CN111552236A - 一种宏微结合的多精度智能数控系统 - Google Patents

一种宏微结合的多精度智能数控系统 Download PDF

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CN111552236A CN201911230204.3A CN201911230204A CN111552236A CN 111552236 A CN111552236 A CN 111552236A CN 201911230204 A CN201911230204 A CN 201911230204A CN 111552236 A CN111552236 A CN 111552236A
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邓勇军
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Abstract

本发明提供了一种宏微结合的多精度智能数控系统，包括POWER PMAC多轴运动控制系统、运行于工业计算机内的智能数控软件系统、精密位置测量系统、微动台进给控制系统、宏动伺服驱动系统、主轴控制系统。本发明由于是以POWER PMAC运动控制器和工业计算机为核心构建的控制系统，自动化程度高，易于扩展。可以根据不同的加工零件选择不同的加工控制与检测系统，可以实现普通精度加工，超精密小行程加工，以及大行程范围内的超精密加工。由于宏微结合车床将车床和铣床工结合在一起，将多种加工精度结合在一起，将多种加工零件尺度结合在一起，可以大大提高精密零件的加工精度，以及大尺寸零件的加工精度。

Description

一种宏微结合的多精度智能数控系统
技术领域
本发明属于数控系统技术领域，尤其是涉及一种宏微结合的多精度智能数控系统。
背景技术
伴随着科学技术的发展，在高新技术行业特别是航空航天，国防工业等行业内，高精度微小零件的需求越来越大。传统的车床和现有数控车床很难实现对工件的微米级别的高精度加工。宏微结合技术的思想是宏观大行程精密运动由传统滚珠丝杠驱动实现，微观小行程超精密运动由直线电机微动台实现，宏观大行程与微观小行程有机结合，进而实现大距离范围内的超精密进给加工，称之为宏微结合。近几年宏微结合技术在光学工程、生物工程等领域的成功应用，体现了宏微结合技术先进性和实用性。数控机床领域，宏微结合技术并没用被广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种宏微结合的多精度智能数控系统，以解决高精密机床加工过程中大行程与超精密加工难以同时实现的难题，实现了对中型到微小零件尺度范围内的超精密精度加工。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种宏微结合的多精度智能数控系统，包括POWER PMAC多轴运动控制系统、运行于工业计算机内的智能数控软件系统、精密位置测量系统、微动台进给控制系统、宏动伺服驱动系统、主轴控制系统；
所述POWER PMAC多轴运动控制系统用于根据智能数控软件系统发出的运动指令，对各个轴实施进给运动控制，实现微动平台和宏动平台的运动指令的输出与控制；
所述工业计算机通过以太网同POWER PMAC多轴运动控制系统进行实时通讯，所述智能数控软件系统使用工业计算机配置的输入输出接口将为所加工零件编制的数控程序进行读取与编辑，实现机床各个功能系统的统筹运动与功能分配；
所述精密位置测量系统包括机内检测系统和机外检测系统；所述机内检测系统连接POWER PMAC多轴运动控制系统，为宏微结合的控制提供实时的补偿参考数据；所述机外检测系统连接智能数控软件系统，实现控制微动台进给控制系统进行运动补偿；
所述微动台进给控制系统通过通讯电缆与POWER PMAC多轴运动控制系统连接，接收由POWER PMAC多轴运动控制系统发出的运动控制系统在微米范围内进行补偿运动；
所述宏动伺服驱动系统通过工业以太网总线与POWER PMAC多轴运动控制系统实现实时通讯；
