国外最新数控介绍及几款重要系统对比

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。

对16i和30i系列，把CNC系统的数控功能板安装在显示器背面，这种显示器一体型的CNC使系统变成其厚度只有60mm超小型、超薄型的控制装置，大幅节省了机床的CNC系统安装空间，从而也为机床的小型化做出了贡献。

另外，还为用户开发了显示器和CNC控制装置相互分离的显示器分离型CNC。

与以往的CNC相比，在最大配置时，节省了二分之一的安装的空间。

对30i系列，为了提高系统的操作性，显示器采用了15英寸的宽屏彩色液晶显示器，该装置具有1024点×768点，将丰富多彩的信息显示在屏幕上。

另外，除了在液晶显示器的下面配备的横排软键外，还在液晶显示器的旁边新设了竖排软键。

利用横竖两排软键，可方便地进行屏幕操作。

三、多轴、多通道的数控系统NGC系列新开发的16i系列，轴数有了明显的增加，表2是16i系列的轴数，其中括弧内为旧16i系列的轴数据。

NGC系列具有丰富的5轴加工功能，这些功能主要为：1. 用于5轴加工的刀具中心点位置控制：5轴加工机床的加工程序在大多数情况下以小程序块指定，许多用户希望以简便而较少的程序段来编制复杂的加工轮廓。

根据这个需求，可采用5轴加工的刀具中心位置控制功能。

不管刀具的方向怎么变换，刀尖的路径以及速度都按照程序指定的路径及速度进行自动控制。

它除了与“直线插补命令”对应外，还与“圆弧插补命令”对应。

2. 倾斜面加工命令：在对工件上的某个倾斜面进行钻孔或铣槽等形状加工时，通过指定加工面为XY平面，编程工作就会变得很简单。

倾斜面加工命令可以实现这种指定方式，同时，不需要指定刀具的方向，就可以使刀具以垂直于倾斜的加工面的方式自动地定位刀具。

这个功能使在倾斜的加工面上的编程变得很简单。

3. 用于5轴加工的手动进刀：通过手轮、JOG和增量进给，可以轻而易举地使刀具沿着斜面移动，或使刀具沿着斜面的刀具方向移动，或者在保持刀尖位置的情况下改变刀具的移动方向。

这样，也就减轻了操作人员对准备作业的负担。

四、具有丰富的高精、高速功能1. 纳米插补：纳米插补产生以纳米为单位的指令给数字伺服控制器，使数字伺服控制器的位置指令平滑，因而也就提高了加工表面的平滑性。

通过将“纳米插补”应用于所有插补，无论是铣削加工还是车削加工，均可实现纳米级别的高质量加工。

此外，除了伺服控制外，“纳米插补”还可以用于Cs轴轮廓控制；刚性攻丝等主轴功能。

纳米插补的方框图如图2；其中HRV是“高反应矢量”控制的意义。

2. AI纳米轮廓控制功能：该功能不需要选择专用的硬件，就可以在直线插补和圆弧插补时进行纳米插补。

3. AI纳米高精度控制：使用高速的RISC处理器，以相应于机床性能的最佳进给率，在纳米插补下进行加工。

为了使平滑的运动有效，可对机床的各个轴因不同惯量产生不同的偏差进行分别的加速度设定；4. 加速度控制：防止由于加工形状的突然变化而产生的加速度的急剧变化，从而引起的冲击和振动，这个功能可以提高加工表面的质量，减少加工时间。

