七數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢

第七章數(shù)控技術(shù)的進(jìn)展趨勢§7-1數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生與進(jìn)展§7-2數(shù)控技術(shù)的進(jìn)展趨勢§7-3數(shù)控技術(shù)的FMS及CIMS一、數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生

在汽車、拖拉機(jī)等大量生產(chǎn)的工業(yè)部門中，大都采納自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和自動(dòng)線。但這種設(shè)備的第一次投資費(fèi)用大，生產(chǎn)籌備時(shí)間長，這與改型頻繁、精度要求高、零件外形簡潔的艦船和宇航，以及其他國防工業(yè)的要求不相適應(yīng)。如果采納仿形機(jī)床，則要制造靠模，不僅生產(chǎn)周期長，精度亦受限制。其次次世界大戰(zhàn)以后，美國為了加速飛機(jī)工業(yè)的進(jìn)展，要求革新一種樣板加工的設(shè)備。1948年，美國帕森斯(Parsons)公司在研制加工直升飛機(jī)葉片輪廓檢查用樣板的機(jī)床時(shí)，提出了數(shù)控機(jī)床的初始設(shè)想?！?-1數(shù)控技術(shù)的產(chǎn)生與進(jìn)展1952年，美國帕森斯公司和麻省理工學(xué)院研制成功了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室1952年的第一代——電子管數(shù)控機(jī)床1959年的其次代——晶體管數(shù)控機(jī)床1965年的第三代——集成電路數(shù)控機(jī)床1970年的第四代——小型計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床1974年的第五代——微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)1990年的第六代——基于PC的數(shù)控機(jī)床二、數(shù)控技術(shù)的進(jìn)展半個(gè)世紀(jì)以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，數(shù)控技術(shù)也得到了迅猛的進(jìn)展，加工精度和生產(chǎn)效率不斷提高。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)展至今已經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代。六代1電子管：1952，ParsonsCorp.,MIT,美空軍后勤司令部合作，第一臺(tái)立式銑；2晶體管、印刷電路：1959，晶體管元件的消滅使電子設(shè)備的體積大大減小，數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采納晶體管和印刷電路板，K&T開發(fā)第一臺(tái)加工中心

MILWAUKEE-MATIC。3小規(guī)模集成電路：1965,由于它體積小、功耗低，，使數(shù)控系統(tǒng)的牢靠性得以進(jìn)一步提高。1967英國最初的FMS.4通用小型計(jì)算機(jī)：1970，在美國芝加哥國際機(jī)床展覽會(huì)上，首次展出了一臺(tái)以通用小型計(jì)算機(jī)作為數(shù)控裝置的數(shù)控系統(tǒng)，特征為很多數(shù)控功能由軟件完成。5微處理器：1974，開頭消滅的以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)被人們譽(yù)為第五代數(shù)控系統(tǒng)，近30年來，裝備微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床得到飛速進(jìn)展和廣泛應(yīng)用。6基于PC（PC-BASED）的數(shù)控：20世紀(jì)80年月，基于PC開發(fā)式數(shù)控系統(tǒng)。二個(gè)階段

1955~1959，晶體管1952~1955，電子管

1959~1965，小規(guī)模集成電路

硬件數(shù)控

1974-微處理器(MCNC)1979超大規(guī)模集成電路(VLIC)1970s(1970~1974)，小型計(jì)算機(jī)1994~PC-NC.計(jì)算機(jī)數(shù)控§7-2數(shù)控技術(shù)的進(jìn)展趨勢1、高速、高精度2、智能化

