JIC35導(dǎo)讀：中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng),為數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。同時(shí)，在中國(guó)積極推進(jìn)振興裝備制造業(yè)戰(zhàn)略的大環(huán)境中,極大地帶動(dòng)了又被稱(chēng)為裝備制造業(yè)的"工作母機(jī)"的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。在數(shù)控機(jī)床的品種看，普及型數(shù)控機(jī)床所占比例從十多年前的10%增長(zhǎng)到目前的近40%。這個(gè)結(jié)構(gòu)的變化說(shuō)明了中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的整體素質(zhì)有了很大的改善和提高。航空航天、船舶工業(yè)、汽車(chē)產(chǎn)業(yè)、模具加工以及電子產(chǎn)品等零部件制造業(yè)等對(duì)數(shù)控機(jī)床、將提出更高質(zhì)量、高精度、高速度、高穩(wěn)定性、高操作性的要求，推動(dòng)中數(shù)控機(jī)床的需求比例持續(xù)上升。另一方面，生產(chǎn)的大規(guī)?；图庸ぎa(chǎn)品品種的不斷更新和切換等現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率的追求，更將促進(jìn)數(shù)控機(jī)床從傳統(tǒng)的加工機(jī)械向同時(shí)具有數(shù)據(jù)傳遞、網(wǎng)絡(luò)通訊等功能的復(fù)合型信息化加工機(jī)械的轉(zhuǎn)變。
　　
　　數(shù)控系統(tǒng)作為對(duì)數(shù)控機(jī)床發(fā)出各種工序指令的核心部件,其本身的性能指標(biāo)和功能直接關(guān)系到機(jī)床的性能和規(guī)格。因而今后中國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴(lài)于投放于市場(chǎng)的數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。
　　
　　作為世界的數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)及制造廠商，三菱電機(jī)和廣大的中國(guó)國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)廠商一起，致力于中國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其投放于中國(guó)市場(chǎng)的數(shù)控產(chǎn)品，在近幾年中無(wú)論從性能價(jià)格比，以及性能規(guī)格上積極迎合中國(guó)市場(chǎng)的需求。以下結(jié)合中國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展展望，就數(shù)控系統(tǒng)方面，應(yīng)具備哪些功能方面，以目前三菱針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)并投放于市場(chǎng)的主力產(chǎn)品（EZmotion60、EZmotion68、以及M60S系列等）和今后推廣的新機(jī)種（M70、M700系列）為藍(lán)本，就主要功能實(shí)現(xiàn)等技術(shù)層次方面樂(lè)意和廣大讀者做一介紹和探討。
　　
　　1.高精度、高質(zhì)量加工
　　
　　良好的加工取決于數(shù)控系統(tǒng)的可控制精度，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械精度以及合適的加工條件。針對(duì)數(shù)控機(jī)床的具有高精度、高質(zhì)量加工要求，體現(xiàn)在前兩者在機(jī)電控制上的結(jié)合。為實(shí)現(xiàn)這樣的指標(biāo)，就整體的數(shù)控系統(tǒng)方面筆者認(rèn)為應(yīng)注重以下幾個(gè)要點(diǎn)：1）指令精度、內(nèi)部數(shù)值計(jì)算及處理的精度;控制單元與伺服驅(qū)動(dòng)單元間數(shù)據(jù)的通信能力;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包含伺服驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部數(shù)值處理、高靈敏度電機(jī)、高分辨率編碼器等）的控制精度。2）對(duì)應(yīng)于機(jī)械部分的靜態(tài)誤差的補(bǔ)償能力（背隙、機(jī)械補(bǔ)償?shù)龋?）對(duì)應(yīng)于機(jī)械部分的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償（LostMotion、溫度補(bǔ)償、高速優(yōu)化機(jī)械響應(yīng)及前饋控制等）。三菱電機(jī)除了在中國(guó)市場(chǎng)投放的現(xiàn)有E68及M60S系列中具備有上述功能之外，在機(jī)種M70/M700中，為實(shí)現(xiàn)更高精度的10納米或更高的真正納米控制，綜合上述的技術(shù)要素，分別采用并完成開(kāi)發(fā)了*納米指令、控制路徑的納米插補(bǔ)、高速光纖伺服通訊網(wǎng)絡(luò)（MACHnet）、高增益控制II型伺服控制、高可控制型HF電機(jī)以及高分辨率的100萬(wàn)脈沖或1600萬(wàn)脈沖編碼器。另外、針對(duì)技術(shù)上的難題：機(jī)械動(dòng)態(tài)控制精度的補(bǔ)償方面，更搭載了SSS控制（SuperSmoothSurface）、OMR-FF控制（OptimumMachineResponse-FeedForward）、DDC控制（DirectDriveCommunication）等。
