中國經(jīng)濟的持續穩定增長(cháng),為數控機床行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。同時(shí)，在中國積極推進(jìn)振興裝備制造業(yè)戰略的大環(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"的數控機床生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。在數控機床的品種看，普及型數控機床所占比例從十多年前的10%增長(cháng)到目前的近40%。這個(gè)結構的變化說(shuō)明了中國數控機床行業(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)等對數控機床、將提出更高質(zhì)量、高精度、高速度、高穩定性、高操作性的要求，推動(dòng)中高檔數控機床的需求比例持續上升。另一方面，生產(chǎn)的大規?；图庸ぎa(chǎn)品品種的不斷更新和切換等現場(chǎng)生產(chǎn)效率的追求，更將促進(jìn)數控機床從傳統的加工機械向同時(shí)具有數據傳遞、網(wǎng)絡(luò )通訊等功能的復合型信息化加工機械的轉變。

　　數控系統作為對數控機床發(fā)出各種工序指令的核心部件,其本身的性能指標和功能直接關(guān)系到機床的性能和規格。因而今后中國的數控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴(lài)于投放于市場(chǎng)的數控系統的技術(shù)發(fā)展。

　　作為世界知名的數控系統研發(fā)及制造廠(chǎng)商，三菱電機和廣大的中國國內數控系統廠(chǎng)商一起，致力于中國的數控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其投放于中國市場(chǎng)的數控產(chǎn)品，在近幾年中無(wú)論從性能價(jià)格比，以及性能規格上積極迎合中國市場(chǎng)的需求。以下結合中國數控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展展望，就數控系統方面，應具備哪些功能方面，以目前三菱針對中國市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)并投放于市場(chǎng)的主力產(chǎn)品（EZmotion60、EZmotion 68、以及M60S系列等）和今后推廣的新機種（M70、M700系列）為藍本，就主要功能實(shí)現等技術(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控系統的可控制精度，數控機床的機械精度以及合適的加工條件。針對數控機床的具有高精度、高質(zhì)量加工要求，體現在前兩者在機電控制上的完美結合。為實(shí)現這樣的指標，就整體的數控系統方面筆者認為應注重以下幾個(gè)要點(diǎn)：1）指令精度、內部數值計算及處理的精度;控制單元與伺服驅動(dòng)單元間數據的通信能力;驅動(dòng)系統（包含伺服驅動(dòng)單元內部數值處理、高靈敏度電機、高分辨率編碼器等）的控制精度。2）對應于機械部分的靜態(tài)誤差的補償能力（背隙、機械補償等）。3）對應于機械部分的動(dòng)態(tài)補償（Lost Motion、溫度補償、高速優(yōu)化機械響應及前饋控制等）。三菱電機除了在中國市場(chǎng)投放的現有E68及M60S系列中具備有上述功能之外，在最新機種M70/M700中，為實(shí)現更高精度的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)了完全納米指令、控制路徑的納米插補、高速光纖伺服通訊網(wǎng)絡(luò )（MACH net）、高增益控制II型伺服控制、最新高可控制型HF電機以及高分辨率的100萬(wàn)脈沖或1600萬(wàn)脈沖編碼器。另外、針對技術(shù)上的難題：機械動(dòng)態(tài)控制精度的補償方面，更搭載了SSS控制（Super Smooth Surface）、OMR-FF控制（Optimum Machine Response-Feed Forward）、DDC控制（Direct Drive Communication）等世界領(lǐng)先技術(shù)。

　　2. 高效率、復合型加工

　　現場(chǎng)的生產(chǎn)效益的提高，在數控系統中體現于更短的加工準備時(shí)間、更高的加工速度、以及復雜的加工能一次性在同一臺數控機床上完成。具體的主要技術(shù)指標上分別體現在:1）加工圖紙至加工程序的轉換的簡(jiǎn)便性;2）高速加工能力;3）多系統（通道）車(chē)銑一體化復合型加工等方面。三菱電機為滿(mǎn)足今后中國市場(chǎng)的需求，在其數控產(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)現由圖紙到加工過(guò)程中無(wú)需用戶(hù)編程的NAVI MILL/NAVI LATHE功能。同時(shí)以縮短加工時(shí)間為目的，尤其對于一次加工就需花費較長(cháng)時(shí)間的模具加工，其加工速度可達135KBPM的能力。而對于更多的諸如汽車(chē)零部件加工方面，分別在加工中心上提供雙系統（通道）和車(chē)床上的四系統（通道）和充實(shí)的車(chē)銑功能，以方便客戶(hù)能在同一臺數控機械上對多個(gè)零部件的同時(shí)加工和自動(dòng)完成高度復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)間和精度誤差縮至極小。

