《数控原理与系统》第1章 绪论.ppt

第1章绪论 1 1基本概念1 2数控技术的产生和发展1 3数控系统的分类1 4数控系统相关知识1 5计算机数控 CNC 装置组成结构1 6常见数控系统产品介绍 1 1基本概念 1 1 1数控及数控系统数控是数字控制 NumericalControl NC 的简称 是用数字化信息对某一对象的工作过程进行自动控制的一门技术 其控制对象可以是位移 角度 速度等机械量 也可以是温度 压力 流量 颜色等物理量 从这个意义上讲 数控是用坐标位移 进给速度等数字信息构成的零件加工程序对机床的工作过程实施控制的一门技术 数控系统是指采用数字控制技术 实现机床自动控制的一整套设备和装置 数控技术实际上包括数控加工编程技术 数控机床的控制技术两个方面 本教材主要讨论数控机床的控制技术 数控系统数控系统可以应用于各种机床的控制 从而构成不同类型的数控机床 如数控车床 数控铣床 数控线切割机床 数控加工中心等 在为数众多的数控机床中 虽然被控对象各不相同 但是其控制过程基本是一样的 一般的数控加工控制过程如图所示 1 1 1数控及数控系统 图1 1数控加工控制过程示意图 1 1基本概念 1 1 1数控及数控系统数控机床数控机床是用数字信息进行控制的机床 它用数字代码将刀具相对工件移动的轨迹 速度等信息记录在程序介质上 然后送入数控系统经过译码和运算 控制机床刀具与工件的相对运动 加工出所需要的工件 在进行零件加工之前 首先要分析零件图纸 拟定零件加工工艺方案 明确加工工艺参数 然后按数控系统的编程规则编制数控加工程序 通过数控系统操作面板上的操作按键将数控加工程序输入到机床数控系统中 经检查无误后 即可起动机床 运行数控加工程序 此时 数控系统就会根据数控加工程序发出的各种控制指令 控制机床自动加工 如果不出现故障 直到加工程序运行结束 零件加工完毕为止 即可加工出符合零件图纸要求的零件 1 1 2数控系统的组成结构 装备有数控系统的数控加工中心如图1 2所示 图1 2装备有数控系统的加工中心 1 1 2数控系统的组成结构 数控系统的组成1 数控装置2 输入 输出装置3 伺服驱动装置4 机床电气控制逻辑5 位置检测装置 1 1 2数控系统的组成结构 各组成部分的功能 数控装置其功能是从输入装置接收零件程序 并对其进行译码 插补等处理 最后输出进给信号和主轴启 停 刀具选择等辅助控制信号 输入 输出装置是操纵者和数控装置间的 人 机 接口 用来输入编辑零件程序 操作命令 输出显示机床工作状态 工作坐标等信息 常见的输入输出装置有 CRT显示 MDI键盘 纸带阅读机 上位计算机等 伺服驱动装置用来把数控装置输出的信号进行功率放大 以驱动伺服电动机拖动机床运动 机床电气控制逻辑用来实现主轴起 停 换刀等辅助控制功能 并零件程序的执行与这些辅助动作同步 位置检测装置用来检测工作台的实际位置 输出位置反馈信息 实现闭环或半闭环位置控制 提高控制精度 1 2数控技术的产生和发展 1 2 1数控技术的产生数控技术是20世纪40年代后期为适应复杂外形零件的加工而发展起来的一种自动化技术 其研究起源于飞机制造业 1949年美国帕森 Parsons 公司接受美国空军委托 研制一种计算控制装置 用来实现飞机 火箭等复杂零部件的自动化加工 于是Parsons公司提出了用数字信息来控制机床自动加工外形复杂零件的设想 并与美国麻省理工学院 MIT 伺服机构研究所合作 于1952年研制成功了世界上第一台数控机床 三坐标立式数控铣床 可控制铣刀进行连续空间曲面的加工 由此拉开了数控技术研究的序幕 1 2数控技术的产生和发展 能实现复杂工件的加工采用数控技术能够控制机床实现多轴联动 从而可加工出普通控制方法无法完成的复杂型面加工 因此在飞机 汽车 造船 模具 动力设备和国防军工领域得到了广泛的应用 加工精度高 产品一致性好数控机床是按照预定的零件程序自动进行加工的 排除了操作者的人为操作误差 特别是数控加工中心 具有多工序加工能力 工件一次装夹后 可多道工序连续加工 从而消除了多次装夹引起的定位误差 产品一致性好 数控技术的特点 1 2数控技术的产生和发展 生产效率高数控机床自动化程度高 能够自动调整主轴速度和进给速度 合理选用切削用量 缩短调整时间 无须划线工序 节省加工过程的中间检验时间 空行程时可快速移动 节省辅助时间 其生产效率可比普通机床高2 3倍 加工复杂零件时可提高十几倍甚至几十倍 