3、開放式數(shù)控系統(tǒng)4、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)5、提高數(shù)控系統(tǒng)的牢靠性6、實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備的復(fù)合化7、CAD/CAM/CNC一體化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，數(shù)控技術(shù)不斷采納計(jì)算機(jī)、掌握理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，使其朝著下述方向進(jìn)展。1、加工高速化、高精度化可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，可大幅度提高加工效率、降低加工成本，提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。（1）高速化高速CPU芯片主軸高速化，采納電主軸采納全數(shù)字溝通伺服機(jī)床動(dòng)、靜態(tài)性能的改善上世紀(jì)90年月以來，高速主軸單元（電主軸，轉(zhuǎn)速15000－100000r/min）、高速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件（快移速度60~120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min）、高性能伺服系統(tǒng)以及工具系統(tǒng)都消滅了新的突破。圖切削速度的進(jìn)展在分辨率為1μm時(shí)，快進(jìn)速度達(dá)240m/min，可獲得簡潔型面的精確加工加速度達(dá)2g主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)200,000rpm換刀速度少于1s提高機(jī)械的制造和裝配精度；采納高速插補(bǔ)技術(shù)，以微小程序段實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)給，使CNC掌握單位精細(xì)化采納高分辨率位置檢測裝置，提高位置檢測精度（日本溝通伺服電機(jī)已有裝上1000000脈沖/轉(zhuǎn)的內(nèi)藏位置檢測器，其位置檢測精度能達(dá)到0.01μm/脈沖）位置伺服系統(tǒng)采納前饋掌握與非線性掌握等方法（2）加工高精度化采納反向間隙補(bǔ)償、絲桿螺距誤差補(bǔ)償和刀具誤差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)；設(shè)備的熱變形誤差補(bǔ)償和空間誤差的綜合補(bǔ)償技術(shù)（討論表明，綜合誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可將加工誤差削減60％～80％）。一般的加工精度提高了一倍，達(dá)到5微米；精密加工精度提高了兩個(gè)數(shù)量級，超精密加工精度進(jìn)入納米級（0.001微米），主軸回轉(zhuǎn)精度要求達(dá)到0.01~0.05微米，加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。RaδVFVC250.10100002500200.0880002000150.0660001500100.044000100050.0220005000RaδVfVC19931994199519961997年度Ra——表面粗糙度（um），δ——加工誤差（um），Vf——進(jìn)給速度（mm/min），Vc——切削速度（m/min）圖數(shù)控機(jī)床的高速化對加工質(zhì)量的影響1）加工過程自適應(yīng)掌握技術(shù)：通過監(jiān)測主軸和進(jìn)給電機(jī)的功率、電流、電壓等信息，辯識(shí)出刀具的受力、磨損以及破損狀態(tài)，機(jī)床加工的穩(wěn)定性狀態(tài)；并實(shí)時(shí)修調(diào)加工參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度）和加工指令，使設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，以提高加工精度、降低工件表面粗糙度以及保證設(shè)備運(yùn)行的平安性2）加工參數(shù)的智能優(yōu)化：將零件加工的一般規(guī)律、特殊工藝閱歷，用現(xiàn)代智能方法，構(gòu)造基于專家系統(tǒng)或基于模型的“加工參數(shù)的智能優(yōu)化與選擇”，獲得優(yōu)化的加工參數(shù)，提高編程效率和加工工藝水平，縮短生產(chǎn)籌備時(shí)間。使加工系統(tǒng)始終處于較合理和較經(jīng)濟(jì)的工作狀態(tài)。2、掌握智能化隨著人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)展，為滿意制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、制造自動(dòng)化進(jìn)展需求，數(shù)控技術(shù)智能化程度不斷提高，體現(xiàn)在：3）智能故障診斷與自修復(fù)技術(shù)

智能故障診斷技術(shù)：依據(jù)已有的故障信息，應(yīng)用現(xiàn)代智能方法，實(shí)現(xiàn)故障快速精準(zhǔn)定位。

智能故障自修復(fù)技術(shù)：依據(jù)診斷故障緣由和部位，以自動(dòng)排解故障或指導(dǎo)故障的排解技術(shù)。集故障自診斷、自排解、自恢復(fù)、自調(diào)節(jié)于一體，貫穿于全生命周期。

智能故障診斷技術(shù)在有些數(shù)控系統(tǒng)中已有應(yīng)用，智能化自修復(fù)技術(shù)還在討論之中。

4）智能化溝通伺服驅(qū)動(dòng)裝置：自動(dòng)識(shí)別負(fù)載、自動(dòng)調(diào)整掌握參數(shù)，包括智能主軸和智能化進(jìn)給伺服裝置，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行。（1）智能化適應(yīng)掌握技術(shù)圖智能化適應(yīng)掌握下的進(jìn)給速率

（2）自動(dòng)編程技術(shù)（3）具有故障自動(dòng)診斷功能

（4）智能尋位加工數(shù)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是先進(jìn)制造模式的要求，數(shù)控機(jī)床作為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，有助于解決自動(dòng)化孤島問題。支持網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，既滿意單機(jī)DNC需要，又能滿意FMC、FMS、CIMS、靈敏制造對基層設(shè)備集成要求。網(wǎng)絡(luò)資源共享。數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）掌握。數(shù)控機(jī)床故障的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）診斷。數(shù)控機(jī)床的遠(yuǎn)程（網(wǎng)絡(luò)）培訓(xùn)與教學(xué)（網(wǎng)絡(luò)數(shù)控）3、加工網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控系統(tǒng)中采納網(wǎng)絡(luò)與光纖通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和I/O的掌握是數(shù)控技術(shù)的進(jìn)展方向。由于技術(shù)封鎖等緣由，各系統(tǒng)中光纖通訊采納的協(xié)議沒有兼容性和互換性，要求伺服驅(qū)動(dòng)器以及I/O模塊必須具有相應(yīng)協(xié)議的光纖通訊接口，這樣的系統(tǒng)軟硬件開放性較差，而且系統(tǒng)的成本也較高。

