數(shù)控機床的十大數(shù)控系統(tǒng)

　　數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。今天小編就給大家介紹下數(shù)控機床的十大數(shù)控系統(tǒng)，大家一起來看看吧。

　　數(shù)控機床的十大數(shù)控系統(tǒng)

　　1、日本FANUC數(shù)控系統(tǒng)

　　日本發(fā)那科公司(FANUC)是當今世界上數(shù)控系統(tǒng)科研、設(shè)計、制造、銷售實力最強大的企業(yè)，總?cè)藬?shù)4549人(2005年9月數(shù)字)，科研設(shè)計人員1500人。

　　(1)高可靠性的PowerMate 0系列用于控制2軸的小型車床，取代步進電動機的伺服系統(tǒng);可配畫面清晰、操作方便、中文顯示的CRT/MDI，也可配性能/價格比高的DPL/MDI。

　　(2)普及型CNC 0-D系列0-TD用于車床，0-MD用于銑床及小型加工中心，0-GCD用于圓柱磨床，0-GSD用于平面磨床，0-PD用于沖床。

　　(3)全功能型的0-C系列0-TC用于通用車床、自動車床，0-MC用于銑床、鉆床、加工中心，0-GCC用于內(nèi)、外圓磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于雙刀架4軸車床。

　　(4)高性能/價格比的0i系列整體軟件功能包，高速、高精度加工，并具有網(wǎng)絡(luò)功能。0i-MB/MA用于加工中心和銑床，4軸4聯(lián)動;0i-TB/TA用于車床，4軸2聯(lián)動;0i-mateMA用于銑床，3軸3聯(lián)動;0i-mateTA用于車床，2軸2聯(lián)動。

　　(5)具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型CNC 16i/18i/21i系列控制單元與LCD集成于一體，具有網(wǎng)絡(luò)功能，超高速串行數(shù)據(jù)通訊。其中FSl6i-MB的插補、位置檢測和伺服控制以納米為單位。16i最大可控8軸，6軸聯(lián)動;18i最大可控6軸，4軸聯(lián)動;21i最大可控4軸，4軸聯(lián)動。

　　除此之外，還有實現(xiàn)機床個性化的CNCl6/18/160/180系列。

　　2、德國西門子數(shù)控系統(tǒng)

　　西門子是全球電子電氣工程領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，主要業(yè)務(wù)集中在工業(yè)、能源、醫(yī)療、基礎(chǔ)設(shè)施與城市四大業(yè)務(wù)領(lǐng)域。140年來，西門子以其創(chuàng)新的技術(shù)、卓越的解決方案和產(chǎn)品堅持不懈地與中國開展全面合作，并以不斷的創(chuàng)新、出眾的品質(zhì)和令人信賴的可靠性得到廣泛認可。在2011財年(2010年10月1日到2011年9月30日)，西門子在中國的總營收達到63.9億歐元(不包括歐司朗和西門子IT解決方案和服務(wù)集團)。今天，西門子在中國擁有約30,000名員工，建立了16個研發(fā)中心、65家運營企業(yè)和65個地區(qū)辦事處。

　　SIEMENS公司的數(shù)控裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，經(jīng)濟性好，在一種標準硬件上，配置多種軟件，使它具有多種工藝類型，滿足各種機床的需要，并成為系列產(chǎn)品。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多地采用大規(guī)模集成電路(LSI)，表面安裝器件(SMC)及應(yīng)用先進加工工藝，所以新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊，性能更強，價格更低。采用SIMATICS系列可編程控制器或集成式可編程控制器，用SYEP編程語言，具有豐富的人機對話功能，具有多種語言的顯示。

　　SIEMENS公司CNC裝置主要有SINUMERIK3/8/810/820/850/880/805/802/840系列。

　　3、日本三菱數(shù)控系統(tǒng)