所述主轴控制系统在POWER PMAC多轴运动控制系统和智能数控软件系统联合控制下实现对工件的微米级高精度加工。
在上述技术方案中，所述POWER PMAC多轴运动控制系统包括电源模块、通讯模块、CPU模块、轴控制模块、数字/模拟量输入输出模块、检测元件接口模块；
所述电源模块将220V电源转换成POWER PMAC多轴运动控制系统运行所需要的各种电压与电流；
所述CPU模块用于完成各个模块协同运作的通讯与数据计算；
所述通讯模块用于与外围设备进行数据交换；
所述数字/模拟量输入输出模块用于通过各个不同类型的接口来接收或者是发送数字与模拟量信号，完成与机床外围相关元器件的PLC控制指令实施与信号交换；
所述轴控制模块具体控制包括位置控制，加速度控制和电流控制。
在上述技术方案中，所述机内检测系统包括X轴光栅尺和读数装置、Y轴光栅尺和读数装置、Z轴光栅尺和读数装置、C轴光栅尺和读数装置、B轴光栅尺和读数装置，X轴、Y轴、Z轴、C轴、B轴光栅尺分别测量各轴的位置信息，各轴读数装置得出具体的位置参数并传输给POWER PMAC多轴运动控制系统。
在上述技术方案中，所述机外检测系统包括激光在线检测仪、直线度反射镜、激光干涉仪、直线度透射镜。
在上述技术方案中，所述微动台进给控制系统包括微动台控制器、以及三台超精密直线电机，每台直线电机配置光栅进行位置反馈。
在上述技术方案中，微动台具有X1、Y1、Z1三个自由度的运动，X1平行于宏动轴X轴方向，Y1平行于宏动轴Y轴方向，Z1平行于宏动轴Z轴方向。
在上述技术方案中，所述宏动伺服驱动系统包括伺服电机驱动模块、X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴立柱、B轴转台、C轴主轴，在POWERPMAC多轴运动控制系统的控制下，控制伺服电机驱动模块，伺服电机驱动模块驱动各轴伺服电机运动，伺服电机驱动X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴立柱、B轴转台运动。
在上述技术方案中，所述主轴控制系统包括车削伺服主轴驱动模块、车削主轴电机、铣削主轴驱动模块、以及铣削主轴，车削主轴在卡具的配合下为被加工零件提供旋转主运动，铣削主轴用来装卡铣削主轴，完成铣削加工。
利用上述智能数控系统进行加工的方法，包括如下步骤：
步骤1，运行于工业计算机内的智能数控软件系统通过工业计算机的人机输入设备或者是文件存储装置读取加工程序代码；
步骤2，在零件加工程序的指令下，数控系统软件通过以太网将加工运动指令发送给POWER PMAC多轴运动控制系统；
步骤3，由POWER PMAC多轴运动控制系统根据指令控制宏动伺服驱动系统对X\Y\Z轴的电机进行驱动进而实现正常加工；
步骤4，加工过程中的位置数据由机内检测系统传送到POWER PMAC多轴运动控制系统进行位置环与速度的控制。
利用上述智能数控系统进行加工的方法，包括如下步骤：
步骤1，运行于工业计算机内的智能数控软件系统通过工业计算机的人机输入设备或者是文件存储装置读取加工程序代码，并将机床调协成超精密大行程加工方式；
步骤2根据超精密加工要求，将精密位置测量系统中所包括的激光在线检测仪、直线度反射镜、直线度透射镜等机外检测元件支架上，并进行相关光学调整，将机床的直线度偏移、俯仰偏摆等位姿数据实时传送给智能数控软件系统；
步骤3在运行于工业计算机内的智能数控软件系统的控制下，宏动伺服驱动系统驱动各个宏动轴进行大行程运动粗加工运动，根据加工程序及零件尺寸的要求自动进行大行程与大尺度的加工，在此加工过程中，主要是用以加工零件的基本形貌，将运动控制精度设置于微米级别，公差尺寸的要求将根据粗加工保证；
步骤4在微动台控制器中搭建运动误差补偿控制模型，之后使用运动激光干涉仪对导轨的直线度进行检测，激光干涉仪实时的将运动误差数据传输到控制器进行计算，其依据结果得出纠偏控制信号，为实现宏微结合的超精密加工作好准备工作；