柔性好只需改变零件程序即可加工不同品种的零件 加工柔性好 自动化程度高 劳动强度低数控机床能够在程序的控制下自动实现零件的加工 加工过程一般不需要人工干预 可大大降低工人劳动强度 数控技术的特点 1 2数控技术的产生和发展 数控技术的产生改变了传统的机械加工工艺 给机械制造行业注入了新的生机和活力 数控技术不仅为复杂零件的加工提供了方便 而且加工精度高 一致性好 生产效率高 能够大大减轻工人劳动强度 因此很快受到了人们的关注 世界各国都竞相投入大量的人力物力进行研究 使这项技术得到了迅速的发展 1959年 美国克耐 杜列克公司 Keaney TreckerCompany 开发出了装有自动换刀装置 能够一次装夹 多工序加工的加工中心 1967年 英国首先把几台数控机床连接成具有一定柔性的加工系统 即柔性制造系统 FlexibleManufactureSystem FMS 1980年后 又出现了以数台加工中心为主体 再配上工件自动装卸和监控检验装置而构成的柔性制造单元 FlexibleManufactureCell FMC 1990年后 计算机集成制造系统 ComputerIntegratedManufactureSystem CIMS 已经逐渐投入使用 并呈现出迅猛发展的态势 数控技术的发展 1 2数控技术的产生和发展 1958年 国内开始研究数控技术 1966年研制成功晶体管数控系统 并用于数控线切割机 数控铣床等 受技术条件限制 数控机床品种有限 稳定性及可靠性较差 处于起步阶段 1980年后 先后从国外引进了一些数控系统和数控机床 对数控技术的发展产生了一定影响 更主要的是国内经济有了较大发展 为数控技术的进步奠定了物质基础 1985年 国产加工中心 数控铣床 数控磨床等产品已经进入实用阶段 1990年后 我国经济进入高速发展阶段 研究开发数控系统 应用数控机床已经成了各企业的自发行为 数控技术及产品的发展速度逐年加快 多轴 全功能中高档数控系统及交 直流伺服系统相继研制成功 FMS和CIMS也先后投入使用 我国数控技术进入了蓬勃发展时期 国内发展状况 1 2数控技术的产生和发展 进入21世纪以来 随着经济全球化与信息化进程的加快 新一轮世界产业结构调整正在全球迅猛展开 用高新技术改造传统制造业 实现自动化 规模化生产 从而提高生产效率 降低生产成本 新的形势给数控技术的发展带来了前所未有的机遇和挑战 促使数控技术朝着高速度 高精度 模块化 网络化 智能化 可视化 开放性的新一代NGC NextGenerationControllers 数控系统方向迅速发展 1 3数控系统的分类 1 3 1按数控装置类型分类 硬件数控系统 计算机数控 CNC 系统 1 3 2按数控装置类型分类开环数控系统不带检测装置 也无反馈电路 步进电动机驱动 全闭环数控系统带有位置检测反馈装置 以直流或交流伺服电动机驱动 位置检测元件安装在机床工作台上 半闭环数控系统位置检测反馈元件安装在电机轴端或丝杠轴端 也以直流或交流伺服电动机驱动 混合控制数控系统混合应用开环 全闭环和半闭环的控制方式 又分为 开环补偿型数控系统 半闭环补偿型数控系统两种 1 3数控系统的分类 1 3 3按功能水平分类 将数控系统分为低 经济型 中 高三档 这种分类方法的界线是相对的 不同时期的划分标准会有所不同 就目前的发展水平来看 不同档次数控机床的功能和指标如表1 1所示 各档次数控系统的功能 1 3数控系统的分类 1 3 4按机床的运动轨迹分类 点位控制数控机床其特点是在刀具相对于工件的移动过程中不进行切削加工 只要求刀具从一点移动到另一点并准确定位 而对运动的速度和轨迹没有严格的要求 如数控钻床 数控镗床和数控冲床等 点位控制切削加工 刀具从A点到B点可以走 或 中的任意一条路经 为了提高加工效率 保证定位精度 一般按照 先快后慢 的原则移动 即先快速接近目标点 再低速趋近并准确定位 1 3数控系统的分类 1 3 4按机床的运动轨迹分类 直线控制数控机床这类数控机床不仅要控制机床刀具从一点移动到另一点 而且要沿直线轨迹 一般与某一坐标轴平行或成45 角 以一定速度移动 移动过程中可进行切削加工 1 3数控系统的分类 1 3 4按机床的运动轨迹分类 轮廓控制型数控机床该类机床的刀具可沿直线 圆弧或抛物线等曲线轨迹移动 进给速度根据工艺要求编程确定 可实现曲线或者曲面轮廓加工 加工示例如图所示 这类数控机床具备2轴以上联动功能 