導(dǎo)讀

INTRODUCTION

由于數(shù)控技術(shù)是高度市場化條件下競爭發(fā)展起來的，其前沿?cái)?shù)控技術(shù)的研究與開發(fā)主要集中于知名數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)中，呈現(xiàn)出了百花齊放、百家爭鳴的良好局面。

作為機(jī)床、機(jī)器人等主機(jī)設(shè)備的大腦，數(shù)控系統(tǒng)須與之配套使用才可以發(fā)揮效用。從數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)與主機(jī)廠的關(guān)系來看，數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)主要有3種發(fā)展模式。 （1）西門子模式。其主要特點(diǎn)是數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)專注于生產(chǎn)各種規(guī)格的數(shù)控系統(tǒng)，提供各種標(biāo)準(zhǔn)型的功能模塊，為全世界的主機(jī)廠提供批量配套。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是：主機(jī)廠和數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有利于形成專業(yè)化、規(guī)模化生產(chǎn)。缺點(diǎn)是：數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)和主機(jī)廠為買賣關(guān)系，雙方結(jié)合不夠緊密，主機(jī)廠缺乏意愿將知識(shí)產(chǎn)權(quán)分享給數(shù)控系統(tǒng)廠。 （2）哈斯模式。主機(jī)廠獨(dú)立開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)，并與其自產(chǎn)的主機(jī)裝備配套銷售。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是：主機(jī)銷售帶動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)推廣。其缺點(diǎn)是：主機(jī)廠獨(dú)有品牌的數(shù)控系統(tǒng)很難被其它主機(jī)廠選用。 （3）馬扎克模式。主機(jī)廠在數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)提供的開發(fā)平臺(tái)上，研發(fā)自主品牌的數(shù)控系統(tǒng)，與其主機(jī)配套銷售。這一模式既避免了 “西門子模式”和 “哈斯模式”的缺點(diǎn)，又發(fā)揚(yáng)了其自身的優(yōu)點(diǎn)。這使得主機(jī)廠所需要的特殊控制要求、加工工藝和使用特色可方便地融入到數(shù)控系統(tǒng)中。主機(jī)廠用較少的投入，可形成自己的特色技術(shù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品。主機(jī)廠自主品牌的數(shù)控系統(tǒng)的推廣，還可以進(jìn)一步強(qiáng)化主機(jī)廠的品牌，增加用戶對主機(jī)廠的忠誠度，降低主機(jī)廠采購數(shù)控系統(tǒng)的成本，同時(shí)帶動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 近二三十年來，隨著科技的進(jìn)步和信息化水平的提升，數(shù)控技術(shù)也在不斷進(jìn)步與演化。從數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展歷程來看，其技術(shù)可以分為三個(gè)階段：數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)及智能化技術(shù)。

數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù) 隨著人們制造精度、效率、成本控制等方面的要求不斷提高，數(shù)控系統(tǒng)必須具有全閉環(huán)、高速高精、多軸聯(lián)動(dòng)與多通道和誤差補(bǔ)償?shù)雀叨斯δ?。?shù)控系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)主要解決用數(shù)控系統(tǒng)替代人的體力勞動(dòng)和少部分腦力勞動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對數(shù)控裝備的高效精確控制，提高數(shù)控裝備的可靠性、加工質(zhì)量和效率，縮短生產(chǎn)周期，滿足制造業(yè)高水平發(fā)展的要求。 針對數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)，目前國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)進(jìn)行了廣泛的工業(yè)實(shí)踐。 發(fā)那科的Series 0i MODEL F、Series 0i MODEL F Plus數(shù)控系統(tǒng)是具有先進(jìn)伺服技術(shù)的CNC系統(tǒng)，能進(jìn)行納米級(jí)的精密運(yùn)算。基于該類數(shù)控系統(tǒng)，發(fā)那科推出ROBONANOα-NMiA超精密加工機(jī)，將0.1nm指令應(yīng)用于加工程序和超精密插補(bǔ)中，結(jié)合發(fā)那科超精密控制技術(shù)，可加工手表和光電子元器件等高精密部件以及生物醫(yī)藥行業(yè)產(chǎn)品。圖1是應(yīng)用α-NMiA的0.1nm指令與其前期1nm指令的加工表面輪廓的對比，可看出α-NMiA的0.1nm指令可顯著提高加工輪廓的精度及質(zhì)量。