步骤5由智能数控软件系统通过宏动伺服驱动系统控制X、Y、Z、B、C五轴进行微米级的宏动初级加工，与此同时，精密位置检测系统将根据所加工零件的精度要求，分别使用精密位置测量系统实时检测宏动轴实时位置信息，并将检测结果通过工业SSI串行接口并传输给智能数控软件系统，当精密位置测量系统监测到刀具和工件的相对位置小于微动台的运动行程时，精密位置测量系统将使用工业SSI串行接口将各个宏动运动轴的实际位置数据以更高的采样频率读入到智能数控软件系统中，智能数控软件系统将根据过宏微结合的在线补偿算法对实际位置进行实时补偿；在实时补偿的过程中，微动台进给控制系统控制微动台进行微米级的微动运动时，主轴控制系统控制加持刀具的主轴做旋转运动，开始继续对加工件进行超精密加工，实现对工件的微米级精密精度加工。
本发明的优点和有益效果为：
(1)本发明由于是以POWER PMAC运动控制器和工业计算机为核心构建的控制系统，自动化程度高，易于扩展；
(2)本发明可以根据不同的加工零件选择不同的加工控制与检测系统，可以实现普通精度加工，超精密小行程加工，以及大行程范围内的超精密加工；
(3)本发明由于宏微结合车床将车床和铣床工结合在一起，将多种加工精度结合在一起，将多种加工零件尺度结合在一起，可以大大提高精密零件的加工精度，以及大尺寸零件的加工精度，具有显著的社会和经济效益；
(4)本发明不仅可以实现加工，还可以实现抛、磨、镗、钻、车、铣六种加工方式的复合加工。
附图说明
图1为本发明实施例所述的数控系统组成示意图；
图2为本发明实施例所述的机床结构示意图。
其中：
1-铣削主轴；2-微动台；3-车削主轴；4-Z轴电机；5-Y轴电机；6-Z轴光栅；7-转台；8-在线检测器；9-底座；10-机外检测元件支架；11-X轴电机；12-X轴光栅；13-Y轴光栅；14-气浮隔振器。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
本发明主要利用宏微结合进给技术实现数控机床系统控制，是目前实现大行程、高精度运动控制的一种有效控制方法。在进行高精度加工的前提下，该技术基于双驱动的思想，其基本原理是用高精度的位移传感器测出宏进给的误差，由控制系统控制微动部分产生补偿运动，从而减小系统的进给误差，进而实现超精密加工。另一方面，在精密要求不高的加工场景，可以使用传统的全闭数控机床进给系统进行精密进给，实现大行程精密加工。
参见图1，一种宏微结合的多精度机床智能数控系统，主要包括POWER PMAC多轴运动控制系统、运行于工业计算机内的智能数控软件系统、精密位置测量系统、微动台进给控制系统、宏动伺服驱动系统、主轴控制系统6个子系统。
POWER PMAC多轴运动控制系统的主要作用是根据智能数控软件系统发出的运动指令，对各个轴实施进给运动控制，实现微动平台和宏动平台的运动指令的输出与控制。硬件上主要由电源模块、通讯模块、CPU模块、轴控制模块、数字/模拟量输入输出模块、检测元件接口模块等组成。其中电源模块将220V电源转换成POWER PMAC多轴运动控制系统运行所需要的各种电压与电流；CPU模块的作用是完成各个模块协同运作的通讯与数据计算；通讯模块主要用于与工业计算机或者是可以通过以太网通讯的其它外围设备进行纯数据交换；数字/模拟量输入输出模块的作用是通过各个不同类型的接口来接收或者是发送数字与模拟量信号，完成与机床外围相关元器件的PLC(可编程控制器)控制指令实施与信号交换；轴控制模块具体控制内容主要有位置控制，加速度控制和电流控制等。POWER PMAC多轴运动控制系统通过模块化的体系结构，与各个模块的网络接口、数据接口、脉冲接口、模拟量接口等与整个智能控制系统相连接或通讯，并完成相应的控制功能。
运行于工业计算机内的智能数控软件系统是整个数控功能系统的核心部分。从工业计算机硬件组成上来说，主要由电源模块，键盘，主板卡，储存器、显示器组成。工业计算机面板键盘和显示器负责人机界面、实时监控和发送指令等系统管理工作；工业计算机能过以太网同POWER PMAC多轴运动控制系统进行实时通讯。系统程序存于工业计算机内存储器，所有的数控功能依靠内置于工业计算机内部的智能数控系统软件来实现。智能数控软件系统使用工业计算机配置的输入输出接口将为所加工零件编制的数控程序进行读取与编辑。智能数控软件系统不仅对数控加工程序进行程序匹配，同时也要完成国际通用的G代码、M代码、S代码等数控代码的解析任务。解析后的数控程序即可以在智能数控软件系统软件的支持下实现机床各个功能系统的统筹运动与功能分配。