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数控技术研究现状及发展趋势
拟 制 造、
异 行 工 程 等 等 各 种 新 技 术 都 在 数 控 机
床基础上发展起来，这必然成为 21 世
纪制造业发展的一个主要潮流。
2 数控技术的发展趋势
2．1 性能发展方向
（1）高速高精高效化。速度、精度和
效率是机械制造技术的关键性能指标。
由于采用了高速 CPU 芯片、RISC 芯片、
多 CPU 控制系统以 及 带 高 分 辨 率 绝 对
式检测元件的交流数字伺服系统，同时
采取了改善机床动态、静态特性等有效
措施，机床的高速高精高效化已大大提
高。
（2）柔性化。柔性化包含两方面：数
控系统本身的柔性，数控系统采用模块
化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便
于满足不同用户的需求；群控系统的柔
性，同一群控系统能依据不同生产流程
的要求，使物料流和信息流自动进行动
态调整，从而最大限度地发挥群控系统
的效能。
（3）工艺复合性和多轴化。以减少工 序、辅 助 时 间 为 主 要 目 的 的 复
合 加
工，正 朝 着 多 轴、多 系 列 控 制 功 能 方 向
发展。数控机床的工艺复合化是指工件
在一台机床上一次装夹后，通过自动换
刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完
成多工序、多表面的复合加工。数控技
术轴，西门子 880 系统控制轴数可达 24轴。
（4）实时智能化。早期的实时系统
通常针对相对简单的理想环境，其作用
是如何调度任务，以确保任务在规定期
限内完成。而人工智能则试图用计算模
型实现人类的各种智能行为。科学技术
发展到今天，实时系统和人工智能相互
结 合，人 工 智 能 正 向 着 具 有 实 时 响 应
的、更 现 实 的 领 域 发 展，而 实 时 系 统 也
朝着具有智能行为的、更加复杂的应用
发展，由此产生了实时智能控制这一新
的领域。
2．2 功能发展方向
2．2．1 用户界面图形化
用 户 界 面 是 数 控 系 统 与 使 用 者 之
间的对话接口。由于不同用户对界面的
要求不同，因而开发用户界面的工作量
极大，用户界面成为计算机软件研制中
最 困 难 的 部 分 之 一。当 前 INTERNET、
虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等
技术也对用户界面提出了更高要求。图
形 用 户 界 面 极 大 地 方 便 了 非 专 业 用 户
的使用，人们可以通过窗口和菜单进行
操 作，便 于 蓝 图 编 程 和 快 速 编 程、三 维
彩色立体动态图形显示、图形模拟、图
形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和
局部显示比例缩放功能的实现。
2．2．2 科学计算可视化
科 学 计 算 可 视 化 可 用 于 高 效 处 理
数据和解释数据，使信息交流不再局限
于用文字和语言表达，而可以直接使用
图形、图像、动画等可视信息。可视化技
术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽
了 应 用 领 域，如 无 图 纸 设 计、虚 拟 样 机
技 术 等，这 对 缩 短 产 品 设 计 周 期、提 高
产 品 质 量、降 低 产 品 成 本 具 有 重 要 意
义。在数控技术领域，可视化技术可用
于 CAD ／ CAM，如自动编程设计、参数自
动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动
态 处 理 和 显 示 以 及 加 工 过 程 的 可 视 化
仿真演示等。
2．2．3 插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插
补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹
插 补、极 坐 标 插 补、2D ＋2 螺 旋 插 补、
NANO 插补、NURBS 插补（非均匀有理
B 样条插补）、样条插补（A、B、C 样 条）、
多项式插补等。多种补偿功能如间隙补
偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和
测量系统误差补偿、与速度相关的前馈
补 偿、温 度 补 偿、带 平 滑 接 近 和 退 出 以
及相反点计算的刀具半径补