因为数控技能是高度商场化条件下竞赛开展起来的，其前沿数控技能的研讨与开发首要会集于闻名数控体系企业中，出现出了

　　本文引自：《新一代智能化数控体系》（作者：陈吉红，杨建中，周会成），由清华大学出版社「智造苑」原创首发，数字化企业经授权发布。

　　作为机床、机器人等主机设备的大脑，数控体系须与之配套运用才能够发挥功效。从数控体系企业与主机厂的联系来看，数控体系工业首要有3种开展形式。

　　（1）西门子形式。其首要特点是数控体系企业专心于出产各种规格的数控体系，供给各种规范型的功用模块，为全国际的主机厂供给批量配套。这种形式的长处是：主机厂和数控体系企业发挥各自的优势，有利于构成专业化、规模化出产。缺陷是：数控体系企业和主机厂为生意联系，两边结合不行严密，主机厂缺少志愿将常识产权同享给数控体系厂。

　　（2）哈斯形式。主机厂独立开发数控体系，并与其自产的主机装备配套出售。这种形式的长处是：主机出售带动数控体系推行。其缺陷是：主机厂独有品牌的数控体系很难被其它主机厂选用。

　　（3）马扎克形式。主机厂在数控体系企业供给的开发渠道上，研制自主品牌的数控体系，与其主机配套出售。这一形式既防止了 “西门子形式” 和 “哈斯形式”的缺陷，又发扬了其本身的长处。这使得主机厂所需求的特别操控要求、加工工艺和运用特征可方便地融入到数控体系中。主机厂用较少的投入，可构成自己的特征技能、常识产权和数控体系产品。主机厂自主品牌的数控体系的推行，还能够进一步强化主机厂的品牌，增加用户对主机厂的忠诚度，下降主机厂收购数控体系的本钱，一起带动数控体系工业的开展。

　　近二三十年来，跟着科技的前进和信息化水平的进步，数控技能也在不断前进与演化。从数控体系的开展进程来看，其技能能够分为三个阶段：数字化技能、网络化技能及智能化技能。

　　跟着人们制作精度、功率、本钱操控等方面的要求不断进步，数控体系有必要具有全闭环、高速高精、多轴联动与多通道和差错补偿等高端功用。数控体系的数字化技能首要处理用数控体系代替人的体力劳动和少部分脑力劳动，以完结对数控装备的高效准确操控，进步数控装备的牢靠性、加工质量和功率，缩短出产周期，满意制作业高水平开展的要求。

　　发那科的Series 0i MODEL F、Series 0i MODEL F Plus数控体系是具有先进伺服技能的CNC体系，能进行纳米级的精细运算。依据该类数控体系，发那科推出ROBONANO α-NMiA超精细加工机，将0.1nm指令运用于加工程序和超精细插补中，结合发那科超精细操控技能，可加工手表和光电子元器件等高精细部件以及生物医药行业产品。图1是运用α-NMiA的0.1nm指令与其前期1nm指令的加工外表概括的比照，可看出α-NMiA的0.1nm指令可明显进步加工概括的精度及质量。

　　三菱的M800/M80系列数控体系具有渐开线插补功用，能创立滑润高精的渐开线G高精度操控功用，能有用按捺机械振荡，缩短加工时刻，滑润加工轨道，完结高速高精加工。图2所示为三菱M70数控体系（未选用SSS-4G高精操控功用）与M80数控体系（选用SSS-4G高精操控功用）关于转角滑润操控的比照图，比照效果证明依据规范模型的前馈操控，能完结更滑润的高精伺服操控。

　　西门子SINUMERIK 840Dsl系列数控体系选用模块化结构规划，软硬件的灵敏调配可满意多种设备及出产环境的需求。SINUMERIKMDynamic工艺包供给CAD/CAM处理方案，集成了完好的铣削技能，包括精优曲面的创新式运动操控技能，以习惯五轴铣削加工。SINUMERIK 840Di sl数控体系可按照个性化的操作方法和理念，改动人机界面（HMI），可在数控中心部分运用规范开发东西对用户指定的体系循环和功用宏进行调整。

