10 典型数控系统简介

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1 数控系统的基本知识及常见数控系统

华中数控
现代数控技术发展趋势
1 高速、高精加工 2 数控系统具有多轴控制、多轴联动和复合加工的控制功能 3 数控系统开放化、智能化和网络化
华中数控
二、数控系统的组成
数字控制机床是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床，它是数控技术的典型应用。数控系统是实现数字控制的装置，计算机数控系统是以计算机为核心的数控系统。计算机数控系统的组成如图所示。
华中数控
四、常用数控系统简介
1、FANUC数控系统简介
1） FANUC公司创建于1956年；
2）1959年首先推出电液步进电机； 3）70年代，一方面从Gettes公司引进直流伺服
电机制造技术，一方面与西门子合作，学习其先进的硬件技术；
4）1976年成功开发出5系统；后与西门子联合开发出7系统。
(从这时，FANUC成为世界上最大的专业数控生产厂家)
FANUC公司目前生产的CNC装置：
1）F0； 2）F10／F11／F12、F15、F16、F18； 3）F00／F100／110 ／ 120／150。
F00／F100／110 ／ 120／150系列是在F0／10／11／12 ／15的基础上加了MMC功能，即CNC、PMC、MMC三位
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计算机数控阶段也经历了三代:
1970年第四代—小型计算机数控系统； 1974年第五代—微处理器组成的数控系统 1990年第六代—基于PC的数控系统。华中数控
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，才从根本上解决了数控系统可靠性低，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也是在上世纪的七十年代末、八十年代初以后的事情，也就是说数控技术经过了近三十年的发展才走向普及应用。

典型数控系统

德国海德汉尔530数控系统
Heidenhain的iTNC530 控制系统是适合铣床、加工中心或需要优化刀具轨迹控制之加工过程的通用性控制系统，属于高端数控系统。该系统的数据处理时间比以前的TNC系列产品快8倍，所配备的“快速以太网” 通讯接口能以100Mbit／ s的速率传输程序数据，比以前快了10倍，新型程序编辑器具有大型程序编辑能力，可以快速插入和编辑信息程序段。
是用计算机控制加工功能，实现数值控制的系统。CNC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，并配有接口电路和伺服驱动装置，用于控制自动化加工设备的专用计算机系
统。
• CNC系统由数控程序存储装置（从早期的纸带到磁环，到磁带、磁盘到计算机通用的硬盘）、计算机控制主机（从专用计算机进化到PC体系结构的计算机）、可编程逻辑控制器（PLC）、主轴驱动装置和进给（伺服）驱动装置（包括检测装置）等组成。 • CNC系统是一个专用的实时多任务计算机系统，在它的控制软件中融合了当今计算机软件技术中的许多先进技术，其中最突出的是多任务并行处理和多重实时中断。 • CNC系统是一种位置控制系统。其控制过程是根据输入的信息(加工程序)，进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。CNC系统的核心是CNC装置。由于采用了计算机，使CNC装置的性能和可靠性提高，促使CNC系统迅速发展。
• • • ①0i系列——只卖给中国(如沈阳机床厂)②16i系列——可以卖给台湾、韩国 ③30i系列——供本国和美国使用新系列:150i/160i/180i/210i
0D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 0C系统：0—TC 用于普通车床、自动车床 0—MC 用于铣床、钻床、加工中心 0—GCC 用于内、外磨床 0—GSC 用于平面磨床 0—TTC 用于双刀架、4轴车床 POWER MATE 0：用于2轴小型车床 0i系列：0i—MA 用于加工中心、铣床 0i—TA 用于车床，可控制4轴 16i 用于最大8轴，6轴联动 18i 用于最大6轴，4轴联动 160/18MC 用于加工中心、铣床、平面磨床 160/18TC 用于车床、磨床 160/18DMC 用于加工中心、铣床、平面磨床的开放式CNC系统 160/180TC 用于车床、圆柱磨床的开放式CNC系统

常见的数控系统

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。

数控机床控制系统介绍PPT(27张)