　　
　　2.率、復(fù)合型加工
　　
　　現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效益的提高，在數(shù)控系統(tǒng)中體現(xiàn)于更短的加工準(zhǔn)備時(shí)間、更高的加工速度、以及復(fù)雜的加工能一次性在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上完成。具體的主要技術(shù)指標(biāo)上分別體現(xiàn)在:1）加工圖紙至加工程序的轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)便性;2）高速加工能力;3）多系統(tǒng)（通道）車(chē)銑一體化復(fù)合型加工等方面。三菱電機(jī)為滿足今后中國(guó)市場(chǎng)的需求，在其數(shù)控產(chǎn)品上，例如M70/M700本體，以及作為輔助工具在一般電腦上，均可實(shí)現(xiàn)由圖紙到加工過(guò)程中無(wú)需用戶編程的NAVIMILL/NAVILATHE功能。同時(shí)以縮短加工時(shí)間為目的，尤其對(duì)于一次加工就需花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間的模具加工，其加工速度可達(dá)135KBPM的能力。而對(duì)于更多的諸如汽車(chē)零部件加工方面，分別在加工中心上提供雙系統(tǒng)（通道）和車(chē)床上的四系統(tǒng)（通道）和充實(shí)的車(chē)銑功能，以方便客戶能在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)械上對(duì)多個(gè)零部件的同時(shí)加工和自動(dòng)完成高度復(fù)雜的加工程序并將因零部件的切削面不同而需重新裝夾的時(shí)間和精度誤差縮小。
　　
　　3.高操作性、智能化人機(jī)界面
　　
　　伴隨著數(shù)控系統(tǒng)的高度復(fù)雜化，其功能的增加也無(wú)意增加了操作的復(fù)雜化。而數(shù)控機(jī)床的不斷普及和市場(chǎng)的擴(kuò)展，又有更多的機(jī)械也將加入數(shù)控行列。僅依賴(lài)于由數(shù)控系統(tǒng)制造廠商提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控畫(huà)面已無(wú)法*實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作需求和機(jī)械廠家的畫(huà)面?zhèn)€體化設(shè)計(jì)。數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面的操作便捷性及個(gè)性化的設(shè)計(jì)作為數(shù)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)之一，更顯其重要性。其技術(shù)層面的發(fā)展方向：1）伴隨功能的增加而日漸增多的數(shù)控畫(huà)面，如何以盡可能少的鍵操作獲取能希望的畫(huà)面;2）何如能在顯示必要的信息同時(shí)，又能體現(xiàn)簡(jiǎn)潔明了的畫(huà)面含義;3）使用觸摸屏方式，減少機(jī)械操作面板的硬件配置的同時(shí)，提高設(shè)計(jì)的靈活性等等。在三菱的M70/M700系列中，其標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面的設(shè)計(jì)和現(xiàn)有機(jī)種相比，其畫(huà)面構(gòu)成，字體大小，色彩配置，在更好地吻合現(xiàn)場(chǎng)需求的同時(shí)，相對(duì)其畫(huà)面數(shù)量增加近20%，通過(guò)菜單鍵的組合和運(yùn)用彈出畫(huà)面等功能，切換畫(huà)面所需鍵操作則減少了20%，提高了畫(huà)面的信息顯示能力和操作性能。同時(shí)針對(duì)在線編程方面，能隨輸入指令同步顯示編程指令格式和檢查其輸入正確性。而利用NCDesigner、或觸摸屏等硬軟件工具，則為一些機(jī)械廠家提供了開(kāi)機(jī)畫(huà)面的個(gè)性化設(shè)計(jì)，并且通過(guò)簡(jiǎn)單的畫(huà)面部件重新排列組合，更為使用三菱數(shù)控客戶創(chuàng)造獨(dú)自的NC操作畫(huà)面，以區(qū)別其他機(jī)械廠家產(chǎn)品和提高操作性提供了強(qiáng)有力的手段。
　　
　　4.*機(jī)械響應(yīng)控制
　　
　　數(shù)控機(jī)床并不是只有數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備，機(jī)械的性能會(huì)直接影響到實(shí)際的加工效果。由于機(jī)械的設(shè)計(jì)、材質(zhì)、制造、裝配等的不同，從而導(dǎo)致機(jī)械的特性有很大的差異，在這種情況下，為了提高數(shù)控機(jī)床的動(dòng)態(tài)加工精度，就必須對(duì)機(jī)械上引起誤差的主要因素加以考慮，進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚?，才能達(dá)到滿意的動(dòng)態(tài)加工精度。