　　此外，德国海德汉的TNC530、TNC640系列TNC操控器，选用全新的微处理器结构，具有强壮的核算才能，可操控12轴联动；法国施耐德NUM的Axium Power数控体系，选用了先进的数字信号处理技能，适用于高速高精操控；法格（Fagor）CNC8070高档数控体系能够操控多达28个进给轴（联动）、4个主轴、4个刀库和4个履行通道。

　　国产数控体系华中数控HNC-848D具有五轴联动、高速高精、多轴多通道操控、双轴同步操控等数字化技能中心功用，如图3所示的五轴RTCP功用和图4所示的纳米插补功用。沈阳高精GJ400数控体系选用高性能开放式体系结构，可装置多种操作体系，支撑二次开发，选用高性能刀片式处理器模块，最小指令单位抵达0.001μm。大连光洋GNC60数控体系选用依据光纤介质的高速数控现场总线，具有高速实时信息点对点传输功用和多轴联动多通道操控技能，最多可支撑 8通道128轴同步操控，一起支撑双轴同步驱动操控、高速高精等操控功用。

　　凯恩帝K2000TFi系列高档车铣复合数控体系，选用全新的硬件渠道，具有高速高精功用，最多可操控8个进给轴；K2000GCi系列总线式高档磨床数控体系，支撑二次开发，选用ARM9微处理器，体系内部操控精度可达1nm、方位精度可达0.1μm级。这两个系列数控体系都能完结高速操控，作业台快速移动速度最高可达240m/min，进给速度可达60m/mim。

　　北京精雕JD50数控体系选用自主研制的CAD/CAM软件SurfMill8.0、JDSoft ArtForm3.0编程，集CAD/CAM技能、数控技能、丈量技能为一体，具有三维造型、多轴定位加工、在机丈量与智能批改、四轴旋转加工、曲面造型与模型修补等功用，扩展了数控体系的加工规模，进步了产品加工的质量与功率。图5展示了JDSoft ArtForm3.0软件将3D方针扫描简化为浮雕扫描的进程。装备JD50数控体系的JDGR400、JDGR200V等系列五轴高速加工中心和JDLVM400P高光加工机，主轴最高转速可达28000～36000r/min，具有0.1μm进给和1μm切削才能，加工的高光产品外表粗糙度可达Ra20nm。

　　广州数控的GSK25i系列加工中心数控体系，选用新一代CNC操控器，选用总线联动，最大进给速度可达200m/min；GSK 980MDi系列钻铣床数控体系最多支撑6轴6联动操控，操控精度可达0.1μm；GSK 27系列数控体系选用多处理器，可完结纳米级插补，支撑最大8通道和64轴操控。

　　台湾地区数控体系最具代表性的企业有宝元和新代。新代的220系列多轴车铣复合数控体系，增加了五轴联动及RTCP功用，能满意车铣复合机床多轴联动的需求，完结高精曲面杂乱加工。宝元LNC-M6800D数控体系支撑EtherCAT等多种现场总线与伺服衔接，最多可完结6通道32轴联动，其二次开发渠道APAC系列具有强壮的内建功用，高度的开放性与整合才能，客户能够自行开发多种功用，快速与各种体系或周边扩大组件进行整合。

　　数控体系的数字化技能首要在于使用高速高精、多轴多通道等数控体系高档功用确保零件加工的精度和功率。现在，数字化阶段中所涉及到现场总线、二次开发、高速高精、多轴多通道等要害技能的开展现已相对老练，它们可用来代替人的体力劳动和部分脑力劳动，操控设备高效、准确地完结加工使命。

　　核算机技能及信息通讯技能与数控技能的交融，促进数控技能向网络化方向开展。与数字化技能比较，数控体系网络化技能首要在于使用网络化信息技能及智能传感技能，增强体系及设备的感知才能和互联互通才能，将人的部分感知及常识赋予型脑力劳动交由数控体系完结，完结对制作信息的纵向整合，进步设备使用率和制作功率。

　　数控体系网络化的根底是一致规范的接口，体系中的各个功用模块可经过接口和通讯协议完结衔接。当时，数控体系网络化的一个重要方面是互联互通协议的开展。美国机械制作技能协会(AMT)提出MT-Connect协议，用于机床等数控设备的互联互通。德国机床制作商协会（VDW）依据通讯规范OPC一致架构（UA）的信息模型，拟定了德国版的数控机床互联通讯协议Umati。我国机床东西工业协会提出的NC-Link协议，能完结数控机床及其它智能化制作设备的互联互通。