圖1 ROBONANO α-NMiA的0.1nm指令與1nm指令加工質(zhì)量對比 三菱的M800/M80系列數(shù)控系統(tǒng)具有漸開線插補(bǔ)功能，能創(chuàng)建平滑高精的漸開線指令軌跡。M800/M80/C80的SSS-4G高精度控制功能，能有效抑制機(jī)械振動(dòng)，縮短加工時(shí)間，平滑加工軌跡，實(shí)現(xiàn)高速高精加工。圖2所示為三菱M70數(shù)控系統(tǒng)（未采用SSS-4G高精控制功能）與M80數(shù)控系統(tǒng)（采用SSS-4G高精控制功能）對于轉(zhuǎn)角平滑控制的對比圖，對比結(jié)果證明基于規(guī)范模型的前饋控制，能實(shí)現(xiàn)更平滑的高精伺服控制。

圖2 三菱M80的SSS-4G功能用于轉(zhuǎn)角平滑控制

西門子SINUMERIK 840Dsl系列數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軟硬件的靈活搭配可滿足多種設(shè)備及生產(chǎn)環(huán)境的需求。SINUMERIKMDynamic工藝包提供CAD/CAM解決方案，集成了完整的銑削技術(shù)，包括精優(yōu)曲面的創(chuàng)新型運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，以適應(yīng)五軸銑削加工。SINUMERIK 840Di sl數(shù)控系統(tǒng)可按照個(gè)性化的操作方式和理念，改變?nèi)藱C(jī)界面（HMI），可在數(shù)控核心部分使用標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)工具對用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進(jìn)行調(diào)整。 此外，德國海德漢的TNC530、TNC640系列TNC控制器，采用全新的微處理器結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，可控制12軸聯(lián)動(dòng)；法國施耐德NUM的AxiumPower數(shù)控系統(tǒng)，采用了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，適用于高速高精控制；法格（Fagor）CNC8070高檔數(shù)控系統(tǒng)可以控制多達(dá)28個(gè)進(jìn)給軸（聯(lián)動(dòng)）、4個(gè)主軸、4個(gè)刀庫和4個(gè)執(zhí)行通道。 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)華中數(shù)控HNC-848D具有五軸聯(lián)動(dòng)、高速高精、多軸多通道控制、雙軸同步控制等數(shù)字化技術(shù)核心功能，如圖3所示的五軸RTCP功能和圖4所示的納米插補(bǔ)功能。沈陽高精GJ400數(shù)控系統(tǒng)采用高性能開放式體系結(jié)構(gòu)，可安裝多種操作系統(tǒng)，支持二次開發(fā)，采用高性能刀片式處理器模塊，最小指令單位到達(dá)0.001μm。大連光洋GNC60數(shù)控系統(tǒng)采用基于光纖介質(zhì)的高速數(shù)控現(xiàn)場總線GLINK2.0，具備高速實(shí)時(shí)信息點(diǎn)對點(diǎn)傳輸功能和多軸聯(lián)動(dòng)多通道控制技術(shù)，最多可支持 8通道128軸同步控制，同時(shí)支持雙軸同步驅(qū)動(dòng)控制、高速高精等控制功能。

圖3 華中8型數(shù)控系統(tǒng)RTCP功能開啟前后對比

圖4 華中8型數(shù)控系統(tǒng)納米插補(bǔ)功能開啟前后對比

凱恩帝K2000TFi系列高檔車銑復(fù)合數(shù)控系統(tǒng)，采用全新的硬件平臺(tái)，具備高速高精功能，最多可控制8個(gè)進(jìn)給軸；K2000GCi系列總線式高檔磨床數(shù)控系統(tǒng)，支持二次開發(fā)，采用ARM9微處理器系統(tǒng)內(nèi)部控制精度可達(dá)1nm、位置精度可達(dá)0.1μm級(jí)。這兩個(gè)系列數(shù)控系統(tǒng)都能實(shí)現(xiàn)高速控制，工作臺(tái)快速移動(dòng)速度最高可達(dá)240m/min，進(jìn)給速度可達(dá)60m/mim。 北京精雕JD50數(shù)控系統(tǒng)采用自主研發(fā)的CAD/CAM軟件SurfMill8.0、JDSoft ArtForm3.0編程，集CAD/CAM技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、測量技術(shù)為一體，擁有三維造型、多軸定位加工、在機(jī)測量與智能修正、四軸旋轉(zhuǎn)加工、曲面造型與模型修補(bǔ)等功能，擴(kuò)展了數(shù)控系統(tǒng)的加工范圍，提高了產(chǎn)品加工的質(zhì)量與效率。圖5展現(xiàn)了JDSoft ArtForm3.0軟件將3D對象掃描簡化為浮雕掃描的過程。配備JD50數(shù)控系統(tǒng)的JDGR400、JDGR200V等系列五軸高速加工中心和JDLVM400P高光加工機(jī)，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)28000～36000r/min，具有0.1μm進(jìn)給和1μm切削能力，加工的高光產(chǎn)品表面粗糙度可達(dá)Ra20nm。

