国外数控机床和数控系统的发展形势
2010年美国芝加哥国际制造技术（机床）展览会（IMTS2010）展示了国际机床行业最新技术动态和发展趋势。IMTS展览会展示了高技术数控机床、数控系统，展示最新科技和生产方式，突出展示未来数控机床发展趋势。
1、国外数控机床技术现状
（1）高速高精与多轴加工成为数控机床的主流，纳米控制已经成为高速高精加工的潮流。
（2）多任务和多轴加工数控机床越来越多地应用到能源、航空航天等行业。
（3）机床与机器人的集成应用日趋普及，且结构形式多样化，应用范围扩大化，运动速度高速化，多传感器融合技术实用化，控制功能智能化，多机器人协同普及化。
（4）智能化加工与监测功能不断扩充，车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息，分析相关数据，预测机床的状态，提前进行相关的维护，避免事故的发生，减少机床的故障率，提高机床的利用率。
（5）最新的机床误差检测与补偿技术能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量，与传统的激光干涉仪相比，对机床误差的补偿精度能够提高3～4倍，同时效率得到大幅度提升。
（6）最新的CAD/CAM技术为多轴多任务数控机床的加工提供了强有力的支持，可以大幅度提高加工效率。
（7）刀具技术发展迅速，众多刀具的设计涵盖了整个加工过程，并且新型刀具能够满足平稳加工以及抗振性能的要求。
2．国外机床数控系统技术现状
（1）发那科公司最新的FS30i/31i/32i/35i-MODELB数控系统，是FANUC公司最新的人工智能纳米数控系统，这个系列数控系统灵活地支持加工中心、车床、复合加工机床、五轴机床和各种高速高精度机床。系统支持①FL-net，②PROFIBUS-DP，③DeviceNet，④I/OLink-II，现场总线，系统可以实现纳米级高精度插补，可提供编程和操作导航，实现系统操作的可视性和操作性。系统提供了刚性攻丝、大型机床控制、双检安全等功能。
（2）MITSUBISHI公司的M700V采用最新的精简指令集的64-bitCPU及高性能的光纤伺服网络，具有纳米级插补技术，超光滑曲面控制SSS算法，最优化的机床响应控制，高精密校正功能，便于使用的菜单设计和宜人化的在线帮助功能，实时3D图形化监控设计。
（3）SIEMENS公司推出的最新系统828D与840Dsl，突出紧凑、强壮、简单、完美等特色。工作在80bit的浮点计算精度，高级曲面技术，从而获得最高的工件精度,特别适用于模具加工。智能定位与运动转换，确保加工正确的位置，独特的ShopMill/ShopTurn顺序编程功能：便利编程，极大减少编程时间，动态线条图形显示，宽范围的循环、复杂轮廓的几何处理器，高程序质量的CNC模拟仿真。
（4）HEIDENHAIN公司的iTNC530友好的界面、面向车间的编程方法，对话式编程和SmarT.NC编程，DXF转换，0.5ms的程序段处理时间和优异的轮廓加工精度及五轴加工特性，具有DCM动态碰撞监控功能，AFC自适应进给控制功能，对话格式编程，TNCGuide，全局程序参数设置。
3．国外数控系统的发展趋势
①平台数字化。②运行高速化。③加工高精化。④功能复合化。⑤控制智能化。⑥伺服驱动高性能控制。
常见数控系统G代码大全 目录 FANUC车床G代码 FANUC铣床G代码 FANUC M指令代码 SIEMENS铣床G代码 SIEMENS802S/CM 固定循环 SIEMENS802DM/810/840DM 固定循环 SIEMENS车床G 代码 SIEMENS 801、802S/CT、802SeT 固定循环 SIEMENS 802D、810D/840D 固定循环 HNC车床G代码 HNC铣床G代码 HNC M指令 KND100铣床G代码 KND100车床G代码 KND100 M指令 GSK980车床G代码 GSK980T M指令 GSK928 TC/TE G代码 GSK928 TC/TE M指令 GSK990M G代码 GSK990M M指令 GSK928MA G代码 GSK928MA M指令 FANUC车床G代码 G代码解释 G00 定位(快速移动) G01 直线切削 G02 顺时针切圆弧(CW，顺时钟) G03 逆时针切圆弧(CCW，逆时钟) G04 暂停(Dwell) G09 停于精确的位置 G20 英制输入 G21 公制输入 G22 内部行程限位有效 G23 内部行程限位无效 G27 检查参考点返回 G28 参考点返回 G29 从参考点返回 G30 回到第二参考点 G32 切螺纹 G40 取消刀尖半径偏置
G41 刀尖半径偏置(左侧) G42 刀尖半径偏置(右侧) G50 修改工件坐标；设置主轴最大的RPM G52 设置局部坐标系 G53 选择机床坐标系 G70 精加工循环 G71 内外径粗切循环 G72 台阶粗切循环 G73 成形重复循环 G74 Z 向步进钻削 G75 X 向切槽 G76 切螺纹循环 G80 取消固定循环 G83 钻孔循环 G84 攻丝循环 G85 正面镗孔循环 G87 侧面钻孔循环 G88 侧面攻丝循环 G89 侧面镗孔循环 G90 (内外直径)切削循环 G92 切螺纹循环 G94 (台阶) 切削循环 G96 恒线速度控制 G97 恒线速度控制取消 G98 每分钟进给率 G99 每转进给率 支持宏程序编程 FANUC铣床G代码 G代码解释G00 顶位(快速移动)定位(快速移动) G01 直线切削 G02 顺时针切圆弧 G03 逆时针切圆弧 G04 暂停 G15/G16 极坐标指令 G17 XY 面赋值 G18 XZ 面赋值 G19 YZ 面赋值 G28 机床返回原点 G30 机床返回第2和第3原点 *G40 取消刀具直径偏移 G41 刀具直径左偏移 G42 刀具直径右偏移 *G43 刀具长度+ 方向偏移 *G44 刀具长度- 方向偏移