（4）PMC软件组成
PMC软件分为初始化、运行和关闭三个组成部分。
3．加工中心的基本功能程序段
加工中心的基本功能包括轴运动控制、手轮、归零、各种工作方式转换、主轴准停、手动调整操作面板的管理等功能。
（1）工作方式转换程序段（2）主轴速度修调
3.3.4 PMC典型子模块举例
Z轴去换刀位；主轴准停；刀库前进； Y轴去换刀位； X轴去换刀位；松刀吹气；
3.2 机床常用数控系统
3.2.1 SIEMENS数控系统
SINUMERIK 840D共设置有10个数控通道，具有同时处理10组加工数据的能力；最多可控制24个NC轴和6个主轴。标准配备的以太网接口具有很强的通信功能。
3.2.2 FANUC数控系统
FANUC 16/18系列数控系统具有多主轴、多控制轴控制功能，数控铣床可以构成具有三轴联动和五轴联动功能的加工中心；具有与计算机联网组成柔性制造系统的能力。
•
1、想要体面生活，又觉得打拼辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不到，又何必抱怨这个世界都和你作对？人生的道理很简单，你想要什么，就去付出足够的努力。
•
5、心情就像衣服，脏了就拿去洗洗，晒晒，阳光自然就会蔓延开来。阳光那么好，何必自寻烦恼，过好每一个当下，一万个美丽的未来抵不过一个温暖的现在。
•
6、无论你正遭遇着什么，你都要从落魄中站起来重振旗鼓，要继续保持热忱，要继续保持微笑，就像从未受伤过一样。
•
7、生命的美丽，永远展现在她的进取之中;就像大树的美丽，是展现在它负势向上高耸入云的蓬勃生机中;像雄鹰的美丽，是展现在它搏风击雨如苍天之魂的翱翔中;像江河的美丽，是展现在它波涛汹涌一泻千里的奔流中。

典型数控系统简介

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7.2 SIEMENS数控系统
SINUMERIK 802D为全数字数控系统，最多可控制四个数字进给轴和一个主轴。CNC通过PROFIBUS总线于 I/O模块和数字驱动模块相连接，主轴通过模拟接口控制。
SINUMERIK 802S/802C/802D采用SIMATIC S7-200PLC指令集对系统内部的PLC进行编程。
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7.2 SIEMENS数控系统
（1）全功能键盘有竖直结构和水平结构可选择。（2）I／O模块PP72／48与PROFIBUS连接，提供72点数
字输人和48点数字输出(+24V，0．25A)。 PLC功能相当于SIMATICS7-200，有2048个标志位，32个定时器和32个计数器。（3）机床控制面板除了操作机床所需的全部按键和开关外，还提供了六个用户定义键。机床控制面板用两个扁平电缆连接到I／O模块上。（4）增量式光电编码器输出信号为sin／cos 1VPP， 0~65535脉冲/r，最高频率350kHz，主轴编码器输出 TTL差分信号。
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7.2 SIEMENS数控系统
操作面板(OP020)采用液晶显示屏幕，可独立安装在便于操作的位置上，操作面板和ECU之间由专门的电缆连接起来。机床控制面板(MCP)可以和操作面板(OP020)安装在一起，也可以独立安装，它们之间由专门的电缆相连接， MCP上有六个自由定义键，用户可根据需要设定机床功能。图7-7所示为SINUMERIK802S连接图。
第七章典型数控系统简介
7.1 华中数控系统 7.2 SIEMENS数控系统 7.3 FANUC数控系统
7.1 华中数控系统
7.1.1 华中数控系统介绍

典型数控系统介绍FANUC西门子广州数控华中数控

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。

典型数控系统介绍课件

应用领域
发展历程
FANUC系统广泛应用于加工中心、数控车床、磨床和铣床等机床设备。
FANUC系统自上世纪70年代推出以来，不断进行技术升级和产品迭代，始终保持其在数控领域的领先地位。
Siemens数控系统
技术特点
Siemens数控系统以其强大的计算和控制能力著称，能够实
现复杂零件的高效加工。
03
应用领域
高效化发展的数控系统将广泛应用于汽车、航空航天、模具制造等领域
，满足这些行业对高效率和高精度的加工需求。
数控系统的智能化发展
智能化发展
随着人工智能和物联网技术的快速发展，数控系统的智能化成为未来的重要趋势。通过引入人工智能算法和大数据技术，数控系统可以实现自适应加工、智能故障诊断等功能。
应用软件
根据具体的加工需求，开发用于实现特定加工功能的软件。
支撑软件
提供软件开发和运行的支撑环境，如操作系统、数据库管理系统等。
数控系统的功能特点
高精度加工
数控系统采用数字化控制方式，能够实现高精度的加工。
自动化程度高
数控系统能够实现加工过程的自动化，减少人工干预，提高生产效率。
加工灵活
数控系统可以通过改变加工程序实现不同零件的加工，具有很高的灵活性。
故障排除
根据故障分析结果，采取相应的措施进行故障排除，如更换部件、调整参数、修复软件等。
ABCD
故障分析
根据故障的表现和特征，分析故障产生的原因和可能的影响范围。
预防措施
针对故障产生的原因，采取相应的预防措施，以降低故障发生的概率和影响程度。
05
数控系统的未来发展趋势
数控系统的高效化发展
伺服系统

