摘要：數控機床是現代加工車間最重要的裝備。本文概述數控機床控制器的發展趨勢。隨著信息技術(1T)和製造技術(MT)的發展，出現了更多功能、更高性能的控制器，諸如多坐標、多系統(通道)的控制；具有高精、高速、5軸加工功能和複雜加工、數控複合機床、進網通信、高可靠性和安全性等功能。為了增加操作和使用系統的可操作性和可移植性，控制器開放已經成為潮流。數字製造要求數控系統建立在一個全新的信息技術基礎結構之上，容易利用網路傳遞加工製造信息，進行CAD／CAM與CNC一體化的加工製造。這就出現了STEP—NC新型的數控系統。
數控機床是現代加工車間最重要的裝備。它的發展是信息技術(1T)與製造技術(MT)結合發展的結果。最近20年來，信息技術的急劇發展大大激發和增加了製造系統的上層智能功能；下一個20年，智能將延伸到工廠的車間底層，控制器將具有更高性能和更多功能；由於控制器的柔性，單台機床將變得更加靈活和精巧；可以廣泛地進行通信；方便地進行集成和重構；對過程進行測量，預示結果，診斷故障，避免事故；並按照科學的模式進行加工，達到最佳的生產效率。下面是一些關於控制器最新的發展情況。
1.CNC控制器的性能進一步提高、具有更多功能
1．1 多坐標、多系統控制
比如FANUC最新的高檔控制器11S30i—MODEL A系統，最大控制系統數為10個系統(通道)，最多軸數和最大主軸配置數為40軸，其中進給軸32軸，主軸為8軸，最大同時控制軸數為24軸／系統。最大PMC系統為3個系統。最大I／O點數為4096點／4096點，PMC基本命令速度為25ns。最大可預讀程序段：1000段。這是當前世界配置最高的數控系統。由於具有多軸多系統配置，因此特別適合大型自動機床，複合機床，多頭機床等的需要。
1．2 高精、高速加工功能
這是CNC系統最重要的功能，由於有了這個功能，使製造技術(MT)大大地向前發展了。數控機床採用計算機控制，可以保證加工的零件具有很高的精度重複性。但為了得到一定的功能，輸入控制器的信號要經過一系列處理，不可避免地要失真、延時。因此在高速加工時，要保持高的加工精度就要採取一定的措施減少失真、延時。高精、高速的加工，除了機械設計和製造要保證能實現目標外，對CNC系統的要求主要是處理速度快、控制精度高。採用前饋控制，以補償由於伺服滯后所產生的誤差，提高加工精度。適當控制進給率和採用恰當的加減速曲線可以減少加減速滯后所產生的誤差。「前瞻」控制在程序執行前對運動數據進行計算、處理和多段緩衝，從而控制刀具按高速運動，而且誤差很小。對於機床平滑運行的高精度輪廓控制，採用對指令形式的實時識別，可以最佳地控制速度、加速度和加加速度，因而使加工總是保持在最佳狀態。為了防止擾動，開發數字濾波器的技術，以消除機械的諧振，提高伺服系統的位置增益。高精進給和主軸的伺服系統對高速、高精和高效十分重要。目前主要從以下幾方面提高其性能。減少電機和驅動器以及控制單元的大小，提高編碼器的解析度；直線移動軸可以來用直線伺服電機驅動；減少機械傳動鏈，提高剛度，提高精度。當主軸電機採用同步電機時，它非常適用於齒輪機床的系統，齒輪機床有時需要很低的主軸速度，但精度很高。比如，FANUC伺服電機的設計體積小，採用高增益控制，伺服電機是無齒槽效應的電機，帶有1．6xlo』脈衝／轉解析度的編碼器。伺服控制採用交流數字伺服控制，具有很高電流檢測精度，採用相應的硬體，可以產生所謂「納米控制」，也就是在系統檢測解析度為1嶺m時，插補解析度可以達到1nm；它使在CNC內部的計算誤差最小化，每次內部計算以納米或更小的單位，大大提高了加工的質量。對於控制直線電機，設計數字濾波器以避免直接驅動機械帶來的多點諧振特性，聯合這些功能，機床刀具的運動就可以準確地按照著指令執行。對於加工具有自由曲面的模具，會在程序段之間出現條紋，為了解決這個問題，FANUC開發了「納米平滑」功能，圓整CNC指令的公差，以「納米」為單位評估原始曲線，並對其進行NURBS插補。這些性能滿足了機床「高速高精」以及「低速高精」的要求。
1．3 5軸加工和複雜加工功能
由於5軸加工工藝合理，相對於3維曲面加工，它可以充分利用刀具的最佳幾何形狀進行切削，在複雜形狀的高速高精加工中可以提高效率，提高光潔度。因此得到越來越廣泛的應用。5軸加工的機械其配置主要有刀具旋轉方式、工作台旋轉方式和這兩種的混合方式。因此5軸加工功能要能滿足各種配置的要求。根據5軸加工的特點，把它們，比如TCP(刀具中心控制)，刀具半徑補償等功能，應用到不同機械配置的5軸加工機床。
