2025年数控技术发展趋势——智能化数控系统.pdfVIP

好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。——《中庸》

1国内外数控系统发展概况

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国

家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制

造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、

自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造

业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在

发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环

控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化

基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经络等多学科技术，数控系统实

现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，

实现了在线诊断和智能化故障处理；在络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为

一体，机床联，实现了中央集中控制的群控加工。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机

床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实

际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC

之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。

在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进

给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下

根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正

CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传

统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智

能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在

必行。

2数控技术发展趋势

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。

勿以恶小而为之，勿以善小而不为。——刘备

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。在数控技

术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模

糊控制、神经络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配

备编程专家系统、故障