常见国外数控系统设计比较

数控机床之所以加工精度好、生产效率高，其主要决定因素是编程的准确性。

编程需要依靠系统来完成。

现在机加工行业中，数控机床比较常用的系统主要有这几家：日本FANUC 数控系统、德国西门子数控系统、日本三菱数控系统、德国海德汉数控系统等等。

下面我们就来针对这些厂家具体对数控机床系统进行介绍。

1、日本FANUC数控系统FANUC公司是世界上领先的数控系统科研、设计、制造公司，规模庞大。

FANUC研发的数控系统具有以下优势：（1）PowerMate 0系列以其高可靠性在业内十分出名，主要用于两轴小型机床，很好的取代了步进电动机的伺服系统，画面清晰、操作简便。

（2）车床加工大多使用的是普及型CNC 0-D系列 0-TD，铣床及小型加工中心可以使用0-MD，圆柱磨床使用的是0-GCD，平面磨床使用的是0-GSD。

（3）0-C系列是全动能型的：0-TC用于车床，0-MC用于钻床、铣床、加工中心。

2、德国西门子数控系统西门子公司是德国老牌电气工程领域企业，其业务涉及广泛，遍布于工业、能源、医疗以及基础设施领域。

并以其不断创新、良好的品质以及超高可靠性被人们所认可。

SIEMENS 公司的数控系统，主要采用的是模块化的结构设计，经济性好，在一种标准的硬件上，配置多种软件，满足各种加工工艺以及各种机床需求。

伴随着电子技术的发展，大规模的集成电路的出现，让新的数控机床系统结构变得更加简便、紧凑、性能更强，价格更低。

SIEMENS公司CNC装置主要系列有SINUMERIK3/8/810/820/850/880/805/802/840系列。

3、日本三菱数控系统日本三菱电机主要生产配电用的机械器具，电加工产品，变频调速器、伺服系统机器、数控装置及其零部件。

在生产中，常用到的三菱数控系统有：M700V系列；M70V系列；M70系列；M60S 系列；E68系列；E60系列；C6系列；C64系列；C70系列。

M700V系列作为高端系列，主要用于高精加工，支持五轴联动。

数控技术课大作业专业：学号：学生：指导教师：完成日期：数控系统的国外开展及应用现状目录第1章序言第2章数控系统的开展过程和趋势2.1数控系统的开展过程2.2数控系统的开展趋势第3章国外和国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 840D3.1.2 FANUC 数控系统63.2 国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 数控GSK27全数字总线式高档数控系统第4章国外数控系统比拟及差距分析4.1 国外数控系统比拟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展控制的一门技术。

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。

第二章数控系统的开展过程和趋势2．1数控系统的开展过程1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这说明人类创造了可增强和局部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开展。

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)。

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。

典型数控系统介绍（1）FANUC数控系统日本FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在我国市场的占有率远远超过其它的数控系统，主要体现在以下几个方面：①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，使可靠性大大提高，而且便于维修、更换。

②具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。

其工作环境温度为0～45℃，相对湿度为75%。

③有较完善的保护措施。

FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。

④FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。

对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。

⑤提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。

这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。

⑥具有很强的DNC功能。

系统提供串行RS232通讯接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。

⑦提供丰富的维修报警和诊断功能。

FANUC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。

FANUC的新一代NGC(NEXT GENERATION CONTROLLERS) 数控系统(以下简称为NGC系列)包括3个系列：0i系列：高可靠性和高性能价格比的CNC，该系列包括FS0i/0i mate D；16i系列：适合于各种数控机床的高速、高精、纳米CNC，该系列包括FS16i/18i/21i；30i系列：适合于先进、复合、多轴、多通道、纳米CNC，该系列包括 FS30i/31i/32i。

这三个系列的CNC数控系统是FANUC公司新近开发的数控系统。

涵盖低端到高端，并配合开发各种规格的高性能、高精度的旋转和直线移动的伺服电机(包括传感器)、伺服放大器，构成了完整的系列。

（2）SINUMERIK数控系统SINUMERIK数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品，目前在广泛使用的主要有802、810、840等几种类型。

数控机床的十大数控系统
数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。

今天小编就给大家介绍下数控机床的十大数控系统，大家一起来看看吧。

1、日本FANUC数控系统
日本发那科GS(FANUC)是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业，总人数4549人(2005年9月数字)，科研设计人员1500人。

(1)高可靠性的PowerMate 0系列用于控制2轴的小型车床，取代步进电动机的伺服系统;可配画面清晰、操作方便、中文显示的
CRT/MDI，也可配性能/价格比高的DPL/MDI。

(2)普及型CNC 0-D系列0-TD用于车床，0-MD用于铣床及小型加工中心，0-GCD用于圆柱磨床，0-GSD用于平面磨床，0-PD用于冲床。

(3)全功能型的0-C系列0-TC用于通用车床、自动车床，0-MC 用于铣床、钻床、加工中心，0-GCC用于内、外圆磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于双刀架4轴车床。

