数控系统 - 概述
数控系统数控系统是系统简称，英文名称为，早期是由硬件电路构成的称为（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为（Numerical Control System），早期是由电路构成，称为硬件数控（Hard NC），1970年代以后，硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。（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。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，并配有接口电路和装置的专用计算机系统。通过利用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。
数控系统 - 发展
我国数控系统虽取得了较大发展，但是我国高档数控机床配套的数控系统90%以上的都是国外产品，特别是对于国防工业急需的高档数控机床，高档数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素，而国外对我国至今仍进行封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。为加快数控技术行业的发展，国家出台了一系列政策，包括国务院批准实施《装备制造业调整和振兴计划》和《高档数控机床与基础制造装备》国家科技重大专项计划，为我国数控技术行业创造了良好的外部环境，《装备制造业调整和振兴规划》明确提出：“坚持装备自主化与重点建设工程相结合，坚持自主开发与引进消化吸收相结合，坚持发展整机与提高基础配套水平相结合的基本原则”，提升数控系统等基础配套件的市场占有率，是落实装备自主化的重要内容。国家科技重大专项《高档数控机床与基础制造装备》也提出，到2020年，国产高档数控机床的市场占有率要实现较大程度的提高。目前我国正处于工业化中期，即从解决短缺为主逐步向建设经济强国转变，煤炭、汽车、钢铁、房地产、建材、机械、电子、化工等一批以重工业为基础的高增长行业发展势头强劲，构成了对机床市场尤其是数控机床的巨大需求。根据《中国数控系统行业发展前景与投资预测分析报告前瞻》所统计的数据显示，我国机床消费额从2002年起已经连续8年排名世界第一。2009年，中国机床消费额大于世界排名第二位的日本和第三位的德国消费额之和。据国家发展改革委副主任张国宝于《在数控系统产业发展座谈会上的讲话》介绍，未来若干年内，我国数控机床市场需求量将继续以年均10-15%的速度增长，市场潜力巨大。随着中国制造业升级，中国现有普通机床也亟需改造升级，因此，数控系统行业市场空间广阔，具备进一步发展的巨大潜力。“十二五”期间，随着国民经济快速的发展，汽车、船舶、工程机械、航天航空等行业将为我国机床行业提供巨大的需求，前瞻网预计到2015年我国各类数控机床及数字化机械所需数控系统需求将达到25万台套以上(不包含进口机床所配套的数控系统)，产品结构也逐渐向中、高档转化，其中高档数控系统所占比率将提升至10%左右，中档数控系统所占比重提升至50%左右。而根据国家科技重大专项之一《高档数控机床与基础制造装备》要求，到2020年，国产中、高档数控机床用的国产数控系统市场占有率达到60%以上;国内中高端数控系统市场有12万台的替代空间，未来行业空间巨大。
数控系统 - 构成
数控系统构成目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。例如对和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。对于和，同样也有很大的区别，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。例如，美国系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。然而无论哪种系统，它们的基本原理和构成是十分相似的。一般整个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。控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。 控制系统主要由、操作面板和显示屏、位控单元、可编程序控制器逻辑控制单元以及数据输入/输出接口等组成。最新一代的数控系统还包括一个通讯单元，它可完成的内部数据通讯和外部高次网络的连接。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。 1、硬件结构 数控系统的硬件由数控装置、输入/输出装置、驱动装置和机床电器逻辑控制装置等组成，这四部分之间通过I/O接口互连。 数控装置是数控系统的核心，其软件和硬件来控制各种数控功能的实现。 数控装置的硬件结构按CNC装置中的印制电路板的插接方式可以分为大板结构和功能模块（小板）结构；按CNC装置硬件的制造方式，可以分为专用型结构和个人计算机式结构；按CNC装置中微处理器的个数可以分为单微处理器结构和多微处理器结构。 （1）大板结构和功能模板结构&1）大板结构 大板结构CNC系统的CNC装置由主电路板、位置控制板、PC板、图形控制板、附加I/O板和电源单元等组成。主电路板是大印制电路版，其它电路板是小板，插在大印制电路板上的插槽内。这种结构类似于微型计算机的结构。 2）功能模块结构 （2）单微处理器结构和多微处理器结构 1）单微处理器结构 在单微处理器结构中，只有一个微处理器，以集中控制、分时处理数控装置的各个任务。2）多微处理器结构 随着数控系统功能的增加、的加工速度的提高，单微处理器数控系统已不能满足要求，因此，许多数控系统采用了多微处理器的结构。若在一个数控系统中有两个或两个以上的微处理器，每个微处理器通过数据总线或通信方式进行连接，共享系统的公用存储器与/，每个微处理器分担系统的一部分工作，这就是多微处理器系统。2、软件结构C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，存放在计算机内存中。各种CNC系统的功能设置和控制方案各不相同，它们的系统软件在结构上和规模上差别很大，但是一般都包括输入数据处理程序、程序、速度控制程序、管理程序和诊断程序。（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。有的系统还要进行补偿计算，或为插补运算和速度控制等进行预计算。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，如的种类、起点、终点等进行运算。根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给。这个过程称为插补运算。进给脉冲通过伺服系统驱动工作台或刀具作相应的运动，完成程序规定的加工任务。 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，所以，插补运算的快慢直接影响机床的进给速度，因此应该尽可能地缩短运算时间，这是编制插补运算程序的关键。 (3)速度控制程序 速度控制程序根据给定的速度值控制插补运算的频率，以保预定的进给速度。在速度变化较大时，需要进行自动加减速控制，以避免因速度突变而造成驱动系统失步。 (4)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。管理程序还要对面板命令、时钟信号、故障信号等引起的中断进行处理。 (5)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。也可以在运行前或故障发生后，检查系统各主要部件（等）的功能是否正常，并指出发生故障的部位。
数控系统 - 分类
全闭环数控系统1、按被控机床的运动轨迹分类 （1）点位控制数控系统控制工具相对工件从某一加工点移到另一个加工点之间的精确坐标位置,而对于点与点之间移动的轨迹不进行控制，且移动过程中不作任何加工。这一类系统的设备有等。 （2）直线控制数控系统不仅要控制点与点的精确位置，还要控制两点之间的工具移动轨迹是一条直线，且在移动中工具能以给定的进给速度进行加工，其辅助功能要求也比点位控制数控系统多，如它可能被要求具有主轴转数控制、进给速度控制和刀具自动交换等功能。此类控制方式的设备主要有简易等。 （3）轮廓控制数控系统这类系统能够对两个或两个以上坐标方向进行严格控制，即不仅控制每个坐标的行程位置，同时还控制每个坐标的运动速度。各坐标的运动按规定的比例关系相互配合，精确地协调起来连续进行加工，以形成所需要的直线、斜线或曲线、曲面。采用此类控制方式的设备有数控车床、铣床、、和等。 2、按伺服系统分类按照伺服系统的控制方式，可以把数控系统分为以下几类： （1）开环控制数控系统这类数控系统不带检测装置，也无反馈电路，以步进电动机为，如图3所示。CNC装置输出的指令进给脉冲经驱动电路进行功率放大，转换为控制步进电动机各定子绕组依此通电／断电的电流脉冲信号，驱动步进电动机转动，再经机床传动机构(等)带动工作台移动。这种方式控制简单，价格比较低廉，被广泛应用于经济型数控系统中。 （2）半闭环控制数控系统位置检测元件被安装在电动机轴端或轴端，通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制，其控制框图如图4所示。由于闭环的环路内不包括及机床工作台这些大惯性环节，由这些环节造成的误差不能由环路所矫正，其控制精度不如闭环控制数控系统，但其调试方便，可以获得比较稳定的控制特性，因此在实际应用中，这种方式被广泛采用。 （3）全闭环控制数控系统位置检测装置安装在机床工作台上，用以检测机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制。这类控制方式的位置控制精度很高，但由于它将丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统稳定状态很难达到。 3、按数控系统功能水平分类（1）经济型数控系统又称简易数控系统，通常仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件，采用的微机系统为单板机或单片机系统，如：经济型，及等。 （2）普及型数控系统通常称之为全功能数控系统，这类数控系统功能较多，但不追求过多，以实用为准。 （3）高档型数控系统指加工复杂形状工件的多轴控制数控系统，且其工序集中、自动化程度高、功能强、具有高度柔性。用于具有5轴以上的数控铣床，大、中型数控机床、五面，和等。