網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：德國Intrtamat的SERCOS、美國DELTATAU的Mcro-Link、日本FANUC的SERVO-Link、日本三菱的Tro-Link，還有ARCNET、CANBus、Profibus、USB、IEEE1394。1）傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

由生產(chǎn)廠家支配價(jià)格和結(jié)構(gòu)，各種接口不能通用。

功能集成停止在微電子技術(shù)的應(yīng)用上，而不是針對開放式的生產(chǎn)環(huán)境和功能。對于不同的產(chǎn)品，操作、維護(hù)方法都必須進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)。

對于使用者，掌握器成為黑盒子無法自行修改更新。

為滿意現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，數(shù)控系統(tǒng)需要具有：開放性：可重構(gòu)性、可維護(hù)性、允許用戶進(jìn)行二次開發(fā)模塊化：具有平臺(tái)無關(guān)性

接口協(xié)議：可傳遞性、可移植性

可進(jìn)化性：智能化

語言統(tǒng)一化：中性語言NML：

FADL、OSEL4、數(shù)控系統(tǒng)的開放化傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)都是專門、具有不同的編程語言、非標(biāo)準(zhǔn)人機(jī)接口、多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口等特征，造成了數(shù)控系統(tǒng)使用和維護(hù)的不便，也限制了數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步進(jìn)展。為了解決這些問題，人們提出了“開放式數(shù)控系統(tǒng)”的概念。概念最早見于1987年美國的NGC(NextGenerationController)計(jì)劃，NGC掌握技術(shù)通過實(shí)現(xiàn)基于相互操作和分級式的軟件模塊的“開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（SOSAS）”找到解決問題的方法。一個(gè)開放式的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能夠使供應(yīng)商為實(shí)現(xiàn)專門的最佳方案去定制掌握系統(tǒng)。2）開放化數(shù)控系統(tǒng)的概念

數(shù)控系統(tǒng)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上開發(fā)，面對機(jī)床廠家和最終用戶，通過轉(zhuǎn)變、增加或剪裁數(shù)控功能，形成系列化，并可便利地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到掌握系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次的開放式數(shù)控系統(tǒng)，形成具有鮮亮特色的名牌產(chǎn)品。（1）開放式數(shù)控裝置的結(jié)構(gòu)硬件配置單元軟件配置單元標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)硬件數(shù)控系統(tǒng)基本硬件數(shù)控功能應(yīng)用程序DOS(WINDOWS)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTM應(yīng)用程序接口NC構(gòu)件庫（2）開放式數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠

品種削減、批量增加，易于滿意用戶要求；開放式的標(biāo)準(zhǔn)框架，促進(jìn)各行業(yè)的軟件廠商參加；軟件開發(fā)效率提高，產(chǎn)品更新加快。

機(jī)床廠

可使整機(jī)具有共性化，降低開發(fā)成本。

削減對系統(tǒng)廠的依靠，保護(hù)自己專有技術(shù)。

最終用戶

購買機(jī)床時(shí)的初期成本透明化；

能實(shí)現(xiàn)用戶自身獨(dú)特的FA系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

用戶界面的全都性，易于使用和培訓(xùn)；（3）開放式數(shù)控討論狀況美國在20世紀(jì)90年月初提出了開發(fā)下一代掌握器的計(jì)劃NGC(NextGenerationController)，以后又提出了OMAC（OpenModularArchitectureControl）計(jì)劃，重點(diǎn)開發(fā)以PC為平臺(tái)的開放式模塊化掌握器。歐洲也在20世紀(jì)90年月初開頭OSACA(OpenSystemArchitectureforControlswithinAutomationsystem)計(jì)劃，目標(biāo)是研制出開放式掌握系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。（4）現(xiàn)狀由于技術(shù)等方面的限制，要在短期內(nèi)完全實(shí)現(xiàn)這種抱負(fù)的開放式數(shù)控系統(tǒng)，還有不少困難。

