走近数控机床九：数控机床的加工精度和数控系统之插补

检测完机械精度和位置精度后，数控机床还需要检测加工精度。因为对于数控机床来说，前面两项精度都很高的情况下还不一定能加工出高精度的工件，还需要进一步对数控系统的插补进行调试调整以适应加工需要，才能加工出高精度的工件。

最典型的数控龙门铣床，使用棒铣刀，通过X、Y两轴的圆弧插补铣削出一个圆来，如上图。两轴插补，就是两个进给轴相互配合同时进刀对工件进行加工，这样的数控功能称之为插补。两轴插补是数控系统最基础的插补功能，一般数控系统都是标准具备三轴插补功能，最多的最高的插补就是五轴插补功能了，五个进给轴同时协调配合进刀加工，这是数控系统的最高技术了。在华中数控系统863计划研发出这个功能之前，国外进口的数控系统一致不卖给我们这个功能。

回到基础的两轴圆弧插补上图所示，它的解释是专业的，按照我前面讲的伺服电机的可运行方式，这个圆弧插补就是数控系统通过计算交替给X、Y两轴伺服电机发运行指令，每个轴各走一步或某个轴走几步这样细分下来最终两个轴的共同轨迹走成一个圆弧。这里面的所谓插补算法，才是核心。这是最底层最为基础的需要数学家研究的数学模型才能开发出来的算法，这个算法的优化已经是国产数控系统最关键的需要突破的地方了，据说有好几个国家级研究所都在研究这个基础算法。

上图是五轴插补的典型示意图，由X、Y、Z三个直线轴加上主轴上的这个专门的两坐标铣头，使用专用的球面铣刀，形成典型的五轴插补加工方式。

虽然华中数控系统开发出了这个五轴插补的功能，但是因为算法的的差别，其最终加工精度还是和进口数控系统有一定差距。可惜的是数控系统这个东西是需要持续投入研究的，但是我们在这方面和其它技术的研究一样，投入难因为产出难。在华中数控系统开发出五轴插补功能后，国外数控系统纷纷对我们解禁国产数控机床毫不犹豫地就放弃了华中数控系统，导致国家和华中数控大量投入的研究成果无法转化为产品，也就更无法形成产出和收益。华中数控这些年其实都是国家在持续投入其研究，但是国家的这种投入都是通过武汉华中科技大学以课题组的方式投入研究的，这样的方式最大的问题就是没有延续性，每个到来的课题组进行研究都不是在上一个走了的课题组的研究基础上进行继续的研究，看看华中数控的系统就知道了，每次更新都和上次的不是连续的。

所以这么多年过去了，国产的数控系统虽然开发出了很多个品牌，比如广数北京也有个什么帝成都有个什么泰上海好像有两家，也许还有很多，总之国产的数控系统好多个，但是没一个成气候的。现在国产数控机床的中高端产品几乎全部都是使用进口的数控系统，就是很多低端的数控机床也几乎都是用进口数控系统，大型数控机床多用德国的西门子，小型数控机床多用小日本的发那科，还有什么西班牙的系统法国的系统，而光栅尺几乎就是被海德汉所垄断。这些高尖端的东西每年都从数控机床厂家赚的盆满钵满，数控机床的大部分利润都被他们拿走了。

除了这些，国产数控机床的生产制造和市场都很大程度地制约着我们数控机床的发展。数控机床在高端上突破的可能性比国产芯片的突破要小得多，我反正是没看到国产数控机床的发展出路的，所以已经心灰意冷，写这些个数控机床系列文章也只当是个总结吧。后面再分别具体地写写数控机床的生产制造和市场现状。