其辅助功能也比前两类多 像数控铣床 数控车床和数控加工中心等都属于这种控制方式 1 3数控系统的分类 1 3 4按机床的运动轨迹分类 多轴联动控制多个坐标轴按照一定的函数关系同时协调运动 称为多轴联动 按照联动轴数 可分为二轴联动 二轴半联动 三轴联动和多轴联动数控系统 二轴联动主要用于数控车床加工回转体端面 圆锥面 圆弧面等 或者用于数控铣床加工箱板类零件的曲线轮廓 二轴半联动其中二轴保持联动 另外一轴作周期进给 可加工三维空间曲面 三轴联动主要用于数控铣床 加工中心等 用来铣削复杂的三维空间曲面 四轴以上多轴联动主要用于加工形状复杂的零件 不同联动轴数所能加工的型面 a 二轴联动 b 二轴半联动 c 三轴联动 五轴联动铣削曲面零件 六轴加工中心坐标示意图 1 4数控系统的相关知识 1 4 1零件加工程序 零件程序是用来描述零件加工过程的指令代码的集合 由程序号 程序段组成 例如在一块平板上铣切圆环槽的零件程序 O40 程序号N10G00X10Y25Z1S1250M03 主轴启动 快速定位到 10 25 1 N20G01Z 5F100 进给到 10 25 5 N30G02X10Y25I20J0F125 X Y平面顺时针铣圆弧N40G00Z100M05 快速退回 主轴停止N50X 20 快速退回N60M30 程序结束M30 1 程序号程序号是零件程序的存储代号 与文件名的作用相似 它一般以特殊符号开头 后续数字码 在这里 O40表示第40号程序 不同的系统 由不同的规定 如FANUC系统以 O 开头 SIEMENS810系统以 开头 AB8400系统中以 P 开头等 而SIEMENS802S C系统的程序名则以任意字母开头 其后可以是字母 数字或下划线等 2 程序段一个程序段由若干个功能指令字组成 用来指定一个加工步骤 一般格式为 其中 指令字由英文字母后续数字组成 段号必须在前 其余指令字的书写顺序一般没有严格限制 最后以回车结束 最后一个程序段必须包含程序结束指令M02 有的系统为M30 1 4数控系统的相关知识 1 4 2零件加工程序的编码 在穿孔纸带等控制介质上 零件程序的字母 数字和各种符号是采用标准的二进制编码来表示的 有ISO和EIA两种标准编码格式 ISO码国际标准化组织 InternationalStandardsOrganization 颁布的代码 采用八位二进制表示 最高位为补偶位 所能表示的信息量最多为128种 EIA码美国电子工业协会 ElectronicIndustryAssociation 颁布的代码 也采用八位二进制表示 由低向高的第五位为补奇位 其最高位只有 程序段结束 代码 CR 用到 所能表示的信息量最多为64种 ASC 码美国信息交换标推代码 采用七位二进制表示 能形成127个不同的编码组合 见附录2 在PC机或CNC装置内部 零件程序通常以ASC 码形式保存 ISO码就是在ASC 码的基础上 在最高位增加一个补偶位形成的 1 4数控系统的相关知识 1 4 3数控机床的坐标系 为什么要建立坐标系 1 为了确定机床刀具和工件之间的相对位置 2 统一规定数控机床坐标轴名称及其运动的正 负方向 可使编程简单 并使所编程序对同类机床具有互换性 坐标系标准我国JB3051 82 数控机床坐标和运动方向的命名 数控标准 国际上ISO841标准 二者等效 标准规定 数控机床采用右手直角笛卡儿坐标系 如图所示 基本直角坐标轴X Y Z三者的关系及其正方向按右手定则判定 围绕X Y Z各轴作旋转运动的轴A B C三者的正方向按右螺旋法则判定 右手直角笛卡尔坐标系 各坐标轴与机床进给轴之间的关系规定增大工件与刀具之间距离 即增大工件尺寸 的方向为坐标正方向 Z轴为平行于机床主轴的坐标轴 如果机床有一系列主轴 则尽可能选垂直于工件装卡面的主要轴为Z轴 X轴为水平 或者平行于工件装夹平面的轴 其余各轴根据右手定则和右螺旋法则确定 下图所示为卧式车床和立式铣床的坐标系 卧式车床坐标系 平行坐标直角坐标系X Y Z又称为主坐标系或第一坐标系 如有第二组 第三组平行于X Y Z的坐标 则分别用U V W和P Q R表示 坐标原点在上述坐标轴及其正方向确定后 还要合理确定坐标原点的位置 根据原点位置不同 可同时存在着多个坐标系 以机床零点为坐标原点构成机床坐标系 以工件零点为坐标原点构成工件坐标系 为确定各坐标系下的坐标值 必须先明确机床零点 机床参考点 