数控机床 (模块六)典型数控系统及应用

数控机床模块六

典型数控系统及应用

数控机床6.1数控系统的认知46.2FANUC数控系统特点及应用186.3SIEMENS数控系统特点及应用276.4华中数控系统特点及应用386.5知识拓展45

数控机床6.1数控系统的认知(一)数控系统

数控系统是数字控制系统简称，20世纪70年代以后，硬件电子元件逐步由集成度更高的计算机处理器代替，称为计算机数控系统。计算机数控系统是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数值控制功能。(二)数控系统简介目前常用的主要有：发那科、西门子、法格、华中等数控系统。一、常见数控系统简介6.1数控系统的认知1.发那科（FANUC）数控系统创建于1956年，是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力强大的企业之一。新一代NGC(NEXT

GENERATION

CONTROLLERS)数控系统(以下简称为NGC系列)包括3个系列：0i系列/16i系列/30i系列，涵盖了由低端到高端的数控系统，并构成完整的系列。使用最为广泛的是FANUC0系列。6.1数控系统的认知

图6-1FANUC0i-MC控制面板6.1数控系统的认知2.西门子（SIEMENS）数控系统西门子（SINUMERIK）数控系统是德国西门子公司的产品之一。西门子公司的Sinumerik

808D、828D、840Dsl为全系列数控系统。图6-2SIEMENS828D控制面板6.1数控系统的认知

在西门子的数控产品中最有特点，最有代表性的系统应该是840D系统。是由数控及驱动单元(CCU或NCU)、MMC、PLC模块三部分组成。3.法格（FAGOR）数控系统西班牙法格（FAGOR）数控系统是世界著名的数控系统（CNC)、数显表（DRO）和光栅测量系统的专业制造商。产品涵盖了数控系统、伺服驱动/电机/主轴系统、光栅尺、旋转编码器及高分辨率高精度角度编码器、数显表等。6.1数控系统的认知法格（FAGOR）数控系统主要有：CUC8070/8055系列/8040/8055—i标准系列/8040/8055—i/8055TC/MC等系列。图6-3FAGOR8055i控制面板6.1数控系统的认知4.国产数控系统(1)华中数控系统武汉华中数控有限公司成立于1994年，目前华中数控具有自主知识产权的数控装置形成了高、中、低三个档次的系列产品，华中8和9型系列高档数控系统新产品，具有自主知识产权的伺服驱动和主轴驱动装置性能指标达到国际先进水平。已形成了系列化、成套化的中、高档数控系统产品。6.1数控系统的认知目前主要有：HNC-8、HNC-210、HNC-21、HNC-18/19等高档、中档、普及型数控系统。图6-4华中HNC-21M控制面板6.1数控系统的认知

(2)广州数控系统

广州数控拥有车床数控系统、铣床数控系统、加工中心数控系统等多领域的数控系统。如：GSK 928Ti车床数控系统。(3)凯恩帝数控系统北京凯恩帝数控技术有限责任公司（KND）成立于1993年，是从事数控系统及工业自动化产品研发、生产、销售及服务的高新技术企业。凯恩帝数控系统包括高、中、低档的专用数控系统。用于数控磨床的数控系统K2000G、K100G系列等。6.1数控系统的认知一般数控系统由三大部分组成，即控制系统，伺服系统和位置测量系统。

控制系统硬件是一个具有输入输出功能的专用计算机系统。

伺服驱动系统将来自控制系统的控制指令和测量系统的反馈信息进行比较和控制调节，控制PWM电流驱动伺服电机。位置测量系统检测机械的直线和回转运动位置、速度，并反馈到控制系统和伺服驱动系统，来修正控制指令。二、数控系统总体结构6.1数控系统的认知控制系统硬件是具有人机交互功能，具有包括现场总线接口输入输出能力的专用计算机，伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机，位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。(一)硬件结构数控系统到目前可分为两个阶段共六代，第一阶段为数值逻辑控制阶段，其特征是否具有CPU，依靠数值逻辑实现数控所需的数值计算和逻辑控制，包括第一代是电子管数控系统，第二代是晶体管数控系统，第三代是集成电路数控系统；6.1数控系统的认知第二个阶段为计算机控制阶段，其特征是直接引入计算机控制，依靠软件计算完成数控的主要功能，包括第四代是小型计算机数控系统，第五代是微型计算机数控系统，第六代是PC数控系统。(二)软件结构CNC软件分为应用软件和系统软件，CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能所编制的专用软件，也叫控制软件。6.1数控系统的认知