　　作为数控技能研讨的要点开展方向，当时国内外干流数控体系大多具有必定的网络化功用。

　　马扎克早在1998年就推出的MAZATROL FUSION 640，是国际上首款运用CNC技能与PC技能交融的数控体系，可为机床企业完结网上维修服务，开始完结了数控体系的网络化。依据Smooth技能的MAZATROL Smooth系列数控体系选用规范网络接口，使单机和FMS体系都能与刀具办理软件使用网络进行数据同享。马扎克的iSMART Factory（智能工厂）如图6所示，选用全数字集成的先进制作单元和体系，使用IoT技能，依据MT-Connect协议树立巨大的全球出产服务体系，能搜集来自不同出产车间、单元、设备的数据，使技能、出售、出产及办理等部分之间的信息树立同享，完结实时出产办理与长途监控。

　　发那科的30i系列数控体系（包括30i，31i，32i和35i）具有丰厚的信息化功用，可供给长途桌面功用，支撑工业网络和现场网络，可完结工厂级机床及数据的会集办理。Series 0i MODEL F、Series 0i MODEL F Plus系列数控体系，可经过以太网及现场网络对周边设备的操控和传感信息进行搜集，完结多种周边设备的衔接，完结信息可视化和工厂内的机床的可视化，进步作业功率。图7为发那科的Field体系，使用物联网和大数据，可对数控设备进行监控和剖析。发那科的零停机时刻（ZDT）功用可经过电脑或移动端实时检查设备作业状况、出产信息、确诊信息及保养方案，防止停机的产生，机床长途确诊功用可经过互联网进行远距离故障确诊，有用削减劳动力本钱，进步企业的服务功率。

　　西门子SINUMERIK 808D、828D及840D sl系列数控体系，将RFID技能运用于刀具办理，完结对每一把刀具的辨认与追寻，并选用视频显现技能和手机SMS技能，以支撑对数控机床的监控与保护。西门子的PLM（产品生命周期办理）软件能将虚拟与实践出产严密结合，对构思、规划及加工制作进程进行网络化信息办理。经过图8所示的依据云的物联网体系MindSphere，企业可快捷拜访各类设备终端，使用MindSphere很多的工业运用与数字化服务，可为企业供给如预防性保护、动力数据办理以及资源优化等方面的服务。

　　此外，德玛吉CELOS数控体系可将机床接入企业信息化网络，衔接CAD/CAM、MES、ERP及PDM等信息化软件，完结产品从规划、出产到售后服务的数字化、网络化与智能化。力士乐的IndraMotion MTX数控体系，结合了智能化Indra Drive系列驱动体系，具有集成网络功用，结合博世OpCon MES制作履行体系渠道，经过人、设备与产品的实时互联与有用交流，构建高度灵敏网络化制作形式。

　　华中数控开发了数控体系云渠道（iNC-Cloud）如图9所示，面向数控机床/体系用户打造以数控体系为中心的网络化和智能化的服务渠道。华中数控云渠道能树立安全牢靠、高效智能的云数据中心，经过大数据智能剖析、数据计算、数据可视化等技能，完结出产进程的智能监控、保护与办理。

　　宝元数控的WebAccess云端体系，可衔接智能工厂中包括发那科、西门子等在内的各种品牌的数控设备，主动树立数据资料库，供给云端服务。其T5800系列高速高精车床数控体系支撑EtherCAT规范通讯协议，可衔接多种即时智能感测模块，调配WebAccess云端体系可在各站间构成互相串联监控，帮忙用户快速打造工业4.0工厂。

　　综上，网络化数控体系能够把孤岛式的加工单元集成到同一个体系中，可完结各种加工设备、子体系、运用软件等集成，使之能够进行互联和互操作，完结资源的会集使用，以到达安排结构及运转方法的最优化。网络化数控技能不只能够进步数控设备的出产功率及加工质量，还能够对设备进行长途监控和确诊，经过制作资源同享，完结虚拟规划、虚拟制作等，缩短产品研制制作周期，进步企业快速呼应商场改变的才能。