　　三菱電機自動化(中國)投資總額2000萬美元。主要生產(chǎn)配電用機械器具(含低壓斷路器，電磁開閉器)，電加工產(chǎn)品(包括數(shù)控電火花成型機，線切割放電加工機、激光加工機)，變頻調(diào)速器，伺服系統(tǒng)機器，數(shù)控裝置及其零部件，銷售自產(chǎn)產(chǎn)品，提供相關(guān)售后服務(wù)。

　　工業(yè)中常用的三菱數(shù)控系統(tǒng)有：M700V系列;M70V系列;M70系列;M60S系列;E68系列;E60系列;C6系列;C64系列;C70系列。其中M700V系列屬于高端產(chǎn)品，完全納米控制系統(tǒng)，高精度高品位加工，支持5軸聯(lián)動，可加工復(fù)雜表面形狀的工件。

　　4、德國海德漢數(shù)控系統(tǒng)

　　海德漢研制生產(chǎn)光柵尺、角度編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器、數(shù)顯裝置和數(shù)控系統(tǒng)。海德漢公司的產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于機床、自動化機器，尤其是半導(dǎo)體和電子制造業(yè)等領(lǐng)域。

　　Heidenhain的iTNC 530控制系統(tǒng)是適合銑床、加工中心或需要優(yōu)化刀具軌跡控制之加工過程的通用性控制系統(tǒng)，屬于高端數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理時間比以前的TNC系列產(chǎn)品快8倍，所配備的“快速以太網(wǎng)”通訊接口能以100Mbit/s的速率傳輸程序數(shù)據(jù)，比以前快了10倍，新型程序編輯器具有大型程序編輯能力，可以快速插入和編輯信息程序段。

　　5、德國力士樂數(shù)控系統(tǒng)

　　力士樂(Bosch Rexroth)是原博世自動化技術(shù)部與原力士樂公司于2001年合并組成，屬博世集團全資擁有。博世力士樂是世界知名的傳動與制控公司，在工業(yè)液壓、電子動與控制、線性傳動與組裝技術(shù)、氣動、液壓傳動服務(wù)以至行走機械液壓方面居世界領(lǐng)先地位。公司注冊總部位于德國斯圖加特，而營運總部及董事局總辦事處則設(shè)于德國洛爾。2003年公司銷售額40億歐元，員工人數(shù)2.5萬人。

　　6、法國NUM數(shù)控系統(tǒng)

　　世界領(lǐng)先的自動化系統(tǒng)生產(chǎn)商---施耐德自動化是當今世界上最大的自動化設(shè)備供應(yīng)商之一，專門從事CNC數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和研究，NUM 公司是法國著名的一家國際性公司，專門從事CNC數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和研究，是施耐德電氣的子公司，歐洲第二大數(shù)控系統(tǒng)供貨商。主要產(chǎn)品有：NUM1020/1040、NUM1020M、NUM1020T、NUM1040M、NUM1040T、NUM1060、NUM1050、NUM驅(qū)動及電機。

　　7、西班牙FAGOR數(shù)控系統(tǒng)

　　發(fā)格自動化(FAGOR AUTOMATION)是世界著名的數(shù)控系統(tǒng)(CNC)、數(shù)顯表(DRO)和光柵測量系統(tǒng)的專業(yè)制造商。發(fā)格隸屬于西班牙蒙德拉貢集團公司，成立于1972年,發(fā)格側(cè)重于在機床自動化領(lǐng)域的發(fā)展，其產(chǎn)品涵蓋了數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動/電機/主軸系統(tǒng)、光柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器及高分辨率高精度角度編碼器、數(shù)顯表等產(chǎn)品。

　　8、日本MAZAK數(shù)控系統(tǒng)

　　山崎馬扎克公司成立于1919年，主要生產(chǎn)CNC車床、復(fù)合車銑加工中心、立式加工中心、臥式加工中心、CNC激光系統(tǒng)、FMS柔性生產(chǎn)系統(tǒng)、CAD/CAM系統(tǒng)、CNC裝置和生產(chǎn)支持軟件等。

