摘要：随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以及一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。
关键词：数控技术、 趋势、集成、智能、微处理机
数控系统将来发展的主要目标为，进一步减低价格，增加可靠性，拓宽功能，提高操作舒适性，提高集成性，提高系统的柔性和开放性，减小体积，提高数控机床的生产能力。
新一代数控系统广泛采用多微处理机系统。大量采用大规模集成电路和三维高密度焊接的印制电路板，是系统小型化、经济、可靠。中、高档数控系统趋向于采用记忆PC机的硬件构成形式，通过这种形式使应用PC软件（如MS Windows）、PC工具和PC硬件成为可能。这样做的优点在于，硬件方面，由于PC机市场大，导致PC组件价格低廉，从而使基于PC机的数控系统价格降低；软件方面，PC软件功能强，且容易接受和推广，例如：有功能和强的各种标准操作系统、图形工具、编辑器、实时数据库以及向TCP/IP那样的通信协议。数控系统中集成数据库，可以实现方便的工艺、校正、诊断和刀具等数据的存储。
为减少数控系统的开发时间，并适应用户不断变化的需求，新一代数控系统应是开放式数控系统。开放式数控系统要求引用标准组件（如PC卡、标准的元器件、标准启动系统和数据库等），应用开放的模块化结构来构成系统的硬、软件，是系统便于组合、扩展和升级，并且应使系统的硬件和软件相互分离，是系统能提供柔性的、以适应地控制功能。开放式数控系统具有外部开放性和内部开放性。外部开放性反映在外部接口具有统一性和标准性，如一致的数控编程器、统一的通信接口、统一的伺服控制接口和通用的操作控制
接口。内部开放性是内部数控核心控制功能软件和附加的可选功能软件在系统中易于集成，并易为用户所掌握。
在CNC核心功能领域中，现代数控系统能与CAD/CAM系统连接，并将发展三维刀具补偿、超前数控加工程序段预处理及新的插补方式（如样条插补）处理使系统进行各种复杂几何形状的控制，能在高精度下实现高速进给。
在现代数控系统中还引进了自适应控制技术，数控系统能检测对自己有影响的信息，自动连续调整有关系统参数，对变化了的加工环境及时作出反应。一些新型的数控装置还具有进行故障诊断的人工智能功能（专家诊断系统），在系统中存储一些引起各种系统故障原因的信息，以及如何消除这些故障的知识，从而形成专家系统知识库。利用这些知识库经过推理可以进行故障定位，或解决故障。
现在大多数数控系统的编程系统都采用彩色显示器与手动数据输入键盘配合，能实现各种数控语言程序和宏程序的编制、输入和编辑，一般具有两维图形模拟功能，可以描述任意位置的零件断面及三个平面试图，使加工操作者对零件的形状及加工状态能很清楚的了解；他们还具有复杂曲面数控加工程序编制功能，能进行几何图形处理，还具有工艺处理能力，可自动确定工艺参数；它们可采用数控语言输入方式，也可采用图形输入方式（如WOP），还可以与CAD系统直接通信。
当代大数控机床的伺服系统趋向于用交流进给伺服驱动与主轴驱动逐步代替直流进给伺服驱动与主轴驱动，其中主轴驱动为实现C轴控制也兼备了主轴伺服驱动功能。在伺服系统中，把微电子技术和计算机技术引入电动机控制，是伺服电动机的位置、速度及电流调剂还都逐步实现了数字化，从而使伺服系统的精度和速度都进一步提高，并可使伺服系统具有一些新的功能，如：前馈控制功能和学习控制功能。
现代数控系统尽量给专业技术人员提供更好的理解和掌握数控系统的用户界面，从而，使他们能较好的利用它们的知识和才能，监测、维修和开发数控系统。
现代数控机床都具有很强的通信功能，可以与其它CNC系统、上位机、编程机及各种外设进行通信，实现数控机床连网和进线的要求。它们除了有RS-232C串行接口外，还有RS-422、DNC等多种通信接口，最新的数控系统采纳了符合ISO的开放系统互连（OSI）参考模型的有关协议进行网络连接（如：MAP/MMS，现场总线等）。
另外，为了使操作者能很容易地掌握数控机床的操作，数控设备生产厂努力地改善人机接口，简化编程，尽量采用对话方式，使用户使用方便，如西班牙FAGOR公司生产的FAGOR 8050系列，采用交互式编辑程序指导系统，简化程序的编辑，用简要的表格编辑程序，利用蓝图建立程序。其8050TC型数控系统，被称为高档傻瓜式数控系统（FAGOR800系列CNC系统），其操作面板使用了符号键，用户可以根据所需加工零件，选择加工程序，输入图形数据后，即可实现半自动或全自动加工。如果面板上的各种自动操作都没有被选上，则该CNC系统只显示坐标轴的位置值和主轴转速，操作者可以用摇柄或电子手轮对机床的各个轴进行手动操作，使用极为方便。 从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（<10nm），其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣）、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等）。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。