工件零点 刀架相关点等概念 1 4 3数控机床的坐标系 1 机床零点 机械原点 机床原点 M机床原点是机床上的一个固定点 由机床制造商设定 一般情况下 不允许用户随意变动 车床的机床原点一般定在主轴旋转中心与卡盘后端面的交点处 如图所示 以机床零点M为坐标原点构成机床坐标系 机床坐标系是机床固有的坐标系 是制造和调整机床的基础 也是设置工件坐标系的基础 坐标原点 坐标原点 2 机床参考点R是机床上的一个固定点 一般是刀具退离机床原点最远的一个点 由机床制造商设定 其位置由机械挡块和行程开关来确定 设置机床参考点R的主要目的 是为了间接确定机床零点M 它相对于机床零点的坐标值在机床出厂前已精确确定 并作为机床数据输入到了数控系统中 在机床每次开机时或者解除急停报警 超程报警后 必须通过返回参考点操作来找正机床零点 坐标原点 3 工件零点W是由操作编程人员设定的 在工件上选择的坐标原点 其目的是为了方便编程和使各尺寸较为直观 工件原点 般设在零件的设计基准点或工艺基准点上 如图所示 则是选在主轴中心线与工件左端面或右端面的交点处 坐标原点 4 刀架相关点C是由机床制造厂设置的刀架上的位置点 当机床回参考点运行后 它与机床参考点R相重合 在工件的实际加工中 几乎都要使用多把刀具 如粗加工刀具 精加工刀具及孔加工刀具等 各刀具的切削点P相对刀架相关点的偏离位置将被测出 作为刀具参数 在加工开始前输入数控系统 用于加工轨迹的相应校正 注意 在一个工件上 工件原点可以有一个或多个 在编制零件加工程序时 要选择哪一个工件零点为坐标原点可由G代码 G54 G59 指定 各个工件零点相对于机床零点的坐标值可由编程人员 在FANUC系统中用G50 编入程序或者以零点偏置参数的形式输入数控系统中 以加工下图工件为例 采用FANUC数控系统 设以O为工件原点 P0为起刀点 初始条件为 接通电源后 机床返回参考点 刀具位于机床坐标系中的A点 用G50指令指定刀尖点相对于工件原点的位置 即设定了工件坐标系 零件加工程序O0010 程序号N10G00X350 Z400 在机床坐标系中 刀具从A点快速定位到P0点N20G50X350 Z303 84 建立工件坐标系N30G00X50 Z5 在工件坐标系中 快速接近工件 切削过程N100G00X350 Z303 84 返回P0点N120M30 程序结束 1 5计算机数控 CNC 装置组成结构 计算机数控装置也叫CNC装置 是面向机床数控而设计的专用计算机系统 它以计算机为核心 配有专用的I O接口 并用软件处理控制信息 实现数字控制功能 与一般的硬件数控相比 其数控功能是通过软件实现的 因而具有很好的灵活性和通用性 与一般微机相比 由于它是面向工业环境设计的 因而具有可靠性高 工作稳定和抗干扰能力强等特点 因此 在实际中得到了广泛的应用 从根本上说 计算机数控装置是一个完整的计算机系统 因此它与一般的计算机系统一样 也是由硬件和软件两大部分组成的 1 5计算机数控 CNC 装置组成结构 1 5 1CNC装置的硬件结构 物理结构 根据 安装形式板卡布局 专用型CNC装置基于PC的CNC装置 专用型CNC装置的硬件和软件都是针对数控机床的应用而专门设计的 其键盘布局 操作方法和安装形式等都比较特别 更便于现场操作和安装 可靠性和抗干扰能力也比较强 如FANUC0系统 西门子810 西门子802S C D等都属于专用型CNC装置 1 5计算机数控 CNC 装置组成结构 1 5 1CNC装置的硬件结构 逻辑结构 根据内部逻辑电路结构不同 单CPU结构多CPU结构 所谓单CPU结构 即采用一个CPU来集中控制 分时处理数控的各个任务 所谓多CPU结构 即采用多个CPU来分别控制CNC装置的各个功能模块 以实现多个控制任务的并行处理和执行 从而大大提高整个系统的处理速度 多CPU结构一般采用共享总线的互连方式 在这种互连方式中 根据具体情况将系统划分成多个功能模块 各模块通过系统总线相互连接 单CPU结构CNC装置组成框图 多CPU结构CNC装置组成框图 1 5计算机数控 CNC 装置组成结构 1 5 2CNC装置的软件结构 CNC装置的软件是为了完成CNC功能而设计和编制的专用软件 又称为系统软件 其作用与计算机操作系统相类似 其组成如图所示 CNC系统是一个多任务的实时控制系统 这是由具体的加工控制要求所决定的 CNC系统的管理软件和控制软件两部分经常是同时工作的 