1.输入数据处理程序它接收输入的零件加工程序，将标准代码表示的加工指令和数据进行译码、数据处理，并按规定的格式存放。通常，输入数据处理程序包括输入、译码和数据处理三项内容。2.插补计算程序CNC系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点、既定速度等进行中间输出点的插值密化运算。CNC系统是一边插补进行运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式。6.1数控系统的认知3.管理程序管理程序负责对数据输入、数据处理、插补运算等为加工过程服务的各种程序进行调度管理。4.诊断程序诊断程序的功能是在程序运行中及时发现系统的故障，并指出故障的类型。6.2FANUC数控系统特点及应用一、FANUC数控系统典型系列及特点

FANUC数控系统系列众多，典型的新一代NGC系列数控系统包括以下3个系列：

1.0i系列:高可靠性和高性能价格比的CNC，该系列包括FS0i/0iMate-MODELC。2.16i系列:适合于各种数控机床的高速、高精、纳米CNC，该系列包括FS16i/18i/21i-MODELB。3.30i系列:适合于先进、复合、多轴、多通道、纳米CNC，该系列包括FS30i/31i/32i-MODELA。6.2FANUC数控系统特点及应用

近几年，FANUC公司面向市场，先后推出了FANUC0i-MODELF和0i-MODELFPlus。与0i-MODELFCNC相比较，0i-MODELFPlus具有更新的设计、增强的基本功能和对易用性的追求，系统配备了最新的控制技术，用于精细表面加工和缩短加工周期时间，并具备可定制的功能。6.2FANUC数控系统特点及应用二、FANUC0i系列数控系统的功能及应用(一)系统配置与功能FANUC0i系统由主板和I/O两个模块构成。主板模块包括主CPU、内存、PMC控制、I/OLink控制、伺服控制、主轴控制、内存卡I/F、LED显示等；I/O模块包括电源、I/O接口、通讯接口、MDI控制、显示控制、手摇脉冲发生器控制和高速串行总线等。(二)FANUCSeries0i-MODELF系列1.FANUC0i-MODELF系统特点(1)在软件和硬件方面6.2FANUC数控系统特点及应用(2)0i-MODELF系统同时具有向下兼容性(3)0i-MODELF系统支持直接编辑、运行存储卡中的程序(4)系统新增了程序文件夹管理功能(5)系统配置2.FANUC-0i-MODELF系统应用0i-MODELF系统最适于通用型数控机床，包括数控车床、数控铣床、加工中心等。当系统配置不同的专用功能包，可适用于数控平面磨床、内外圆数控磨床、数控滚齿机及数控冲床。国产数控机床选用FANUCseries0iMODALF系列的应用案例见表6-16.2FANUC数控系统特点及应用图6-7FANUC0iMODALF数控系统控制面板6.2FANUC数控系统特点及应用表6-1FANUCseries0i-MODALF系列的应用案例0i系列系统特点系统控制轴数机床型号及制造商0i-TF高可靠性、高性能价格比最适合于通用型的数控车床、车削中心1路径控制:最多9轴2路径控制:12轴最多同时控制轴数4CK7530数控车床宝鸡机床VIVATURN2系列数控车床通用技术沈阳机床CLS20斜床身数控车床通用技术大连机床MJ-520MC数控车削中心济南第一机床有限公司0i-MF高可靠性、高性能价格比最适合于通用型机床：立式加工中心、卧式加工中心1路径控制:最多9轴2路径控制:11轴最多同时控制轴数4 VMC-Q系列立式加工中心通用技术沈阳机床HM63TD卧加纽威数控装备J1HMC-63H卧加济南第一机床有限公司6.2FANUC数控系统特点及应用a)汽车发动机凸轮轴