目前開放式數(shù)控的一個(gè)簡略表現(xiàn)就是進(jìn)展基于PC的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)的PC化正成為開放式數(shù)控系統(tǒng)一個(gè)潮流，代表了CNC進(jìn)展的主要方向?；赑C的開放式數(shù)控系統(tǒng)有3種基本結(jié)構(gòu)形式：

ＰＣ嵌入ＣＮＣ型

CNC嵌入ＰＣ型

全軟件CNC型

5、提高數(shù)控系統(tǒng)的牢靠性

數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時(shí)間大于10000-30000（小時(shí)）

電子與電氣元件高集成、抗干擾，零部件制造專業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化

6、實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備的復(fù)合化2）機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)上的突破性進(jìn)展當(dāng)屬20世紀(jì)90年月中期問世的并聯(lián)機(jī)床。并聯(lián)機(jī)床是機(jī)器人技術(shù)、機(jī)床結(jié)構(gòu)技術(shù)、現(xiàn)代伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，被稱為“21世紀(jì)的機(jī)床”

1）傳統(tǒng)機(jī)床基本上都遵循笛卡爾直角坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)原理被設(shè)計(jì)制造出來，其結(jié)構(gòu)為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，存在懸臂部件，承受很大彎矩和扭矩，不容易獲得高的結(jié)構(gòu)剛度。另外，傳統(tǒng)機(jī)床組成環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)簡潔，形成誤差迭加，限制了加工精度和速度的提高。我國自主研發(fā)的并聯(lián)機(jī)床樣機(jī)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床

并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床是以空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，充分利用計(jì)算機(jī)數(shù)字掌握的潛力，以軟件取代部分硬件，以電氣裝置和電子器件取代部分機(jī)械傳動(dòng)，使將近兩個(gè)世紀(jì)以來以笛卡爾坐標(biāo)直線位移為基礎(chǔ)的機(jī)床結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)原理發(fā)生了根本變化。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床布局的基本特點(diǎn)是，以機(jī)床框架為固定平臺(tái)的若干桿件組成空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)，主軸部件安裝在并聯(lián)機(jī)構(gòu)的動(dòng)平臺(tái)上，轉(zhuǎn)變桿件的長度或移動(dòng)桿件的支點(diǎn)，依據(jù)并聯(lián)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理形成刀頭點(diǎn)的加工表面軌跡。有六桿、三桿、立式、臥式并聯(lián)機(jī)床，結(jié)構(gòu)形式為并聯(lián)、串聯(lián)和混合結(jié)構(gòu)，可采納直線電機(jī)和電主軸。由于并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床結(jié)構(gòu)以桁架桿系取代傳統(tǒng)機(jī)床結(jié)構(gòu)的懸臂梁和兩支點(diǎn)梁來承載切削力和部件重力，加上運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量明顯減小以及主要由電主軸、滾珠絲桿、直線電動(dòng)機(jī)等機(jī)電一體化部件組成，因而具有剛度高、動(dòng)態(tài)性能好、機(jī)床的模塊化程度高、易于重構(gòu)以及機(jī)械結(jié)構(gòu)簡潔等優(yōu)點(diǎn)，是新一代機(jī)床結(jié)構(gòu)的重要進(jìn)展方向。并聯(lián)機(jī)床自94年在美國芝加哥國際機(jī)床展覽會(huì)上面市以來，有了很大進(jìn)展，結(jié)構(gòu)緊湊而且增大了工作空間，機(jī)床剛度和工作精度進(jìn)一步提高，已進(jìn)入有用階段。主要用于汽車業(yè)、航空業(yè)和模具業(yè)。在加工中心和可移動(dòng)FMC中也采納了并聯(lián)結(jié)構(gòu)。有六桿、三桿、立式、臥式并聯(lián)機(jī)床，結(jié)構(gòu)形式為并聯(lián)、串聯(lián)和混合結(jié)構(gòu)，可采納直線電機(jī)和電主軸。并聯(lián)機(jī)床的工作臺(tái)有固定臺(tái)、可交換臺(tái)、水平分度臺(tái)、滑座床身等多種?，F(xiàn)已達(dá)到的最高精度：定位精度為±5μm，重復(fù)定位精度為±1.5μm。過去并聯(lián)機(jī)床的最大問題是精度不如傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)床，其緣由一是坐標(biāo)軸（支桿）的位置精度不高，二是由于熱效應(yīng)和切削力引起的變形。現(xiàn)在桿內(nèi)除裝有滾珠絲杠外，還有檢測桿自身長度的測量系統(tǒng)，通過補(bǔ)償校正運(yùn)動(dòng)精度。數(shù)控并聯(lián)機(jī)床的應(yīng)用