　　虽然网络化数控体系现已开展了10多年，也取得了必定的研讨和实践效果，但到现在为止，也仅仅完结了一些简略的数据和信息的感知、剖析、反应和操控，远没有到达真实代替人类脑力劳动的智能化阶段。

　　数控体系的智能化首要表现形式便是其很多的智能化功用，总的来说，它们可分为质量进步、工艺优化、健康保证和出产办理这四大类，首要方针在于完结数控加工的优质、高效、牢靠和低耗。

　　马扎克的第六代数控体系MAZATROL MATRI X，完结了主轴监测、自主反应、车削作业渠道动态平衡等7项智能化功用。依据Smooth技能的第七代数控体系MAZATROL Smooth X，如图11所示，装备19in触摸屏操作面板，对首要运用模块分区，使操作更直观，具有防振荡、热补偿、智能校准、智能送料等12项智能化功用。

　　德玛吉CELOS数控体系选用21.5in多点触控智能化人机界面，具有如图12所示从规划、规划到出产、监测和服务的CELOS运用程序，可完结智能化刀具办理、数据文件办理、状况监测及长途确诊等智能化功用。CELOS体系还可将车间与公司高层安排整合在一起，为继续数字化和无纸化出产奠定根底，完结数控体系的网络化智能化。此外，德玛吉与舍弗勒共同开发的智能机床——DMC 80 FD douBLOCK车铣复合加工中心，使用传感器对机床状况及工艺大数据实时收集，并在云端对大数据进行剖析处理，完结了长途监控、健康保证、工艺优化等智能化功用。

　　大隈的OPS-P300A数控体系装置了很多运用软件，能优先考虑加工现场的操作快捷性，进步了现场才能智能。其操作面板选用多点触控，可对数据表及程序文件等进行轻松快捷的操作。一起，它具有几许差错丈量与补偿、热差错丈量与补偿、伺服操控优化、加工条件导航、机床防磕碰及进给轴状况AI自确诊等多项智能化功用，图13所示为该数控体系的进给轴状况AI自确诊功用。

　　发那科的Series 0i MODEL F、Series 0i MODEL F Plus数控体系具有多项智能化功用，如图14所示，针对进给轴，可完结智能加减速、智能堆叠、智能反向空隙补偿、智能机床前端点操控等；针对主轴，可进行智能刚性攻丝、智能温度操控、智能主轴负载操控以及智能主轴加减速和智能负载表等。

　　此外，西门子开发的数控机床数字孪生，可在加工制作进程中依据实践加工条件，对工件进行智能化编程和参数调试优化。海德汉的TNC640数控体系可拓宽双屏显现；能进行高档动态猜测、自习惯操控及颤振操控，完结高速概括铣削；可进行相关轴补偿、运动自习惯操控、动态减振，完结动态高精加工；能完结动态磕碰检测、在线监测确诊与调试等。

　　国产数控体系在智能化技能方面也取得了必定的效果。沈阳机床i5智能数控体系具有智能差错纠正、智能确诊、智能主轴操控等多项智能化功用。华中数控HNC-848D数控体系具有包括热差错补偿、智能刀具寿数办理、机床健康保证、加工工艺参数优化、智能高速高精加工等多项智能化功用的App中心。宝元2018年推出的智能传感器SVI系列如图15所示，可获取加工进程中的要害数据并进行剖析、判别及预警，具有内建FFT频域转化、主轴确诊等多种功用，为数控体系增加智能元素。宝元的IFC（Industry 4.0 Controller）智能渠道可调配Ether IO来衔接振荡、温度、压力等传感器，获取实时精准的加工数据并进行剖析判别，操控设备做出相应呼应完结智能化。

　　综上可知，数控体系的智能化技能现已开始出现。一方面，它供给了如智能手机、平板电脑似的智能化人机交互手法，并使用人工智能、物联网、大数据等新一代信息技能，构成了许多智能化功用，如智能化监控与确诊、智能化差错补偿和智能化信息办理等。另一方面，经过开发功用强壮的软硬件设备与渠道，使数控体系进一步朝着智能化方向开展，经过打造个性化的数控体系和大数据云渠道，完结数控加工全生命周期的技能支撑与服务。