当前，机械加工高精度的要求如下：普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级（0.001微米），主轴回转精度要求
达到0.01~0.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。
精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近10多年来，普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高到±5μm，精密级加工中心的加工精度则从±3~5μm，提高到±1~1.5μm。
高新技术是数控系统发展的一个方向，另一方面开发适销对路的数控产品也是适应市场发展的需要。我国是发展中国家，经济型数控系统在我国有着广阔的市场。因此，开发性能优良、价钱便宜的数控系统，满足我国市场需要是很有意义的。目前，我国的经济型数控机床每年需要量约为8000～10000台。虽然有几十个厂家在生产，价格也很便宜，但是多年来技术发展不快，性能及可靠性方面还存在一些问题，不能满足市场的需求。
德国SIEMENS公司在我国建立的合资企业—西门子数控（南京）有限公司，在1997年推出了SINUMERIK 802S。这种系统除采用G代码编程外，还有图形循环支持功能，通过软件键来进行转换。采用15.24cm（6in）彩色液晶显示，并采用两台步进电动机作为驱动单元，驱动力矩为3.5～12N.m，价格在3万元左右。这是西门子公司为占领中国市场所做的努力。
随着机械加工技术的发展，对数控机床的性能要求越来越高，迫切地需要开发一些新的机电一体化数控产品来适应及满足这些要求。例如，铝合金材料的大量采用，要求进行高速切削，以实现高的精度及低的表面粗糙度的要求，数控车床及加工中心主轴转速要求提高到10000～20000r/min，这对采用传统的机械传动是很难实现的。因此，将电动机的电枢直接与机床的主轴做成一体的“电动主轴”，就成为生产中急需的产品。目前，日本的
FANUC公司、NSK公司，瑞士的IBAG公司，意大利的GANFIOR公司都在开发生产这种新产品。
同样，为了实现高速移动，要求开发“直线电动机”，用以直接带动工作台直线运动。日本FANUC公司生产的直线电动机，移动速度可以达到100m/min。日本的THK公司，德国的INDRAMAT公司、SIEMENS公司都在开发及生产这类产品。
综上所述，数控技术的发展是与现代计算机技术、电子技术发展同步的，同时也是根据生产发展的需要而发展的。现在数控技术已经成熟，发展将更深更广更快。未来的CNC系统将会使机械更好用，更便宜。
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作者单位：FENG Zhou-yan,YE Xue-song,ZHANG Shao-min,ZHENG
Xiao-jing,WANG Peng,ZHENG Xiao-xiang(Qiushi Academy for Advanced Studies, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;College of Biomedical Engineering and Instrument Science, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
CHEN Wei-dong,JIANG Jun,JIN Lin,XU Zhi-jian,ZHUANG Yue-ting(Qiushi Academy for Advanced Studies, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China;College of Computer Science and Technology, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
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