1、(完整)數控系統的國內外發展及應用現狀(完整)數控系統的國內外發展及應用現狀 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內容是由我和我的同事精心編輯整理后發布的，發布之前我們對文中內容進行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)數控系統的國內外發展及應用現狀）的內容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進步的源泉，前進的動力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱，最后祝您生活愉快 業績進步，以下為(完整)數控系統的國內外發展及應用現狀的全部內容。數控技術課大作業專 業 :學 號 ：學 生 ：指 導 教 師

2、：完 成 日 期 :數控系統的國內外發展及應用現狀目 錄第1章 序 言第2章 數控系統的發展過程和趨勢2.1數控系統的發展過程2.2數控系統的發展趨勢第3章 國外和國內數控系統功能介紹與應用分析3.1 國外數控系統功能介紹與應用分析3。1。1 西門子sinumerik 840d3.1.2 fanuc 數控系統63。2 國內數控系統功能介紹與應用分析3。2。1 華中“世紀星”數控系統3.2.2 廣州數控gsk27全數字總線式高檔數控系統第4章 國內外數控系統比較及差距分析4。1 國內外數控系統比較4。1.1 西門子公司數控系統（siemens)的產品特點 4。1。2 fanuc公司數控系統的產品

3、特點4.2 我國數控系統與國外數控系統的差距參考文獻第一章 序 言數控即數字控制（numerical control,nc）。數控技術是指用數字信號形成的控制程序對一臺或多臺機械設備進行控制的一門技術.數控機床，簡單的說，就是采用了數控技術的機床。即將機床的各種動作、工件的形狀、尺寸以及機床的其他功能用一些數字代碼表示，把這些數字代碼通過信息載體輸入給數控系統,數控系統經過譯碼、運算以及處理,發出相應的動作指令，自動地控制機床的刀具與工件的相對運動，從而加工出所需要的工件。因此，數控機床就是一種具有數控系統的自動化機床。它是典型的機電一體化產品,是現代制造業的關鍵設備。第二章 數控系統的發展過

4、程和趨勢21數控系統的發展過程1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。六年后,即在1952年，計算機技術應用到了機床上。在美國誕生了第一臺數控機床.從此，傳統機床產生了質的變化。近半個世紀以來，數控系統經歷了兩個階段和六代的發展.1.數控（nc)階段（1952-1970年）早期計算機運算速度低，這對當時的科學計算和數據處理影響還不大，但不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數字邏輯電路搭”成一臺機床專用計算機作為數控系統，被稱為硬件連接數控,簡稱為數控（nc）.隨著元器件的發展,這個階段歷經了三代，即1952年第一代電子管;1959年第二代晶

5、體管;1965年第三代小規模集成電路。2。計算機數控（cnc）階段(1970-現在）到1970年,通用小型計算機業已出現并成批生產。其運算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，這比專門搭成的專用計算機成本低、可靠性高。于是將它移植過來作為數控系統的核心部件，從此進入了計算機數控（cnc）階段（把計算機前面應有的通用兩個字省略了)。到1971年美國lintel公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件運算器和控制器，采用大規模集成電路技術集成在一塊芯片上，稱之為微處器，又可稱中央處理單元（簡稱cpu).到1974年微處理器被應用于數控系統.由于微處理器是通用計算機的核心部件，故仍稱為仿計算機數控

6、.到了1990年，pc機(個人計算機，國內習慣稱微機)的性能已發展到很高的階段，可滿足作為數控系統核心部件的要求，而且pc機生產批量很大，價格便宜，可靠性高。數控系統從此進入了基于pc的階段。總之，計算機數控階段也經歷了三代。即1970年第四代-小型計算機；1974年第五代-微處理器和1990年第六代-基于pc的階段(國外稱為pcbased）。必須指出，數控系統近五十年來經歷了兩個階段六代的發展，只是發展到了第五代以后，才從根本上解決了可靠性低，價格極為昂貴，應用很不方便等極為關鍵的問題.因此,即使在工業發達國家，數控機床大規模地得到應用和普及,是在七十年代未八十年代初以后的事情，也即數控技術

7、經過近三十年的發展才走向普及應用的。還要指出的是，雖然國外早已改稱為計算機數控（即cnc)了，而我國仍習稱數控（nc）.所以我們日常講的”數控實質上已是指”計算機數控”了。2。2數控系統的發展趨勢從1952年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數控系統，到現在已走過了五十多年的歷程.近10年來，隨著計算機技術的飛速發展，各種不同層次的開放式數控系統應運而生,發展很快.總體上講，目前世界數控技術及其裝備發展趨勢主要體現在以下幾個方面： 向高速、高效、高精度、高可靠性方向發展。 向模塊化、智能化、柔性化、網絡化和集成化方向發展。 向pc-based化和開放性方向發展。 出現新一代數控加工工藝與裝備，