数控技术课大作业 专业: 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：
数控系统的国内外发展及应用现状 目录 第1章序言 第2章数控系统的发展过程和趋势 2.１数控系统的发展过程 ２.2数控系统的发展趋势 第3章国外和国内数控系统功能介绍与应用分析 ３.1 国外数控系统功能介绍与应用分析 ３.1.1 西门子ＳIＮＵＭERIＫ 840D ３．1.２ＦANUC 数控系统６ ３.２国内数控系统功能介绍与应用分析 3.２.1 华中“世纪星”数控系统 ３.2.2 广州数控GSK２7全数字总线式高档数控系统 第４章国内外数控系统比较及差距分析 4.１国内外数控系统比较 4．1.1 西门子公司数控系统(ＳIEMENＳ)的产品特点 ４.1.２ FAＮＵＣ公司数控系统的产品特点 ４.2 我国数控系统与国外数控系统的差距 参考文献
第一章序言 数控即数字控制(Nｕｍeriｃal Conｔrol，ＮC)。数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。 数控机床,简单的说，就是采用了数控技术的机床。即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示,把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动,从而加工出所需要的工件。 因此，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。它是典型的机电一体化产品，是现代制造业的关键设备。 第二章数控系统的发展过程和趋势 ２．1数控系统的发展过程 1946年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。六年后，即在1９52年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。从此,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 1.数控(NC)阶段 (1952－1970年)早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大,但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路＂搭"成一台机床专用计算机作为数控系统,被称为硬件连接数控，简称为数控(NC）。随着元器件的发展,这个阶段历经了三代,即1９５2年第一代——电子管;1959年第二代——晶体管；1965年第三代——小规模集成电路。 ２．计算机数控 (CＮC）阶段(1９70——现在)到1970年,通用小型计算机业已出现并成批生产。其运算速度比五、六十年代有了大幅度的提高,这比专门"搭"成的专用计算机成本低、可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CＮC)阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了)。到1971年美国lintel公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器,采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处器，又可称中央处理单元(简称CPＵ)。到19７４年微处理器被应用于数控系统。由于微处理器是通用计算机的核心部件,故仍称为仿计算机数控。到了19９0年,PC机(个人计算机,国内习惯称微机)的性能已发展到很高的阶段,可满足作为数控系统核心部件的要求，而且ＰＣ机生产批量很大，价格便宜，可靠性高。数控系统从此进入了基于ＰC的阶段。总之,计算机数控阶段也经历了三代。即1９７0年第四代——小型计算机;19７4年第五代——微处理器和１990年第六代——基于ＰC的阶段(国外称为PＣ-BAＳED)。必须指出，数控系统近五十年来经历了两个阶段六代的发展，只是发展到了第五代以后,才从根本上解决了可靠性低,价格极为昂贵,应用很不方便等极为关键的问题。因此，即使在工业发达国家,数控机床大规模地得到应用和普及，是在七十年代未八十年代初以后的事情,也即数控技术经过近三十年
“创业杯”数控车床技能大赛试题3 用数控车床完成 图示零件的加工， 此零件为配合件， 配合锥面用涂色
法检查，要求锥体接触面积不小于50%，零件材料为45钢。 评分标准
各工序刀具的切削参数
参考程序 O0001 (大件左端程序) N10 G21 G40 G97 G99 M03 S500 T0101; N20 G00 X60.0 Z10.0 M08;
N40 G71 P50 Q180 U0.3 W0.2 F0.2; N50 G00 G42 X26.0 ; N60 G01 Z0.0; N70 G01 X27.99 Z-1.0; N80 G01 W-8.0; N90 X31.0; N100 X35.0 W-20.0; N110 X40.0; N120 X41.99 W-1.0; N130 W-20.0; N140 X46.0; N150 X47.985 W-1.0; N160 Z-58.0; N170 X52.0; N180 Z-155.0; N190 G00 X70.0 Z50.0; N200 G21 G40 G97 G99 M03 S1000 T0202; N210 G00 X60.0 Z10.0; N220 G70 P50 Q180 F0.1; N230 G00 X70.0 Z50.0; N240 G21 G40 G97 G99 M03 S300 T0303; N250 G00 X60.0 Z-155.0; N260 G01 X4.0 F0.15; N270 G01 X60.0; N280 G00 Z50.0 M05; N290 M09; N300 M30; O0002 (大件右端程序) N10 G21 G40 G97 G99 M03 S500 T0101; N20 G00 X60.0 Z10.0 M08; N30 G71 U2.0 R1.0; N40 G71 P50 Q150 U0.3 W0.2 F0.2; N50 G42 G00 X20.0; N60 G01 Z0.0;