　　Mazatrol Fusion640數(shù)控系統(tǒng)在世界上首次使用了CNC和PC融合技術(shù)，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化功能。數(shù)控系統(tǒng)直接接入因特網(wǎng)，即可接受到小巨人機床有限公司提供的24小時網(wǎng)上在線維修服務(wù)。

　　9、華中數(shù)控

　　華中數(shù)控具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控裝置形成了高、中、低三個檔次的系列產(chǎn)品，研制了華中8型系列高檔數(shù)控系統(tǒng)新產(chǎn)品，已有數(shù)十臺套與列入國家重大專項的高檔數(shù)控機床配套應(yīng)用;具有自主知識產(chǎn)權(quán)的伺服驅(qū)動和主軸驅(qū)動裝置性能指標達到國際先進水平。

　　HNC-848數(shù)控裝置品是全數(shù)字總線式高檔數(shù)控裝置，瞄準國外高檔數(shù)控系統(tǒng)，采用雙CPU模塊的上下位機結(jié)構(gòu)，模塊化、開放式體系結(jié)構(gòu)，基于具有自主知識產(chǎn)權(quán)的NCUC工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)。具有多通道控制技術(shù)、五軸加工、高速高精度、車銑復(fù)合、同步控制等高檔數(shù)控系統(tǒng)的功能，采用15”液晶顯示屏。主要應(yīng)用于高速、高精、多軸、多通道的立式、臥式加工中心，車銑復(fù)合，5軸龍門機床等。

　　10、廣州數(shù)控

　　廣東省20家重點裝備制造企業(yè)之一，國家863重點項目《中檔數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化支撐技術(shù)》承擔企業(yè)。主營業(yè)務(wù)有：數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、伺服電機研發(fā)生產(chǎn)，數(shù)控機床連鎖營銷、機床數(shù)控化工程，工業(yè)機器人、精密數(shù)控注塑機研制等。

　　廣州數(shù)控擁有車床數(shù)控系統(tǒng)、鉆、銑床數(shù)控系統(tǒng)、加工中心數(shù)控系統(tǒng)、磨床數(shù)控系統(tǒng)等多領(lǐng)域的數(shù)控系統(tǒng)。其中，GSK27系統(tǒng)采用多處理器實現(xiàn)nm級控制;人性化人機交互界面，菜單可配置，根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計，更符合操作人員的加工習(xí)慣;采用開放式軟件平臺，可以輕松與第三方軟件連接;高性能硬件支持最大8通道，64軸控制。

　　擴展資料：工作流程

　　1、輸入：零件程序及控制參數(shù)、補償量等數(shù)據(jù)的輸入，可采用光電閱讀機、鍵盤、磁盤、連接上級計算機的DNC 接口、網(wǎng)絡(luò)等多種形式。CNC裝置在輸入過程中通常還要完成無效碼刪除、代碼校驗和代碼轉(zhuǎn)換等工作。

　　2、譯碼：不論系統(tǒng)工作在MDI方式還是存儲器方式，都是將零件程序以一個程序段為單位進行處理，把其中的各種零件輪廓信息（如起點、終點、直線或圓弧等）、加工速度信息（F代碼）和其他輔助信息（M、S、T代碼等）按照一定的語法規(guī)則解釋成計算機能夠識別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用單元。在譯碼過程中，還要完成對程序段的語法檢查，若發(fā)現(xiàn)語法錯誤便立即報警。

　　3、刀具補償：刀具補償包括刀具長度補償和刀具半徑補償。通常CNC裝置的零件程序以零件輪廓軌跡編程，刀具補償作用是把零件輪廓軌跡轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。在比較好的CNC裝置中，刀具補償?shù)墓ぜ�還包括程序段之間的自動轉(zhuǎn)接和過切削判別，這就是所謂的C刀具補償。