例如 在加工零件的同时 要CNC装置能显示其工作状态 包括零件程序的执行过程 参数变化和当前的坐标位置等 以方便操作者 而且在控制软件运行过程中 其本身的一些处理模块也必须同时运行 例如 为了保证加工过程的连续性 刀具在各程序段之间不停顿 译码 刀具补偿和速度处理模块必须与插补模块同时运行 而插补程序又必须与位置控制程序同时进行 1 5计算机数控 CNC 装置组成结构 1 5 2CNC装置的软件结构 CNC多任务并行处理关系 CNC系统必须采用多任务并行处理技术和实时中断处理技术来实现 根据CNC系统软件中各模块之间的组织关系的不同 可分为前后台型结构和多重中断型结构 前后台型结构中 系统软件分为前台程序和后台程序 前台程序是一些实时中断服务程序 实现插补 位置控制等实时性要求高的控制任务 后台程序是一个顺序循环执行的程序 主要完成一些实时性要求不高的功能 如零件程序的输入 译码等插补前的准备工作和系统管理工作 1 5计算机数控 CNC 装置组成结构 1 5 2CNC装置的软件结构 后台程序一般结构 前台程序一般流程 中断型结构系统软件除了初始化程序之外 其他各功能模块分别被安排在不同级别的中断服务程序中 优先级别高的程序可以中断优先级别低的程序 一般按模块的作用性质和执行时间的长短划分优先级 优先级分配示例如下 1 5计算机数控 CNC 装置组成结构 1 5 2CNC装置的软件结构 数控系统是根据零件加工程序来控制数控机床完成零件的加工过程的 下图描绘了零件加工程序的编制处理过程 在进行零件加工之前 首先根据零件图纸要求编制零件数控加工程序 并通过键盘 纸带阅读机或计算机通信接口等把数控加工程序输入给数控装置的内部存储器中 1 5计算机数控 CNC 装置组成结构 1 5 3零件加工程序的处理过程 数控零件程序的处理过程 加工控制信息输入后 可选择MDA方式或自动方式 启动加工运行 此时 数控装置在系统控制程序的作用下 对输入的零件加工程序进行译码 刀补计算 坐标变换等预处理 经过译码后 将零件加工程序中的几何数据和工艺数据以统一的格式存放到译码结果缓冲区中 用于控制刀具相对工件的运动路径 加工出图纸要求的零件几何形状 将零件加工程序中的主轴起 停 刀具选择和交换等开关命令输出存放到CNC与PLC接口信息缓冲区中 用于控制机床的辅助动作 由于在编写数控加工程序时 一般不考虑刀具几何尺寸 所以 数控装置根据零件程序的几何数据和在启动加工前输入的刀具尺寸参数 进行相应的刀具补偿计算 使刀架相关点相对刀具的切削点产生偏移 此外 还要根据输入的工件零点偏置和加工程序所采用的坐标系等信息 进行相应的坐标变换 加工控制信息预处理完成后 便开始轮廓插补处理 所谓插补 是指根据曲线段的起点 终点和曲线类型等几何数据 和速度等工艺数据信息 计算出曲线段起 终点之间的一系列中间点 分别向各个坐标轴发出方向 大小和速度都确定的协调的运动序列命令 通过各个轴运动的合成 产生数控加工程序要求的工件轮廓的刀具运动轨迹 由插补器向各个轴发出的运动序列命令作为各个轴位置测量控制的命令值 与机床上位置检测元件测得的实际位置相比较 经过位置放大 输出相应的速度控制信号 控制各轴伺服驱动单元驱动机床各个轴运动 使刀具相对工件正确运动 加工出要求的工件轮廓 由数控装置发出的开关命令在系统程序的控制下 在各加工程序段插补处理开始前或完成后 适时输出给机床控制器 在机床控制器中 开关命令和由机床反馈的回答信号一起被处理和转换为对机床开关设备的控制命令 在现代的数控系统中 多数机床控制器都由可编程控制器 PLC 实现 具有很高的可靠性 避免了相互矛盾和各种危险现象 如在主轴还没有旋转之前的 进给允许 的出现 综上所述 可以归纳出零件加工程序段在CNC装置内部的六个处理步骤如图2 7所示 顺序是输入 译码 刀具补偿 进给速度处理 插补 位置控制 各个步骤的主要功能是 数控零件程序的处理过程 1 输入 通过键盘 也可以是磁盘 纸带阅读机 数据通信接口等 将零件程序输入到CNC装置 并完成无效代码的删除 代码校验和代码转换 2 译码 将零件程序中的零件轮廓信息 进给速度信息和辅助开关信息翻译成统一的数据格式 以方便后续处理程序的分析 计算 在译码过程中 还要对程序段进行语法检查 3 刀具补偿 将编程轮廓轨迹转化为刀具中心轨迹 以保证刀具按其中心轨迹移动 能加工出所要求的零件轮廓 并实现程序段之间的自动转接 4 进给速度处理 