對主流數控系統在實踐工作中的認識

宋健

【摘要】計算機數控（Computerized numerical control，簡稱CNC）系統是用計算機控制加工功能，實現數值控制的系統。由于使用了計算機，系統具有了軟件功能，又用PLC代替了傳統的機床電器邏輯控制裝置，使系統更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實現復雜的數控功能，使用、維護也方便，并具有與上位機連接及進行遠程通信功能。未來機床的發展趨勢的大方向是不會改變，即將向著高速、高精、復合、智能、綠色的方向發展。

【關鍵字】數控系統；主流系統；認識體會

當前，西門子（SIEMENS）與發那科（FANUC）都是很好的數控系統，占據了大多數的數控系統市場，都為中國的數控機床業的發展做出了貢獻。兩相比較，西門子（SIEMENS）對環境要求比較高，發那科（FANUC）能更好的用于工業環境。另一方面，從易用性的角度出來，西門子（SIEMENS）的數控系統一般功能較多，西門子840D是20世紀90年代后期的全數字化高度開放式數控系統，它的人機界面更易操作，更易掌握，軟件內容更加豐富，具有高度模塊化及規范化的結構。840D的計算機化、驅動的模塊化和驅動接口的數字化，這三化代表著當今數控的發展方向。應用于眾多數控加工領域，能實現鉆、車、銑、磨等數控功能。其采用32位微處理器，實現CNC控制，可完成CNC連續軌跡控制以及內部集成式PLC控制。最多可控制31個軸（最多31個主軸）。其插補功能有樣條插補、三階多項式插補、控制值互聯和曲線表插補，這些功能為加工各類曲線曲面類零件提供了便利條件。840D系統提供有標準的PC軟件、硬盤、奔騰處理器，用戶可在Window98/2000下開發自定義的界面。此外，2個通用接口RS-232可使主機與外設進行通信，用戶還可通過磁盤驅動器接口和打印機并行接口完成程序存儲、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人電腦連接起來，進行加工程序、PLC程序、加工參數等各種信息的雙向通訊。它的硬件結構更加簡單、緊湊、模塊化，軟件內容更加豐富，功能更強大，其軟件系統開放式系統理念的一個重要特點是，可以在數控核心部分，使用標準的開發工具對用戶指定的系統循環和功能宏進行調整，代表并引領著當今數控技術的發展方向。因此， SEIMENS數控系統最突出的優勢在于功能非常豐富和強大，它是一個全數字化、高度開放的系統，因此，設備制造商可以比較容易地在進行二次開滿足不同的應用需求。

發那科（FANUC）數控系統也很典型，其系統穩定易用，操作界面友好，實用性很強，發那科更加容易上手， 應用非常廣泛。常見的FANUC O系列，系統各系列總體結構非常的類似，具有基本統一的操作界面。FANUC系統可以在較為寬泛的環境中使用，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，因此適應性很強。FANUC系統具有主軸控制回路為位置閉環控制，主軸電機的旋轉與攻絲軸（Z軸）進給完全同步，從而實現高速高精度攻絲。復合加工循環可用簡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，可以自動生成多次粗車的刀具路徑，簡化了車床編程。適用于切削圓柱上的槽，能夠按照圓柱表面的展開圖進行編程。可直接指定諸如直線的傾角、倒角值、轉角半徑值等尺寸，這些尺寸在零件圖上指定，這樣能簡化部件加工程序的編程。可對絲杠螺距誤差等機械系統中的誤差進行補償，補償數據以參數的形式存儲在CNC的存儲器中。CNC內裝PMC編程功能，PMC對機床和外部設備進行程序控制。機床隨機存儲模塊可在CNC上直接改變PMC程序和宏執行器程序。由于使用的是閃存芯片，故無需專用的RAM寫入器或PMC的調試RAM。

國內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控系統，尤其是在制造業這樣的生產線上，這些品牌的數控系統占據著中高端的主流市場，主流數控系統以SEIMENS 840D和820D數控系統為代表，我所在的公司于2006年全面啟動新廠搬遷建設，一期、二期購置了多臺當今主流數控系統的進口數控設備，設備非常先進，目前共有數控機床幾十臺，其中有大約1/3的數控機床是歐洲一些國家的廠商生產的，所配備的數控系統大部分是當今主流的SEIMENS 840D系統，占整個車間數控系統的70%以上，還有部分是FANIC數控系統，從2008年投產使用到現在，單從數控系統來看，我認為：SEIMENS 840D系統技術先進、功能較強、程序比較完善；發那科數控系統的穩定性發揮得特別好，而且NC程序也比較容易理解。SEIMENS 840D數控系統顯著的技術優勢在于計算機化，驅動的模塊化，控制與驅動接口的數字化，這也代表著當今數控技術的發展方向。它的硬件結構更加簡單、緊湊、模塊化；軟件內容更加豐富，功能更強大。SEIMENS 840D可用于完成CNC連續軌跡控制以及內部集成式PLC控制，其典型特征是德國NILES公司的N40、N50車銑復合加工中心，其數控系統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有任何相互影響。

當然，相對來說，西門子數控系統價格較高，在我廠的實際生產運行中穩定性不夠好，特別是系統報警故障、電源模塊和伺服驅動模塊容易燒壞等出現的故障，對我們的生產尤其是維修工作影響較大，有時要花費大量費用用于請外國專家修理和更換部件，費用比較工時比較大。一年少則一次多則大約會發生多次此類情況。能盡量將所有技術資料進行漢化，這樣更有利于其技術和產品的推廣。

在這幾年的大批量生產工作中，數控系統的穩定性發揮得特別好是日本的FANIC系統的數控設備，而且其使用的年數比這些新購置的設備早，NC程序也比較容易理解，價格也較便宜。FANIC數控系統的特點是性能穩定，操作界面友好，系統在設計中大量采用模塊化結構，各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。其數控系統具有很強的抵抗惡劣環境影響的能力，其工作環境可以在較為寬泛的環境中使用，對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高，對自身的系統采用了比較好的保護電路，因此可以說適應性很強，很潑辣。

在實際生產中，生產單位工作現場的數控機床、數控系統的維修和調整問題還是比較頻繁的，這些問題帶來的維修費用和停產損失一直是生產單位十分頭痛和無法承受的損失，生產單位也迫切希望供應商、代理商能積極地幫助解決這些問題，特別是加強技術和應用方面的培訓，包括操作、編程、調整和維修等。另外，用戶對備件儲備、快速響應服務等也提出了一些期望。相信數控系統將來也會進一步降低成本價格，提高集成性、可靠性和操作的舒適性，體積更加密集型、系統柔性和開放性及拓寬功能會更加全面，最終將大大提高數控機床生產能力的效率。

【參考文獻】

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[責任編輯：劉帥]