雙過程11軸激光葉片微孔冷數控機床

VMC35120u型立式五軸加工中心

長久以來，中國的數控係統企業(ye) 始終在夾縫中求生存，因為(wei) 數控技術壟斷，該市場一直被日本、德國等國際一線數控企業(ye) 牢牢把控。

高檔數控係統作為(wei) 高檔數控機床的“大腦”，是決(jue) 定其性能、功能、可靠性和成本的核心關(guan) 鍵部件。國外對我國國防工業(ye) 急需的高檔數控係統，至今封鎖限製。

為(wei) 擺脫這種狀況，“十一五”期間，國家啟動“高檔數控機床與(yu) 基礎製造裝備”科技重大專(zhuan) 項（以下簡稱“04專(zhuan) 項”），中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司（以下簡稱中科院沈陽計算）主持承擔並完成了重點任務“數控係統”中的一係列相關(guan) 課題。

由點到麵的改變

中科院沈陽計算高檔數控國家工程研究中心總工程師於(yu) 東(dong) 經曆了承擔“04專(zhuan) 項”課題從(cong) 立項到取得數次階段性成果的過程，在他眼中，我國自主研發的數控機床控製係統不斷突破不是“妙手偶得”，而是厚積薄發的必然結果。

中科院沈陽計算在上世紀90年代曾走在國內(nei) 數控係統研究的前列，然而，隨著數字化時代來臨(lin) ，國產(chan) 數控係統麵臨(lin) 著升級壓力。

“過去數控係統采用封閉式結構，係統控製輸出端以模擬信號或脈衝(chong) 信號為(wei) 主。隨著數控機床工藝控製要求的提升，傳(chuan) 統的接口方式無法滿足高精、高速和高效率的要求，數控係統開放式、數字化勢不可擋。”於(yu) 東(dong) 告訴《中國科學報》。

針對國產(chan) 高檔數控係統基礎軟硬件平台受製於(yu) 國外廠商的現實問題，中科院沈陽計算憑借自身多年技術積累，依托中國科學院技術優(you) 勢，以總線技術為(wei) 突破，推進解決(jue) 基於(yu) 國產(chan) CPU芯片的數控係統硬件平台、實時操作係統軟件平台建設等一係列技術難點，將國產(chan) 高檔數控係統建立在自主可控的基礎之上。

於(yu) 東(dong) 介紹道，中科院沈陽計算以研發具有原創性的技術和產(chan) 品為(wei) 突破，建立了開放式數控係統支撐技術創新平台，形成主要產(chan) 品的自主開發能力，建立起較為(wei) 完整的數控係統研發和配套能力，形成產(chan) 學研相結合的技術創新體(ti) 係。

在“04專(zhuan) 項”實施過程中，中科院沈陽計算還進一步推進產(chan) 品在航空航天等領域示範應用，深化示範效果，確保技術與(yu) 裝備自主可控，為(wei) 中國建設航天強國提供基礎支撐。

數次核心技術突破

於(yu) 東(dong) 介紹，在“04專(zhuan) 項”中，中科院沈陽計算基於(yu) 總線控製核心技術與(yu) 國產(chan) “龍芯”CPU數控係統硬件設計和批量製造技術，研製出具有自主知識產(chan) 權的現場總線協議，建設了開放式數控係統軟硬件平台，並主持製定了開放式數控係統係列化國家標準。

不僅(jin) 如此，他表示，中科院沈陽計算科研團隊還針對傳(chuan) 統數控係統在速度、精度、多軸聯動方麵存在的差距，通過將中科院院士吳文俊開創的數學機械化方法與(yu) 數控技術融合，對運動控製過程進行建模，研製出了與(yu) 國際先進水平相當的運動控製算法庫，在關(guan) 鍵技術指標方麵達到國際主流係統水平，如柔性加減速控製、納米級插補、程序預讀、5坐標刀具補償(chang) 等。其中，核心算法獲中國專(zhuan) 利優(you) 秀獎。

同時，研發團隊還對標國外主流產(chan) 品，建立了高檔數控係統功能分析數據庫，逐項進行對標開發，實現了功能指令集的覆蓋；並針對高速、大型數控機床的配套需求，通過主持實施“數控係統功能安全技術研究”課題，為(wei) 我國機床行業(ye) 第一項國際標準IEC/TS 60204-34:2016的製定提供了支撐。

於(yu) 東(dong) 告訴《中國科學報》，在數次核心技術突破後，研發團隊繼續攻堅克難，解決(jue) 了國產(chan) 高檔數控係統在航空領域應用的多個(ge) 難題。他們(men) 以S型試件加工為(wei) 驅動，通過在龍門同步、5軸RTCP功能、多通道及複合加工等方麵的關(guan) 鍵技術突破，實現“藍天數控”與(yu) 5軸聯動橋式高速龍門加工中心、基於(yu) AB擺五聯動航空結構件強力銑削加工中心、自動加工單元等數控機床配套。

此外，基於(yu) 產(chan) 品開放性，研發團隊還研製了雙通道、11軸葉片類微孔超快激光加工數控係統，其中一個(ge) 通道5軸聯動實現葉片加工控製，一個(ge) 通道6軸聯動實現激光打孔與(yu) 檢測，實現了發動機葉片打孔國產(chan) 數控技術的突破。

提高中國製造話語權

於(yu) 東(dong) 介紹，如今，在“04專(zhuan) 項”的支持下，沈陽中科數控技術股份有限公司（院、所共同投資公司）的“藍天數控”產(chan) 品已經和精密車削中心、高速車削中心、車銑複合加工中心、基於(yu) AB擺5聯動航空結構件強力銑削加工中心等十餘(yu) 種型號的高速、精密、多軸、龍門、複合等高檔數控機床進行配套應用。

“國產(chan) 高檔數控係統的推廣與(yu) 應用，使得國外數控係統在龍門加工中心、臥加等高檔數控機床的配套應用價(jia) 格下降。”於(yu) 東(dong) 表示，國產(chan) “龍芯”CPU數控係統的建立，確保了國產(chan) 高檔數控係統的自主可控、安全可靠。

此外，他還提到，基於(yu) 數學機械化方法的運動控製方法研究，為(wei) 在數控係統領域實現原創性技術與(yu) 產(chan) 品奠定了基礎。而國際標準的製定與(yu) 發布，則標誌著國產(chan) 數控技術走向國際，提高了中國製造的話語權。

今年，開放式數控係統標準——GB/T 18759.3-2009 《機械電氣設備開放式數控係統第3部分：總線接口與(yu) 通信協議》等6項標準獲2020年中國標準創新貢獻一等獎。作為(wei) 標準起草的組長單位，這是行業(ye) 對中科院沈陽計算等數控堅守人工作的肯定。未來的產(chan) 業(ye) 化道路還很長，沈陽計算人將堅持不懈的努力，聯合國內(nei) 同行在數控核心技術的方向上走得更遠。