根据编程进给速度确定脉冲源频率或者确定每次插补的位移增量 以保证各坐标方向运动的合成速度满足编程速度的要求 5 插补 在已知曲线的类型 起点 终点和进给速度的条件下 在曲线的起 止点之间补足中间点的过程 即 数据点的密集化 过程 6 位置控制 在每个插补周期内 将插补输出的指令位置与实际位置相比较 用差值控制伺服驱动装置带动机床刀具相对工件运动 1 6常见数控系统产品简介 数控系统是数控机床的控制核心 数控机床根据功能和性能要求 配置不同的数控系统 不同的数控系统 其编程指令代码也有差别 因此 在编程时应按所使用数控系统规定的编程规则进行编程 1 6 1日本FANUC数控系统由日本FANUC公司生产 其产品分许多个系列 FANUCSeries3 5 6 7系列FS3 5 6 7系列是FANUC公司于20世纪70年代推出的数控系统 属于其早期产品 是具备一般功能的中档CNC系统 其中 F3和F6系统在我国有一定的用量 6M适用于铣 镗床和加工中心 6T适用于车床 1 6常见数控系统产品简介 1 6 1日本FANUC数控系统FANUCSeries10 11 12系列FS10 11 12系列是该公司于20世纪80年代初推出的多微处理器CNC产品 其主CPU采用68000 在图形控制 对话式自动编程控制 轴控制等方面也都有各自的CPU 该系列分为M型 T型 TT型 F型等多种规格 适用于不同的机床 其中 M型用于加工中心 铣床和镗床 T型用于车床 TT型用于双刀架车床 F型是具有对话功能的数控系统 FANUCSeries0系列F0系列是该公司在20世纪80年代中期推出的 具有较高可靠性和性能价格比的CNC产品 特点是体积小 价格低 适用于机电一体化的小型数控机床 F0系列CNC是一个多微处理器系统 0A系列主CPU为80186 0B系列主CPU为80286 0C系列主CPU为80386 F0系列CNC采用彩色图形显示 会话菜单式编程 专用宏功能 并具有程序录返功能 1 6 1日本FANUC数控系统FANUCSeries15系列FS15系列是FANUC公司在1987年推出的能够控制24轴联动的高性能CNC产品 可用于飞机 汽车 模具等复杂自由曲面零件的高效率精密加工 其升级产品FS15i具备网络功能 FS150i是基于Windows的开放式CNC产品 适用于大型机床 复合机床的多轴控制和多系统控制 5 FANUCSeriesl6 18 21系列FSl6 FS18 FS21系列是在功能上位于FSl5系列和F0系列之间的CNC系统 采用高速32位FANUCBUS和薄型TFT 薄膜晶体管 彩色液晶显示 是控制单元和TFT显示器集成于一体的超小型CNC产品 FS16 18可控制8轴 FS21可控制5轴 在此基础上增加网络功能后 形成了FS16i FS18i FS21i系列数控系统 1 6常见数控系统产品简介 1 6 1日本FANUC数控系统FANUCSeries20i系列FS20i系列是面向普通铣床 车床开发的CNC产品 不需要编写零件程序 只需在屏幕上输入一些参数 即可实现直线 圆弧等的半自动加工 7 FANUCSeries30i 300i 3000is系列FS30i 300i 3000is系列是FANUC公司近期推出的高端CNC产品 可控制10个系统 32个进给轴和8个主轴 可用于高速 精密 多轴 多系统大型自动化复合加工设备 1 6常见数控系统产品简介 1 6 2德国SIEMENS公司的CNC产品SINUMERIK8系列8系列是SIEMENS公司20世纪80年代初期推出的CNC产品 该系列产品适用于各种机床 其中8M 8ME 8ME C SPrint8M Sprint8ME Sprint8ME C 用于钻床 镗床和加工中心 8MC 8MCE 8MCE C用于大型镗铣床 8T Sprint8T用于车床 Sprint8系统具有蓝图编程功能 2 SINUMERIK3系列该系列产品适用于各种机床的控制 有M型 T型 TT型 G型和N型等 另外 3T系统借助于转换 TRANSMIT 功能 可使一般的CNC车床变成一个柔性车削中心 在 台机床上可一次完成车削 镗削 铣削以及钻削加工 1 6常见数控系统产品简介 1 6 2德国SIEMENS公司的CNC产品SINUMERIK810 820该系列是20世纪80年代中期的产品 分为M T G型等 M型用于镗床 铣床和加工中心 T型用于车床 G型用于磨床 