b)冲压件图6-8应用FANUC0i-MODELF系列数控系统加工案例6.2FANUC数控系统特点及应用

(三)FANUCSeries0i-MODELPlus系列

FANUC0i-MODELFPlus是0i-MODELF的后续数控系统，是FANUCCNC0i系列的最新型号，易于使用，其基本功能有所增强.0i-FPlus系统特点系统控制轴数0i-FPlus系列应用0i-MFPlus高可靠性、高性能价格比加工中心标准CNC1路径控制：最多12轴2路径控制：最多14轴最多同时控制轴数4立式加工中心卧式加工中心0i-TFPlus高可靠性、高性能价格比数控车床标准CNC1路径控制：最多15轴2路径控制：最多18轴最多同时控制轴数4数控车床数控车削中心0i-LFPlus一款多合一的CNC模型，简单的2D激光加工1路径控制：最多7轴2路径控制：最多9轴2D激光加工机6.2FANUC数控系统特点及应用表6-2FANUCseries0i-MODALFPLus系列的特点、控制功能及应用6.3SIEMENS数控系统特点及应用SINUMERIK是西门子数控系统的产品名称，SI是西门子SIEMENS的缩写，NUMERIK是德文数控，名称意思是“西门子的数控”。西门子数控系统是一个集成所有数控系统元件（数字控制器，可编程控制器，人机操作界面）于一体的操作面板安装形式的控制系统。1.入门级SINUMERIK808DSINUMERIK808D配备新的硬件平台，坚固耐用、操作简便，为普及型数控机床的升级换代提供了全套的数控系统解决方案。

一、SIEMENS数控系统典型系列及特点6.3SIEMENS数控系统特点及应用2.中档（紧凑型）SINUMERIK828D

SINUMERIK828D是一款紧凑型数控系统。它集CNC、PLC、操作界面以及轴控制功能于一体。3.高档SINUMERIK840DslSINUMERIK840Dsl是西门子公司面向新一代智能制造的高端型数控系统，采用模块化数控系统结构，优化的网络集成功能，可应用于所有数控机床的各种结构任务。系统具备高稳定性、高性能、高开放性、高扩展性等特点。6.3SIEMENS数控系统特点及应用二、SINUMERIK808D特点及应用1.SINUMERIK808D特点

(1)SINUMERIK808D是一种基于操作面板的数控系统，接口少，操作面板防护等级高达IP65，适用于苛刻的工作。

(2)系统最多可以到5根轴（或主轴）1个加工通道。其操作简单，易于调试和维护。6.3SIEMENS数控系统特点及应用2.SINUMERIK808D应用SINUMERIK808D是目前西门子公司主推的普及型数控系统，这种紧凑的入门级解决方案，适用于普通数控车床、数控铣床和数控平面磨床。图6-9SINUMERIK808D控制面板6.3SIEMENS数控系统特点及应用1.SINUMERIK828D特点(1)系统硬件架构和智能控制算法与高级驱动、电机技术相结合，可确保加工时的高动态响应和精度。(2)系统包含针对不同工艺规程的相关系统软件，可以实现多达10轴/主轴和2辅助轴和2个加工通道。

(3)QWERTYCNC全键盘，操作面板的正面还提供有USB、CF卡和RJ45接口，便于数据接受。三、SIEMENS828D特点及应用6.3SIEMENS数控系统特点及应用2.SINUMERIK828D应用SINUMERIK828D应用范围从数控车床、立式加工中心（包括模具加工）、卧式加工中心、数控磨床一直延申至带有副主轴、动力刀头和Y轴的双通道车削中心。6.3SIEMENS数控系统特点及应用图6-10SINUMERIK828D控制面板6.3SIEMENS数控系统特点及应用1.SINUMERIK840Dsl特点