数控系统概述

数控机床
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ .
数控系统：
1）一种采用数字信号进行工业控制的系统； 2）数控机床的核心部分； 3）整个数控机床的运算中心和控制中心；
图 2.1 计算机群控系统
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图 2.1 计算机群控数控系统
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功能：
1）多坐标轴联动控制 2）刀具位置补偿 3）系统故障诊断 4）在线编程
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5）加工、编程并行作业 6）加工仿真 7）刀具管理和监控 8）在线检测 9）网络加工
称实时中断服务程序；后台程序（又称背景程序）--循环执行的主程序。
● 中断型
图 2.6 前后台程序执行时间的关系
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图 2.6 前后台程序执行时间的关系
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功能模块
图 2.7 系统软件功能模块图 2.8 华中数控世纪星数控软件功能图
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图 2.7 系统软件功能模块
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图 2.8 华中数控世纪星数控软件功能图
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1.1 数控系统的硬件组成
组成 ● 微机基本系统 ● 人机对话界面接口 ● 通信接口 ● 进给轴控制接口 ● 主轴控制接口 ● 辅助控制接口等
图 2.2 数控系统的硬件组成
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图 2.2 数控系统的硬件组成
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1.2 数控系统的软件功能及实现
两种结构
● 前后台型结构：前台程序--与机床控制直接相关的实时控制部分，又
数控机床

数控系统（数字控制系统）详细资料大全

数控系统（数字控制系统）详细资料大全数控系统是数字控制系统的简称，英文名称为（Numerical Control System），根据计算机存储器中存储的控制程式，执行部分或全部数值控制功能，并配有接口电路和伺服驱动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。

基本介绍•中文名：数控系统•外文名：Numerical Control System•全称：数字控制系统•配有：接口电路和伺服驱动装置发展,简介,基本构成,软体结构,硬体结构,相关系统,运动轨迹,伺服系统,加工工艺,功能水平,重要因素,常见故障,五轴数控简介,工件坐标旋转,RTCP,刀具矢量编程,五轴斜面加工,五轴插补,工作流程,发展数控系统及相关的自动化产品主要是为数控工具机配套。

数控工具机是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透而形成的机电一体化产品：数控系统装备的工具机大大提高了零件加工的精度、速度和效率。

这种数控的工作母机是国家工业现代化的重要物质基础之一。

数值控制（简称“数控”或“NC”）的概念是把被加工的机械零件的要求，如形状、尺寸等信息转换成数值数据指令信号传送到电子控制装置，由该装置控制驱动工具机刀具的运动而加工出零件。