国内外当下主产机床对比 1 中高档、中低档数控系统的综合比较 以下精选各数控公司的中高档数控系统、中低档数控系统中最佳性能产品加以比较： （1）广州数控GSK21M数控系统 系统具有4轴3联动控制功能，可扩展至7轴4联动控制；支持直线、圆弧、样条曲线插补；最快进给速度可达60m/min；系统具有256点输入输出点；，支持梯形图编程；具有99组刀具长度补偿和刀具半径补偿；直线坐标轴具有反向间隙及螺距误差补偿；系统支持刚性攻丝；系统采用4级密码控制系统操作权限；采用电子盘，用户程序容量可达32MB；系统可通过RS232接口实现与PC机通信，用于传输程序、参数和梯形图。支持U盘存储。 （2）凯恩帝K1000M/T II系列数控系统 系统具有4轴4联动控制功能；数字量输入输出点数可达40/24个，支持梯形图编程；数控系统NC代码处理速度可达10000/18s，最快进给速度可达24m/min；系统具有直线插补、圆弧插补、螺旋线插补等基本插补控制功能；具有刀具半径补偿、刀具长度补偿；具有反向间隙和螺距误差补偿；系统支持刚性攻丝；系统采用4级密码控制系统操作权限；采用电子盘，用户程序容量可达640KB；系统可通过RS232接口实现与PC机通信传输程序、参数和偏置。支持U盘存储。（3）华中数控世纪星HNC-21M/T系列数控系统 系统基于嵌入式PC，具有5轴4联动控制功能，具有脉冲输出接口、模拟量输出接口；数字量输入输出点数可达40/32个；系统最小分辨率1μm，最大移动速度：16m/min；系统具有直线、圆弧、螺旋线、正弦线插补，自动加减速控制；支持小线段连续加工功能，适用于复杂模具加工；系统支持反向间隙补偿，多达5000点的双向螺距误差补偿功能； 8MB Flash程序断电存储，8MBRAM加工缓冲区，可选配硬盘支持2GB数控程序存储；可采用RS232接口传输数控代码，可选配以太网接口；系统具有刀具半径补偿、刀尖半径补偿和刀具长度补偿等。（4）大连大森dasen-3i、dasen-9i 自1995年成立以来，陆续推出了大森Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型及大森Ⅵ型数控系统，属于中、低档数控产品。目前供应的大森3i型数控系统是大森Ⅲ型数控系统的升级产品：系统具有3轴3联动控制功能；具有PLC在线显示、编辑、监控功能；加工程序容量可升级为240KB；最快速移动速度可达240m/min；计算机联机传输速度可达19200bps；采用130,000p/r绝对值编码器。 大森9i型数控系统，具有3轴2轴联动控制功能；最小分辨率1μm，最大移动速度30m/min；RS232通信接口；具有反向间隙补偿和螺距误差补偿功能；具有刀具半径、刀尖半径、刀具长度补偿功能；程序容量40MB以上，最多支持100个数控程序；采用内置PLC，数字量输入输出点可达44/44个。 （5）日本FANUC公司Fanuc-0i MB/TB系列数控系统 系统具有4轴4联动控制功能；具有4路D/A模拟量伺服闭环控制接口；数字量输入输出点数可达96/64；分辨率1μm时进给速度可达240m/min，分辨率为0.1μm时进给速度可达100m/min；系统具有直线、圆弧、螺旋线插补功能，支持刚性攻丝；数控系统具有刀具半径补偿、刀具长度补偿，且几何误差、磨损误差可以分别补偿；数控系统支持反向间隙补偿、螺距误差补偿；PMC指令处理速度可达3.3ms/1000步，采用梯形图编程，最大存储容量可达4000步；系统支持密码
数控系统软件故障原因与排除 一、软件故障形成原因 软件故障是由软件变化或丢失形成的。机床软件存贮于 RAM当中，以下情况可能造成软件故障： （l）调试的误操作。可能删除了不该删除的软件的内容或写入了不该写入的软件内容，使软件丢失或发生变化。 （2）用于对RAM供电的电池电压降到额定值以下，机床停电状态下拨下电池或从系统中拔出不含电池但要电池供电才能保持数据的RAM插件。电池电路断路或出现短路，电池夹出现接触不良，使RAM得不到维持内容的电压。造成软件丢失或变化。前一种情况多发生于长期旋转后重新启动的机床和验收后使用多年没有更换过电池的机床，也多发生于频繁停电的地区的机床；第二种情况多发生于硬件维修中误操作之后；第三种情况多由电池接触不良，特别是电池夹出现锈蚀之后，由于电化学作用引起的。系统往往是由电池电压监控，但很多系统在电池报警之后仍然能维持一段时间工作。若在此期间仍然还不更换电池，就有可能再经过一段时间，系统就不能保持正常工作了，甚至连报警也给不出来。还应知道电池在正常状态下耗电量是很小的，有的系统工作中还会对它充电。因此，使用寿命是很长的。在维修中很容易忽视对它的检查。而且，电池拿下后只有放置较长时间或关机在机上使用较长时间，才能检查出电池电压的真实情况。 （3）电源干扰脉冲窜入总线，引起时序错误，导致数控装置或程控装置停止运行。 （4）运行过程中复杂的大型程序由于是大量运算条件的组合，可能导致计算机进人死循环，或机器数据及处理中发生了引起中断的运算结果，或者是以上两种情况引起错误的操作，从而破坏了预先写入RAM 区的标准控制数据。 （5）操作不规范时亦可能由于各种连锁作用造成报警、停机，从而使后继操作失效。 （6）程序中包含有语法错误、逻辑错误、非法数据，在输入中或运行中出现故障报警。