(4)高性能/价格比的0i系列整体软件功能包，高速、高精度加工，并具有网络功能。

0i-MB/MA用于加工中心和铣床，4轴4联动;0i-TB/TA用于车床，4轴2联动;0i-mateMA用于铣床，3轴3联动;0i-mateTA用于车床，2轴2联动。

(5)具有网络功能的超小型、超薄型CNC 16i/18i/21i系列控制单元与LCD集成于一体，具有网络功能，超高速串行数据通讯。

其中FSl6i-MB的插补、位置检测和伺服控制以纳米为单位。

16i最大可控8轴，6轴联动;18i最大可控6轴，4轴联动;21i最大可控4轴，4轴联。

数控机床的十大数控系统1、日本FANUC数控系统日本发那科公司(FANUC)是当今世界上数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业，总人数4549人(2005年9月数字)，科研设计人员1500人。

(1)高可靠性的PowerMate 0系列用于控制2轴的小型车床，取代步进电动机的伺服系统;可配画面清晰、操作方便、中文显示的CRT/MDI，也可配性能/价格比高的DPL/MDI。

(2)普及型CNC 0-D系列 0-TD用于车床，0-MD用于铣床及小型加工中心，0-GCD用于圆柱磨床，0-GSD用于平面磨床，0-PD用于冲床。

(3)全功能型的0-C系列 0-TC用于通用车床、自动车床，0-MC用于铣床、钻床、加工中心，0-GCC用于内、外圆磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于双刀架4轴车床。

(4)高性能/价格比的0i系列整体软件功能包，高速、高精度加工，并具有网络功能。

0i-MB/MA用于加工中心和铣床，4轴4联动;0i-TB/TA用于车床，4轴2联动;0i-mateMA用于铣床，3轴3联动;0i-mateTA用于车床，2轴2联动。

(5)具有网络功能的超小型、超薄型CNC 16i/18i/21i系列控制单元与LCD集成于一体，具有网络功能，超高速串行数据通讯。

其中FSl6i-MB的插补、位置检测和伺服控制以纳米为单位。

16i最大可控8轴，6轴联动;18i最大可控6轴，4轴联动;21i最大可控4轴，4轴联动。

除此之外，还有实现机床个性化的CNCl6/18/160/180系列。

2、德国西门子数控系统西门子是全球电子电气工程领域的领先企业，主要业务集中在工业、能源、医疗、基础设施与城市四大业务领域。

140年来，西门子以其创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地与中国开展全面合作，并以不断的创新、出众的品质和令人信赖的可靠性得到广泛认可。

在2011财年(2010年10月1日到2011年9月30日)，西门子在中国的总营收达到63.9亿欧元(不包括欧司朗和西门子IT 解决方案和服务集团)。

国内外重型数控机床的技术对比根据原国家机械工业部机床工具局规定：自身重量在10~30t范围内的机床属于大型机床，30~100t范围内的机床属于重型机床，大于100t的机床属于超重型机床（现在还没有权威部门给出新的定义）。

重型数控机床主要用于大型、特大型零件加工，是为国防军工、航空航天、船舶、能源（火电、水电、核电、风力发电）、交通运输（铁路、汽车）、冶金、工程机械等主要工业支柱产业以及国家重点工程项目服务。

目前，我国自主开发研制的重型机床和超重型机床产品基本满足了一些国家重点工程需要，并多次创造出极限规格的世界之最。

如我国已经制造出加工直径25m的超重型数控立式铣车床，镗杆直径320mm的落地式铣镗床，加工宽度为10m以上的数控龙门镗铣床，回转直径在5000mm以上的数控重型卧式车床等一批具有自主知识产权，而且技术水平已经接近世界先进水平的重型机床系列产品。

为了应对全球金融危机，国家采取了多种政策来扩大内需、保持经济增长。

我国正处于对传统生产方式进行现代化改进阶段，不论是铁路建设、电站建设、船舶制造、航空航天建设，还是汽车、工程机械、军工行业，均需要大量的高端机床来支撑。

而我国高档重型数控机床95%依赖国外进口。

为加强与国外同行竞争优势，解决我国在发展高档重型数控机床过程中的关键、核心问题，在国家《高档数控机床与基础制造装备》重大科技专项中，体现出国家急需的高档数控重型机床涵盖了重型机床系列的最主要产品，也反映出市场需求的发展趋势以及对产品技术水平要求方向。

“专项”中有7台高档数控机床属于重型机床行业范畴，说明国家对发展高档数控重型机床产品的期待，牵涉到的多台高档数控重型机床产品既是国家急需的高档装备制造设备，也代表了重型机床行业的技术发展方向。