3）并聯(lián)機(jī)床的優(yōu)、缺點(diǎn)及討論熱點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)給速度快；精度高；剛性好；加速度高；安裝、維修便利。缺點(diǎn)：工作空間??；姿態(tài)能力差；運(yùn)動(dòng)特性和力特性非線性。目前討論熱點(diǎn)：混聯(lián)機(jī)床。1）目前CNC系統(tǒng)的局限：數(shù)控代碼只定義了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作，丟失了尺寸公差、精度要求、表面光滑度等大量信息；生成G代碼的過程單向不行逆，在加工車間做出的修改無法反饋到設(shè)計(jì)部門；各廠商開發(fā)的宏和擴(kuò)展EIA代碼，使系統(tǒng)間語言不具通用性，對G、M代碼的解釋也不盡相同；不支持5軸銑、樣條數(shù)據(jù)、高速切削等功能；7、STEP-NC

STEP-NC是一個(gè)新的NC編程數(shù)據(jù)接口國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO14649），于1996年制定的，在2001年成為國際標(biāo)準(zhǔn)草案（DraftInternationalStandard,DIS），目的是取代現(xiàn)在使用的NC編程接口標(biāo)準(zhǔn)。2）STEP-NC的消滅

STEP(StandardfortheExchangeofProductmodeldata)即產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)

STEP-NC是STEP向數(shù)控領(lǐng)域的擴(kuò)展，它在STEP的基礎(chǔ)上以面對對象的形式將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息與制造信息聯(lián)系起來，拋棄了傳統(tǒng)數(shù)控程序中直接對坐標(biāo)軸和刀具動(dòng)作進(jìn)行編碼的做法，采納了新的數(shù)據(jù)格式和面對特征的編程原則

STEP-NC是歐美很多企業(yè)和討論機(jī)構(gòu)共同開發(fā)的一套面對對象的NC編程接口，這套編程接口總稱為“計(jì)算機(jī)數(shù)字掌握數(shù)據(jù)模型（DataModelforComputerizedNumericalControllers），它包括十三個(gè)部分，分成三個(gè)階段發(fā)布。目前發(fā)布出來的有：1）概述和基本原理2)總體加工數(shù)據(jù)3）切削加工數(shù)據(jù)4）銑削刀具。STEP-NC是一種在CAD/CAM系統(tǒng)和CNC機(jī)床之間進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的模型，它使用工步（WorkingSteps)這個(gè)面對對象的概念，通過簡略描述加工過程而不是機(jī)床運(yùn)動(dòng)來彌補(bǔ)ISO6983的不足。STEP-NC的基本原理是基于制造特征（manufacturingfeatures）進(jìn)行編程，而不是直接對刀具運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程。它包含了工件的全部加工任務(wù)，通過這一系列加工任務(wù)，對從零件毛坯到最終成品全部的操作加以描述，供應(yīng)了更高層次的信息給加工車間。STEP-NC是STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，一個(gè)基于STEP-NC的NC程序由幾何信息和工藝信息描述組成。幾何信息描述文件格式與STEP標(biāo)準(zhǔn)完全全都。幾何信息采納STEP數(shù)據(jù)格式描述，CNC系統(tǒng)可以直接從CAD系統(tǒng)讀取STEP數(shù)據(jù)文件，從而消除了由于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換可能導(dǎo)致的精度降低的問題。工藝信息描述部分包括全部工步的簡略完整定義，如特征代碼、刀具數(shù)據(jù)、機(jī)床功能、加工方法及其他數(shù)據(jù)。德國肖特日本FANUC美國哈挺瑞士米克朗德國斯賓納TC系列日本東芝美國新新那提韓國現(xiàn)代數(shù)字制造就是用數(shù)字的方式來存儲(chǔ)、管理和傳遞制造過程中的全部信息。在計(jì)算機(jī)世界里，可以產(chǎn)生各種各樣的信息，并把物理過程虛擬化；DNC可以對CAD/CAPP/CAM以及CNC的程序進(jìn)行傳送和分級管理。DNC技術(shù)使CNC與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起,可以傳送維修數(shù)據(jù)，使用戶與數(shù)控生產(chǎn)廠家直接通信，進(jìn)而把制造廠家聯(lián)系在一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在的問題是，如何把這些信息從計(jì)算機(jī)“下載”到生產(chǎn)線，在生產(chǎn)過程中利用這些信息掌握機(jī)器，生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。這個(gè)全過程就是數(shù)字制造。