已经长期运行过的准确无误的软件，是鉴别软件错误还是硬件故障最好资料，而且应注意到，在新编程序输入及调整过程中，程序出错率是非常高的。 二、软件故障排防方法 其基本原则就是把出错的软件改过来。但查出问题是不容易的，所以有时就是消掉，重新输入。 （1）对于软件丢失或变化造成的运行异常、程序中断、停机故障、可采取对数据、程序更改补充方法，亦可采用清除、重新输入法。这类故障，主要是指存贮在RAM中的NC数据、设定数据、PLC机床程序、零件程序的丢失或出错。这些数据是确定系统功能的依据，是系统适配于机床所必须的，出错后造成系统故障或某些功能失效。PLC机床程序出错也可能造成机床停机，对于这种情况，找出出错位置或丢失的位置，更改补充之后，故障就可以排除。若出错较多，丢失较多，采用清除、重写入的方法来恢复更好一些。但要注意到许多系统在清除系统所有软件后会使报警消失。但执行清除前应有充分准备，必须把现行可能被清除的内容记录下来，以便清除后恢复它们。 （2）对于机床程序和数据处理中发生了引起中断的运行结果而造成的故障停机，可采取硬件复位的方法，即关后再开系统电源来排除。
数控技术课大作业 专业： 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：
数控系统的国内外发展及应用现状 目录 第1章序言 第2章数控系统的发展过程和趋势 2.1数控系统的发展过程 2.2数控系统的发展趋势 第3章国外和国内数控系统功能介绍与应用分析 3.1 国外数控系统功能介绍与应用分析 3.1.1 西门子SINUMERIK 840D 3.1.2 FANUC 数控系统6 3.2 国内数控系统功能介绍与应用分析 3.2.1 华中“世纪星”数控系统 3.2.2 广州数控GSK27全数字总线式高档数控系统
第4章国内外数控系统比较及差距分析 4.1 国内外数控系统比较 4.1.1 西门子公司数控系统(SIEMENS)的产品特点 4.1.2 FANUC公司数控系统的产品特点 4.2 我国数控系统与国外数控系统的差距 参考文献 第一章序言 数控即数字控制(Numerical Control，NC)。数控技术是指用数字信号形成的控制程序对一台或多台机械设备进行控制的一门技术。 数控机床，简单的说，就是采用了数控技术的机床。即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示，把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统，数控系统经过译码、运算以及处理，发出相应的动作指令，自动地控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出所需要的工件。 因此，数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。它是典型的机电一体化产品，是
现代制造业的关键设备。 第二章数控系统的发展过程和趋势 2．1数控系统的发展过程 1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。六年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上。在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。 1.数控(NC)阶段 (1952-1970年)早期计算机运算速度低，这对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控，简称为数控(NC)。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年第一代——电子管;1959年第二代——晶体管;1965年第三代——小规模集成电路。 2.计算机数控 (CNC)阶段(1970——现在)到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。其运算速度比五、六十年代有了大幅度的提高，这比专门"搭"成的专用计算机成本低、可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控(CNC)阶段(把计算机前面应有的"通用"两个字省略了)。到1971年美国lintel公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件——运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微
（数控加工）西门子数控系统常用维修方法
西门子840D数控系统常用维修方法 西门子840D数控系统常用维修方法 字体大小：大-中-小kaigongzuo发表于09-02-2411:00阅读(26)评论(0) 西门子840D数控系统常用维修方法 SINUMERIK840D是德国西门子X公司上世纪九十年代推出的壹种高档数控系统，SIN840 D系统的特点是计算机化，驱动的模块化，控制和驱动接口的数字化。NCU573.3采用Pen tiumⅢCPU，最多可控制31个伺服轴或主轴，10个通道或操作方式组，在每个通道中可控制12个轴（含主轴），主轴数最多为12个。它和以往的数控的不同点是更易操作，更易掌握，MMC102、MMC103和PCU50、PCU70带有硬盘，可储存大量的数据。另外，它的硬件结构更加简单、紧凑、模块化；软件内容更加丰富，功能更加强大。 现将日常维修SIN840D数控系统常用维修方法汇总如下： 1使用ghost软件修复MMC102板的硬盘逻辑坏道 壹台装有SIN840D数控系统的加工中心，其系统配置为NCU572.0软件版本为V03.06.05、MMC102软件版本为V03.06.10。开机启动时显示： ApplicationError ABNORMALPROGRAMTERMINATION CLOSE 按回车键确认后显示： Regie WARNING:Application‘mbdde’didn’tpost Initcomplete！ Press