　　3. 高操作性、智能化人機界面

　　伴隨著(zhù)數控系統的高度復雜化，其功能的增加也無(wú)意增加了操作的復雜化。而數控機床的不斷普及和市場(chǎng)的擴展，又有更多的專(zhuān)用機械也將加入數控行列。僅依賴(lài)于由數控系統制造廠(chǎng)商提供標準的數控畫(huà)面已無(wú)法完全滿(mǎn)足實(shí)際現場(chǎng)操作需求和機械廠(chǎng)家的畫(huà)面個(gè)體化設計。數控系統的人機界面的操作便捷性及個(gè)性化的設計作為數控系統的性能指標之一，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)，又能體現簡(jiǎn)潔明了的畫(huà)面含義;3）使用觸摸屏方式，減少機械操作面板的硬件配置的同時(shí)，提高設計的靈活性等等。在三菱的M70/M700系列中，其標準畫(huà)面的設計和現有機種相比，其畫(huà)面構成，字體大小，色彩配置，在更好地吻合現場(chǎng)需求的同時(shí)，相對其畫(huà)面數量增加近20%，通過(guò)菜單鍵的組合和運用彈出畫(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)針對在線(xiàn)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NC Designer、或觸摸屏等硬軟件工具，則為一些機械廠(chǎng)家提供了開(kāi)機畫(huà)面的個(gè)性化設計，并且通過(guò)簡(jiǎn)單的畫(huà)面部件重新排列組合，更為使用三菱數控客戶(hù)創(chuàng )造獨自的NC操作畫(huà)面，以區別其他機械廠(chǎng)家產(chǎn)品和提高操作性提供了強有力的手段。

　　4. 最優(yōu)機械響應控制

　　數控機床并不是只有數控系統的機床設備，機械的性能會(huì )直接影響到實(shí)際的加工效果。由于機械的設計、材質(zhì)、制造、裝配等的不同，從而導致機械的特性有很大的差異，在這種情況下，為了提高數控機床的動(dòng)態(tài)加工精度，就必須對機械上引起誤差的主要因素加以考慮，進(jìn)行恰當的處理，才能達到滿(mǎn)意的動(dòng)態(tài)加工精度。

　　三菱的OMR（Optimum machine response）控制功能，是對產(chǎn)生軌跡誤差主要原因的機械和電機的模型進(jìn)行推定（考慮其慣量、摩擦、粘性系數等），并且基于這個(gè)模型進(jìn)行前饋控制，實(shí)現高精度的加工。借助于此，圓弧插補中的象限突起和實(shí)際軌跡小一圈的現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)際的機械和電機的狀態(tài)，根據實(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)對機械側彈性形變、動(dòng)態(tài)摩擦、粘性系數的推定，實(shí)現滿(mǎn)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，促使機械達到最佳響應，但不會(huì )引起機械振動(dòng)的前饋控制。

　　5. 綜合生產(chǎn)管理、數字化、信息化加工

　　利用多臺的數控機床，進(jìn)行類(lèi)似汽車(chē)、或3C的部品加工，是當今機械加工現場(chǎng)的又一趨向。其數控系統的實(shí)時(shí)信息開(kāi)放的種類(lèi)及內容，手段或對應網(wǎng)絡(luò )規格的多寡，很大程度上影響制造工廠(chǎng)的數字化綜合現場(chǎng)生產(chǎn)管理。主要體現于：1）信息開(kāi)放種類(lèi)，如機床運行狀態(tài)、加工數量、刀具壽命、報警信息、加工程序等;2）信息開(kāi)放手段，如數據類(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）遠程監控和故障診斷，如通過(guò)網(wǎng)絡(luò )端口進(jìn)行機床部分操作、畫(huà)面切換、故障分析及排除等。三菱數控系統在其三菱電機作為工廠(chǎng)自動(dòng)化（FA）的綜合研發(fā)及制造企業(yè)的背景之下，針對數控機床行業(yè)的網(wǎng)絡(luò )化、信息化對應方面，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 )，在數控機床和上位電腦間就數控的各項數據均可進(jìn)行雙向通信，也可通過(guò)PLC接口、MELSECNET、或應用CC-Link等的控制網(wǎng)絡(luò )配合其他的控制設備實(shí)現高速、高度的自動(dòng)化控制。而同樣可應對從生產(chǎn)現場(chǎng)（MES接口）到企業(yè)管理層（ERP管理）的整合新構架e-F@ctory系統，更為結合數控系統于一體的，全面數字化綜合生產(chǎn)管理帶來(lái)廣泛的應用前景。另一方面，通過(guò)Ethernet實(shí)現上位電腦的數控系統的全畫(huà)面監控，及通過(guò)電話(huà)線(xiàn)進(jìn)行的遠程診斷系統（MR-net），則為綜合生產(chǎn)管理提供了完全有效的運行保障。

　　以上為我對中國數控機床行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，就數控系統的控制技術(shù)的現狀和近期發(fā)展副方向做了部分介紹。希望廣大讀者和我一起探討，為中國數控發(fā)展作貢獻。