对主流数控系统在实践工作中的认识

宋健

【摘要】计算机数控（Computerized numerical control，简称CNC）系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。由于使用了计算机，系统具有了软件功能，又用PLC代替了传统的机床电器逻辑控制装置，使系统更小巧，其灵活性、通用性、可靠性更好，易于实现复杂的数控功能，使用、维护也方便，并具有与上位机连接及进行远程通信功能。未来机床的发展趋势的大方向是不会改变，即将向着高速、高精、复合、智能、绿色的方向发展。

【关键字】数控系统；主流系统；认识体会

当前，西门子（SIEMENS）与发那科（FANUC）都是很好的数控系统，占据了大多数的数控系统市场，都为中国的数控机床业的发展做出了贡献。两相比较，西门子（SIEMENS）对环境要求比较高，发那科（FANUC）能更好的用于工业环境。另一方面，从易用性的角度出来，西门子（SIEMENS）的数控系统一般功能较多，西门子840D是20世纪90年代后期的全数字化高度开放式数控系统，它的人机界面更易操作，更易掌握，软件内容更加丰富，具有高度模块化及规范化的结构。840D的计算机化、驱动的模块化和驱动接口的数字化，这三化代表着当今数控的发展方向。应用于众多数控加工领域，能实现钻、车、铣、磨等数控功能。其采用32位微处理器，实现CNC控制，可完成CNC连续轨迹控制以及内部集成式PLC控制。最多可控制31个轴（最多31个主轴）。其插补功能有样条插补、三阶多项式插补、控制值互联和曲线表插补，这些功能为加工各类曲线曲面类零件提供了便利条件。840D系统提供有标准的PC软件、硬盘、奔腾处理器，用户可在Window98/2000下开发自定义的界面。此外，2个通用接口RS-232可使主机与外设进行通信，用户还可通过磁盘驱动器接口和打印机并行接口完成程序存储、读入及打印工作。通过RS-232接口可方便地使840D与西门子编程器或普通的个人电脑连接起来，进行加工程序、PLC程序、加工參数等各种信息的双向通讯。它的硬件结构更加简单、紧凑、模块化，软件内容更加丰富，功能更强大，其软件系统开放式系统理念的一个重要特点是，可以在数控核心部分，使用标准的开发工具对用户指定的系统循环和功能宏进行调整，代表并引领着当今数控技术的发展方向。因此， SEIMENS数控系统最突出的优势在于功能非常丰富和强大，它是一个全数字化、高度开放的系统，因此，设备制造商可以比较容易地在进行二次开满足不同的应用需求。

发那科（FANUC）数控系统也很典型，其系统稳定易用，操作界面友好，实用性很强，发那科更加容易上手， 应用非常广泛。常见的FANUC O系列，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。FANUC系统具有主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程。适用于切削圆柱上的槽，能够按照圆柱表面的展开图进行编程。可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。CNC内装PMC编程功能，PMC对机床和外部设备进行程序控制。机床随机存储模块可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。

国内中高端用户大多采用的即是SEIMENS、FANIC等这些国际知名公司的数控系统，尤其是在制造业这样的生产线上，这些品牌的数控系统占据着中高端的主流市场，主流数控系统以SEIMENS 840D和820D数控系统为代表，我所在的公司于2006年全面启动新厂搬迁建设，一期、二期购置了多台当今主流数控系统的进口数控设备，设备非常先进，目前共有数控机床几十台，其中有大约1/3的数控机床是欧洲一些国家的厂商生产的，所配备的数控系统大部分是当今主流的SEIMENS 840D系统，占整个车间数控系统的70%以上，还有部分是FANIC数控系统，从2008年投产使用到现在，单从数控系统来看，我认为：SEIMENS 840D系统技术先进、功能较强、程序比较完善；发那科数控系统的稳定性发挥得特别好，而且NC程序也比较容易理解。SEIMENS 840D数控系统显著的技术优势在于计算机化，驱动的模块化，控制与驱动接口的数字化，这也代表着当今数控技术的发展方向。它的硬件结构更加简单、紧凑、模块化；软件内容更加丰富，功能更强大。SEIMENS 840D可用于完成CNC连续轨迹控制以及内部集成式PLC控制，其典型特征是德国NILES公司的N40、N50车铣复合加工中心，其数控系统具有大量的控制功能，如钻削、车削、铣削、磨削以及特殊控制，这些功能在使用中不会有任何相互影响。

当然，相对来说，西门子数控系统价格较高，在我厂的实际生产运行中稳定性不够好，特别是系统报警故障、电源模块和伺服驱动模块容易烧坏等出现的故障，对我们的生产尤其是维修工作影响较大，有时要花费大量费用用于请外国专家修理和更换部件，费用比较工时比较大。一年少则一次多则大约会发生多次此类情况。能尽量将所有技术资料进行汉化，这样更有利于其技术和产品的推广。

在这几年的大批量生产工作中，数控系统的稳定性发挥得特别好是日本的FANIC系统的数控设备，而且其使用的年数比这些新购置的设备早，NC程序也比较容易理解，价格也较便宜。FANIC数控系统的特点是性能稳定，操作界面友好，系统在设计中大量采用模块化结构，各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。其数控系统具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力，其工作环境可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，对自身的系统采用了比较好的保护电路，因此可以说适应性很强，很泼辣。

在实际生产中，生产单位工作现场的数控机床、数控系统的维修和调整问题还是比较频繁的，这些问题带来的维修费用和停产损失一直是生产单位十分头痛和无法承受的损失，生产单位也迫切希望供应商、代理商能积极地帮助解决这些问题，特别是加强技术和应用方面的培训，包括操作、编程、调整和维修等。另外，用户对备件储备、快速响应服务等也提出了一些期望。相信数控系统将来也会进一步降低成本价格，提高集成性、可靠性和操作的舒适性，体积更加密集型、系统柔性和开放性及拓宽功能会更加全面，最终将大大提高数控机床生产能力的效率。

【参考文献】

[1]李佳特.NC技术的回顾与展望[J].设备管理与维修，2006（1）.

[2]王润孝.机床数控原理与系统[M].西北工业大学出版社，2005.

[3]谭益智.数控技术的发展及应用[M].西北工业大学研修中心，2006.

[责任编辑：刘帅]