圖5 JDSoft ArtForm3.0將3D對象掃描簡化為浮雕掃描

廣州數(shù)控的GSK25i系列加工中心數(shù)控系統(tǒng)，采用新一代CNC控制器，采用總線控制，支持8軸5聯(lián)動(dòng)，最大進(jìn)給速度可達(dá)200m/min；GSK 980MDi系列鉆銑床數(shù)控系統(tǒng)最多支持6軸6聯(lián)動(dòng)控制，控制精度可達(dá)0.1μm；GSK27系列數(shù)控系統(tǒng)采用多處理器，可實(shí)現(xiàn)納米級(jí)插補(bǔ)，支持最大8通道和64軸控制。 臺(tái)灣地區(qū)數(shù)控系統(tǒng)最具代表性的企業(yè)有寶元和新代。新代的220系列多軸車銑復(fù)合數(shù)控系統(tǒng)，增加了五軸聯(lián)動(dòng)及RTCP功能，能滿足車銑復(fù)合機(jī)床多軸聯(lián)動(dòng)的需求，實(shí)現(xiàn)高精曲面復(fù)雜加工。寶元LNC-M6800D數(shù)控系統(tǒng)支持EtherCAT等多種現(xiàn)場總線與伺服連接，最多可實(shí)現(xiàn)6通道32軸聯(lián)動(dòng)，其二次開發(fā)平臺(tái)APAC系列具有強(qiáng)大的內(nèi)建功能，高度的開放性與整合能力，客戶可以自行開發(fā)多種功能，快速與各種系統(tǒng)或周邊擴(kuò)充組件進(jìn)行整合。 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字化技術(shù)主要在于利用高速高精、多軸多通道等數(shù)控系統(tǒng)高級(jí)功能保證零件加工的精度和效率。目前，數(shù)字化階段中所涉及到現(xiàn)場總線、二次開發(fā)、高速高精、多軸多通道等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相對成熟，它們可用來替代人的體力勞動(dòng)和部分腦力勞動(dòng)，控制設(shè)備高效、精確地完成加工任務(wù)。

數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息通信技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的融合，促進(jìn)數(shù)控技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。與數(shù)字化技術(shù)相比，數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)主要在于利用網(wǎng)絡(luò)化信息技術(shù)及智能傳感技術(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)及設(shè)備的感知能力和互聯(lián)互通能力，將人的部分感知及知識(shí)賦予型腦力勞動(dòng)交由數(shù)控系統(tǒng)完成，實(shí)現(xiàn)對制造信息的縱向整合，提高設(shè)備利用率和制造效率。 數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的接口，系統(tǒng)中的各個(gè)功能模塊可通過接口和通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)連接。當(dāng)前，數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的一個(gè)重要方面是互聯(lián)互通協(xié)議的發(fā)展。美國機(jī)械制造技術(shù)協(xié)會(huì)（AMT）提出MT-Connect協(xié)議，用于機(jī)床等數(shù)控設(shè)備的互聯(lián)互通。德國機(jī)床制造商協(xié)會(huì)（VDW）基于通信規(guī)范OPC統(tǒng)一架構(gòu)（UA）的信息模型，制定了德國版的數(shù)控機(jī)床互聯(lián)通訊協(xié)議Umati。中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)提出的NC-Link協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床及其它智能化制造設(shè)備的互聯(lián)互通。 作為數(shù)控技術(shù)研究的重點(diǎn)發(fā)展方向，當(dāng)前國內(nèi)外主流數(shù)控系統(tǒng)大多具有一定的網(wǎng)絡(luò)化功能。 馬扎克早在1998年就推出的MAZATROL FUSION 640，是世界上首款應(yīng)用CNC技術(shù)與PC技術(shù)融合的數(shù)控系統(tǒng)，可為機(jī)床企業(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上維修服務(wù)，初步實(shí)現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化?；赟mooth技術(shù)的MAZATROL Smooth系列數(shù)控系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口，使單機(jī)和FMS系統(tǒng)都能與刀具管理軟件利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。馬扎克的iSMART Factory（智能工廠）如圖6所示，采用全數(shù)字集成的先進(jìn)制造單元和系統(tǒng)，利用IoT技術(shù)，基于MT-Connect協(xié)議建立龐大的全球生產(chǎn)服務(wù)體系，能收集來自不同生產(chǎn)車間、單元、設(shè)備的數(shù)據(jù)，使技術(shù)、銷售、生產(chǎn)及管理等部門之間的信息建立共享，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理與遠(yuǎn)程監(jiān)控。

