清华大学：现代数控技术
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智能故障诊断技术：根据已有的故障信息，应用现 代智能方法，实现故障快速准确定位。 智能故障自修复技术：根据诊断故障原因和部位， 以自动排除故障或指导故障的排除技术。集故障自诊 断、自排除、自恢复、自调节于一体，贯穿于全生命 周期。 智能故障诊断技术在有些数控系统中已有应用，智 能化自修复技术还在研究之中。
9 Email：yepq@pim.tsinghua.edu.cn
3、趋势——控制智能化
随着人工智能技术的不断发展，为满足制造业 生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能 化程度不断提高，体现在：
加工过程自适应控制技术：通过监测主轴和进给
电机的功率、电流、电压等信息，辩识出刀具的受力、 磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并实时修 调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设 备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低工件表面 粗糙度以及设备运行的安全性。
清华大学：现代数控技术
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作业：阅读报告
在下列专题中选择一项，查阅相关资料并写出读书报告 数控系统发展趋势； 进给伺服系统和驱动电机发展趋势； 主轴驱动系统和主轴电机发展趋势； 数控机床的发展趋势； 国外最新数控系统或机床介绍、比较（至少6种）
要求：
至少阅读5篇2000年以后的文献资料，其中外文资料不 得少于2篇，并在上交时附上相应的参考文献。 阅读报告的字数不得少于3500汉字。 上交时间11月30日以前。
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第8章 数控技术发展现状与趋势
8.1 数控技术的发展趋势 8.2 开放式数控系统的体系结构 8.3 STEP－NC 8.4 并联机构机床及其控制
采用误差补偿技术： 采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误 差补偿等技术; 设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技 术。研究表明，综合误差补偿技术的应用可将加工 误差减少60％～80％。三井精机的JidicH5D型超精 密卧式加工中心的定位精度为±0.1m。
高精加工：控制、伺服驱动、主轴、刀具、传感器、轴 承、导轨பைடு நூலகம்丝杠、夹具、冷却
0.9秒（刀到刀） 2.8秒（切削到切削） 工作台（托盘）交换速度 6.3秒。
主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），
主轴电机的转子轴就是主轴部件。 主轴最高转速达200000r/min。 主轴转速的最高加（减）速为1.0g ，即仅需1.8秒 即可从0提速到15000r/min。
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智能化交流伺服驱动装置：自动识别负载、自动调整
控制参数，包括智能主轴和智能化进给伺服装置，使驱动 系统获得最佳运行。 目前已开发出自学习功能的神经网络电火花加工系统。日本大 隈公司的7000系列数控系统具有人工智能自动编程功能。
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智能故障诊断与自修复技术
Linear Motor
在高效加工中心上达到90 m/min的快移速度和1g 的加速度。 直线电机作为高效驱动元件正被广为应用，尤 其在激光切割和高速加工中。
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平面电机
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换刀速度
采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给， 使CNC控制单位精细化； 采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（ 日本交流伺服电机已有装上106 脉冲/转的内藏位置检 测器，其位置检测精度能达到0.01m/脉冲） 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。
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8.1 数控技术的发展趋势
随着计算机技术的发展，数控 技术不断采用计算机、控制理 论等领域的最新技术成就，使 其朝着下述方向发展。
1. 运行高速化 2. 加工高精化 3. 控制智能化 4. 功能复合化 5. 交互网络化
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INC (Intelligent NC)
➢研究机构
日本京都大学、大阪机工、三菱电机、MAZAK等
➢具体目标
实现安全、高效、高速加工的智能化数控机床
➢系统特征
✓数控系统各种控制参数自适应 ✓数控机床加工条件自适应 ✓加工过程䕰据采集及自律学习
1、趋势——运行高速化
进给、主轴、刀具交换、托盘交换等实现高速化， 并具有高加（减）速度。
进给率高速化：
在分辨率为1m时，Fmax=240m/min，可获得复杂
型面的精确加工； 反馈信号： 在程序段长度为1m4mM时H，zFmax=30m/min，并且具有
1.5g的加减速率；
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INC (Intelligent NC)
➢INC结构 图
➢体系结构：以数据库为基础，以实时监控为核心
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以色列的外置式力自适应速度控制器
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加工参数的智能优化:将零件加工的一般规律、特殊工
艺经验，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模 型的“加工参数的智能优化与选择器”，获得优化的加工参 数，提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间 。使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态。