按回车键确认后，能进入加工区界面，但在通道状态栏中显示6个“？”，报警和信息行无任何显示，进入诊断界面后无任何显示、死机。 经过分析上述故障现象，MMC102板的硬盘上有逻辑坏道，造成报警文本文件丢失。壹般可更换备份硬盘排除此故障，现介绍壹种若没有备份硬盘，使用ghost系统备份软件修复此硬盘逻辑坏道的方法（ghost软件具有修复硬盘逻辑坏道的功能）。 1.1机床关机断电，将笔记本电脑硬盘从机床MMC102板上拆下。 1.2关闭壹台安装有Windows98第二版操作系统的台式计算机。切断电源，打开机箱，将机床上硬盘通过插接式转换电路板连接到第二主硬盘位置。 1.3使用Ghost7.5软件进行硬盘分区数据备份 计算机开机以后，运行Ghost7.5软件，进入Ghost7.5软件后，在Local中选择“Partitio n”磁盘分区选项中的“ToImage”进行机床硬盘的C盘分区复制备份，按照屏幕提示依次选择源盘即机床硬盘，要备份的硬盘分区，再选择备份文件存放的路径和文件名（起名创建），保存后台式计算机的硬盘中。回车确定后，出现提示框点击“Fast”少量压缩，确认选择“Y es”，即开始执行复制。在复制时又出现提示“有坏语句是否继续”，必须选择“Yes”，又出现提示“忽视后面的坏语句”，必须选择“No”，然后计算机自动完成硬盘分区数据复制，在计算机硬盘中生成壹个扩展名为gho的镜像文件。 1.4使用Ghost7.5软件进行硬盘分区数据恢复。 计算机中运行Ghost7.5软件后，在Local中选择“Partition”磁盘分区选项中的“FormI mage”进行机床硬盘的C盘分区恢复仍原，按照屏幕提示依次选择扩展名为gho的镜像恢复仍原文件，要恢复仍原文件的机床硬盘及C盘分区，选择“Yes”执行完成机床硬盘的C 盘分区恢复仍原工作。 1.5退出Ghost7.5软件，关闭计算机，将机床硬盘从台式计算机上拆下。
几种数控系统的分析与研究 abstract: nc system, which controls the performance and machine accuracy of machine tool is an important part. in this paper, several typical nc systems are discussed, especially close-loop and whole-close-loop nc system. the results can provide some theoretical basis for machine tool industry. key words: nc machine toolclose-loop nc systemwhole-close-loopmachine accuracy 摘要：数控系统作为数控机床的重要组成部分，决定了机床的性能和加工精度。本文针对几种典型的数控系统进行了理论分析与研究，重点介绍了闭环和全闭环数控系统，该研究结果为机床行业的发展提供了一些理论基础。 关键词：数控机床闭环数控系统全闭环加工精度 中图分类号：[f287.2]文献标识码：a 文章编号： 引言 任何国家、工业和国民经济的发展，最基本的是依靠人员素质、装备精良和资源充足三者，而工业发展所不可缺少的装备就是机床。机床的优质先进、机床工业的实力强大，对一国工业和国民经济的加速发展具有极其重大的战略意义。数控机床作为其先进代表，代表了机床行业发展的方向和未来。所以对机床数控系统进行分析与研究相当重要，具有深远的意义。 机床数控系统的检测装置和反馈元件，通常安装在机床的工作
第四章计算机数控系统（CNC系统） 第一节概述 一、CNC系统的组成 CNC系统主要由硬件和软件两大部分组成。其核心是计算机数字控制装置。它通过系统控制软件配合系统硬件，合理地组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息，控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求进行自动加工。CNC系统采用了计算机作为控制部件，通常由常驻在其内部的数控系统软件实现部分或全部数控功能，从而对机床运动进行实时控制。只要改变计算机数控系统的控制软件就能实现一种全新的控制方式。CNC系统有很多种类型，有车床、铣床、加工中心等的CNC系统。但是，各种数控机床的CNC系统一般包括以下几个部分：中央处理单元CPU、存储器（ROM/RAM）、输入输出设备（I/O）、操作面板、显示器和键盘、纸带穿孔机、可编程控制器等。图4-1所示为CNC系统的一般结构框图。 图4-1 CNC系统的结构框图 在图4-1中所示的整个计算机数控系统的结构框图，数控系统主要是指图中的CNC控制器。CNC控制器由计算机硬件、系统软件和相应的I/O接口构成的专用计算机与可编程控制器PLC组成。前者处理机床轨迹运动的数字控制，后者处理开关量的逻辑控制。 三、CNC系统的功能和一般工作过程 （一）CNC系统的功能 CNC系统由于现在普遍采用了微处理器，通过软件可以实现很多功能。数控系统有多种系列，性能各异。数控系统的功能通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。CNC系统的功能主要反映在准备功能G指令代码和辅助功能M指令代码上。根据数控机床的类型、用途、档次的不同，CNC系统的功能有很大差别，下面介绍其主要功能。 1. 控制功能 CNC系统能控制的轴数和能同时控制（联动）的轴数是其主要性能之一。