數(shù)控系統(tǒng)是一種利用數(shù)字信號對執(zhí)行機構(gòu)的位移、速度、加速度和動作順序等實現(xiàn)自動控制的控制系統(tǒng)。從1952年美國麻省理工學院研制出第1臺實驗性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了半個世紀。數(shù)控系統(tǒng)也由當初的電子管式起步，發(fā)展到了今天的開放式數(shù)控系統(tǒng)。

　　數(shù)控系統(tǒng)確保了數(shù)控機床具有高精、高速、高效的功能，可以使裝備制造業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、柔性化和網(wǎng)絡化制造。隨著我國航空航天、船舶、汽車、電站設備和國防工業(yè)等制造業(yè)的高速發(fā)展，數(shù)控機床在裝備制造業(yè)中的重要性愈來愈明顯，中高檔數(shù)控系統(tǒng)的需求也越來越大。以往中高檔數(shù)控系統(tǒng)基本被國外廠商占領，因此我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)必須加快發(fā)展。

　　一、國外數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　在國際市場，德國、美國、日本等幾個國家基本掌控了中高檔數(shù)控系統(tǒng)。國外的主要數(shù)控系統(tǒng)制造商有西門子(Siemens)、發(fā)那克(FANUC)、三菱電機(Mitsubishi Electric)、海德漢(HEIDENHAIN)、博世力士樂(Bosch Rexroth)、日本大隈(Okuma)等。

　　1.納米插補與控制技術(shù)已走向?qū)嵱秒A段

　　納米插補將產(chǎn)生的以納米為單位的指令提供給數(shù)字伺服控制器，使數(shù)字伺服控制器的位置指令更加平滑，從而提高了加工表面的平滑性。將“納米插補”應用于所有插補之后，可實現(xiàn)納米級別的高質(zhì)量加工。在兩年一屆的美國芝加哥國際制造技術(shù)(機床)展覽會(IMTS 2010)上，發(fā)那克就展出了30i/31i/32i/35i-MODEL B數(shù)控系統(tǒng)。除了伺服控制外，“納米插補”也可以用于Cs軸輪廓控制;剛性攻螺紋等主軸功能。西門子展出的828D所獨有的80bit浮點計算精度，可使插補達到很高的輪廓控制精度，從而獲得很好的工件精度。此外，三菱公司的M700V系列的數(shù)控系統(tǒng)也可實現(xiàn)納米級插補。

　　2.智能化加工不斷擴展

　　隨著計算機領域中人工智能的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度也得到不斷提高。應用自適應控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能夠檢測到過程中的一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)，改進系統(tǒng)的運行狀態(tài);車間內(nèi)的加工監(jiān)測與管理可實時獲取數(shù)控機床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預測機床狀態(tài)，使相關(guān)維護提前，避免事故發(fā)生，保證其不穩(wěn)定工況下生產(chǎn)的安全，減少機床故障率，提高機床利用率。應用先進的伺服控制技術(shù)，伺服系統(tǒng)能通過自動識別由切削力導致的振動，產(chǎn)生反向的作用力，消除振動。應用主軸振動控制技術(shù)，在主軸嵌入位移傳感器，機床可以自動識別當前的切削狀態(tài)，一旦切削不穩(wěn)定，機床會自動調(diào)整切削參數(shù)，保證加工的穩(wěn)定性。

　　3.機器人使用廣泛

　　未來機床的功能不僅局限于簡單的加工，而且還具有一定自主完成復雜任務的能力。機器人作為數(shù)控系統(tǒng)的一個重要應用領域，其技術(shù)和產(chǎn)品近年來得到快速發(fā)展。機器人的應用領域，不僅僅局限于傳統(tǒng)的搬運、堆垛、噴漆、焊接等崗位，而且延伸到了機床上下料、換刀、切削加工、測量、拋光及裝配領域，從傳統(tǒng)的減輕勞動強度的繁重工種，發(fā)展到IC封裝、視覺跟蹤及顏色分檢等領域，大大提高了數(shù)控機床的工作效率。典型的產(chǎn)品有德國的KUKA，F(xiàn)ANUC公司的M-1iA、M-2000iA、M-710ic。

　　4.CAD/CAM技術(shù)的應用

　　當前，為了使數(shù)控機床操作者更加便利地編制數(shù)控加工程序，解決復雜曲面的編程問題，國際數(shù)控系統(tǒng)制造商將圖形化、集成化的編程系統(tǒng)作為擴展數(shù)控系統(tǒng)功能、提高數(shù)控系統(tǒng)人機互動性的主要途徑。最新的CAD/CAM技術(shù)為多軸多任務數(shù)控機床加工提供了有力的支持，可以大幅地提高加工效率。ESPRIT、CIMATRON等一些著名CAM軟件公司的產(chǎn)品除了具備傳統(tǒng)的CAM軟件功能模塊，還開發(fā)了多任務編程、對加工過程的動態(tài)仿真等新的功能模塊。

　　二、國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　隨著國際學術(shù)及產(chǎn)業(yè)界對開放式數(shù)控系統(tǒng)研究的日益推進，我國的相關(guān)研究也越來越受到重視。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國機床行業(yè)也形成了具有一定生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在質(zhì)與量上都取得了飛躍。

　　國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)基本占領了低端數(shù)控系統(tǒng)市場，在中高檔數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和應用上也取得了一定的成績。其中，武漢華中數(shù)控股份有限公司、北京機電院高技術(shù)股份有限公司、北京航天數(shù)控系統(tǒng)有限公司和上海電氣(集團)總公司等已成功開發(fā)了五軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)，分別應用于數(shù)控加工中心、數(shù)控龍門銑床和數(shù)控銑床。近期，武漢重型機床集團有限公司應用華中數(shù)控系統(tǒng)，成功開發(fā)了CKX5680數(shù)控七軸五聯(lián)動車銑復合加工機床。國內(nèi)主要數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)基地有華中數(shù)控、航天數(shù)控、廣州數(shù)控和上海開通數(shù)控等。

　　國內(nèi)的數(shù)字化交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)品也有了很大的發(fā)展，已能滿足一般的應用，并能與進口產(chǎn)品競爭，占領了國內(nèi)的大部分市場。伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)基地主要有蘭州電機廠、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、航天數(shù)控和開通數(shù)控等。

　　然而，由于我國原有數(shù)控系統(tǒng)的封閉性及數(shù)控軟硬件研究開發(fā)的基礎較差，技術(shù)積累較少，研發(fā)隊伍的實力較弱，研發(fā)的投入力度不夠，國產(chǎn)中高檔數(shù)控系統(tǒng)在性能、功能和可靠性方面與國外相比仍有較大的差距，限制了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。為此需要政府、科研院所和制造商共同努力，推進我國中高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。