　　
　　三菱的OMR（Optimummachineresponse）控制功能，是對(duì)產(chǎn)生軌跡誤差主要原因的機(jī)械和電機(jī)的模型進(jìn)行推定（考慮其慣量、摩擦、粘性系數(shù)等），并且基于這個(gè)模型進(jìn)行前饋控制，實(shí)現(xiàn)高精度的加工。借助于此，圓弧插補(bǔ)中的象限突起和實(shí)際軌跡小一圈的現(xiàn)象也得到了大幅度的改善。與以前簡(jiǎn)單的前饋控制不同，OMR控制功能更傾向于考慮實(shí)際的機(jī)械和電機(jī)的狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際狀態(tài)的變化，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的精密控制。
　　
　　OMR控制功能包含兩個(gè)部分-高精度校正功能和OMR-FF控制。OMR控制-高精度校正功能通過(guò)對(duì)機(jī)械側(cè)彈性形變、動(dòng)態(tài)摩擦、粘性系數(shù)的推定，實(shí)現(xiàn)滿意的動(dòng)態(tài)加工效果。OMR-FF是通過(guò)高增益的三環(huán)控制，促使機(jī)械達(dá)到*響應(yīng)，但不會(huì)引起機(jī)械振動(dòng)的前饋控制。
　　
　　5.綜合生產(chǎn)管理、數(shù)字化、信息化加工
　　
　　利用多臺(tái)的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)行類(lèi)似汽車(chē)、或3C的部品加工，是當(dāng)今機(jī)械加工現(xiàn)場(chǎng)的又一趨向。其數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息開(kāi)放的種類(lèi)及內(nèi)容，手段或?qū)?yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)格的多寡，很大程度上影響制造工廠的數(shù)字化綜合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理。主要體現(xiàn)于：1）信息開(kāi)放種類(lèi)，如機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)、加工數(shù)量、刀具壽命、報(bào)警信息、加工程序等;2）信息開(kāi)放手段，如數(shù)據(jù)類(lèi)方面有RS232、Ethernet、PC-card、USB;控制類(lèi)方面有PLC接口、CC-link、MELSECNET、Profi-bus等;3）遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷，如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行機(jī)床部分操作、畫(huà)面切換、故障分析及排除等。三菱數(shù)控系統(tǒng)在其三菱電機(jī)作為工廠自動(dòng)化（FA）的綜合研發(fā)及制造企業(yè)的背景之下，針對(duì)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化對(duì)應(yīng)方面，具有悠久的發(fā)展歷史。在M70/M700系列產(chǎn)品中，不但通過(guò)Ethernet網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)控機(jī)床和上位電腦間就數(shù)控的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均可進(jìn)行雙向通信，也可通過(guò)PLC接口、MELSECNET、或應(yīng)用CC-Link等的控制網(wǎng)絡(luò)配合其他的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)高速、高度的自動(dòng)化控制。而同樣可應(yīng)對(duì)從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)（MES接口）到企業(yè)管理層（ERP管理）的整合新構(gòu)架e-F@ctory系統(tǒng)，更為結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)于一體的，全面數(shù)字化綜合生產(chǎn)管理帶來(lái)廣泛的應(yīng)用前景。另一方面，通過(guò)Ethernet實(shí)現(xiàn)上位電腦的數(shù)控系統(tǒng)的全畫(huà)面監(jiān)控，及通過(guò)線進(jìn)行的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)（MR-net），則為綜合生產(chǎn)管理提供了*有效的運(yùn)行保障。
　　
　　以上為我對(duì)中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，就數(shù)控系統(tǒng)的控制技術(shù)的現(xiàn)狀和近期發(fā)展副方向做了部分介紹。希望廣大讀者和我一起探討，為中國(guó)數(shù)控發(fā)展作貢獻(xiàn)。