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。通过轴的联动可以完成轮廓轨迹的加工。一般数控车床只需二轴控制，二轴联动；一般数控铣床需要三2轴联动；一般加工中心为多轴控制，三轴联动。控制轴数越多，特别是同时控制的轴数越多，轴控制、三轴联动或21 要求CNC系统的功能就越强，同时CNC系统也就越复杂，编制程序也越困难。 2. 准备功能准备功能也称G指令代码，它用来指定机床运动方式的功能，包括基本移动、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环等指令。对于点位式的加工机床，如钻床、冲床等，需要点位移动控制系统。对于轮廓控制的加工机床，如车床、铣床、加工中心等，需要控制系统有两个或两个以上的进给坐标具有联动功能。 3. 插补功能 CNC系统是通过软件插补来实现刀具运动轨迹控制的。由于轮廓控制的实时性很强，软件插补的计算速度难以满足数控机床对进给速度和分辨率的要求，同时由于CNC不断扩展其他方面的功能也要求减少插补计算所占用的CPU 时间。因此，CNC的插补功能实际上被分为粗插补和精插补，插补软件每次插补一个小线段的数据为粗插补，伺服系统根据粗插补的结果，将小线段分成单个脉冲的输出称为精插补。有的数控机床采用硬件进行精插补。 4. 进给功能根据加工工艺要求，CNC系统的进给功能用F指令代码直接指定数控机床加工的进给速度。 （1）切削进给速度以每分钟进给的毫米数指定刀具的进给速度，如100mm/min。对于回转轴，表示每分钟进给的角度。 （2）同步进给速度以主轴每转进给的毫米数规定的进给速度，如0.02mm/r。只有主轴上装有位置编码器的数控机床才能指定同步进给速度，用于切削螺纹的编程。 （3）进给倍率操作面板上设置了进给倍率开关，倍率可以从0~200%之间变化，每档间隔10%。使用倍率开关不用
全国2010年10月高等教育自学考试 数控技术及应用试题 课程代码：02195 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题2分，共40分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.在逐点比较法圆弧插补中，若偏差函数大于零，则刀具位于( ) A.圆上 B.圆外 C.圆内 D.圆心 2.第一象限的一段圆弧AB的起点坐标为(0，5)，终点坐标为(5，0)，采用逐点比较法顺圆插补完这段圆弧时，沿两坐标轴走的总步数是( ) A.5 B.10 C.15 D.20 3.脉冲增量插补法适用于( ) A.以步进电机作为驱动元件的开环数控系统 B.以直流电机作为驱动元件的闭环数控系统 C.以交流电机作为驱动元件的闭环数控系统 D.以直线或交流电机作为驱动元件的闭环数控系统 4.基于教材JB3298—83标准，一般表示逆圆插补的G功能代码是( ) A.G02 B.G01 C.G03 D.G04 5.对步进电机驱动系统，当输入一个脉冲后，通过机床传动部件使工作台相应地移动一个 ( ) A.步距角 B.导程 C.螺距 D.脉冲当量 6.步进电动机转子前进的步数多于电脉冲数的现象为( ) A.丢步 B.失步 C.越步 D.异步 7.若数控冲床的快速进给速度v=15m／min，快进时步进电动机的工作频率f=5000Hz，则脉冲当量为( ) A.0.01mm B.0.02mm C.0.05mm D.0.1mm
8.与交流伺服电机相比，直流伺服电机的过载能力( ) A.差 B.强 C.相当 D.不能比较 9.直接数控系统又称为群控系统，其英文缩写是( ) A.C B.DNC C.CIMS D.FMS 10.在下列相位比较式进给位置伺服系统的四个环节中，等同于一个增益可控的比例放大器的是( ) A.脉冲／相位变换器 B.鉴相器 C.正余弦函数发生器 D.位置控制器 11.采用开环进给伺服系统的机床上，通常不．安装( ) A.伺服系统 B.制动器 C.数控系统 D.位置检测器件 12.在下列脉冲比较式进给位置伺服系统的四个环节中，用来计算位置跟随误差的是( ) A.可逆计数器UDC B.位置检测器 C.同步电路 D.AM偏差补偿寄存器+ 13.一五相混合式步进电动机，转子齿数为100，当五相十拍运行时，其步距角为( ) A.0.36° B.0.72° C.0.75° D.1.5° 14.普通的旋转变压器测量精度( ) A.很高 B.较高 C.较低 D.很低 15.在光栅位移传感器中，为了得到两个相位相差90°的正弦信号，一般在相距______莫尔条纹间距的位置上设置两个光电元件。( ) A.1／4个 B.1／3个 C.1／2个 D.1个 16.目前标准的直线感应同步器定尺绕组节距为( ) A.0.5mm B.1mm C.2mm D.5mm
FANUC数控系统常用M代码：M03：主轴正传 M04：主轴反转 M05：主轴停止 M07：雾状切削液开 M08：液状切削液开 M09：切削液关 M00：程序暂停 M01：计划停止 M02：机床复位 M30:程序结束，指针返回到开头M98：调用子程序 M99：返回主程序 FANUC数控系统G代码： 代码名称-功能简述 G00------快速定位 G01------直线插补 G02------顺时针方向圆弧插补G03------逆时针方向圆弧插补G04------定时暂停 G05------通过中间点圆弧插补G07------Z 样条曲线插补 G08------进给加速 G09------进给减速 G20------子程序调用 G22------半径尺寸编程方式 G220-----系统操作界面上使用G23------直径尺寸编程方式 G230-----系统操作界面上使用G24------子程序结束 G25------跳转加工 G26------循环加工 G30------倍率注销 G31------倍率定义 G32------等螺距螺纹切削，英制G33------等螺距螺纹切削，公制G53,G500-设定工件坐标系注销G54------设定工件坐标系一 G55------设定工件坐标系二 G56------设定工件坐标系三 G57------设定工件坐标系四 G58------设定工件坐标系五 G59------设定工件坐标系六 G60------准确路径方式