数控系统 - 工作流程
工作流程1、输入：零件程序及控制参数、补偿量等数据的输入，可采用、键盘、磁盘、连接上级计算机的、网络等多种形式。CNC装置在输入过程中通常还要完成无效码删除、代码校验和代码转换等工作。 2、译码：不论系统工作在方式还是存储器方式，都是将零件程序以一个程序段为单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息(如起点、终点、直线或圆弧等)、加工速度信息(F 代码)和其他辅助信息(等)按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用单元。在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查，若发现语法错误便立即报警。 3、刀具补偿：包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。通常CNC装置的零件程序以零件轮廓轨迹编程，刀具补偿作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。目前在比较好的CNC装置中，刀具补偿的工件还包括程序段之间的自动转接和过切削判别，这就是所谓的C刀具补偿。 4、进给速度处理： 编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。速度处理首先要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。在有些CNC装置中，对于机床允许的最低速度和最高速度的限制、软件的自动加减速等也在这里处理。 5、插补：插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上进行“ 数据点的密化 ”。插补程序在每个插补周期运行一次，在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。通常，经过若干次插补周期后 ，插补加工完一个程序段轨迹，即完成从程序段起点到终点的“数据点密化”工作。 6、位置控制：位置控制处在伺服回路的位置环上， 这部分工作可以由软件实现， 也可以由硬件完成。它的主要任务是在每个采样周期内，将理论位置与实际反馈位置相比较， 用其差值去控制伺服电动机。在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。 7、I/0 处理：I/O 处理主要处理CNC装置面板开关信号，机床电气信号的输入、输出和控制(如换等) 。 8、显示：CNC装置的显示主要为操作者提供方便，通常用于零件程序的显示、参数显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示等。有些CNC装置中还有刀具的静态和动态图形显示。 9、诊断： 对系统中出现的不正常情况进行检查、定位，包括联机诊断和脱机诊断。
数控系统 - 应用举例
常用的数控系统有等数控系统。 发那科系统1、发那科（FANUC）系统简介FANUC系统是日本公司的产品，通常其中文译名为发那科。FANUC系统进入中国市场有非常悠久的历史，有多种型号的产品在使用，使用较为广泛的产品有FANUC 0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等。在这些型号中，使用最为广泛的是FANUC0系列。 系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装、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。FANUC系统设计了比较健全的自我保护电路。 PMC信号和功能指令极为丰富，便于工具机厂商编制PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。系统提供串行RS232C接口，以太网接口，能够完成PC和机床之间的数据传输。 FANUC系统性能稳定，操作界面友好，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。 鉴于前述的特点，FANUC系统拥有广泛的客户。使用该系统的操作员队伍十分庞大，因此有必要了解该系统的一些软、硬件上的特点。 我们可以通过常见的FANUC 0系列了解整个FANUC系统的特点。 （1） 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。 （2）循环 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。 （3）圆柱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。 （4）直接尺寸编程 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。 （5）记忆型螺距误差补偿 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。 （6）内装PMC编程功能 PMC对机床和外部设备进行程序控制 （7）随机存储模块 MTB(机床厂)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。 西门子数控系统2、西门子（SINUMERIK）数控系统简介西门子（SINUMERIK）数控系统是德国公司的产品。西门子凭借在数控系统及驱动产品方面的专业思考与深厚积累，不断制造出机床产品的典范之作，为自动化应用提供了日趋完美的技术支持。SINUMERIK 不仅意味着一系列数控产品，其力度在于生产一种适于各种控制领域不同控制需求的数控系统，其构成只需很少的部件。它具有高度的模块化、开放性以及规范化的结构，适于操作、编程和监控。 主要包括：控制及显示单元、 输入/输出单元（PP）、 总线单元、伺服驱动单元、伺服电机等部分。 主要数控系统类型有：（1）SINUMERIK 802S/C系统 SINUMERIK 802S/C系统专门为低端数控机床市场而开发的经济型控制系统。802S/C两个系统具有同样的显示器，操作面板，数控功能，PLC编程方法等，所不同的只是SINUMERIK 802S带有步进驱动系统，控制步进电机，可带3个步进驱动轴及一个±10V模拟伺服主轴；SINUMERIK 802C带有伺服驱动系统,它采用传统的模拟伺服±10V接口,最多可带3个伺服驱动轴及一个伺服主轴。 （2）SINUMERIK 802D系统 该系统属于中低档系统，其特点是：全数字驱动，中文系统，结构简单(通过PROFIBUS连接系统面板、I/O模块和伺服驱动系统)，调试方便。具有免维护性能的SINUMERIK 802D核心部件-控制面板单元（PCU）具有、人机界面和通讯等功能，集成的PC硬件可使用户非常容易地将控制系统安装在机床上。 （3)SINUMERIK 840D/810D/840Di系统 840D/810D是几乎同时推出的，具有非常高的系统一致性，显示/操作面板、机床操作面板、S7-300PLC、输入/输出模块、PLC编程语言、数控系统操作、工件程序编程、参数设定、诊断、伺服驱动等许多部件均相同。 SINUMERIK 810D是840D的CNC和驱动控制集成型，SINUMERIK 810D系统没有驱动接口，SINUMERIK 810D NC软件选件的基本包含了840D的全部功能。 采用PROFIBUS-DP现场总线结构西门子840Di系统，全PC集成的SINUMERIK 840Di数控系统提供了一个基于PC的控制概念。 (4)SINUMERIK 840C系统 SINUMERIK 840C系统一直雄居世界数控系统水平之首，内装功能强大的PLC 135WB2，可以控制SIMODRIVE 611A/D模拟式或数字式交流驱动系统，适合于高复杂度的数控机床。 （1）SIMODRIVE611A：模拟式伺服，配合1FT5系列进给驱动电机(600V)和1PH7主轴电机, 可控制主轴，进给轴，及普通异步电机。 （2） SIMODRIVE 611D：数字式伺服，配合1FT6/1FK6系列进给驱动电机和1PH7主轴电机，可控制主轴，进给轴等，只能配合810D、840D、840C数控系统。 （3）SIMODRIVE 611U：通用型伺服，可接收模拟信号或数字信号（PROFIBUS）,可以进行位置控制、速度控制及转矩控制。配合1FT6/1FK6和1PH7电机，是理想的驱动系统解决方案之一。 （4） SIMODRIVE 611UE：通用E型伺服，通过PROFIBUS接连，其余同611U。 3、三菱（MITSUBISHI）数控系统简介1873年，三菱造船厂更名为商会。三菱开始涉足采矿、造船、银行、保险、仓储和贸易。随后，又经营纸、钢铁、玻璃、电气设备、飞机、石油和房地产。现在，三菱建立了一系列的企业，在日本工业现代化的过程中扮演着举足轻重的角色。三菱电机自动化一直致力于为客户在工业自动化、电力控制及其他相关业务上提供专业产品设备和解决方案，产品被广泛应用于机械、冶金、电力等多个领域。 　　的技术特点 　　(1)M64A / M64SM CNC 控制器 　　标准配备了RISC 64位CPU（与M64相比，整体性能提高了1.5倍）；高速高精度机能对应，尤为适合加工；内藏对应全世界主要通用的12种多国语言操作界面；可对应内含以太网络和IC卡界面；内藏波形显示功能，工件位置坐标及中心点测量功能； 缓冲区修正机能扩展：可对应/计算机链接B/DNC/记忆/MDI等模式；简易式对话程序软件（使用所开发之Magicpro-NAVI MILL对话程序）；可对应Windows95/98/2000/NT4.0/Me的PLC开发软件；特殊G代码和固定循环程序，如G12/13 、G34/35/36、 G37.1等。 　　