5. NURBS插补：NURBS是一种自由曲线；当采用CAD设计模具时，NURBS被广泛地用来表示自由曲线。

NGC 系列的16i和30i支持对NURBS曲线的编程。

对于模具所需要复杂曲线的加工，最可行的是将定义CAD设计的自由曲线的函数指令给CNC控制系统。

于是开发出NURBS插补的方法。

允许用较少的程序段定义出由大量短直线段组成的程序。

减轻了数据流的瓶颈。

该系列CNC精密地按NURBS曲线插补，于是加工出的零件近似于CAD设计的几何形状。

NURBS插补也支持5轴联动。

6. 纳米平滑：在模具加工中，可以再现由CAD设计的自由曲面，实现“无研磨”平滑。

“纳米平滑”是以NURBS 曲线从CAD/CAM系统的创建的微小线段程序中推测原来的自由曲面，以纳米为单位对业已创建的NURBS曲线进行插补的技术。

因此，可以得到接近所设计的形状的光洁的加工表面，减小手工研磨的工序。

由于纳米插补使用由CAD/CAM系统创建的微小的线段程序，因此可以继续使用过去已用惯的程序。

RISC(精简指令集计算机)控制：如果需要预计算的程序段很多，比如高速加工需要进行多达几十段甚至几百段的程序预计算，这是非常复杂的。

对于一般CNC而言，系统并没有这个处理能力。

为了提高计算机的计算能力，采用了RISC芯片控制。

五、高速、大容量、多通道的PMC30i系列由专用的处理器和最新的专用LSI组成的PMC，对大量的顺序控制进行高速处理。

可以在一台PMC上执行最多3个通道、各自独立的梯形程序。

每个梯形程序对应其自身独立的数据区，因而可以进行具有较高独立性的模块化、程序化的开发。

可以分别创建用于装载轴控制和外围设备控制的梯形程序，并对其自由地进行添加和修改。

可以根据每个用户的机床配置，简单地进行梯形程序的开发，实现机床的系统化。

此外，由于不需要用于外围设备控制的外部PLC，因而可以降低系统的成本。

由PMC管理的各类I/O与FANUC的I/O LINK串行连接。

FANUC I/OLINK除了连接通用的I/O外，还可以连接机床操作面板、用于外围设备控制的伺服放大器、便携式机床操作面板。

六、伺服HRV(High Response Vector)控制FANUC的伺服HRV控制是实现纳米CNC系统的高速、高精度的伺服控制。

目前已发展和实现了HRV4控制。

采用HRV4控制，可以大幅提高对命令的响应性和抑制外部干扰。

电流的控制是所有伺服控制的基础，HRV4可实现最高超过1kHz的高频响应特性。

它还可以实现增益更高的速度控制。

主轴HRV控制可实现主轴的高响应性和高精度；主轴HRV4的控制具有以下特点：1.在位置控制方式下与纳米插补相应，与进给轴一样，在主轴上也实现了纳米CNC系统；2.通过利用绕组温度信息的最佳电流相位控制，降低电机的发热量，实现不受温度影响的恒定输出。

通过主轴HRV控制，实现机床主轴的高精度、高响应和高效率。

七、丰富的网络功能利用丰富的网络功能和软件，通过网络传递和共亨信息，管理系统和使用系统。

利用以太网与工厂的网络相互连接构成FA(工厂自动化)系统、也可以从工厂外部进行远程监控；将CNC与PC机连接起来，即可观察NC程序的传输和机床的运转状态，又可以实时集中监控加工现场的作业。

它是在一个画面上支持从加工程序的编制、程序的检查、准备到实际加工等所有操作的操作指南功能；免掉了操作人员来回切换屏幕的麻烦；可以在程序屏幕和偏置屏幕上一次显示出大量数据，提高输入和确认的操作效率；在多轴系统中可以一次显示出多个位置信息，使得操作性有了改善；在多路径的系统中，最多可以将4个路径显示在一个屏幕上。

在构建复杂的多路径系统中，实现优良的可视性和操作性。

九、方便调试的“SERVO GUIDE”它通过CNC的以太网，把CNC和PC连在一起，利用FANUC的“SERVO GUIDE”软件作为伺服和主轴的调整工具；很容易检测出机床的误差和伺服调整的状态；它具有参数窗口(通过PC设定伺服参数，输出到CNC)、程序窗口(从PC机端编制测试程序，输出给CNC执行)和图形窗口(电机反馈脉冲经过CNC的缓冲器后显示在图形窗口，以便观测)。

十、适应控制器开放的要求NGC系列的3个系列数控系统都可以在不同程度上开放；1. 0i-C利用系统的以太网接口，通过FANUC的HSSB高速串行总线与PC机连一起，对用户开放。

它是在16i/18i/21i 和30i/31i/32i系统中，增加了PC机，PC机通过CNC的独有高速接口连接起来，并能高速传输大量数据，形成了最佳的融合。

由于它工作可靠，界面开放，不仅可以简单地实现机床制造商独有的功能，而且还与最终用户的要求灵活对应；可以使用最新的信息技术，比如配备PC特有的图形用户接口GUI的CNC和利用机床的操作、网络功能的信息交换、利用数据库的刀具文件管理等，以实现机床的智能化；越来越受到机床制造商的欢迎。

十一、纠错码的应用FANUC的CNC是基于系统化的LSI。

根据FANUC设计开发的原则，其电路的印刷板应含最少的元件。

由于CNC 计算速度的提高，电子电路的速度也得提高，它需要降低供电电压，以降低其损耗；这时驱动LSI的数字信号就象一个模拟信号；这就使CNC的信噪比降低了。

为此就有可能降低系统的可靠性。

纠错码是一种最尖端的可靠性技术，它在传输各类数据的过程中将纠错码添加在数据上，以使在数据传输过程中即便发生错误，也可以通过纠错码而检测出错误并予以纠正。

FANUC公司的CNC，从一开始就针对CNC内部的半导体存储器以及FSSB而使用ECC。

此外，ECC 还用在高速CNC内部BUS上。

这样，其可靠性一直深受用户好评的FANUC公司的CNC，它的可靠性又得到了进一步加强二，西门子数控1. 西门子产品种类西门子数控系统是西门子集团旗下自动化与驱动集团的产品，西门子数控系统SINUMERIK发展了很多代。