发展中的国内外重型数控机床面对其他品种机床市场在金融危机下的快速下跌，重型机床市场几乎没有受到影响，这个诱因使许多机床厂家纷纷转向市场较好的大重型机床市场。

华中数控系统与国外系统对⽐以华中8型为代表的国产⾼档数控系统，经⽤户使⽤验证和第三⽅测试，其功能、性能和可靠性达到国外同类系统⽔平，可替代进⼝。

整体技术⽔平全⾯达到国际先进⽔平。

已在沈飞、成飞、航天8院、东汽等航空航天、汽车、发电装备制造等⼀批重点领域批量应⽤。

华中8型数控系统配置华中8型数控系统的⾼速钻攻中⼼机床智能制造的核⼼是“⼤数据”，离开“⼤数据”⼀切智能化决策、智能化控制都是空谈。

国外数控系统开放性较差，基本数据难以直接获取，⼤多数关键信息数据更是没有开放出来，与其他设备的信息互通与开放性受限，国内缺乏替代技术，后续维护困难，成为了企业在智能化车间升级改造过程中的瓶颈。

采⽤国产数控系统直接解决了这⼀瓶颈问题，华中数控⾃主研发了华中8型数控系统，包括系统控制系统软件、伺服驱动、伺服电机、相关通讯协议等，提供以太⽹接⼝，⽀持标准TCP/IP协议，经过简单参数配置即可实现外部系统与数控系统的通讯，同时可以直接获取到数控系统所有数据信息：设备状态数据、机床参数数据、所有内部寄存器/变量数据信息、运⾏G代码/机器⼈程序信息、电机位置/电流/跟随误差等数据、系统报警/IO、加⼯产品信息、⼑具使⽤寿命等实时数据信息。

为智能制造“⼤数据”分析、处理提供强有⼒的⽀持与保障。

配置华中8型数控系统机床能够满⾜企业⽣产加⼯要求，⽽且效率⽐国外系统⾼。

如下图所⽰，加⼯同⼀⼯序，使⽤相同G代码，进给修调倍率相同，使⽤国外系统机床加⼯时间为8分08秒，使⽤华中8型系统加⼯时间为7分46秒，⽐国外系统效率提升4.5%；同时采⽤华中数控⾃主开发的基于“⼤数据”的⼯艺参数智能优化技术，获取机床1ms周期性实时“⼤数据”，进⾏⼯艺参数智能优，使⽤优化后的G代码进⾏加⼯，时间为7分0秒，⽐优化前效率提升9.9%，⽐国外系统效率提升了13.9%。

华中8型数控系统与国外系统加⼯效率对⽐华中数控系统除了功能、性能、可靠性、开放性⾼等优点外，其在机床上安装接线也⽐国外数控简单、整洁，⼊下图所⽰，左侧为国外数控系统接线图，右侧为华中8型数控系统接线图，华中8型数控系统采⽤NCUC总线与IO设备、伺服驱动等进⾏通信，NCUC是我国⾃主知识产权的数控设备内部互联协议，其采⽤数据双向冗余传输，有安全的数据重发和检测机制。

国外最新数控系统介绍及几款重要系统对一，FANUC的新一代NGC系列数控系统FANUC的新一代NGC(NEXT GENERATION CONTROLLERS) 数控系统(以下简称为NGC系列)包括3个系列：•0i系列：高可靠性和高性能价格比的CNC，该系列包括FS0i/0i Mate-MODEL C；•16i系列：适合于各种数控机床的高速、高精、纳米CNC，该系列包括FS16i/18i/21i-MODEL B；•30i系列：适合于先进、复合、多轴、多通道、纳米CNC，该系列包括FS30i/31i/32i- MODEL A。

这三个系列的CNC数控系统是FANUC公司新近开发的数控系统。

涵盖低端到高端，并配合开发各种规格的高性能、高精度的旋转和直线移动的伺服电机(包括传感器)、伺服放大器和作为维修、调试的应用工具软件的“操作指南”、“伺服指南”、“TURN MATE i”等，构成了完整的系列。

这些系列的数控系统主要特点为：一、可以满足从低端到高端的需要从一般的车床、铣床、加工中心、磨床到功能齐全的复杂、先进的复合、高精、高速和高效、多轴联动、多工位、多通道数控机床等，都能满足，也可以适应从金切机床到冲压成形机床的不同品种的需要。

FANUC的NGC系列低端CNC为FS0i/0i Mate-MODEL C，是非常小型化的高可靠性、高性能价格比的数控系统。

其中FS0i - MODEL C最多可以进行4轴控制，它的功能以功能包形式划分为A、B两种，以便更适合不同机床的档次，比如对A功能包，可以用于模具加工。

而FS0i Mate-MODEL C，最多可以控制3轴，并具有操作工具“操作指南0i ”及“TURN MATE i”。

二、采用最新的硬件技术NGC的30i系列采用了最新的超高速微处理器。

另外，CNC内部的总线也实现了高速化的处理，因而大幅度提高了构成系统的CNC处理器、PMC处理器、数字伺服处理器之间的数据传输速度。