优化数控机床改造的数控系统选择方案

掌握数控系统的结构特点及技术特性，选择合适的数控系统。

数控系统应用新技术的特点：

（1）数控系统的硬件技术发展迅速 数控系统的核心处理器广泛采用64位以上的高速RISCCPU，保证了高速、高精度的数控加工。如FANUC0i/18iSINUMERIK828D/840D/840Di/840Dsl等已形成超小超薄型控制器。采用专用LSI适于插补运算和接口控制，原来用许多硬件实现的功能由软件来实现。便于调试、在线诊断（如伺服动态波形显示、接口TRACE——跟踪诊断等）。CNC与伺服放大器的连接采用专用协议串行总线或以太网（如西门子S120、FANUC全数字伺服系统）。

（2）体系结构向开放式发展 世界上著名的数控系统制造商纷纷推出PC-BasedCNC系统，例如FANUC公司的FANUCOpen CNC 160/180，FAGOR公司的FAGOR 8070，西门子公司的SINUMERIK828D/840D/840Di/840Dsl。由于采用了工业级PC及Windows操作系统等，其丰富的软硬件资源为用户对数控系统控制软件的开发带来了诸多方便。选择一个合适的商用嵌入式实时操作系统，将插补、刀具补偿、译码、数据处理、伺服控制等数控应用软件往上“挂”，最终移植到一个硬件环境中去，形成“个性化”的数控系统，这是“开放式”数控的发展方向。SINUMERIK840D/840Dsl提供了一系列开发工具，用户可以根据控制对象不同，使用VisualBasic和VisualC⁺⁺等开发工具自行开发菜单和个性化操作界面，添加功能键，设定具有用户特色的输入方式，满足特定工艺的加工要求。数控系统的Windows操作系统，软件兼容性好，可以将CAD/CAM技术嵌入数控系统内，界面友好，通过图形输入参数进行计算，取代了传统的G代码编程，已广泛应用于磨床系统中。开放式数控系统具有友好的人机界面、开放的API（应用编程接口）、强大的网络功能、方便软件升级等特点。

（3）数控计算功能强化 由于数控系统采用的CPU速度不断提高，过去许多专用机床的软件被移植到通用CNC中，例如：齿轮加工、多轴联动、复杂刀具磨削软件、凸轮轴及曲轴的加工软件、法向矢量插补等作为数控系统的选项内容。另外，冲床软件、等离子切割软件、折弯软件等也可作为数控选项，方便不同行业用户的选择。还可以进行齿轮加工、凸轮磨插补、法向插补、空间坐标转换等。

（4）现场总线技术开始广泛使用 底层设备网络通常采用协议简单、响应迅速、可靠性高的主从通信方式，使用工控网络中的低端产品，如现场总线。西门子公司的PROFIBUS总线首先应用在840D、802D高中档数控系统中，PCU和I/O以及伺服系统均依靠PROFIBUS连接，最高传输速率达12Mbaud。PLC与外部继电器I/O连接采用PROFIBUS现场总线，采用PROFIBUS仅通过双绞线（串行传送）连接即可，而传统的I/O输出，是通过内装式PLC经过I/O模块并行输出信号线，这样会造成系统与现场的刀库或交换工作台等设备间的连接信号线繁多，坦克链托架结构复杂，造成故障率高、维修不便等问题。

（5）PLC功能强大 PLC在数控机床上完成MST功能和逻辑控制功能，PLC还可以直接控制坐标轴。通过编辑报警文本产生个性化的诊断。CNC的零件加工程序通过宏参数和宏变量与PLC传递信息，完成某些特定功能。数控系统如何安装在一台机床上，除了硬件连接外主要解决好PLC梯形图的编写和机床参数的确定这两个方面的问题。随着数控技术的普及，原先由数控系统制造商开发的接口软件已经转移到机床厂或数控集成商。实际应用中，可以根据CNC制造商提供的集成方法和PLC编程软件自行开发，大大促进了数控技术的发展和普及。(www.xing528.com)

（6）CNC的通信、网络功能不断扩大 SINUMERIK840Dsl数控系统的标准通信方式采用基于以太网的解决方案，利用数控系统硬盘的大容量存储技术，采用DNC方式解决大容量零件加工程序的传递和存储。高档数控系统通过电话网可进行远程诊断。从早期的RS232、485到目前的MAP、Ethernet、Internet、LAN、PROFIBUS现场总线等，数控机床的通信功能在不断增强。

（7）数字式交流伺服系统成为主流 数字式交流伺服系统体积小，性能好，调整参数方便。通过数字设定可优化速度环、电流环，进行加减速控制，进行转矩限制。可以和外部计算机通信，备份伺服参数，并在上位机显示电流、转矩波形等。

驱动采用全数字伺服特点：传统的模拟伺服由于器件受温度、放大系数的影响，各轴的插补精度一致性相对较差，在任意两轴加工圆时会出现椭圆度误差，全数字伺服克服这一问题。数字伺服控制是以DSP作为硬件依托，采用软件方式实现伺服的位置环、速度环、电流环的控制。所以可以根据不同的负载状况，通过参数调整很方便地实现自适应调整。由于采用数字伺服，在线诊断方便易行（操作屏可以实现伺服波形显示、实际负载、电动机温度监控等）。

（8）CNC数控系统友好的界面、简便易行的编程 引导编程、车间编程、轮廓编程等图形对话编程输入，将CAD/CAM嵌入数控系统中，并且有编程提示信息，使数控编程加工更接近通用“工程语言”，用图形符号“说话”。

目前，SINUMERIK840Dsl具有shopmill/shopturn编程软件，不但编程简便易行，而且仿真能力强。HEIDENHAINiT530具有2D轮廓加工对话编程，铣、钻、镗削等固定循环，以及通过数控系统安装通用的CycleDesign软件建立自己的固定循环程序，并且可以通过参数设置完成简单的3D轮廓加工。FANUC系统则采用“manual guidei”辅助编程，操作者可以根据蓝图输入图形尺寸，不用G代码编程。