810和820在体系结构和功能上相似 810为绿色CRT显示 直流24V供电 820为彩色显示 交流22V供电 一般适用于中小型机床 SINUMERIK810 820由CPU模块 位置控制模块 系统程序存储器模块 文字图形处理模块 接口模块 I O模块 CRT显示器及操作面板组成 其中央单元的主CPU为80186 采用通道式结构 有主通道和辅助通道 由RS 232C接口进行数据传输和通信联网 可使编程和操作简便 运行可靠 维修方便 操作者不但可利用软功能键在CRT上调用任何一种软件菜单内容 输入加工程序 还可以快速模拟程序 1 6常见数控系统产品简介 20世纪90年代中期 SIEMENS公司推出了全数字式数控系统SINUMERIK810D DE 该系统最明显的标志就是采用ASIC芯片将控制和驱动集成在一块电路上 紧凑型控制单元 CCU单元 负责处理CNC PLC的通信和闭环控制任务 控制器和驱动器组成一个整体 它们之间没有接口 810D DE采用32位微处理器 内装高性能的SIMATICS7PLC 最多可控制5个进给轴 或4个进给轴和1个主轴 CCU单元中包括了三个进给轴的功率模块 也可组合成2个进给轴和1个主铀 利用这一特点 只要配置一个电源模块 就可以组成一台数控车床所需的驱动装置 1 6 2德国SIEMENS公司的CNC产品SINUMERIK850 880该系列产品是SIEMENS公司于20世纪80年代后期推出的CNC产品 适用于高自动化水平的机床及柔性制造系统 该系列最多可控制30轴 6个主轴 可实现16轴联动 有M T等规格 SINUMERlK850和880在结构体系方面相似 但在功能强度上有着明显的差别 5 SINUMERIK840C D数控系统是SIEMENS公司1991 1993年开发出的数控系统 从功能上覆盖了850 880系统的功能 是适应于全功能车床 铣床 加工中心及FMS CIMS的数控系统 SINUMERIK840D数控系统采用全数字模块化设计 用于复杂机床 模块化旋转加工机床和传送机床 最大可控31个坐标轴 1 6常见数控系统产品简介 1 6 2德国SIEMENS公司的CNC产品SINUMERIK802S C D系列802S是SIEMENS公司在20世纪90年代中后期推出的经济型数控系统 802S采用开环步进电机驱动 可控制3个进给轴和1个主轴 主要用于经济型数控车床 数控铣床的控制 在802S的基础上 又推出了802C和802D 其中802C采用半闭环模拟交流伺服系统 可配接SIMODRIVE611驱动装置 802D采用数字式交流伺服系统 可控制最多4个数字进给轴和一个主轴 CNC通过PROFIBUS总线与I O模块和数字驱动模块 SIMODRIVE611nuiversalE 相连接 主轴通过模拟接口控制 SINUMERIK802S C D采用SIMATICS7 200PLC指令集对系统内部PLC进行编程 1 6常见数控系统产品简介 1 6 3西班牙FAGOR公司的CNC产品 FAGOR公司生产的CNC产品有101 102 800 8025 8030 8050等系列 1 101 102系列是LED数码管显示的单轴 双轴经济型数控系统 同时可连接手轮和控制主轴 并具有ISO代码编程和参数编程功能 可用于自动循环板带送料机 板带 管材和型材切割机 冲压及剪切设备 分度装置 珩磨机等设备 1 6常见数控系统产品简介 2 8025 8030系列是FAGOR公司的中高档数控系统 可用于铣床 加工中心 车床 冲床 激光加工机床 火焰切割机 磨床等设备 可控制2 5轴 它采用操作面板 显示器 中央单元一体化的紧凑结构 具有很好的性能价格比 1 6 3西班牙FAGOR公司的CNC产品 1 6常见数控系统产品简介 8025 8030系列有M MG MS T TG TS P PG PS和GP等类型 其中M MG MS用于铣床 T TG TS用于车床 P PG PS用于冲床 GP为通用型数控 M T P为基本型数控 MG TG PG具有动态图形显示功能 MS TS PS具有动态图形显示 C轴 数字化显示 探针等功能 8025 8030CNC系统具有五种操作方式 手动方式 单段方式 自动方式 空运行方式和图形方式 零件加工程序的输入也有5种不同的操作方式 录返方式 示教方式 编辑方式 外围设备方式和DNC方式 8025 8030系列具有RS 232C和RS485串行接口 经RS 