此过程不仅涉及到机床进给系统的运动驱动控制，也提供辅助加工功能的代码的实现。包括主轴的启停、检测装置的伸出与回退、冷却液的施加与停止。在实施宏微结合运动控制过程中，在超精密加工条件下，宏动轴的运动精度无法满足精度要求，必然与实际要求位置有误差，这种误差由精密位置测量系统负责对宏动轴的实际位置进行实时的位置检测与传输，并生成实际位置数据。而微动台进给控制系统则负责对这种误差进行运动补偿。此过程实施如下：首先由智能数控软件系统通过宏动伺服驱动系统控制X、Y、Z、B、C五轴进行微米级的宏动初级加工，与此同时，精密位置检测系统将根据所加工零件的精度要求，分别使用精密位置测量系统实时检测X、Y、Z、B、C五轴实时位置信息，并将检测结果通过工业SSI串行接口并传输给智能数控软件系统；当精密位置测量系统监测到刀具和工件的相对位置小于微动台的运动行程时，精密位置测量系统将使用工业SSI串行接口将各个宏动运动轴的实际位置数据以更高的采样频率读入到智能数控软件系统中，智能数控软件系统对实际位置进行实时补偿。在实时补偿的过程中，微动台进给控制系统控制微动台进行亚微米级的微动运动时，主轴控制系统控制加持刀具的主轴做旋转运动，开始继续对加工件进行超精密加工，实现对工件的亚微米级精密精度加工。
所述精密位置测量系统由两部分组成，一部分为机内检测系统，一部分为机外检测系统。
机内检测系统主要在精密加工时启作用，当加工精度要求为精密级别时作为主要的实时检测装置。其主要组成包括X轴光栅尺和读数装置、Y轴光栅尺和读数装置、Z轴光栅尺和读数装置、C轴光栅尺和读数装置、B轴光栅尺和读数装置组成。X轴、Y轴、Z轴、C轴、B轴光栅尺分别测量各轴的位置信息，各轴读数装置得出具体的位置参数并传输给POWER PMAC多轴运动控制系统，为宏微结合的控制提供实时的补偿参考数据。
机外检测系统主要在进行超精密加工时启用，当加工精度要求为超精密级别时作为主要的实时检测装置。机外检测系统包括激光在线检测仪、直线度反射镜、激光干涉仪、直线度透射镜等组成。在内置于智能数控软件系统的运动误差补偿控制模型配合下，使用运动激光干涉仪对导轨的直线度进行检测，激光干涉仪将运动误差数据传输到运行于工业计算机内的智能数控软件系统进行计算，依据结果得出纠偏控制信号驱动微动台驱动器，控制微动台进给控制系统进行运动补偿。
所述微动台进给控制系统主要由微动台控制器、微动台电机组成，通过通讯电缆与POWER PMAC多轴运动控制系统连接，接收由POWER PMAC多轴运动控制系统发出的运动控制系统在微米范围内进行补偿运动。硬件上，微动台主要由三台超精密直线电机组成，每台直线电机配置光栅进行位置反馈。微动台可以实现X1、Y1、Z1三个方向的微动进给。是宏微结合的关键部件。
所述宏动伺服驱动系统通过工业以太网总线与POWER PMAC多轴运动控制系统实现实时通讯。宏动伺服驱动系统主要包括伺服电机驱动模块，伺服电机(X\Y\Z轴)，X轴滑轨，Y轴滑轨，Z轴立柱，B轴转台，主轴。在POWER PMAC多轴运动控制系统的控制下，控制伺服电机驱动模块，伺服电机驱动模块驱动各轴伺服电机运动。
所述主轴控制系统由车削伺服主轴驱动模块，车削主轴电机，铣削主轴驱动模块，铣削主轴组成。车削主轴在卡具的配合下为被加工零件提供旋转主运动。铣削主轴用来装卡铣削主轴，主要完成铣削加工。主轴系统在POWER PMAC多轴运动控制系统和智能数控软件系统联合控制下，配合XYZ三轴坐标系的宏动，微动台的微动，C轴和B轴的旋转运动，实现对工件的微米级高精度加工。
参见图2，宏微结合的多精度机床主要包括铣削主轴1、微动台2、车削主轴3、Z轴电机4、Y轴电机5、Z轴光栅6、转台7、在线检测器8、底座9、机外检测元件支架10、X轴电机11、X轴光栅12、Y轴光栅13、气浮隔振器14。在本机床中，X轴电机11、Y轴电机5、Z轴电机4形成机床的三个方向的主要宏观运动，分别称为宏动X\Y\Z轴。车削主轴3受Y轴电机驱动能够沿Y轴运动，Y轴电机受X轴电机驱动能够沿X轴运动，转台7受Z轴电机驱动能够沿Z轴运动；所述转台7的旋转形成机床的B轴运动，所述微动台2安装在转台7上，微动台2具有X1、Y1、Z1三个自由度的运动，X1平行于宏动轴X轴方向，Y1平行于宏动轴Y轴方向，Z1平行于宏动轴Z轴方向。装有车刀的车刀架和铣削主轴安装在微动台上，依靠转台7的旋转运动可以在不同的工艺要求下进行车或者是铣削加工。在机床的运动过程中，安装在X\Y\Z轴导轨侧面的光栅用来对机床位置进行实时检测。机外检测元件支架为精密位置测量系统中提到的机外检测系统提供元件安装位置，根据不同的加工精度加工要求可以安装精密位置测量系统所提到的位置检测元件，如直线度反射镜、直线度透射镜等。