Spindle Motor
高速加工：控制、伺服驱动、主轴、刀具、轴承、导轨 、丝杠、卡盘、夹具、冷却
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2、趋势——加工高精化
提高机械的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度 ；采用误差补偿技术。IC制造装备、纳米控制。 提高CNC系统控制精度：
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3、趋势——控制智能化
随着人工智能技术的不断发展，为满足制造业 生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能 化程度不断提高，体现在：
加工过程自适应控制技术：通过监测主轴和进给
电机的功率、电流、电压等信息，辩识出刀具的受力、 磨损以及破损状态，机床加工的稳定性状态；并实时修 调加工参数（主轴转速，进给速度）和加工指令，使设 备处于最佳运行状态，以提高加工精度、降低工件表面 粗糙度以及设备运行的安全性。
清华大学：现代数控技术
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作业：阅读报告
在下列专题中选择一项，查阅相关资料并写出读书报告 数控系统发展趋势； 进给伺服系统和驱动电机发展趋势； 主轴驱动系统和主轴电机发展趋势； 数控机床的发展趋势； 国外最新数控系统或机床介绍、比较（至少6种）
要求：
至少阅读5篇2000年以后的文献资料，其中外文资料不 得少于2篇，并在上交时附上相应的参考文献。 阅读报告的字数不得少于3500汉字。 上交时间11月30日以前。
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第8章 数控技术发展现状与趋势
8.1 数控技术的发展趋势 8.2 开放式数控系统的体系结构 8.3 STEP－NC 8.4 并联机构机床及其控制
采用误差补偿技术： 采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误 差补偿等技术; 设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技 术。研究表明，综合误差补偿技术的应用可将加工 误差减少60％～80％。三井精机的JidicH5D型超精 密卧式加工中心的定位精度为±0.1m。
高精加工：控制、伺服驱动、主轴、刀具、传感器、轴 承、导轨பைடு நூலகம்丝杠、夹具、冷却
0.9秒（刀到刀） 2.8秒（切削到切削） 工作台（托盘）交换速度 6.3秒。
主轴高速化：采用电主轴（内装式主轴电机），
主轴电机的转子轴就是主轴部件。 主轴最高转速达200000r/min。 主轴转速的最高加（减）速为1.0g ，即仅需1.8秒 即可从0提速到15000r/min。
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智能化交流伺服驱动装置：自动识别负载、自动调整
控制参数，包括智能主轴和智能化进给伺服装置，使驱动 系统获得最佳运行。 目前已开发出自学习功能的神经网络电火花加工系统。日本大 隈公司的7000系列数控系统具有人工智能自动编程功能。
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智能故障诊断与自修复技术
Linear Motor
在高效加工中心上达到90 m/min的快移速度和1g 的加速度。 直线电机作为高效驱动元件正被广为应用，尤 其在激光切割和高速加工中。
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平面电机
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换刀速度
采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给， 使CNC控制单位精细化； 采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（ 日本交流伺服电机已有装上106 脉冲/转的内藏位置检 测器，其位置检测精度能达到0.01m/脉冲） 位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。
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8.1 数控技术的发展趋势
随着计算机技术的发展，数控 技术不断采用计算机、控制理 论等领域的最新技术成就，使 其朝着下述方向发展。
1. 运行高速化 2. 加工高精化 3. 控制智能化 4. 功能复合化 5. 交互网络化
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INC (Intelligent NC)
➢研究机构
日本京都大学、大阪机工、三菱电机、MAZAK等
➢具体目标
实现安全、高效、高速加工的智能化数控机床
➢系统特征
✓数控系统各种控制参数自适应 ✓数控机床加工条件自适应 ✓加工过程䕰据采集及自律学习
1、趋势——运行高速化
进给、主轴、刀具交换、托盘交换等实现高速化， 并具有高加（减）速度。
进给率高速化：
在分辨率为1m时，Fmax=240m/min，可获得复杂
型面的精确加工； 反馈信号： 在程序段长度为1m4mM时H，zFmax=30m/min，并且具有
1.5g的加减速率；
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INC (Intelligent NC)
➢INC结构 图
➢体系结构：以数据库为基础，以实时监控为核心
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以色列的外置式力自适应速度控制器
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加工参数的智能优化:将零件加工的一般规律、特殊工
艺经验，用现代智能方法，构造基于专家系统或基于模 型的“加工参数的智能优化与选择器”，获得优化的加工参 数，提高编程效率和加工工艺水平，缩短生产准备时间 。使加工系统始终处于较合理和较经济的工作状态。
Spindle Motor
高速加工：控制、伺服驱动、主轴、刀具、轴承、导轨 、丝杠、卡盘、夹具、冷却
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2、趋势——加工高精化
提高机械的制造和装配精度；提高数控系统的控制精度 ；采用误差补偿技术。IC制造装备、纳米控制。 提高CNC系统控制精度：