圖6 馬扎克智能工廠

發(fā)那科的30i系列數(shù)控系統(tǒng)（包括30i，31i，32i和35i）具有豐富的信息化功能，可提供遠(yuǎn)程桌面功能，支持工業(yè)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)機(jī)床及數(shù)據(jù)的集中管理。Series 0i MODEL F、Series 0i MODEL F Plus系列數(shù)控系統(tǒng)，可通過以太網(wǎng)及現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)對周邊設(shè)備的控制和傳感信息進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)多種周邊設(shè)備的連接，實(shí)現(xiàn)信息可視化和工廠內(nèi)的機(jī)床的可視化，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。圖7為發(fā)那科的Field系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，可對數(shù)控設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和分析。發(fā)那科的零停機(jī)時(shí)間（ZDT）功能可通過電腦或移動(dòng)端實(shí)時(shí)查看設(shè)備工作狀態(tài)、生產(chǎn)信息、診斷信息及保養(yǎng)計(jì)劃，避免停機(jī)的發(fā)生，機(jī)床遠(yuǎn)程診斷功能可通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離故障診斷，

有效減少勞動(dòng)力成本，提高企業(yè)的服務(wù)效率。

圖7 發(fā)那科Field系統(tǒng)

西門子SINUMERIK 808D、828D及840Dsl系列數(shù)控系統(tǒng)，將RFID技術(shù)應(yīng)用于刀具管理，實(shí)現(xiàn)對每一把刀具的識(shí)別與追蹤，并采用視頻顯示技術(shù)和手機(jī)SMS技術(shù)，以支持對數(shù)控機(jī)床的監(jiān)控與維護(hù)。西門子的PLM（產(chǎn)品生命周期管理）軟件能將虛擬與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)緊密結(jié)合，對創(chuàng)意、設(shè)計(jì)及加工制作過程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化信息管理。通過圖8所示的基于云的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)MindSphere，企業(yè)可便捷訪問各類設(shè)備終端，利用MindSphere大量的工業(yè)應(yīng)用與數(shù)字化服務(wù)，可為企業(yè)提供如預(yù)防性維護(hù)、能源數(shù)據(jù)管理以及資源優(yōu)化等方面的服務(wù)。

圖8 西門子MindSphere系統(tǒng)

此外，德瑪吉CELOS數(shù)控系統(tǒng)可將機(jī)床接入企業(yè)信息化網(wǎng)絡(luò)，連接CAD/CAM、MES、ERP及PDM等信息化軟件，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到售后服務(wù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化。力士樂的IndraMotion MTX數(shù)控系統(tǒng)，結(jié)合了智能化Indra Drive系列驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具備集成網(wǎng)絡(luò)功能，結(jié)合博世OpCon MES制造執(zhí)行系統(tǒng)平臺(tái)，通過人、設(shè)備與產(chǎn)品的實(shí)時(shí)互聯(lián)與有效溝通，構(gòu)建高度靈活網(wǎng)絡(luò)化制造模式。 除國外數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)外，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)企業(yè)也掌握了相關(guān)技術(shù)。 華中數(shù)控開發(fā)了數(shù)控系統(tǒng)云平臺(tái)（iNC-Cloud）如圖9所示，面向數(shù)控機(jī)床/系統(tǒng)用戶打造以數(shù)控系統(tǒng)為中心的網(wǎng)絡(luò)化和智能化的服務(wù)平臺(tái)。華中數(shù)控云平臺(tái)能建立安全可靠、高效智能的云數(shù)據(jù)中心，通過大數(shù)據(jù)智能分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)可視化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的智能監(jiān)控、維護(hù)與管理。

