地影響加工效果，如工件毛坯余量不均勻搁赘、材料硬度不均勻眯词、刀具磨損、工件變形愁反、機床熱變形等延届。這些變量事先難以預知剪勿，編制加工程序時只能依據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，以至在實際加工中祷愉，很難用最佳參數(shù)進行切削窗宦。而自適應控制系統(tǒng)則能根據(jù)切削條件的變化，自動調節(jié)工作參數(shù)二鳄，如伺服進給參數(shù)赴涵、切削用量等，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)订讼，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度髓窜，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產(chǎn)效率。

　∑鄣睢② 采用故障自診斷寄纵、自修復功能這主要是指利用 CNC 系統(tǒng)的內裝程序實現(xiàn)在線故障診斷，一旦出現(xiàn)故障時脖苏，立即采取停機等措施程拭，并通過 CRT 進行故障報警，提示發(fā)生故障的部位盼掘、原因等督羊。并利用“冗余”技術，自動使故障模塊脫機彰巫，接通備用模塊塑赁。

　　③ 刀具壽命自動檢測和自動換刀功能利用紅外童丢、聲發(fā)射（ AE ）糠味、激光等檢測手段，對刀具和工件進行檢測择车。發(fā)現(xiàn)工件超差渊伐、刀具磨損、破損等阀严，進行及時報警多析、自動補償或更換備用刀具，以保證產(chǎn)品質量企舌。

　　④ 引進模式識別技術應用圖像識別和聲控技術筝野，使機器自己辨識圖樣晌姚，按照自然語言命令進行加工。

　⌒埂⑷ 高可靠性

　　數(shù)控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標挥唠，它取決于數(shù)控系統(tǒng)和各伺服驅動單元的可靠隆抵恋，為提高可靠性，目前主要采取以下幾個方面的措施宝磨。

　』」亍① 提高系統(tǒng)硬件質量。

　』斤薄② 采用硬件結構模塊化世囊、標準化、通用化方式

　×椤③ 增強故障自診斷株憾、自恢復和保護功能

　　綜上所述幾方面外，數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)正向小型化晒衩、數(shù)控編程自動化等方向發(fā)展嗤瞎。

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