（2) EZMotion-NC E60 　　内含64位的高性能数控系统，采用控制器与显示器一体化设计，实现了超小型化；伺服系统采用薄型伺服电机和高分辨率编码器（131,072脉冲/转），增量/绝对式对应；由参数选择车床或铣床的控制软件，简化维修与库存； 全部软件功能为标准配置；标准具备1点模拟输出接口，用以控制变频器主轴； 可使用三菱电机MELSEC开发软件GX-Developer，简化梯形图的开发；可采用新型2轴一体的伺服驱动器MDS-R系列，减少安装空间；开发伺服自动调整软件，节省调试时间及技术支援之人力。 　　（3）MELDAS C6 　　满足生产线部件加工要求，提高了可靠性，缩短了故障时间；对应多种三菱FA网络：/10、和CC-LINK，实现了以10M/100Mbps的速度进行高速、大容量的数据通讯，进一步提高生产线的加工效率； 内藏PLC机能强化：GX-Developer对应；指令种类充实；多个PLC程序同时运行；运行中PLC程序修改；多系统PLC接口信号配置等；专机用PLC指令扩充：增加了指令，简化了PLC程序设计；数控功能强化、多轴、多系统对应。广州数控系统4、广州数控(GSK)系统简介中国南方数控产业基地，广东省20家重点装备制造企业之一，中国国家863重点项目《中档数控系统产业化支撑技术》承担企业，拥有中国最大的数控机床连锁超市。公司秉承科技创新、追求卓越品质，以提高用户生产力为先导，以创新技术为动力，为用户提供GSK全系列机床控制系统、进给伺服驱动装置和伺服电机、大功率主轴伺服驱动装置和主轴伺服电机等数控系统的集成解决方案，积极推广机床数控化改造服务，开展数控机床贸易。GSK拥有国内最大的数控系统研发生产基地，中国一流的生产设备和工艺流程，科学规范的质量控制体系保证每套产品合格出厂。GSK产品批量配套全国五十多家知名机床生产企业，是中国主要机床厂家数控系统首选供应商。 （1）GSK980T车床数控系统（CNC），于1998年推出的普及型数控系统。作为经济型数控系统的升级换代产品，GSK980T具有以下技术特点： 采用高级处理器（）和可编程门阵列（）进行硬件，实现高速级控制 采用四层线路板，集成度高，整机工艺结构合理，可靠性高 液晶（）中文显示、界面友好、操作方便 加减速可调，可配套步进驱动器或伺服驱动器 可变电子齿轮比，应用方便 （2）GSK928TC车床数控系统 GSK928TC为经济型μm级车床数控系统，采用大规模门阵列（CPLD）进行硬件插补，真正实现了高速μm级控制。 使用图形液晶显示器（LCD），中文菜单及刀具轨迹图形显示，界面友好。加减速时间可调，可适配反应式步进系统、混合式步进 系统或交流伺服系统构成不同档次的数控系统。 （3）GSK980i车床数控系统 GSK980i车床数控系统（CNC）为新近推出的中高档数控系统，该系统率先采用以DSP为核心、以嵌入式结构PC为平台（PC-BASED）的新一代数控系统。该系统采用DSP和主CPU并行处理机制，具有较高的动态跟踪精度和良好的加工性能，可作为经济型数控的升级换代产品。GSK980i系统具有以下特点： 四个独立的伺服电机连接口可实现两轴联动和四轴的独立主轴通道可连接模拟量主轴（0-10V）或主轴 具有一个可带512点的I/0接口 完全的速度环控制系统，高速、高精度、高效率 中、英文界面可选 图形、坐标、代码实时跟踪 全功能代码编辑器，编辑大小不受限制 直观的MDI输入控制 方便直接的系统参数配置 梯形图输入（选配） 在线代码帮助体系故障诊断 华中数控系统5、华中数控系统简介 华中数控系统有限公司成立与1995年，由，中国国家科技部，湖北省，武汉市科委，武汉市东胡高新技术开发区，香港大同工业设备有限公司等政府部门和企业共同投资组建。近几年来，公司都以300%的速度迅猛发展。 公司在“八五”期间，承担了多项国家数控攻关重点课题，取得了一大批重要成果。其中“华中I型数控系统”在中国率先通过技术鉴定，在同行业中处于领先地位，被专家评定为“重大成果”、“多项创新”、“国际先进”。该项目同时还获得了中国国家863的重点支持。1997年，华中I型数控系统被国家科技部列入1997年度中国国家新产品计划（）”和“九五国家科技成果重点推广计划指南项目（A）”。 （1）华中I型(HNC-1)高性能数控系统主要特点： 1）以通用工控机为核心的开放式体系结构 系统采用基于通用工业控制机和DOS平台的开放式体系结构，可充分利用的软硬件资源，二次开发容易，易于系统维护和更新换代、可靠性好。 2）独创的曲面直接插补算法和先进的数控软件技术 处于国际领先水平的曲面直接插补技术将目前CNC上的简单直线, 圆弧差补功能提高到曲面轮廓的直接控制，可实现高速、高效和高精度的复杂曲面加工。采用汉字用户界面，提供完善的在线帮助功能，具有三维仿真校验和加工过程图形动态跟踪功能，图形显示形象直观。 3） 系统配套能力强 公司具备了全套数控系统配套能力。系统可选配本公司生产的HSV-11D交流永磁同步伺服驱动与伺服电机、HC系列步进电机驱动单元与电机、HG.BQ3-5B三相正弦波混合式驱动器与步进电机和国内外各类模拟式、数字式伺服驱动单元。 （2）华中-2000型高性能数控系统 是面向21世纪的新一代数控系统 华中-2000型数控系统 (HNC-2000) 是在国家八· 五科技攻关重大科技成果----华中I型(HNC-1)高性能数控系统的基础上开发的高档数控系统。该系统采用通用工业PC机、TFT真彩色液晶显示器，具有多轴多通道控制能力和内装式PLC，可与多种伺服驱动单元配套使用。具有开放性好、结构紧凑、集成度高、可靠性好、性能价格比高、操作维护方便的优点，是适合中国国情的新一代高性能、高档数控系统。 （3）HNC-1M、数控系统 HNC-1M铣床、加工中心数控系统采用以工业PC机为硬件平台，DOS及其丰富的支持软件为软件平台的技术路线，使得系统具有可靠性好，性能价格比高，更新换代和维护方便，便于用户二次开发等优点。系统可与各种3~9轴联动的铣床、加工中心配套使用。系统除具有标准数控功能外，还内设二级电子齿轮、内装式可编程控制器、双向式螺距补偿、加工断点保护与恢复、故障诊断与显示功能。独创的三维曲面直接插补功能，极大简化零件程序信息和加工辅助工作。此外，系统使用汉字菜单和在线帮助，操作方便，具有三维仿真校验及加工过程动态跟踪能力，图形显示形象直观。 （4）HNC-1T数控系统 可与各种数控车床、车削加工中心配套使用。该系统以32位工业PC机为控制机，其处理能力、运算速度、控制精度、人机界面及图形功能等方面均较目前流行的车床数控系统有较大的提高。系统具有类似高级语言的宏程序功能，可以进行平面任意曲线的加工。系统操作方便，性能可靠，配置灵活，功能完善，具有良好的性能价格比。
数控系统 - 发展趋势
高速复合数控机床1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 现在，数控技术也叫技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。 1、高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 2、数控系统向开放式体系结构发展 20世纪90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、网络化。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统，如美NCMS)与空军共同领导的“下一代工作站/机床控制器体系结构”，欧共体的“自动化系统中开放式体系结构”，日本的计划等。开放式体系结构可以大量采用通用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行的系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。 3、数控系统向软数控方向发展现在，实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型，分别代表了数控技术的不同发展阶段，对不同类型的数控系统进行分析后发现，数控系统不但从封闭体系结构向开放体系结构发展，而且正在从硬数控向软数控方向发展的趋势。 传统数控系统，如 0系统、 M50系统、 810M/T/G系统等。这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。目前，这类系统还是占领了制造业的大部分市场。但由于开放体系结构数控系统的发展，传统数控系统的市场正在受到挑战，已逐渐减小。 “”结构的开放式数控系统，如FANUC18i、16i系统、SINUMERIK 840D系统、Num1060系统、AB 9/360等数控系统。这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。它具有一定的开放性，但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统，用户无法介入数控系统的核心。这类系统结构复杂、功能强大，价格昂贵。 “”结构的开放式数控系统　它由开放体系结构运动控制卡和PC机共同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。它本身就是一个数控系统，可以单独使用。它开放的函数库供用户在WINDOWS平台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。如美国公司用PMAC多轴运动控制卡构造的-NC数控系统、日本公司用电机的MELDASMAGIC 64构造的 640 CNC等。 SOFT型开放式数控系统　这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给用户最大的选择和灵活性，它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种品牌的声卡和相应的驱动程序一样。用户可以在 NT平台上，利用开放的CNC内核，开发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统，与前几种数控系统相比，型开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代数控系统发展的重要趋势。