G64------连续路径方式 G70------英制尺寸寸 G71------公制尺寸毫米 G74------回参考点(机床零点) G75------返回编程坐标零点 G76------返回编程坐标起始点 G81------外圆固定循环 G331-----螺纹固定循环 G90------绝对尺寸 G91------相对尺寸 G92------预制坐标 G94------进给率，每分钟进给 G95------进给率，每转进给 功能详细： G00—快速定位 格式：G00 X(U)__Z(W)__ 说明：(1)该指令使刀具按照点位控制方式快速移动到指定位置。移动过程中不得对工件 进行加工。 (2)所有编程轴同时以参数所定义的速度移动，当某轴走完编程值便停止，而其他 轴继续运动， (3)不运动的坐标无须编程。 (4)G00可以写成G0 例：G00 X75 Z200 G0 U-25 W-100 先是X和Z同时走25快速到A点，接着Z向再走75快速到B点。 G01—直线插补 格式：G01 X(U)__Z(W)__F__(mm/min) 说明：(1)该指令使刀具按照直线插补方式移动到指定位置。移动速度是由F 指令 进给速度。所有的坐标都可以联动运行。 (2)G01也可以写成G1 例：G01 X40 Z20 F150 两轴联动从A点到B点 G02—逆圆插补 格式1：G02 X(u)____Z(w)____I____K____F_____ 说明：（1）X、Z在G90时，圆弧终点坐标是相对编程零点的绝对坐标值。在G91时， 圆弧终点是相对圆弧起点的增量值。无论G90，G91时，I和K均是圆弧终点的坐标值。 I是X方向值、K是Z方向值。圆心坐标在圆弧插补时不得省略，除非用其他格式编程。 （2）G02指令编程时，可以直接编过象限圆，整圆等。
2011年7月，中国机床工具工业协会执行副理事长王黎明日前指出：中国95%的高档机床数控系统仍依赖进口，国内高档系统的自给率不到5%，其中日本成为主要的进口国，约占1/3。在国际市场上，中、高档数控系统主要由以日本发那科公司、德国西门子公司为代表的少数企业所垄断，其中发那科占一半左右。在国内市场上，主要规模生产企业有20多家，以华中数控、广州数控、大连大森、北京凯恩帝、南京华兴等5家企业为代表。质量稳定性(可靠性)国内外存较大的差距 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。例如对点位控制系统和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。对于T系统和M系统，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Dynapath系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC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。 数控系统到目前为止共发展了六代，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，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。 PC数控系统目前是最先进的结构体系，PC数控系统的发展，形成了PC嵌入NC的“NC+PC”结构和NC嵌入PC的“PC+NC”结构两大主要流派。后者又正在演变成PC+I/O的“软件化”结构。 在NC+PC系统方面，起主导作用的是一些老的数控系统生产大厂。因为他们在数控系统方面有着深厚的基础，为使所掌握的技术优势与新的PC化潮流相融合，因此走出了一条以传统数控平台为基础（完成实时控制任务），以流行PC为前端（完成非实时任务）的PC数控系统发展道路，并在商品化方面取得了显著成绩。NC+PC系统的典型代表有日本FANUC 公司的18i、16i系统、德国西门子公司的840D系统、法国NUM公司的1060系统、美国AB公司的9/360系统等。 在PC+NC系统方面，主导公司是一些后起之秀。由于他们没有历史包袱，因此彻底摆脱了传统NC的约束，直接站在PC平台基础上，通过增扩NC控制板卡（如基于DSP的运动控制卡等）来发展PC数控系统。典型代表有美国DELTA TAU公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC-NC系统、日本MAZAK公司用三菱公司的MELDASMAGIC 64构造的MAZA TROL 640系统、中国华中数控系列产品、航天数控系列产品、广州数控部分产品、南京四开公司产品等。 从目前的情况看，新推出的PC数控系统已越来越多地采用PC+NC结构，NC+PC结构的发展已呈下降趋势。 随着PC技术水平和数控软件设计水平的提高，PC+NC结构正逐渐发展成PC+I/O的软件化结构和PC+实时网络的分布式结构。典型代表有美国MDSI公司的OPEN CNC、德国POWER AUTOMA TION公司的PA8000 NT、大连光洋公司、陕西华拓科技公司等系列产品。 常用的数控系统有发那科、西门子、三菱、广数、华中等数控系统。 发那科（FANUC）系统 FANUC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。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。 西门子（SINUMERIK）数控系统 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。 三菱（MITSUBISHI）数控系统