利用上述数控系统进行加工的方式包括如下：
一、普通精度加工方式
在普通加工模式下，在智能数控系统软件的控制下，整个机床作为一种具有普通精度加工能力的机床工作。
步骤1，运行于工业计算机内的智能数控软件系统通过工业计算机的人机输入设备或者是文件存储装置读取加工程序代码；
步骤2，在零件加工程序的指令下，数控系统软件通过以太网将加工运动指令发送给POWER PMAC多轴运动控制系统；
步骤3，由POWER PMAC多轴运动控制系统根据指令控制宏动伺服驱动系统对X\Y\Z轴的电机进行驱动进而实现正常加工；
步骤4，加工过程中的位置数据由机内检测系统传送到POWER PMAC多轴运动控制系统进行位置环与速度的控制。
二、超精密小行程加工方式
步骤1，运行于工业计算机内的智能数控软件系统通过工业计算机的人机输入设备或者是文件存储装置读取加工程序代码，并将机床调协成超精密小行程加工方式；
步骤2，在运行于工业计算机内的智能数控软件系统的控制下，宏动伺服驱动系统驱动各个宏动轴进行零件加工位置的调整运动，根据加工程序及零件尺寸的要求自动将微动台运动至合适位置，并进行定位锁定，以保证加工的可靠与稳定；
步骤3，在运行于工业计算机内的智能数控软件系统的控制下激活微动台进给控制系统，在微动台进给控制系统的控制下，微动台电机进行激活状态，并根据智能数控软件系统的要求进行位置数控报告，建立超精密小行程加工方式模式下的坐标系统；
步骤4，运行于工业计算机内的智能数控软件系统向微动台进给控制系统发出加工运行指令，微动台进给控制系统根据指令要求驱动X1\Y1\Z1三轴超精密直线电机进行加工运动。
三、超精密大行程加工方式
在实施宏微结合运动控制过程中，在超精密加工条件下，宏动轴的运动精度无法满足精度要求，必然与实际要求位置有误差，这种误差由精密位置测量系统负责对宏动轴的实际位置进行实时的位置检测与传输，并生成实际位置数据。而微动台进给控制系统则负责对这种误差进行运动补偿。此过程实施如下：
这种加工方式是为了满足大程序与高精密加工相矛盾的要求而设置。具体步骤如下：
步骤1，运行于工业计算机内的智能数控软件系统通过工业计算机的人机输入设备或者是文件存储装置读取加工程序代码，并将机床调协成超精密大行程加工方式。
步骤2根据超精密加工要求，将精密位置测量系统中所包括的激光在线检测仪、直线度反射镜、直线度透射镜等机外检测元件支架10上，并进行相关光学调整，装将机床的直线度偏移、俯仰偏摆等位姿数据实时传送给智能数控软件系统；
步骤3在运行于工业计算机内的智能数控软件系统的控制下，宏动伺服驱动系统驱动各个宏动轴进行大行程运动粗加工运动，根据加工程序及零件尺寸的要求自动进行大行程与大尺度的加工，在此加工过程中，主要是用以加工零件的基本形貌，将运动控制精度设置于微米级别，公差尺寸的要求将根据粗加工保证；
步骤4在微动台控制器中搭建运动误差补偿控制模型，之后使用运动激光干涉仪对导轨的直线度进行检测，激光干涉仪实时的将运动误差数据传输到控制器进行计算，其依据结果得出纠偏控制信号，为实现宏微结合的超精密加工作好准备工作；
步骤5由智能数控软件系统通过宏动伺服驱动系统控制X、Y、Z、B、C五轴进行微米级的宏动初级加工，与此同时，精密位置检测系统将根据所加工零件的精度要求，分别使用精密位置测量系统实时检测宏动轴实时位置信息，并将检测结果通过工业SSI串行接口并传输给智能数控软件系统，当精密位置测量系统监测到刀具和工件的相对位置小于微动台的运动行程时，精密位置测量系统将使用工业SSI串行接口将各个宏动运动轴的实际位置数据以更高的采样频率读入到智能数控软件系统中，智能数控软件系统将根据过宏微结合的在线补偿算法对实际位置进行实时补偿；在实时补偿的过程中，微动台进给控制系统控制微动台进行微米级的微动运动时，主轴控制系统控制加持刀具的主轴做旋转运动，开始继续对加工件进行超精密加工，实现对工件的微米级精密精度加工。
