自1952年美國麻省理工學院研制出第一臺實驗性數控銑床系統出現，到現在已走過了幾十年的發展歷程。數控系統到目前為止共發展了6代：第一代是電子管數控系統，第二代是晶體管數控系統，第三代是集成電路數控系統，第四代是小型計算機數控系統，第五代是微型計算機數控系統，第六代是 PC 數控系統。原來傳統數控系統采用單片機作為處理器，這樣帶來處理速度慢、存儲容量小，然后隨著現代加工對加工制造業發展需求越來越大。因此，這種模式越來越不能適應現代加工需要，比如程序存放空間問題，數控程序越來越大，而傳統數控系統存放空間不夠大。這樣情況下就誕生了DNC通訊，但是殊不知這樣的模式不能從根本上解決這類問題，而隨著計算機發展，程序容量越來越方便、便宜，在這種情況下PC式數控系統開始采用大存儲容量的存儲設備，從根本上解決這種問題。PC式數控系統目前是先進的結構體系，具備了計算機的一些特性，比如高分辨率的顯示、強大的處理速度、靈活方便的操作系統，最大的特性是網絡化的普及發展，極大的改變了傳統加工的模式。

     計算機的發展，隨著處理器的功能越來越大，逐漸取代原來NC +PLC這種模式，取而代之的是NC和PLC共用一個處理器，大大降低成本，還能保證處理時序的問題。PLC采用更為靈活的ST語言來編寫，減少了程序數量和步驟，也更靈活的實現了邏輯處理能力，而且計算機的掃描周期要遠遠小于原理的周期，真正實現毫秒級。            

 

2　數控系統的智能化具有以下特性

   2.1　操作智能化

     智能化的數控系統應該具有底層操作系統，并且通過總線和相關設備通訊，具有高響應，高運算、高速度等特性；同時，系統還具有良好的開放性和人機界面，系統針對不同型號和類型的機床特點，通過KV編輯軟件，可以實現對操作界面進行深入定制；另外，系統硬件采用電阻觸摸屏，目的是讓用戶能夠實現“一鍵直達”，最大程度地簡化了用戶的操作，降低用戶的學習和使用成本。

　　智能化的數控系統，還提供一種全新的圖形引導編程方式，引導用戶一步一步完成加工步驟，通過圖形或動畫的方式，用戶只需要填寫加工所必須的加工參數即可，無需記憶繁瑣的步驟，把記憶的工作從人腦中解放出來，最大程度的降低勞動強度。

   2.2　加工智能化

     智能化的數控系統應該集成三維圖形模擬軟件，能夠對加工過程進行在線和離線實時仿真。有多種工件形狀可供選擇，如棒料、管型件、六角型件，工件尺寸完全參數化。有多種工裝夾具可供選擇，加工坐標系自由設定。可以自由選擇常見的刀具類型，刀具形狀尺寸參數化，主動進行刀具和工件之間的干涉檢查。支持各種基本加工工藝的模擬，可以設置工件剖視圖，工件內部剖視120度，能夠非常直觀地看內空的切削效果，避免了實際加工中看不到內部的缺陷，真正實現了材料去除過程一目了然。除標準工藝循環外，智能化的數控系統還應該有高度開放性，來滿足不同客戶的需求，降低用戶編程時間和減少用戶輸入程序錯誤的概率，如多個切槽或者加工多頭螺紋等。

     現在用戶編程過程中，對加工參數的選擇最為困難，因為所有加工參數都是不斷通過實驗得出，而這套參數只有該實驗人員或相關人員知道，影響了工藝參數的傳遞。因此，智能化的數控系統需要對工藝這一塊的插件，如客戶對工藝參數的選擇有疑問，可以按鍵盤上的快捷鍵，打開工藝參數支持系統界面，里面保存了前面很多位工程師的經驗參數，通過設定刀具類型、刀具材料、工件材料、工件形狀及加工方式等參數，由系統自動生成主軸轉速、進給速度、進給量等工藝參數的推薦值。

     每臺機床因為機械特性、裝配工藝等各有差異，即便是同樣的數控系統，應用于不同的機床時，也需要設定不同的參數，以提高機床相應速度、精度等。快速匹配最佳伺服和電機參數，優化機床動態性能，提高加工效率和精度。

   2.3　編程智能化

     智能化的數控系統，應該具備智能化的編程方式，既能兼容傳統的G代碼和M代碼，保證原來加工程序可以使用，又能提供更靈活的生成程序的途徑，如通過三維圖形，設置相對應的加工參數，如加工刀具、加工參數等，然后通過引導用戶一步一步操作，并最終生成用于加工這一特征的一段（若干行）NC程序。這個全新的功能，可以簡化編程步驟，提高編程效率，減少用戶輸入程序的時間，是智能化數控系統一個亮點。

   2.4　維護智能化

     首先，智能化的數控系統應具有自身診斷的功能，通過電氣檢測元器件反饋信號，實時反饋給數控系統機床的故障，并且通過圖形化診斷工具用于監控機床各輔助電氣部件的工作狀態，并且為用戶診斷機床電氣故障提供幫助，它將每一部件的輸入輸出點的狀態、電氣或機械原理通過圖形方式展現出來，便于用戶直觀地監控其工作狀態，診斷相應的電氣故障。這樣電氣故障很直觀的反饋給用戶，方便用戶快速診斷故障，并提供解決問題的思路和辦法，引導用戶一步一步操作，直到最終解決問題。其次，智能化的數控系統還應具備網絡診斷功能。如果機床出現任何故障，第一時間將機床的故障發送到維護或管理人員的手機或電子郵箱上，使其第一時間了解到當前機床狀態，及時處理機床所發生的故障。有了這種功能，維護人員就不需要24小時停留在生產車間，還應在網盤上自動備份機床相關的操作信息。如果用戶的數控機床通過互聯網與系統制造商的網絡相連接，當機床發生故障時，用戶可以通過網絡向相關專家請求，相關專家即可通過遠程網絡服務的方式直接訪問該用戶數控機床，了解相關的信息，隨時可幫助用戶快速解決數控系統軟件的問題。 

   2.5　車間智能化

     基于DNC技術，利用豐富的高速網絡功能，將多臺智能化數控系統連接起來，通過PC電腦可觀察機床的運轉狀態和程序狀態，又可實時監控加工現場的作業。另外，通過數控機床與工廠的網絡相連接，可以使管理部門實時了解機床加工情況，并結合公司的ERP管理軟件，及時提醒用戶補充相關原材料和消耗品，從而保證車間加工和庫存產品兩者最大利益化，并統計出每加工一件產品的成本，提供給公司的管理層，幫助公司及時做出合理的決策，實現車間級的智能化和信息化管理（見圖1）。

　　

　　                                    圖1　車間的自動化及智能化

 

3　結語

     隨著計算機技術和數控系統的不斷發展，數控系統的單機智能化和網絡智能化已成為數控機床研究的重要領域。由于人工成本越來越貴，機器手等輔助設備的出現陸續替代了人工，這時就對數控設備的兼容性和協調性提出了更高的要求。智能化的數控機床將變得越來越“聰明”和人性化，在將來的工廠里，數控機床不僅是一臺加工設備，而是工廠管理網絡中的一個節點，具備更加廣泛的人機交互、物-物通信功能，從而開創智能數控技術的新篇章。