8、CAD/CAM/CNC一體化，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造數(shù)字化工廠高速、高精、高效、智能化、復(fù)合化開放化、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控技術(shù)總的進(jìn)展趨勢

運(yùn)行高速化加工高精化功能復(fù)合化掌握智能化體系開放化驅(qū)動(dòng)并聯(lián)化交互網(wǎng)絡(luò)化當(dāng)代，數(shù)控技術(shù)的典型應(yīng)用是FMC/FMS/CIMS，其進(jìn)展方向是高速化、高精度化、高效加工、多功能化、小型化、復(fù)合化、開放化和智能化以及數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展。目前的動(dòng)向是:開放式數(shù)控系統(tǒng)、高速加工系統(tǒng)。一、柔性制造單元（FMC,FlexibleManufacturingCell）§7-3數(shù)控技術(shù)的FMS及CIMS1、定義：有兩個(gè)以上柔性制造單元或多臺(tái)數(shù)控機(jī)床、加工中心組成，并用一個(gè)物料輸送系統(tǒng)將機(jī)床聯(lián)系起來。二、柔性制造系統(tǒng)(FMS,FlexibleManufacturingSystem)2、特征高柔性能在不停機(jī)調(diào)整的情況下，實(shí)現(xiàn)多種不同工藝要求的零件加工。(2)高效率能采納合理的切削用量實(shí)現(xiàn)高效加工，同時(shí)使幫助時(shí)間和籌備終結(jié)時(shí)間減小到最低程度。(3)高度自動(dòng)化自動(dòng)更換工件、刀具、夾具，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝夾和輸送，自動(dòng)監(jiān)測加工過程，有很強(qiáng)的系統(tǒng)軟件功能。3、生產(chǎn)線（FTL,FlexibleTransferLine）4、組成由加工、物流、信息流三個(gè)子系統(tǒng)組成，每一個(gè)子系統(tǒng)還可以有分系統(tǒng)。加工系統(tǒng)可以由FMC組成，但是多數(shù)還是由CNC機(jī)床按DNC的掌握方式構(gòu)成，可以自動(dòng)更換刀具和工件并進(jìn)行自動(dòng)加工。物流系統(tǒng)包括工件和刀具兩個(gè)物流系統(tǒng)。

信息流系統(tǒng)包括加工系統(tǒng)及物流系統(tǒng)的自動(dòng)掌握，在線狀態(tài)監(jiān)控及其信息處理以及在線檢測和處理等。三、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)J.Harringtong博士提出：ComputerIntegratedManufacturing計(jì)算機(jī)集成制造CIM基本思想企業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不行分割的，應(yīng)該加以統(tǒng)一處理；整個(gè)生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上也是對信息的采集、傳遞和加工處理的過程，在企業(yè)中主要存在信息流和物流這兩種運(yùn)動(dòng)過程，而物流又是受信息流掌握的。CIM的定義CIM是一種組織、管理與運(yùn)行企業(yè)的哲理。它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，借助計(jì)算機(jī)（硬、軟件），使企業(yè)產(chǎn)品全生命周期——市場需求分析、產(chǎn)品定義、討論開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、支持（包括質(zhì)量、銷售、選購、發(fā)送、服務(wù)）以及產(chǎn)品最后報(bào)廢、環(huán)境處理等各階段活動(dòng)中有關(guān)人/組織、經(jīng)營管理和技術(shù)三要素及其信息流、物流和價(jià)值流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)企業(yè)制造活動(dòng)的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成優(yōu)化，以達(dá)到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，進(jìn)而提高企業(yè)的柔性、健壯性、靈敏性，使企業(yè)贏得市場競爭。CIMS的定義CIMS是一種基于CIM哲理構(gòu)成的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成優(yōu)化的制造系統(tǒng)。在功能上，CIMS包含了一個(gè)工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)，即從市場猜測、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工制造、管理到售后服務(wù)的全部活動(dòng)。CIMS比傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化的范圍大得多，是一個(gè)簡潔的大系統(tǒng)。(2)CIMS模式的自動(dòng)化不是工廠各個(gè)環(huán)節(jié)的計(jì)算機(jī)化或自動(dòng)化(有人稱自動(dòng)化孤島)的簡潔疊加，而是有機(jī)的集成，并且這里的集成不僅僅是物質(zhì)、設(shè)備的集成