(1)系统具备高的数控性能、强的硬件架构以及智能的控制算法，辅助以出色的驱动和电机技术，几乎适用于所有类型的数控机床。(2)采用多核处理器技术、基于驱动的高性能NCU(数控单元)四、SINUMERIK840Dsl特点及应用6.3SIEMENS数控系统特点及应用(3)SINUMERIK840Dsl具有开放性功能，可根据机床的工艺条件对数控系统进行最佳调整，从而可确保生产自动化环境高度的灵活性。(4)系统采用PROFINET工业以太网标准进行通信，可以集成到西门子全集成自动化(TIA)环境。

2.SINUMERIK840Dsl应用SINUMERIK840Dsl广泛应用于航空航天、医疗、模具等行业，典型机型有五轴加工中心、激光加工设备、3D打印及医疗企业和飞机装配的运动控制。6.3SIEMENS数控系统特点及应用图6-11SINUMERIK840Dsl

控制面板6.3SIEMENS数控系统特点及应用机床名称数控系统机床型号生产厂家大型数控龙门平面磨床SINUMERIK808DHZ-K2512浙江杭机股份有限公司卧式数控车床SINUMERIK828DK7516系列宝鸡机床集团有限公司立式加工中心SINUMERIK828DVMC850H通用技术集团沈阳机床卧式加工中心SINUMERIK828DHMC63H通用技术集团沈阳机床数控直齿锥齿轮铣齿机SINUMERIK828DYK2730通用技术集团天津一机数控插齿机SINUMERIK828DYKH5132-K3通用技术集团天津一机数控端面外圆磨床SINUMERIK840DslMKE1620A秦川机床工具集团数控单柱立式车床SINUMERIK840DslCK51通用技术集团大连机床五轴加工中心SINUMERIK840DslVDW50通用技术集团大连机床卧式车铣复合加工中心SINUMERIK840DslBHR800V宝鸡机床集团有限公司大型数控龙门导轨磨床SINUMERIK840DslHZ-KD6520×16浙江杭机股份有限公司数控龙门镗铣床SINUMERIK840DslXK21武汉重型机床集团有限公司表6-3国产数控机床选用SINUMERIK840Dsl、828D和808D的应用案例6.4华中数控系统特点及应用一、华中数控系统特点1.通用性好，易于二次开发2.曲面插补精度高3.系统配套能力强二、华中数控系统典型系列1.HNC-808DT

车床数控系统HNC-808DT车床数控系统是基于成熟的华中8型数控系统平台为总线式数控装置，产品稳定可靠，属8型系列数控装置的中高端产品。6.4华中数控系统特点及应用6-12HNC-808DiT系列数控系统控制面板6.4华中数控系统特点及应用2.HNC-818DM系列数控系统(1)系统构成及应用HNC-818DM系列数控系统是基于成熟的华中8型数控系统平台为总线式数控装置，属8型系列数控装置的中高端产品。图6-13HNC-818DiM系统数控系统控制面板6.4华中数控系统特点及应用(2)系统智优曲面加工技术(iSurfine)应用1)高速高精速度规划2)G代码刀路轨迹优化3)高性能全局曲面优化图6-14G代码刀路轨迹优化后与优化前零件加工表面6.4华中数控系统特点及应用3.HNC-848D五轴数控系统HNC-848D为全数字总线式高档数控装置，支持自主开发的NCUC总线协议及EtherCAT总线协议，支持总线式全数字伺服驱动单元和绝对式伺服电机、支持总线式远程I/O单元，集成手持单元接口。HNC-848D五轴数控系统提供五轴加工、车铣复合加工完整解决方案，适用于航空航天、能源装备、汽车制造、船舶制造、3C（计算机、通讯、消费电子）领域。6.4华中数控系统特点及应用图6-15HNC-848五轴数控系统控制面板模块四

华中数控系统特点及应用4.华中8型数控系统应用表6-4华中8型数控系统应用于国产数控机床的案例机床名称数控系统机床型号生产厂家小型数控车床华中HNC-808DiTF