　　4、進給速度處理：編程所給的刀具移動速度，是在各坐標的合成方向上的速度。速度處理首先要做的工作是根據(jù)合成速度來計算各運動坐標的分速度。在有些CNC裝置中，對于機床允許的最低速度和最高速度的限制、軟件的自動加減速等也在這里處理。

　　5、插補：插補的任務(wù)是在一條給定起點和終點的曲線上進行“數(shù)據(jù)點的密化”。插補程序在每個插補周期運行一次，在每個插補周期內(nèi)，根據(jù)指令進給速度計算出一個微小的直線數(shù)據(jù)段。通常，經(jīng)過若干次插補周期后，插補加工完一個程序段軌跡，即完成從程序段起點到終點的“數(shù)據(jù)點密化”工作。

　　6、位置控制：位置控制處在伺服回路的位置環(huán)上，這部分工作可以由軟件實現(xiàn)，也可以由硬件完成。它的主要任務(wù)是在每個采樣周期內(nèi)，將理論位置與實際反饋位置相比較，用其差值去控制伺服電動機。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、各坐標方向的螺距誤差補償和反向間隙補償，以提高機床的定位精度。

　　7、I/O處理：I/O處理主要處理CNC裝置面板開關(guān)信號，機床電氣信號的輸入、輸出和控制（如換刀、換擋、冷卻等）。

　　8、顯示：CNC裝置的顯示主要為操作者提供方便，通常用于零件程序的顯示、參數(shù)顯示、刀具位置顯示、機床狀態(tài)顯示、報警顯示等。有些CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動態(tài)圖形顯示。

　　9、診斷：對系統(tǒng)中出現(xiàn)的不正常情況進行檢查、定位，包括聯(lián)機診斷和脫機診斷。

　　常見故障

　　1、位置環(huán)

　　這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并與位置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較，進一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它具有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，所以容易發(fā)生故障。

　　常見的故障有：①位控環(huán)報警：可能是測量回路開路；測量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。

　　②不發(fā)指令就運動，可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障；測量元件損壞。

　　③測量元件故障，一般表現(xiàn)為無反饋值；機床回不了基準點；高速時漏脈沖產(chǎn)生報警可能的原因是光柵或讀頭臟了；光柵壞了。

　　2、伺服驅(qū)動系統(tǒng)

　　伺服驅(qū)動系統(tǒng)與電源電網(wǎng)，機械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)，而且在工作中一直處于頻繁的啟動和運行狀態(tài)，因而這也是故障較多的部分。

　　3、電源部分

　　電源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機或毀壞整個系統(tǒng)。一般在歐美國家，這類問題比較少，在設(shè)計上這方面的因素考慮的不多，但在中國由于電源波動較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。這些原因可造成電源故障監(jiān)控或損壞。另外，數(shù)控系統(tǒng)部分運行數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠電源的后備蓄電池或鋰電池來保持。因而，停機時間比較長，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運行。

　　基本構(gòu)成

　　世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點。這些結(jié)構(gòu)特點來源于系統(tǒng)初始設(shè)計的基本要求和硬件和軟件的工程設(shè)計思路。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響，在設(shè)計思想上也可能各有千秋。例如，在20世紀90年代，美國Dynapath系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu)，熱變形小，便于板子更換和靈活結(jié)合，而日本FANUC系統(tǒng)則趨向大板結(jié)構(gòu)，減少板間插接件，使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性。然而無論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的。一般整個數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)硬件是一個具有輸入輸出功能的專用計算機系統(tǒng)，按加工工件程序進行插補運算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動系統(tǒng)；測量系統(tǒng)檢測機械的直線和回轉(zhuǎn)運動位置、速度，并反饋到控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，來修正控制指令；伺服驅(qū)動系統(tǒng)將來自控制系統(tǒng)的控制指令和測量系統(tǒng)的反饋信息進行比較和控制調(diào)節(jié)，控制PWM電流驅(qū)動伺服電機，由伺服電機驅(qū)動機械按要求運動。這三部分有機結(jié)合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。

