數(shù)控系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀

1/7.作業(yè)析析3.2.1華中"世紀星"數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)比較數(shù)控系統(tǒng)<SIEMENS>的產(chǎn)品特點國外數(shù)控系統(tǒng)的差距2/7.第一章序言數(shù)控即數(shù)字控制<NumericalControl,NC>。數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字信號形成的控制程序?qū)σ慌_或多臺機械設(shè)備進行控制的一門技術(shù)。數(shù)控機床,簡單的說,就是采用了數(shù)控技術(shù)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(shù)字代碼表示,把這些數(shù)字代碼通過信息載體輸入給數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼、運算以及處理,發(fā)出相應(yīng)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(shù)控機床就是一種具有數(shù)控系統(tǒng)的自動化機床。它是典型的機電一體化產(chǎn)品,是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。統(tǒng)的發(fā)展過程和趨勢1946年誕生了世界上第一臺電子計算機,這表明人類創(chuàng)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(shù)應(yīng)用到了機床上。在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。從此,傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀以來,數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。1.數(shù)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(shù)據(jù)處理影響還不大,但字邏輯電路"搭"成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng),被稱為硬件連接數(shù)控,簡稱為數(shù)控<NC>。隨著元器件的發(fā)展,這個階段歷經(jīng)了三代,2.計算機數(shù)控CNC70年,通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。其運算速度它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件,從此進入了計算機數(shù)控<CNC>階段<把計算機前面應(yīng)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(guī)模集成電路技術(shù)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(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。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(shù)控。到了1990年,PC機<個人計算機,國內(nèi)習慣稱微機>的性能已發(fā)展到很高的階段,可滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求,而且PC機生產(chǎn)批量很大,價格便宜,可靠性高。數(shù)控系統(tǒng)從此進入了基于PC的階段?？傊?計算機數(shù)控階段也經(jīng)代——基于PC的階段<國外稱為PC-BASED>。必須指出,數(shù)控系統(tǒng)近五十年來經(jīng)歷了兩個階段六代的發(fā)展,只是發(fā)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(yīng)用很不方便等極為關(guān)鍵的問題。因此,即使在工業(yè)發(fā)達國家,數(shù)控機床大規(guī)模地得到應(yīng)用和普及,是在七十年代未八十年代初以后的事情,也即數(shù)控技術(shù)經(jīng)過近三十年的發(fā)展才走向普及應(yīng)用的。還要指出的是,雖然國外早已改稱為計算機數(shù)控<即CNC>了,而我國仍習稱數(shù)控<NC>。所以我們?nèi)粘Ｖv的"數(shù)控"實質(zhì)上已是指"計算機數(shù)控"了。從1952年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng),到現(xiàn)在已走過了五十多年的歷程。近10年來,隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,各種不同層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運而生,上講,目前世界數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①向高速、高效、高精度、高可靠性方向發(fā)展。3/7.②向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。③向PC—based化和開放性方向發(fā)展。④出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備,機械加工向虛擬制造的方向發(fā)展。⑤信息技術(shù)<IT>與機床的結(jié)合,機電一體化先進機床將得到發(fā)展。⑥納米技術(shù)將形成新發(fā)展潮流,并將有新的突破。⑦節(jié)能環(huán)保機床將加速發(fā)展,占領(lǐng)廣大市場。國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)功能介紹與應(yīng)用分析與應(yīng)用分析SINUMERIKD高性能數(shù)控系統(tǒng)。它保持西門子CPU<NC-CPU>和可編程邏輯控制器CPU<PLC-CPU>。三部分在功能上既相互分工,又互為支持。olUnit在邏輯功能上相互獨立。接口,掛接各軸驅(qū)動模塊。何三維空間曲面都能加工。<Parameter>、服務(wù)<Services>、診斷<Diagnosis>及安裝啟動<Start—up>等幾大軟件功能。硬件系統(tǒng)的可靠性。<9>模塊化設(shè)計。SINUMERIK840D的軟硬件系統(tǒng)根據(jù)功能和作用劃分為不同的功能模塊,使系統(tǒng)連接更加簡單。FANUC數(shù)控系統(tǒng)6,是具備一般功能和部分高級功能的中級型CNC系統(tǒng),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,6T適用于車床,6M適用于銑床和加工中心。FANUC數(shù)控系統(tǒng)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(guī)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(huán)境試驗等措施,大大4/7.提高了電路的可靠性。為了提高動作的可靠性,該系統(tǒng)還備有數(shù)據(jù)奇偶校驗、程序?qū)Ρ刃ｒ灪蜁r序校驗等校驗功能。min動監(jiān)視誤差寄存器的靜態(tài)誤差與動態(tài)誤差的功能；備有高效率的隨機選擇自動換刀機構(gòu)和純制；還有為縮短加工時間的許多固定循環(huán)。<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(yù)先計算就能夠直接指定刀尖設(shè)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以自動進行粗切削、精切削的復(fù)合型固定循環(huán)。