2024年4月1日发(作者：)

.三、机床数控技术的发展趋势

（一） 数控装置

数控技术的关键因素是数控装置，即数控系统信息处理部分的功能、速度和可靠性。数控装

置随微机技术和相应软件技术的发展，也得到了很快发展。

1、 数控系统中微机的发展

目前，许多数控系统采用多个CPU结构，因此，高性能的计算机数控系统可以同

时控制十几个轴，甚至几十个轴（包括坐标轴、主轴、与辅助轴），并且前台的加工控

制和后台的程序编辑可以同时进行。有的数控系统采用交互图形编程，可利用数控系统

的人机对话功能，直接将零件图上的几何参数输入数控系统，而不需用功能代码进行编

程。有的系统还有三维图形模拟和加工轨迹图形跟踪功能，可是操作者及早发现刀具干

涉等错误。

数控系统中微处里器的字长不断提高，有最早的8位机，经16位机，到目前广泛采

用的32位机，换代很快。

就数控系统的微机来说，有采用专用微机和通用微机两种趋势。前者是采用生产厂

家自行开发的专用微机、专用芯片，这是生产厂家保持其数控技术的优势所采取的策略。

因为是专用技术，其硬件和软件技术为厂家所专有，这些技术是经多年的积蓄和发展起

来的，别的厂家很难掌握和模仿，即使是其子公司或合资厂，也必须受其专有技术的制

约。后者采用通用微机和通用芯片，这是近年来某些数控系统生产厂家所采用的策略。

微机技术发展很快，用通用微机技术开发数控系统可以得到强有力的硬件和软件的支

持，而这些软件、硬件技术是通用的、可得到的，这样可以避开专有技术的制约，在较

短时间内达到较高水平。

为了适应FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及进一步联网组成CIMS

（计算机集成制造系统）的通信要求，现代数控系统的微机都具备有RS232或RS422

串行通信接口。高档数控系统具有DNC或MAP接口，可以实现上级计算机对多台数

控系统的直接控制。

为了适应工厂自动化规模越来越大的要求，为了满足不同厂家不同系统的联网需要，

数控系统的各生产厂家纷纷采用MAP工业控制网络，为数控系统进入FMS及CIMS

创造条件。

2、 数控伺服系统的发展

伺服系统是数控系统的重要的组成部分。伺服系统的静态和动态性能直接影响数控机床

的定位精度、加工精度和位移速度。当前伺服系统的发展趋势是，直流伺服系统将被交

流数字伺服系统所代替.伺服系统的速度环、位置环和电流环都以实现了数字化。并采

用了新的控制理论，实现了不受机械负荷变动影响的高速响应系统。其技术发展如下。

（1） 前馈控制技术 过去的伺服系统将指令位置和实际位置的偏差乘以位置环

增益作为速度指令，去控制电动机的速度。这种方式总是存在着位置跟踪

滞后误差，使得在加工拐角及圆弧时加工情况恶化。所谓前溃控制就是在

原来的控制系统上加上速度指令的控制，这样使跟踪滞后误差大大减小。

（2） 机械静、动摩擦的非线性补偿控制技术 机床的动、静摩擦的非线性会导致

爬行现象。除采取措施降低静摩擦外，新型的数控伺服系统具有自动补偿

机械系静、动摩擦非线性的控制功能。

（3） 伺服系统的速度环和位置环都采用软件控制 采用软件控制，更具有柔性，

能适应不同类型的机床，并能实现复杂的控制算法，以适应高性能控制的

要求。

（4） 采用高分辨率的位置检测装置 如采用高分辨率的脉冲编码器，内装微处

理器组成的细分电路，使得分辨率大大提高。

（5） 补偿技术得到发展和广泛应用 现代数控机床利用CNC数控系统的补偿

功能，对伺服系统进行了多种补偿，如轴向运动误差补偿、丝杠螺距误差

补偿、齿轮间隙补偿、热补偿和空间误差补偿等。

就伺服系统方面来看，老牌的数控系统厂家都用自己开发的专用大规模集成芯片

来控制。但随着伺服技术的发展，采用通用的高速数字信号处理机实现的全数字伺

服系统将成为主流。此外，伺服系统用的各种芯片也随着伺服技术的发展被开发出

来，成为世面上可以买到的商品，供数控伺服系统制造厂家选用。