　　控制系統(tǒng)硬件是具有人際交互功能，具有包括現(xiàn)場總線接口輸入輸出能力的專用計算機。伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動裝置和電機。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。

　　軟件結(jié)構(gòu)

　　（1）輸入數(shù)據(jù)處理程序

　　它接收輸入的零件加工程序，將標準代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進行補償計算，或為插補運算和速度控制等進行預(yù)計算。通常，輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入、譯碼和數(shù)據(jù)處理三項內(nèi)容。

　　（2）插補計算程序

　　CNC系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如曲線的種類、起點、終點、既定速度等進行中間輸出點的插值密化運算。上述密化計算不僅要嚴格遵循給定軌跡要求還要符合機械系統(tǒng)平穩(wěn)運動加減速的要求。根據(jù)運算結(jié)果，分別向各坐標軸發(fā)出形成進給運動的位置指令。這個過程稱為插補運算。計算得到進給運動的位置指令通過CNC內(nèi)或伺服系統(tǒng)內(nèi)的位置閉環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)控制調(diào)節(jié)，輸出電流驅(qū)動電機帶動工作臺或刀具作相應(yīng)的運動，完成程序規(guī)定的加工任務(wù)。

　　CNC系統(tǒng)是一邊插補進行運算，一邊進行加工，是一種典型的實時控制方式。

　　（3）管理程序

　　管理程序負責對數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補運算等為加工過程服務(wù)的各種程序進行調(diào)度管理。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處理。在PC化的硬件結(jié)構(gòu)下，管理程序通常在實時操作系統(tǒng)的支持下實現(xiàn)。

　　（4）診斷程序

　　診斷程序的功能是在程序運行中及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件（CPU、存儲器、接口、開關(guān)、伺服系統(tǒng)等）的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。

　　硬件結(jié)構(gòu)

　　從硬件結(jié)構(gòu)上的角度，數(shù)控系統(tǒng)到目前為止可分為兩個階段共六代，第一階段為數(shù)值邏輯控制階段，其特征是不具有CPU，依靠數(shù)值邏輯實現(xiàn)數(shù)控所需的數(shù)值計算和邏輯控制，包括第一代是電子管數(shù)控系統(tǒng)，第二代是晶體管數(shù)控系統(tǒng)，第三代是集成電路數(shù)控系統(tǒng)；第二個階段為計算機控制階段，其特征是直接引入計算機控制，依靠軟件計算完成數(shù)控的主要功能，包括第四代是小型計算機數(shù)控系統(tǒng)，第五代是微型計算機數(shù)控系統(tǒng)，第六代是PC數(shù)控系統(tǒng)。

　　由于20世紀90年代開始，PC結(jié)構(gòu)的計算機應(yīng)用的普及推廣，PC構(gòu)架下計算機CPU及外圍存儲、顯示、通訊技術(shù)的高速進步，制造成本的大幅降低，導(dǎo)致PC構(gòu)架數(shù)控系統(tǒng)日趨成為主流的數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系。PC數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，形成了“NC+PC”過渡型結(jié)構(gòu)，既保留傳統(tǒng)NC硬件結(jié)構(gòu)，僅將PC作為HMI。代表性的產(chǎn)品包括FANUC的160i，180i，310i，840D等。還有一類即將數(shù)控功能集中以運動控制卡的形式實現(xiàn)，通過增擴NC控制板卡（如基于DSP的運動控制卡等）來發(fā)展PC數(shù)控系統(tǒng)。典型代表有美國DELTA TAU公司用PMAC多軸運動控制卡構(gòu)造的PMAC-NC系統(tǒng)。另一種更加革命性的結(jié)構(gòu)是全部采用PC平臺的軟硬件資源，僅增加與伺服驅(qū)動及I/O設(shè)備通信所必需的現(xiàn)場總線接口，從而實現(xiàn)非常簡潔硬件體系結(jié)構(gòu)。