232C可输入或输出参数及加工程序 经RS485可与其他CNC及PLC进行联网通信 8025 8030的通信能力可构造局域网 LAN 实现DNC 其通信方式依据DNC通信协定 此协定亦为所有CNC的内部标准 利用DNC的功能 可以执行由CAD CAM系统所产生的加工程序 亦可按收图形输入的加工程序 探针操作是一个数字化的过程 可简化工件测量及中心测量 该过程是利用探针代替刀具进行的 一个简单的扫描程序使探头在模型表面移动 同时探测点的值被编成程序 可经DNC软件存储于主计算机内 这样可有下列优点 用户通过定义加工要求 进给率 转速等 可最大限度地控制CNC系统 使用镜象方式 图形旋转及比例伸缩方式可减少数字化时间 可对多种多样的几何形状的工件进行数字化 矩形 环形 径直方向 仿形 以及它们的混合形等 3 8040系列是FAGOR公司于2001年投放市场的中高档数控系统 其功能介于C8025与8055之间 该系统可控制4个进给轴 1各主轴 2个手轮 用户内存可达1MB 闪烁存储器为2MB 具有 10V模拟量接口及数字化CAN接口 可接收1VPP及TTL位置反馈信号 10 4 彩色或单色LCD显示器 该系统为CNC PLC集成一体的控制系统 其PLC具有逻辑分析仪功能 1 6 3西班牙FAGOR公司的CNC产品 1 6常见数控系统产品简介 4 8055系列是FAGOR高档数控系统 可实现7轴联动 按其处理速度不同分为8055 A 8055 B 8055 C三种档次 适用于车床 车削中心 铣床 加工中心 高速冲床 激光加工机床 表面磨床 工具磨床 座标磨等设备 具有连续数字化仿型 RTCP补偿 内部逻辑分析仪 SERCOS接口等许多高级功能 1 6 3西班牙FAGOR公司的CNC产品 1 6常见数控系统产品简介 5 8070系列是目前FAGOR最高档的数控系统 CNC8070是CNC技术与PC技术的结晶 是与PC兼容的数控系统 采用PentiumCPU WINDOWS和MS DOS操作系统 可控制16个进给轴 2个主轴 3个手轮 可运行VISUALBASIC VISUALC 程序段处理时间 1ms PLC可达1024输入点 1024输出点 执行时间1ms 1k指令 具有以太网 CAN SERCOS通讯接口 可选用 10V模拟量接口 1 6 3西班牙FAGOR公司的CNC产品 1 6常见数控系统产品简介 1 6 4施耐德公司的CNC产品 1 NUM1020 1040数控系统是NUM公司于1995年开发出的全新数控系统 是紧凑且功能完善的32位数控系统 并且和NUM1060系列系统完全兼容 特别适合于1至6轴的数控机床 2 NUM1020T基本单元适用于铣床的2 4轴CNC内装式可编程控制器 PLC 32位CPU超大规模集成电路CISC 配置基本单元适合2轴车床的CNC系统 3 NUM1040M基本配置基本单元适用于铣床 镗床和加工中心的 4 NUM1040T基本配置基本单元适合2 4轴双刀架车床中心的 5 NUM1060是模块化 大功率的多轴组合系统 适合于铣 车 磨等金属加工机床和木材加工以及各种切齿机 特种机床和回转组合机床等设计 1 6常见数控系统产品简介 1 6 5国产数控系统 1 华中数控华中数控以 世纪星 系列数控单元为典型产品 HNC 21T为车削系统 最大联动轴数为4轴 HNC 21 22M为铣削系统 最大联动轴数为4轴 采用开放式体系结构 内置嵌人式工业PC 伺服系统的主要产品包括 HSV 11系列交流伺服驱动装置 HSV 16系列全数字交流伺服驱动装置 步进电机驱动装置 交流伺服主轴驱动装置与电机 永磁同步交流伺服电机等 1 6常见数控系统产品简介 2 北京航天数控北京航天数控的主要产品为CASNUC2100数控系统 是以PC机为硬件基础的模块化 开放式的数控系统 可用于车床 铣床 加工中心等8轴以下机械设备的控制 具有2轴 3轴 4轴联动功能 3 上海开通数控上海开通数控有限公司提的主要数控系统产品有以下几种 1 MTC系列普及型数控系统和AC200交流伺服驱动系统 是在引进美国GE公司数控技术和交流伺服驱动技术的基础上 再开发的产品 1 6 5国产数控系统 1 6常见数控系统产品简介 2 KT400系列经济型数控系统 是在MTC普及型数控系统的基础上开发的 用于控制步进电机的经济型数控系统 它保留了原系统的几乎全部功能 操作使用方便 具有较高的性能价格比 适用