8、機械加工向虛擬制造的方向發展。 信息技術(it)與機床的結合，機電一體化先進機床將得到發展. 納米技術將形成新發展潮流,并將有新的突破. 節能環保機床將加速發展,占領廣大市場.第三章 國外和國內數控系統功能介紹與應用分析3。1 國外數控系統功能介紹與應用分析3.1。1 西門子sinumerik 840dsinumerik 840d是西門子公司20世紀90年代推出的高性能數控系統。它保持西門子前兩代系統sinumerik 880和840c的三cpu結構:人機通信cpu(mmccpu)、數字控制cpu（nc-cpu)和可編程邏輯控制器cpu（plccpu）。三部分在功能上既相互分工，又互為支持。在

9、物理結構上，nccpu和plc-c p u合為一體，合成在ncu（numerical control unit）中，但在邏輯功能上相互獨立。sinumerik 840d的特點主要包括：（1)數字化驅動。在sinumerik 840d中，數控和驅動的接口信號是數字量,通過驅動總線接口，掛接各軸驅動模塊.(2）軸控規模大。最多可以配31個軸,其中可配10個主軸。（3）可以實現五軸聯動。sinumerik 840d可以實現x、y、z、a、b五軸的聯動加工，任何三維空間曲面都能加工。（4）操作系統視窗化。sinumerik 840d采用windows95作為操作平臺，使操作簡單、靈活,易掌握。（5）軟

10、件內容豐富功能強大.sinumerik 840d可以實現加工(machine）、參數設置(parameter)、服務（services）、診斷(diagnosis)及安裝啟動(startup）等幾大軟件功能。(6)具有遠程診斷功能。如現場用pc適配器、modem卡，通過電話線實現sinumerik 840d與異域pc機通信，完成修改plc程序和監控機床狀態等遠程診斷功能。（7）保護功能健全.sinumerik 840d系統軟件分為西門子服務級、機床制造廠家級、最終用戶級等7個軟件保護等級，使系統更加安全可靠。(8）硬件高度集成化.sinumerik 840d數控系統采用了大量超大規模集成電路，

11、提高了硬件系統的可靠性。（9)模塊化設計。sinumerik 840d的軟硬件系統根據功能和作用劃分為不同的功能模塊,使系統連接更加簡單。(10)內裝大容量的plc系統。sinumerik 840d數控系統內裝plc最大可以配2048輸入和2048輸出，而且采用了profibus現場總線和mpi多點接口通信協議，大大減少了現場布線。（11)pc化。sinumerik 840d數控系統是一個基于pc的數控系統。3.1。2 fanuc 數控系統6fanuc 數控系統6，是具備一般功能和部分高級功能的中級型cnc 系統，分成6m與6t 兩個品種，它們的硬件部分是通用的,只變更其部分軟件來獲得不同功能

12、，6t 適用于車床，6m 適用于銑床和加工中心。fanuc數控系統6 的特點主要包括：(1) 可靠性高。由于使用了大容量磁泡存儲器、大規模專用集成電路和高速微處理器，而且在制造過程中采用嚴格篩選，使用自動檢測器進行自動檢測以及環境試驗等措施，大大提高了電路的可靠性。為了提高動作的可靠性，該系統還備有數據奇偶校驗、程序對比校驗和時序校驗等校驗功能.(2） 適用于高精度、高效率加工，最小脈沖當量為1 m或0.001in,具有提高加工精度的間隙補償和絲杠螺距誤差補償功能；還有自動監視和自動補償伺服系統漂移的功能；有自動監視誤差寄存器的靜態誤差與動態誤差的功能；備有高效率的隨機選擇自動換刀機構和純電氣

13、式的主軸快速定向控制系統；有控制主軸電動機轉速、確保切削速度不變的恒速切削控制；還有為縮短加工時間的許多固定循環。(3) 容易編程。備有由用戶自己制作特有變量型子程序的用戶宏功能；有不必預先計算就能夠直接指定刀尖設定點的刀尖半徑補償功能；能用圖樣標記半徑值直接指令的圓弧補償；還有便于某些交換工作臺機械編程的返回第2 參考點功能，只需指定精加工尺寸就可以自動進行粗切削、精切削的復合型固定循環。（4) 容易維護保養，現場調試方便。能夠使用微處理器進行cnc系統內部監視，能判斷160 種(6m）或130 種(6t)停車故障;確認cnc 系統的所有輸入/輸出開關信號的顯示值或輸出值，能發現數控柜和機床