圖9 華中數(shù)控云管家iNC-Cloud 沈陽機(jī)床的i5智能數(shù)控系統(tǒng)，有效集成了工業(yè)化（industry）、信息化（information）、網(wǎng)絡(luò)化（internet）、智能化（integrate）和集成化（intelligent）。i5可與iSESOL（i-SmartEngineering & Services Online）云制造平臺(tái)高效集成。iSESOL云制造平臺(tái)如圖10所示，能使機(jī)床形成互聯(lián)應(yīng)用框架，所有的i5智能設(shè)備均可通過iPort協(xié)議接入iSESOL網(wǎng)絡(luò)，非i5的設(shè)備（如OPC-UA終端或者M(jìn)T-Connect終端）則可通過iPort網(wǎng)關(guān)接入iSESOL網(wǎng)絡(luò)。

圖10 沈陽機(jī)床iSESOL云制造平臺(tái)

寶元數(shù)控的WebAccess云端系統(tǒng)，可連接智能工廠中包括發(fā)那科、西門子等在內(nèi)的各種品牌的數(shù)控設(shè)備，自動(dòng)建立數(shù)據(jù)資料庫，提供云端服務(wù)。其T5800系列高速高精車床數(shù)控系統(tǒng)支持EtherCAT標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，可連接多種即時(shí)智能感測模塊，搭配WebAccess云端系統(tǒng)可在各站間形成彼此串聯(lián)監(jiān)控，協(xié)助用戶快速打造工業(yè)4.0工廠。 綜上，網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)可以把孤島式的加工單元集成到同一個(gè)系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)各種加工設(shè)備、子系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等集成，使之可以進(jìn)行互聯(lián)和互操作，實(shí)現(xiàn)資源的集中利用，以達(dá)到組織結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式的最優(yōu)化。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)不僅可以提高數(shù)控設(shè)備的生產(chǎn)效率及加工質(zhì)量，還可以對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷，通過制造資源共享，實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等，縮短產(chǎn)品研發(fā)制造周期，提高企業(yè)快速響應(yīng)市場變化的能力。 盡管網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展了10多年，也取得了一定的研究和實(shí)踐成果，但到目前為止，也只是實(shí)現(xiàn)了一些簡單的數(shù)據(jù)和信息的感知、分析、反饋和控制，遠(yuǎn)沒有達(dá)到真正替代人類腦力勞動(dòng)的智能化階段。

數(shù)控系統(tǒng)智能化技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)的智能化主要表現(xiàn)形式就是其眾多的智能化功能，總的來說，它們可分為質(zhì)量提升、工藝優(yōu)化、健康保障和生產(chǎn)管理這四大類，主要目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的優(yōu)質(zhì)、高效、可靠和低耗。 目前，日本、德國等數(shù)控強(qiáng)國在數(shù)控系統(tǒng)的智能化技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展。 馬扎克的第六代數(shù)控系統(tǒng)MAZATROL MATRI X，實(shí)現(xiàn)了主軸監(jiān)測、自主反饋、車削工作平臺(tái)動(dòng)態(tài)平衡等7項(xiàng)智能化功能?；赟mooth技術(shù)的第七代數(shù)控系統(tǒng)MAZATROL Smooth X，如圖11所示，配備19in觸摸屏操作面板，對主要應(yīng)用模塊分區(qū)，使操作更直觀，具有防振動(dòng)、熱補(bǔ)償、智能校準(zhǔn)、智能送料等12項(xiàng)智能化功能。

圖11 馬扎克MAZAKTROL Smooth X數(shù)控系統(tǒng) 德瑪吉CELOS數(shù)控系統(tǒng)采用21.5in多點(diǎn)觸控智能化人機(jī)界面，具有如圖12所示從設(shè)計(jì)、規(guī)劃到生產(chǎn)、監(jiān)測和服務(wù)的CELOS應(yīng)用程序，可實(shí)現(xiàn)智能化刀具管理、數(shù)據(jù)文件管理、狀態(tài)監(jiān)測及遠(yuǎn)程診斷等智能化功能。CELOS系統(tǒng)還可將車間與公司高層組織整合在一起，為持續(xù)數(shù)字化和無紙化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化智能化。此外，德瑪吉與舍弗勒共同開發(fā)的智能機(jī)床——DMC 80 FD douBLOCK車銑復(fù)合加工中心，利用傳感器對機(jī)床狀態(tài)及工藝大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，并在云端對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、健康保障、工藝優(yōu)化等智能化功能。