本发明的多精度宏微结合机床智能数控系统，一方面可以在利用宏动控制技术对大型尺寸零件进行宏动加工，另一方面可以利用宏微结合技术对精度大尺寸工件进行高精度加工。本智能数控系统在以POWER PMAC多轴运动控制器核心的基础上，结合运行于工业计算机的智能数控系统软件以及高精度的光栅检测元件，可控制X、Y、Z三轴坐标系的宏动，微动台X1、Y1、Z1的微动，B轴和C轴的旋转运动，位置测量系统可进行机床X、Y、Z、三轴的位置检测并实时反馈给数控系统。并通过宏微结合的在线补偿算法将补偿值输入到智能数控系统中，根据零件的加工过程与机床运动位置实现精密的在线补偿加工过程，解决了高精密机床加工过程中大行程与超精密加工难以同时实现的难题，实现了对中型到微小零件尺度范围内的超精密精度加工。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种宏微结合的多精度智能数控系统，包括POWER PMAC多轴运动控制系统、运行于工业计算机内的智能数控软件系统、精密位置测量系统、微动台进给控制系统、宏动伺服驱动系统、主轴控制系统；
所述POWER PMAC多轴运动控制系统用于根据智能数控软件系统发出的运动指令，对各个轴实施进给运动控制，实现微动平台和宏动平台的运动指令的输出与控制；
所述工业计算机通过以太网同POWER PMAC多轴运动控制系统进行实时通讯，所述智能数控软件系统使用工业计算机配置的输入输出接口将为所加工零件编制的数控程序进行读取与编辑，实现机床各个功能系统的统筹运动与功能分配；
所述精密位置测量系统包括机内检测系统和机外检测系统；所述机内检测系统连接POWER PMAC多轴运动控制系统，为宏微结合的控制提供实时的补偿参考数据；所述机外检测系统连接智能数控软件系统，实现控制微动台进给控制系统进行运动补偿；
所述微动台进给控制系统通过通讯电缆与POWER PMAC多轴运动控制系统连接，接收由POWER PMAC多轴运动控制系统发出的运动控制系统在微米范围内进行补偿运动；
所述宏动伺服驱动系统通过工业以太网总线与POWER PMAC多轴运动控制系统实现实时通讯；
所述主轴控制系统在POWER PMAC多轴运动控制系统和智能数控软件系统联合控制下实现对工件的微米级高精度加工。
2.根据权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统，其特征在于：所述POWERPMAC多轴运动控制系统包括电源模块、通讯模块、CPU模块、轴控制模块、数字/模拟量输入输出模块、检测元件接口模块；
所述电源模块将220V电源转换成POWER PMAC多轴运动控制系统运行所需要的各种电压与电流；
所述CPU模块用于完成各个模块协同运作的通讯与数据计算；
所述通讯模块用于与外围设备进行数据交换；
所述数字/模拟量输入输出模块用于通过各个不同类型的接口来接收或者是发送数字与模拟量信号，完成与机床外围相关元器件的PLC控制指令实施与信号交换；
所述轴控制模块具体控制包括位置控制，加速度控制和电流控制。
3.根据权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统，其特征在于：所述机内检测系统包括X轴光栅尺和读数装置、Y轴光栅尺和读数装置、Z轴光栅尺和读数装置、C轴光栅尺和读数装置、B轴光栅尺和读数装置，X轴、Y轴、Z轴、C轴、B轴光栅尺分别测量各轴的位置信息，各轴读数装置得出具体的位置参数并传输给POWER PMAC多轴运动控制系统。
4.根据权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统，其特征在于：所述机外检测系统包括激光在线检测仪、直线度反射镜、激光干涉仪、直线度透射镜。
5.根据权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统，其特征在于：所述微动台进给控制系统包括微动台控制器、以及三台超精密直线电机，每台直线电机配置光栅进行位置反馈。