其典型产品有美国公司的Open CNC、德国公司的PA8000 NT等。 4、数控系统控制性能向智能化方向发展智能化是21世纪制造技术发展的一个大方向。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、、运动参数动态补偿等功能，而且极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。 世界上正在进行研究的智能化切削加工系统很多，其中日本智能化数控装置研究会针对钻削的智能加工方案具有代表性。 多轴联动数控系统5、数控系统向网络化方向发展 数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其它控制系统或上位计算机进行网络连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓/技术。 随着网络技术的成熟和发展，最近业界又提出了数字制造的概念。数字制造，又称“e-制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程通讯服务等功能。 数控系统的网络化进一步促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线()向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(、分布式网络集成制造系统)的方向发展。柔性自动化技术以易于联网和集成为目标，同时注重加强单元技术的开拓、完善，数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与联结，向信息集成方向发展，网络系统向开放、集成和智能化方向发展。 6、数控系统向高可靠性方向发展随着络化应用的日趋广泛，数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作两班的而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率在P(t)＝99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间就必须大于3000小时。我们只对某一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:1(数控的可靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。如果对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。 当前国外数控装置的已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上，但是，可以看到距理想的目标还有差距。 7、数控系统向复合化方向发展 在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此，复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。 柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部和扩孔等多种加工工序。 普通的数控系统软件针对不同类型的机床使用不同的软件版本，比如的810M系统和802D系统就有车床版本和铣床版本之分。复合化的要求促使数控系统功能的整合。目前，主流的数控系统开发商都能提供高性能的复合机床数控系统。 8、数控系统向多轴联动化方向发展由于在加工自由曲面时，控制的机床无法避免切速接近于零的球头铣刀端部参予切削，进而对工件的加工质量造成破坏性影响，而5轴联动控制对球头铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切速，从而显着改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，因此，各大系统开发商不遗余力地开发5轴、6轴联动数控系统，随着5轴联动数控系统和编程软件的成熟和日益普及，控制的加工中心和数控铣床已经成为当前的一个开发热点。 最近，国外主要的系统开发商在6轴联动控制系统的研究上已经取得和很大进展，在6轴联动加工中心上可以使用非旋转刀具加工任意形状的三维曲面，且切深可以很薄，但加工效率太低一时尚难实用化。 电子技术、信息技术、网络技术、模糊控制技术的发展使新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床产业的蓬勃发展，也促进了现代制造技术的快速发展。数控机床性能在高速度、高精度、高可靠性和复合化、网络化、智能化、柔性化、绿色化方面取得了长足的进步。现代制造业正在迎来一场新的技术革命。
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