数控系统软件 2008-8-22来源：阅读：279次我要收藏 【字体：大中小】 CNC 系统软件是一个典型而又复杂的实时系统。 本节先介绍系统软硬件界面的关系，然后从系统内数据流的角度来分析CNC 装置的数据转换过程，并从多任务性和实时性的角度来分析CNC 系统软件的结构特点，最后介绍一个典型CNC 装置系统软件的结构。 一、CNC 装置软件和硬件的功能界面 1 、软件与硬件在实现各种功能的特点和关系 ● 关系：从理论上讲，硬件能完成的功能也可以用软件来完成。从实现功能的角度看，软件与硬件在逻辑上是等价的。 ● 特点： 硬件处理速度快，但灵活性差，实现复杂控制的功能困难。 软件设计灵活，适应性强，但处理速度相对较慢。 2 、软件、硬件实现功能的分配就是——软件硬件功能界面划分。 3 、功能界面划分的准则：系统的性能价格比。 二、CNC 装置的数据转换流程
CNC 装置系统软件的主要任务：如何将由零件加工程序表达的加工信息，变换成各进给轴的位移指令、主轴转速指令和辅助动作指令，控制加工设备的轨迹运动和逻辑动作，加工出符合要求的零件。 1 、译码 ( 解释 ) 将用文本格式（通常用 ASCII 码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成后续程序（本例是指刀补处理程序）所要求的数据结构（格式）。 数据结构示例： Struct PROG_BUFFER { char buf_state ； // 缓冲区状态， 0 空； 1 准备好。 int block_num ； // 以 BCD 码的形式存放本程序段号。 double COOR[20] ； // 存放尺寸指令的数值（μ m ）。 int F,S ； //F （ mm/min ） S （ r/min ）。 char G0 ； // 以标志形式存放 G 指令。 char G1 ； char M0 ； // 以标志形式存放 M 指令。 char M1 ； char T ； // 存放本段换刀的刀具号。
常见的数控系统 常用的数控系统有发那科、西门子、三菱、广数、华中等数控系统。 发那科（FANUC）系统 FANUC系统是日本富士通公司的产品，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FANUC0、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PMC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FANUC0系列了解整个FANUC系统的特点。 ⑴刚性攻丝 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。 ⑵复合加工循环 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。 ⑶圆柱插补 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。 ⑷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。 ⑸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。 ⑹CNC内装PMC编程功能 PMC对机床和外部设备进行程序控制 ⑺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 西门子（SINUMERIK）数控系统是德国西门子公司的产品。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、
常用数控编程代码以及解释 1、编程主代码功能 G代码功能通过编程并运行这些程序而使数控机床能够实 G00 定位（快速移动） G01 直线插补（进给速度） G02 顺时针圆弧插补各进给轴的运动，如直线圆弧插补、进给控制 G03 逆时针圆弧插补 G04 暂停，精确停止 G09 精确停止现的功能我们称之为可编程功能。一般可编程 G17 选择X Y平面 G18 选择Z X平面 G19 选择Y Z平面各进给轴的运动，如直线圆弧插补、进给控制G27 返回并检查参考点 G28 返回参考点 G29 从参考点返回现的功能我们称之为可编程功能。一般可编程G30 返回第二参考点 G40 取消刀具半径补偿 G41 左侧刀具半径补偿功能分为两类：一类用来实现刀具轨迹控制即 G42 右侧刀具半径补偿 G43 刀具长度补偿＋ G44 刀具长度补偿－现的功能我们称之为可编程功能。一般可编程 G49 取消刀具长度补偿 G52 设置局部坐标系 G53 选择机床坐标系通过编程并运行这些程序而使数控机床能够实 G54 选用1号工件坐标系 G55 选用2号工件坐标系 G56 选用3号工件坐标系各进给轴的运动，如直线圆弧插补、进给控制G57 选用4号工件坐标系 G58 选用5号工件坐标系 G59 选用6号工件坐标系现的功能我们称之为可编程功能。一般可编程G60 单一方向定位 G61 精确停止方式 G64 切削方式通过编程并运行这些程序而使数控机床能够实 G65 宏程序调用 G66 模态宏程序调用 G67 模态宏程序调用取消各进给轴的运动，如直线圆弧插补、进给控制G73 深孔钻削固定循环 G74 反螺纹攻丝固定循环 G76 精镗固定循环现的功能我们称之为可编程功能。一般可编程G80 取消固定循环 G81 钻削固定循环