對(duì)主流數(shù)控系統(tǒng)在實(shí)踐工作中的認(rèn)識(shí)

宋健

【摘要】計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computerized numerical control，簡(jiǎn)稱CNC）系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。由于使用了計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與上位機(jī)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信功能。未來機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)的大方向是不會(huì)改變，即將向著高速、高精、復(fù)合、智能、綠色的方向發(fā)展。

【關(guān)鍵字】數(shù)控系統(tǒng)；主流系統(tǒng)；認(rèn)識(shí)體會(huì)

當(dāng)前，西門子（SIEMENS）與發(fā)那科（FANUC）都是很好的數(shù)控系統(tǒng)，占據(jù)了大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)市場(chǎng)，都為中國的數(shù)控機(jī)床業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。兩相比較，西門子（SIEMENS）對(duì)環(huán)境要求比較高，發(fā)那科（FANUC）能更好的用于工業(yè)環(huán)境。另一方面，從易用性的角度出來，西門子（SIEMENS）的數(shù)控系統(tǒng)一般功能較多，西門子840D是20世紀(jì)90年代后期的全數(shù)字化高度開放式數(shù)控系統(tǒng)，它的人機(jī)界面更易操作，更易掌握，軟件內(nèi)容更加豐富，具有高度模塊化及規(guī)范化的結(jié)構(gòu)。840D的計(jì)算機(jī)化、驅(qū)動(dòng)的模塊化和驅(qū)動(dòng)接口的數(shù)字化，這三化代表著當(dāng)今數(shù)控的發(fā)展方向。應(yīng)用于眾多數(shù)控加工領(lǐng)域，能實(shí)現(xiàn)鉆、車、銑、磨等數(shù)控功能。其采用32位微處理器，實(shí)現(xiàn)CNC控制，可完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制。最多可控制31個(gè)軸（最多31個(gè)主軸）。其插補(bǔ)功能有樣條插補(bǔ)、三階多項(xiàng)式插補(bǔ)、控制值互聯(lián)和曲線表插補(bǔ)，這些功能為加工各類曲線曲面類零件提供了便利條件。840D系統(tǒng)提供有標(biāo)準(zhǔn)的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Window98/2000下開發(fā)自定義的界面。此外，2個(gè)通用接口RS-232可使主機(jī)與外設(shè)進(jìn)行通信，用戶還可通過磁盤驅(qū)動(dòng)器接口和打印機(jī)并行接口完成程序存儲(chǔ)、讀入及打印工作。通過RS-232接口可方便地使840D與西門子編程器或普通的個(gè)人電腦連接起來，進(jìn)行加工程序、PLC程序、加工參數(shù)等各種信息的雙向通訊。它的硬件結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊、模塊化，軟件內(nèi)容更加豐富，功能更強(qiáng)大，其軟件系統(tǒng)開放式系統(tǒng)理念的一個(gè)重要特點(diǎn)是，可以在數(shù)控核心部分，使用標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具對(duì)用戶指定的系統(tǒng)循環(huán)和功能宏進(jìn)行調(diào)整，代表并引領(lǐng)著當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。因此， SEIMENS數(shù)控系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢(shì)在于功能非常豐富和強(qiáng)大，它是一個(gè)全數(shù)字化、高度開放的系統(tǒng)，因此，設(shè)備制造商可以比較容易地在進(jìn)行二次開滿足不同的應(yīng)用需求。

發(fā)那科（FANUC）數(shù)控系統(tǒng)也很典型，其系統(tǒng)穩(wěn)定易用，操作界面友好，實(shí)用性很強(qiáng)，發(fā)那科更加容易上手， 應(yīng)用非常廣泛。常見的FANUC O系列，系統(tǒng)各系列總體結(jié)構(gòu)非常的類似，具有基本統(tǒng)一的操作界面。FANUC系統(tǒng)可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對(duì)于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應(yīng)性很強(qiáng)。FANUC系統(tǒng)具有主軸控制回路為位置閉環(huán)控制，主軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)與攻絲軸（Z軸）進(jìn)給完全同步，從而實(shí)現(xiàn)高速高精度攻絲。復(fù)合加工循環(huán)可用簡(jiǎn)單指令生成一系列的切削路徑。比如定義了工件的最終輪廓，可以自動(dòng)生成多次粗車的刀具路徑，簡(jiǎn)化了車床編程。適用于切削圓柱上的槽，能夠按照?qǐng)A柱表面的展開圖進(jìn)行編程?？芍苯又付ㄖT如直線的傾角、倒角值、轉(zhuǎn)角半徑值等尺寸，這些尺寸在零件圖上指定，這樣能簡(jiǎn)化部件加工程序的編程。可對(duì)絲杠螺距誤差等機(jī)械系統(tǒng)中的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償數(shù)據(jù)以參數(shù)的形式存儲(chǔ)在CNC的存儲(chǔ)器中。CNC內(nèi)裝PMC編程功能，PMC對(duì)機(jī)床和外部設(shè)備進(jìn)行程序控制。機(jī)床隨機(jī)存儲(chǔ)模塊可在CNC上直接改變PMC程序和宏執(zhí)行器程序。由于使用的是閃存芯片，故無需專用的RAM寫入器或PMC的調(diào)試RAM。