圖12 德瑪吉CELOS數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用程序

大隈的OPS-P300A數(shù)控系統(tǒng)安裝了大量應(yīng)用軟件，能優(yōu)先考慮加工現(xiàn)場的操作便捷性，提升了現(xiàn)場能力智能。其操作面板采用多點(diǎn)觸控，可對數(shù)據(jù)表及程序文件等進(jìn)行輕松便捷的操作。同時(shí)，它擁有幾何誤差測量與補(bǔ)償、熱誤差測量與補(bǔ)償、伺服控制優(yōu)化、加工條件導(dǎo)航、機(jī)床防碰撞及進(jìn)給軸狀態(tài)AI自診斷等多項(xiàng)智能化功能，圖13所示為該數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給軸狀態(tài)AI自診斷功能。

圖13 OPS-P300A數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給軸狀態(tài)AI自診斷

發(fā)那科的Series 0i MODEL F、Series0i MODEL F Plus數(shù)控系統(tǒng)具備多項(xiàng)智能化功能，如圖14所示，針對進(jìn)給軸，可實(shí)現(xiàn)智能加減速、智能重疊、智能反向間隙補(bǔ)償、智能機(jī)床前端點(diǎn)控制等；針對主軸，可進(jìn)行智能剛性攻絲、智能溫度控制、智能主軸負(fù)載控制以及智能主軸加減速和智能負(fù)載表等。

圖14 發(fā)那科Series 0i-MODEL F Plus數(shù)控系統(tǒng)典型智能化功能 此外，西門子開發(fā)的數(shù)控機(jī)床數(shù)字孿生，可在加工制造過程中根據(jù)實(shí)際加工條件，對工件進(jìn)行智能化編程和參數(shù)調(diào)試優(yōu)化。海德漢的TNC640數(shù)控系統(tǒng)可拓展雙屏顯示；能進(jìn)行高級(jí)動(dòng)態(tài)預(yù)測、自適應(yīng)控制及顫振控制，實(shí)現(xiàn)高速輪廓銑削；可進(jìn)行關(guān)聯(lián)軸補(bǔ)償、運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)減振，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)高精加工；能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)碰撞檢測、在線監(jiān)測診斷與調(diào)試等。 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在智能化技術(shù)方面也取得了一定的成果。沈陽機(jī)床i5智能數(shù)控系統(tǒng)具有智能誤差矯正、智能診斷、智能主軸控制等多項(xiàng)智能化功能。華中數(shù)控HNC-848D數(shù)控系統(tǒng)擁有包含熱誤差補(bǔ)償、智能刀具壽命管理、機(jī)床健康保障、加工工藝參數(shù)優(yōu)化、智能高速高精加工等多項(xiàng)智能化功能的App中心。寶元2018年推出的智能傳感器SVI系列如圖15所示，可獲取加工過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析、判斷及預(yù)警，具備內(nèi)建FFT頻域轉(zhuǎn)換、主軸診斷等多種功能，為數(shù)控系統(tǒng)添加智能元素。寶元的IFC（Industry 4.0 Controller）智能平臺(tái)可搭配Ether IO來連接振動(dòng)、溫度、壓力等傳感器，獲取實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的加工數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析判斷，控制設(shè)備做出相應(yīng)響應(yīng)實(shí)現(xiàn)智能化。

圖15 寶元智慧感測器SVI系列及其應(yīng)用

綜上可知，數(shù)控系統(tǒng)的智能化技術(shù)已經(jīng)初步呈現(xiàn)。一方面，它提供了如智能手機(jī)、平板電腦似的智能化人機(jī)交互手段，并利用人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，形成了諸多智能化功能，如智能化監(jiān)控與診斷、智能化誤差補(bǔ)償和智能化信息管理等。另一方面，通過開發(fā)功能強(qiáng)大的軟硬件設(shè)備與平臺(tái)，使數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)一步朝著智能化方向發(fā)展，通過打造個(gè)性化的數(shù)控系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工全生命周期的技術(shù)支持與服務(wù)。