<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(diào)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(guān),設(shè)置刀具禁入?yún)^(qū)域。功能介紹與應(yīng)用分析3.2.1華中"世紀星"數(shù)控系統(tǒng)如下：C車銑復(fù)合等機床配套。2"世紀星"系統(tǒng)有普及型〔HNC-21和功能型〔HNC-22兩個系列,可配4個進給軸,最大聯(lián)動可連接多種伺服電機和步進電機。既可用作半閉環(huán)、閉環(huán)控制,也可用作開環(huán)控制。4可選配電子盤、硬盤、軟驅(qū)、網(wǎng)絡(luò)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(shù)無限制,直至存儲器寫滿。的控制6面板包含標準車、銑床操作按鈕和狀態(tài)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(diào)節(jié)功能。數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng),以太網(wǎng)速度可達10-100MB/S。2"世紀星"系統(tǒng)功能主要特點如下：2支持公制/英制輸入,絕對值/增量值編程,每分鐘/每轉(zhuǎn)進給和直徑/半徑編程功能。3提供多種固定循環(huán)和復(fù)合循環(huán),車床內(nèi)〔外徑粗車復(fù)合循環(huán)支持凹槽加工功能。固定循環(huán)和復(fù)合循環(huán)的使用可以用一個程序段來完成一個加工循環(huán),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5/7.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5支持恒線速度切削功能,根據(jù)刀尖的位置自動變化主軸速度,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。GG用S曲線加減速。G64支持程序超前預(yù)處理,超前預(yù)讀程序,將小線段按連續(xù)軌跡高速進給,根據(jù)拐角大小,自適應(yīng)控制進給速度,保證拐點處的誤差小于跟蹤誤差的允差設(shè)定,特別適合加工78重子程序調(diào)用,宏程序支持邏輯運算符〔AND、OR、NOT、函數(shù)〔SIN,COS,TAN,ATAN,ATAN2,ABS,INT,SQRT,EXP、條件判別語句〔IF,ELSE,ENDIF和循環(huán)語句〔WHILE,ENDW,可實現(xiàn)復(fù)雜的運算,功能強大。用戶使用變量進行算術(shù)、邏輯和函數(shù)的混合運算,可編制各種復(fù)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。允差設(shè)定與報警功能,數(shù)控系統(tǒng)實時監(jiān)控機床實際坐標,對機床的非正常運行狀態(tài)進行報警。9具有斷點保存與恢復(fù)功能,大零件程序加工可分時段加工,系統(tǒng)記憶上次中斷加工時的狀態(tài),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(shù)顯示,包括坐標位置〔機MST11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。150％。14支持自動換刀、刀具長度補償和刀尖半徑補償。車床系統(tǒng)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、PLC圖形顯示和設(shè)置,方便用戶的查看和修改。17提供二次開發(fā)接口,可按用戶要求定制控制系統(tǒng)的功能,適合專用機床控制系統(tǒng)的開加工習慣；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GSK包括：<1>開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺,對第三方軟件有很好的支持；制；<3>采用高性能處理器實現(xiàn)納米級控制；<4>支持各種常用編程軟件的刀具路徑程序；<5>電子手輪可手動控制各進給軸；旋轉(zhuǎn)刀具中心點編程；<8>具有遠程診斷技術(shù)；具有三維仿真技術(shù)。分析.1國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)比較6/7.SIEMENS公司的數(shù)控裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,經(jīng)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(chǎn)品。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,越來越多地采用大規(guī)模集成電路<LSI>,表面安裝器件<SMC>及應(yīng)用先進加工工藝,所以新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊,性能更強,價格更低。采用SIMATICS系列可編程控制器或集成式可SYEP機對話功能,具有多種語言的顯示。SIEMENS公司CNC裝置主要有SINUMERIK3／8／810／820／850／880／805／802／840〔1結(jié)構(gòu)上長期采用大板結(jié)構(gòu),但在新的產(chǎn)品中已采用模塊化結(jié)構(gòu)?！?采用專用LSI,以提高集成度、可靠性,減小體積和降低成本。采用新工藝、新技術(shù)。如表面安裝技術(shù)SMT、多層印制電路板、光導纖維電纜〔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(shù)函數(shù)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。及各新的刀具補償功能。〔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〔9備有多種外設(shè)。如FANUCPPR,FANUCFACard,FANUCFLOPYCASSETE,FANUCe我國數(shù)控系統(tǒng)與國外數(shù)控系統(tǒng)的差距國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)總體來說差距還是有。最近幾年,普及型、中、高檔數(shù)控系統(tǒng)的國產(chǎn)市場完全被外國公司壟斷,國外一些知名廠家采用技術(shù)封鎖和低價傾銷的雙重策略,利用其先進的技術(shù)和產(chǎn)品以及靈活多樣的促銷手段搶占中國市場,扼殺中國的數(shù)控民族工業(yè)。但隨著時間的遷移,國內(nèi)用戶已逐漸領(lǐng)略到使用國外系統(tǒng)的弊端：不能及時維修及高昂的維修費用；而許多用戶要求系統(tǒng)的開放性,以便根據(jù)實際情況擴展功能；在低端市場,價格較國內(nèi)的昂貴,隨著國際學術(shù)及產(chǎn)業(yè)界對開放式數(shù)控系統(tǒng)研究的日益推進,我國的相關(guān)研究也越來越受到重視。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國機床行業(yè)也形成了具有一定生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系,國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,在質(zhì)與量上都取得了飛躍。然而,由于我國原有數(shù)控系統(tǒng)的封閉性及數(shù)控軟硬件研究開發(fā)的基礎(chǔ)較差,技術(shù)積累較