14、強電柜的故障；間隙補償量、螺距誤差補償量、伺服系統時間常數等參數可簡單地用mdi輸入設定。(5） 操作性好，使用安全。大容量磁泡存儲器，具有最大320m 控制帶的存儲、編輯功能，用程序號檢索可以調出所需程序進行加工，具有相當于dnc 的功能；使用crt 顯示器能確認程序內容、偏移量的設定與變更和各種動作的狀態,加上手動操作，大大提高了操作性能;使用帶小數點的數字表示尺寸或位置可以防止眼誤；具備便于工程管理、刀具壽命管理的累計使用時間顯示功能等；為了保護所存入的程序，使用帶“鎖”的鍵輸入;為防止刀具與工件沖撞，使用了存儲式限位開關，設置刀具禁入區域。3.2 國內數控系統功能介紹與應用分析3。2。

15、1 華中“世紀星”數控系統1“世紀星”系統配置主要特點如下：1）基于工業pc的數控系統，先進的開放式體系結構.可與數控車、數控銑、加工中心、車銑復合等機床配套。2）“世紀星系統有普及型（hnc-21）和功能型(hnc22)兩個系列,可配4個進給軸，最大聯動軸數為4軸（可擴展到6軸控制和聯動）。進給軸控制接口類型有脈沖、模擬、串口等多種類型，可連接多種伺服電機和步進電機.既可用作半閉環、閉環控制，也可用作開環控制。3）系統配置7。7英寸彩色液晶顯示器(分辨率640480象素），也可配10。4英寸tft彩色液晶顯示器（分辨率640480象素），畫面美觀、清晰、直觀。4）可選配電子盤、硬盤、軟驅、網

16、絡等存儲器,極大地方便用戶的程序輸入。用戶程序可斷電儲存容量達16mb。程序存儲個數無限制，直至存儲器寫滿。5)標準配置40路輸入和32路輸出，不需擴展即可滿足大部分車、銑和加工中心的控制要求，并可根據需要擴展到128路輸入和128路輸出.6）面板包含標準車、銑床操作按鈕和狀態指示燈，使用戶操作直觀明了。顯示屏亮度具有手動和自動調節功能。7）dnc接口通訊功能，dnc最大速度115。2kb/s；可選配局域網(以太網）連接功能，可實現數控機床聯網，以太網速度可達10-100mb/s。2“世紀星”系統功能主要特點如下:1）編程語言采用國際通用的g代碼編程，具有直線、圓弧、螺旋線插補功能,支持程序的

17、旋轉、縮放、鏡像、刀具補償、宏程序、子程序調用、多種坐標系設定等功能.支持mastercam、ug、proe等cad/cam系統生成的數控加工程序。 2)支持公制/英制輸入，絕對值/增量值編程，每分鐘/每轉進給和直徑/半徑編程功能。 3）提供多種固定循環和復合循環,車床內(外)徑粗車復合循環支持凹槽加工功能。固定循環和復合循環的使用可以用一個程序段來完成一個加工循環，使編程大大簡化.4)車床支持倒角（直角、圓角）、螺紋切削，螺紋切削具有多頭螺紋加工功能,并可加工變螺距螺紋。銑床既支持柔性攻絲也支持剛性攻絲，剛性攻絲的使用提高了加工效率, 保證螺紋精度。5）支持恒線速度切削功能，根據刀尖的位置自

18、動變化主軸速度，使切削線速度保持恒定，以滿足工件加工的工藝要求,大大提高精加工面粗糙度，延長刀具的使用壽命。6）具有小線段連續高速加工功能（g64）和準確定位功能（g61），加減速控制采用s曲線加減速。g64支持程序超前預處理，超前預讀程序,將小線段按連續軌跡高速進給,根據拐角大小，自適應控制進給速度，保證拐點處的誤差小于跟蹤誤差的允差設定，特別適合加工cad/cam生成的復雜模具加工程序。7）8重子程序調用，宏程序支持邏輯運算符（and、or、not)、函數（sin, cos， tan, atan,atan2，abs, int, sqrt, exp）、條件判別語句(if， else, end

19、if）和循環語句（while， endw)，可實現復雜的運算,功能強大。用戶使用變量進行算術、邏輯和函數的混合運算，可編制各種復雜的零件加工程序，減少甚至免除繁瑣計算，大大精簡程序量。8）支持單、雙向螺距補償和反向間隙補償,螺距補償數據最多可達256點。具有跟蹤誤差允差設定與報警功能，數控系統實時監控機床實際坐標，對機床的非正常運行狀態進行報警。9)具有斷點保存與恢復功能，大零件程序加工可分時段加工，系統記憶上次中斷加工時的狀態，為用戶提供極大的方便10)三維圖形實時顯示刀具軌跡和零件形狀，界面實時加工參數顯示，包括坐標位置(機床、工件、相對）、跟蹤誤差、剩余進給、m、s、t和進給速度、倍率等