國內(nèi)中高端用戶大多采用的即是SEIMENS、FANIC等這些國際知名公司的數(shù)控系統(tǒng)，尤其是在制造業(yè)這樣的生產(chǎn)線上，這些品牌的數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)著中高端的主流市場(chǎng)，主流數(shù)控系統(tǒng)以SEIMENS 840D和820D數(shù)控系統(tǒng)為代表，我所在的公司于2006年全面啟動(dòng)新廠搬遷建設(shè)，一期、二期購置了多臺(tái)當(dāng)今主流數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)口數(shù)控設(shè)備，設(shè)備非常先進(jìn)，目前共有數(shù)控機(jī)床幾十臺(tái)，其中有大約1/3的數(shù)控機(jī)床是歐洲一些國家的廠商生產(chǎn)的，所配備的數(shù)控系統(tǒng)大部分是當(dāng)今主流的SEIMENS 840D系統(tǒng)，占整個(gè)車間數(shù)控系統(tǒng)的70%以上，還有部分是FANIC數(shù)控系統(tǒng)，從2008年投產(chǎn)使用到現(xiàn)在，單從數(shù)控系統(tǒng)來看，我認(rèn)為：SEIMENS 840D系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、功能較強(qiáng)、程序比較完善；發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮得特別好，而且NC程序也比較容易理解。SEIMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于計(jì)算機(jī)化，驅(qū)動(dòng)的模塊化，控制與驅(qū)動(dòng)接口的數(shù)字化，這也代表著當(dāng)今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。它的硬件結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、緊湊、模塊化；軟件內(nèi)容更加豐富，功能更強(qiáng)大。SEIMENS 840D可用于完成CNC連續(xù)軌跡控制以及內(nèi)部集成式PLC控制，其典型特征是德國NILES公司的N40、N50車銑復(fù)合加工中心，其數(shù)控系統(tǒng)具有大量的控制功能，如鉆削、車削、銑削、磨削以及特殊控制，這些功能在使用中不會(huì)有任何相互影響。

當(dāng)然，相對(duì)來說，西門子數(shù)控系統(tǒng)價(jià)格較高，在我廠的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中穩(wěn)定性不夠好，特別是系統(tǒng)報(bào)警故障、電源模塊和伺服驅(qū)動(dòng)模塊容易燒壞等出現(xiàn)的故障，對(duì)我們的生產(chǎn)尤其是維修工作影響較大，有時(shí)要花費(fèi)大量費(fèi)用用于請(qǐng)外國專家修理和更換部件，費(fèi)用比較工時(shí)比較大。一年少則一次多則大約會(huì)發(fā)生多次此類情況。能盡量將所有技術(shù)資料進(jìn)行漢化，這樣更有利于其技術(shù)和產(chǎn)品的推廣。

在這幾年的大批量生產(chǎn)工作中，數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮得特別好是日本的FANIC系統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備，而且其使用的年數(shù)比這些新購置的設(shè)備早，NC程序也比較容易理解，價(jià)格也較便宜。FANIC數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，操作界面友好，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)，各個(gè)控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。其數(shù)控系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力，其工作環(huán)境可以在較為寬泛的環(huán)境中使用，對(duì)于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，對(duì)自身的系統(tǒng)采用了比較好的保護(hù)電路，因此可以說適應(yīng)性很強(qiáng)，很潑辣。

在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)單位工作現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)的維修和調(diào)整問題還是比較頻繁的，這些問題帶來的維修費(fèi)用和停產(chǎn)損失一直是生產(chǎn)單位十分頭痛和無法承受的損失，生產(chǎn)單位也迫切希望供應(yīng)商、代理商能積極地幫助解決這些問題，特別是加強(qiáng)技術(shù)和應(yīng)用方面的培訓(xùn)，包括操作、編程、調(diào)整和維修等。另外，用戶對(duì)備件儲(chǔ)備、快速響應(yīng)服務(wù)等也提出了一些期望。相信數(shù)控系統(tǒng)將來也會(huì)進(jìn)一步降低成本價(jià)格，提高集成性、可靠性和操作的舒適性，體積更加密集型、系統(tǒng)柔性和開放性及拓寬功能會(huì)更加全面，最終將大大提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)能力的效率。

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[責(zé)任編輯：劉帥]