6.根据权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统，其特征在于：微动台具有X1、Y1、Z1三个自由度的运动，X1平行于宏动轴X轴方向，Y1平行于宏动轴Y轴方向，Z1平行于宏动轴Z轴方向。
7.根据权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统，其特征在于：所述宏动伺服驱动系统包括伺服电机驱动模块、X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴立柱、B轴转台、C轴主轴，在POWER PMAC多轴运动控制系统的控制下，控制伺服电机驱动模块，伺服电机驱动模块驱动各轴伺服电机运动，伺服电机驱动X轴滑轨、Y轴滑轨、Z轴立柱、B轴转台运动。
8.根据权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统，其特征在于：所述主轴控制系统包括车削伺服主轴驱动模块、车削主轴电机、铣削主轴驱动模块、以及铣削主轴，车削主轴在卡具的配合下为被加工零件提供旋转主运动，铣削主轴用来装卡铣削主轴，完成铣削加工。
9.用权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统进行加工的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，运行于工业计算机内的智能数控软件系统通过工业计算机的人机输入设备或者是文件存储装置读取加工程序代码；
步骤2，在零件加工程序的指令下，数控系统软件通过以太网将加工运动指令发送给POWER PMAC多轴运动控制系统；
步骤3，由POWER PMAC多轴运动控制系统根据指令控制宏动伺服驱动系统对X\Y\Z轴的电机进行驱动进而实现正常加工；
步骤4，加工过程中的位置数据由机内检测系统传送到POWER PMAC多轴运动控制系统进行位置环与速度的控制。
10.用权利要求1所述的宏微结合的多精度智能数控系统进行加工的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，运行于工业计算机内的智能数控软件系统通过工业计算机的人机输入设备或者是文件存储装置读取加工程序代码，并将机床调协成超精密大行程加工方式；
步骤2根据超精密加工要求，将精密位置测量系统中所包括的激光在线检测仪、直线度反射镜、直线度透射镜等机外检测元件支架上，并进行相关光学调整，将机床的直线度偏移、俯仰偏摆等位姿数据实时传送给智能数控软件系统；
步骤3在运行于工业计算机内的智能数控软件系统的控制下，宏动伺服驱动系统驱动各个宏动轴进行大行程运动粗加工运动，根据加工程序及零件尺寸的要求自动进行大行程与大尺度的加工，在此加工过程中，主要是用以加工零件的基本形貌，将运动控制精度设置于微米级别，公差尺寸的要求将根据粗加工保证；
步骤4在微动台控制器中搭建运动误差补偿控制模型，之后使用运动激光干涉仪对导轨的直线度进行检测，激光干涉仪实时的将运动误差数据传输到控制器进行计算，其依据结果得出纠偏控制信号，为实现宏微结合的超精密加工作好准备工作；
步骤5由智能数控软件系统通过宏动伺服驱动系统控制X、Y、Z、B、C五轴进行微米级的宏动初级加工，与此同时，精密位置检测系统将根据所加工零件的精度要求，分别使用精密位置测量系统实时检测宏动轴实时位置信息，并将检测结果传输给智能数控软件系统，当精密位置测量系统监测到刀具和工件的相对位置小于微动台的运动行程时，精密位置测量系统将各个宏动运动轴的实际位置数据以更高的采样频率读入到智能数控软件系统中，智能数控软件系统将根据过宏微结合的在线补偿算法对实际位置进行实时补偿；在实时补偿的过程中，微动台进给控制系统控制微动台进行微米级的微动运动时，主轴控制系统控制加持刀具的主轴做旋转运动，开始继续对加工件进行超精密加工，实现对工件的微米级精密精度加工。
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