20、，顯示內容豐富。11)空運行和圖形化程序校驗功能，方便加工代碼的編制和檢驗。12）進給修調、快速修調和主軸轉速修調三種控制功能,修調范圍達到10150。13）系統采用漢字用戶界面,提供完善的在線幫助功能（程序代碼和幫助圖例），操作簡便，易于掌握和使用.14)支持自動換刀、刀具長度補償和刀尖半徑補償。車床系統支持多種對刀方式（相對刀偏和絕對刀偏），刀補具有圓弧半徑補償，滿足高精度加工的要求。15)支持指定程序行加工、任意程序行加工和程序跳段功能，加工代碼的控制更加方便、靈活.16）提供標準的plc圖形顯示和設置，方便用戶的查看和修改。17）提供二次開發接口，可按用戶要求定制控制系統的功能，適合專

21、用機床控制系統的開發。3。2。2 廣州數控gsk27全數字總線式高檔數控系統gsk27系統是廣州數控承擔國家高檔數控裝置開發重大專項項目的結晶,是廣數依托自己的成熟的數控研發技術、工業現場總線技術、制造技術等的最新成果.系統采用多處理器實現nm級控制；人性化人機交互界面，菜單可配置，根據人體工程學設計，更符合操作人員的加工習慣；采用開放式軟件平臺，可以輕松與第三方軟件連接；高性能硬件支持最大8通道,64軸控制。gsk27全數字總線式高檔數控系統主要特點包括:(1）開放式數控系統平臺，對第三方軟件有很好的支持；(2）多通道、多軸聯動控制;（3）采用高性能處理器實現納米級控制；（4）支持各種常用編

22、程軟件的刀具路徑程序;(5）電子手輪可手動控制各進給軸;(6)具有三維刀具補償；（7）具有旋轉刀具中心點編程;（8）具有遠程診斷技術；具有三維仿真技術.第四章 國內外數控系統比較及差距分析4。1 國內外數控系統比較 4。1。1 西門子公司數控系統（siemens）的產品特點：siemens公司的數控裝置采用模塊化結構設計,經濟性好,在一種標準硬件上，配置多種軟件,使它具有多種工藝類型，滿足各種機床的需要,并成為系列產品。隨著微電子技術的發展，越來越多地采用大規模集成電路(lsi)，表面安裝器件(smc)及應用先進加工工藝，所以新的系統結構更為緊湊，性能更強，價格更低.采用simatics系列可

23、編程控制器或集成式可編程控制器,用syep編程語言，具有豐富的人機對話功能，具有多種語言的顯示. siemens公司cnc裝置主要有sinumerik38810820850880805802840系列.4.1.2 fanuc公司數控系統的產品特點：(1）結構上長期采用大板結構，但在新的產品中已采用模塊化結構。（2）采用專用lsi，以提高集成度、可靠性，減小體積和降低成本。（3）產品應用范圍廣。每一cnc裝置上可配多種上控制軟件,適用于多種機床。(4）不斷采用新工藝、新技術。如表面安裝技術smt、多層印制電路板、光導纖維電纜等。(5）cnc裝置體積減小,采用面板裝配式、內裝式pmc（可編程機床控

24、制器）。（6)在插補、加減速成、補償、自動編程、圖形顯示、通信、控制和診斷方面不斷增加新的功能：插補功能：除直線、圓弧、螺旋線插補外，還有假想軸插補、極其坐標插補、圓錐面插補、指數函數插補、樣條插補等。切削進給的自動加減速功能：除插補后直線加減速，還插補前加減速.補償功能:除螺距誤差補償、絲杠反向間隙補償之外，還有坡度補償線性度補償以及各新的刀具補償功能。故障診斷功能:采用人工智能，系統具有推理軟件,以知識庫為根據查找故障原因。(7）cnc裝置面向用戶開放的功能。以用戶特訂宏程序、mmc等功能來實現。（8）支持多種語言顯示。如日、英、德、漢、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麥語等.（9）備有多種外設。如fanuc ppr， fanuc fa card，fanuc flopy cassete，fanuc program file mate等。（10)已推出map（制造自動化協議）接口,使cnc通過該接口實現與上一級計算機通信。(11）現已形成多種版本。fanuc 系統早期有3系列系統及6系列系統，現有0系列、10/11/12系列、15、16、18、21系列等,而應用最廣的是fanuc 0系列系統。