而在传统的手动机械加工中，这些过程都需要经过人工操纵机械而实现，很难满足复杂零件对加工的要求，特别对于多品种、小批量的零件，加工效率低、精度差。

1952年，美国麻省理工学院与帕森斯公司进行合作，发明了世界上第一台三坐标数控铣床。

控制装置由2000多个电子管组成，约一个普通实验室大小。

伺服机构采用一台小伺服马达改变液压马达斜盘角度以控制液动机速度。

其插补装置采用脉冲乘法器。

这台NC工具机的研制成功标志著NC技术的开创和机械制造的一个新的、数值控制时代的开始。

软体的套用在1970年的芝加哥展览会上，首次展出了由小型机组成的CNC数控系统。

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10．4．1 10．4．2 10．4．3 10．4．4 10．4．5 10．4．6 10．4．7 10 4 7 轴控制功能高精、高速加工的控制功能多种插补功能机械误差补偿功能人机界面的友好网络功能安全与维修性不断完善
11．国内数控机床生产厂家简介．
（略）
12 国内外流行的个人计算机 CAD/CAM软件软件
8．PowerMILL AutoCAM是一基于．是一基于知识库的智能加工模块，它为简单知识库的智能加工模块，快速刀具路径产生提供了最终解决方案。该程序的使用十分简单，仅方案。该程序的使用十分简单，需简单输入需进行加工的CAD模型，模型，需简单输入需进行加工的模型指定毛坯尺寸以及将使用的加工机床——包括是使用传统加工还是进包括是使用传统加工还是进行高速加工。行高速加工。
10 典型数控系统简介
10.1 机床数控系统概述
数控系统是对机床进行控制，并完成零件自动加工的专用电子计算机。
10.2 FANUC 7M系统系统
（略）教材 P226-233
10．3 中华型 CME988系统．中华I型系统
（略）教材 P233-239
10.4 数控系统功能的主要发展趋势
1．Pro/E（Pro/Engineer）是美国．（）是美国PTC 公司（公司（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）开发的，参数技术公司）大型CAD/CAM/CAE集成软件。集成软件。大型集成软件
2．UG（Unigraphics）软件起源于美国麦道．（）飞机公司，后于1991年11月并入世界上最大飞机公司，后于年月并入世界上最大的软件公司——EDS公司。公司。的软件公司公司 3．Solid Edge是通用机械．是通用机械CAD/CAE/CAM 一是通用机械体化软件，三维实体造型系统。体化软件，三维实体造型系统。Solid Edge V5采用了采用了Unigraphics solutions 的采用了 parasolid造型内核作为软件核心。Solid 造型内核作为软件核心。造型内核作为软件核心 Edge 将装配设计、零件造型、钣金设计和将装配设计、零件造型、图纸生成结合在一起，图纸生成结合在一起，为用户提供了从二维到三维的设计及加工等功能。到三维的设计及加工等功能。
7．SolidCAM是专业多轴数控加工软．是专业多轴数控加工软件， SolidCAM提供的加工方式有提供的加工方式有二轴半加工，三轴加工，二轴半加工，三轴加工，3+2多面加多面加旋转加工，工，旋转加工，驱动旋转加工和电线放电加工。线放电加工。 SolidCAM 提供基于 Windows的数据加工系统并与的数据加工系统并与 SolidWorks完全集成。完全集成。．软件是美国CNC 软件是美国 Software, Inc.所研制开发的所研制开发的 CAD/CAM系统 CAD/CAM系统，是最经济有效的全系统，方位的软件系统。方位的软件系统。
4．Cimatron软件是以色列．软件是以色列Cimatron公软件是以色列公司的产品，司的产品，最早被用来设计开发幼狮喷气式战斗机及潜艇等。气式战斗机及潜艇等。该软件是一套全功能、高度集成的CAD/CAE/CAM系统，系统，功能、高度集成的系统现已被广泛地应用于机械、电子、现已被广泛地应用于机械、电子、交通运输、航空航天、科研等行业。运输、航空航天、科研等行业。 Cimatron软件的软件的CAM模块为加工制造软件的模块为加工制造业提供了从2轴到轴的可靠的NC功能轴到5轴的可靠的功能。业提供了从轴到轴的可靠的功能。
5．CATIA 的产品开发商．的产品开发商Dassault System（达索）成立于（达索）成立于1981年。年它的集成解决方案覆盖所有的产品设计与制造领域，已经成为航空航设计与制造领域，天业的主流软件、汽车工业的事实天业的主流软件、标准。标准。
6．Mechanical Desktop是Autodesk公．是公司为机械设计专门设计的新系统。司为机械设计专门设计的新系统。 Mechanical Desktop通过融合二维与通过融合二维与三维的设计扩展了AutoCAD设计环境的三维的设计扩展了设计环境的能力。这套CAD/CAE/CAM软件可以由能力。这套软件可以由 MDT/Inventor完成三维模型及其装配设完成三维模型及其装配设利用MSC/FEA进行需要的分析，进行需要的分析，计，利用进行需要的分析利用HyperMILL系统进行相关零部件的利用系统进行相关零部件的数控编程，自动生成NC代码代码。数控编程，自动生成代码。