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 840D3.1.2 FANUC 数控系统63.2 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的发展才走向普及应用的。

还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控(即CNC)了，而我国仍习称数控(NC)。

所以我们日常讲的"数控"实质上已是指"计算机数控"了。

2.2数控系统的发展趋势从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了五十多年的历程。

近10年来，随着计算机技术的飞速发展，各种不同层次的开放式数控系统应运而生，发展很快。

总体上讲，目前世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面：①向高速、高效、高精度、高可靠性方向发展。

②向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展。

③向PC—based化和开放性方向发展。

④出现新一代数控加工工艺与装备，机械加工向虚拟制造的方向发展。

⑤信息技术(IT)与机床的结合，机电一体化先进机床将得到发展。

⑥纳米技术将形成新发展潮流，并将有新的突破。

⑦节能环保机床将加速发展，占领广大市场。

第三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 840DSINUMERIK 840D是西门子公司20世纪90年代推出的高性能数控系统。

它保持西门子前两代系统SINuMERIK 880和840C的三CPU结构：人机通信CPU(MMC-CPU)、数字控制CPU(NC-CPU)和可编程逻辑控制器CPU(PLC-CPU)。

三部分在功能上既相互分工，又互为支持。

在物理结构上，NC-CPU和PLC-C P U合为一体，合成在NCU(Numerical Control Unit)中，但在逻辑功能上相互独立。

SINUMERIK 840D的特点主要包括：(1)数字化驱动。

在SINUMERIK 840D中，数控和驱动的接口信号是数字量，通过驱动总线接口，挂接各轴驱动模块。

(2)轴控规模大。

最多可以配31个轴，其中可配10个主轴。

(3)可以实现五轴联动。

SINUMERIK 840D可以实现X、Y、Z、A、B五轴的联动加工，任何三维空间曲面都能加工。

(4)操作系统视窗化.SINUMERIK 840D采用Windows95作为操作平台，使操作简单、灵活，易掌握。

(5)软件内容丰富功能强大。

SINUMERIK 840D可以实现加工(Machine)、参数设置(Parameter)、服务(Services)、诊断(Diagnosis)及安装启动(Start—up)等几大软件功能。

(6)具有远程诊断功能。

如现场用PC适配器、MODEM卡，通过电话线实现SINUMERIK 840D与异域PC机通信，完成修改PLC程序和监控机床状态等远程诊断功能。

(7)保护功能健全。

SINUMERIK 840D系统软件分为西门子服务级、机床制造厂家级、最终用户级等7个软件保护等级，使系统更加安全可靠。

(8)硬件高度集成化。

SINUMERIK 840D数控系统采用了大量超大规模集成电路，提高了硬件系统的可靠性。

(9)模块化设计。

SINUMERIK 840D的软硬件系统根据功能和作用划分为不同的功能模块，使系统连接更加简单。

(10)内装大容量的PLC系统。

SINUMERIK 840D数控系统内装PLC最大可以配2048输入和2048输出，而且采用了Profibus现场总线和MPI多点接口通信协议，大大减少了现场布线。

(11)PC化。

SINUMERIK 840D数控系统是一个基于PC的数控系统。

3.1.2 FANUC 数控系统6FANUC 数控系统6，是具备一般功能和部分高级功能的中级型CNC 系统，分成6M与6T 两个品种，它们的硬件部分是通用的，只变更其部分软件来获得不同功能，6T 适用于车床，6M 适用于铣床和加工中心。

FANUC数控系统6 的特点主要包括：(1) 可靠性高。

由于使用了大容量磁泡存储器、大规模专用集成电路和高速微处理器，而且在制造过程中采用严格筛选，使用自动检测器进行自动检测以及环境试验等措施，大大提高了电路的可靠性。

为了提高动作的可靠性，该系统还备有数据奇偶校验、程序对比校验和时序校验等校验功能。

(2) 适用于高精度、高效率加工，最小脉冲当量为1 μm或0.001in，具有提高加工精度的间隙补偿和丝杠螺距误差补偿功能；还有自动监视和自动补偿伺服系统漂移的功能；有自动监视误差寄存器的静态误差与动态误差的功能；备有高效率的随机选择自动换刀机构和纯电气式的主轴快速定向控制系统；有控制主轴电动机转速、确保切削速度不变的恒速切削控制；还有为缩短加工时间的许多固定循环。

(3) 容易编程。

备有由用户自己制作特有变量型子程序的用户宏功能；有不必预先计算就能够直接指定刀尖设定点的刀尖半径补偿功能；能用图样标记半径值直接指令的圆弧补偿；还有便于某些交换工作台机械编程的返回第2 参考点功能，只需指定精加工尺寸就可以自动进行粗切削、精切削的复合型固定循环。

(4) 容易维护保养，现场调试方便。

能够使用微处理器进行CNC系统内部监视，能判断160 种(6M)或130 种(6T)停车故障；确认CNC 系统的所有输入/输出开关信号的显示值或输出值，能发现数控柜和机床强电柜的故障；间隙补偿量、螺距误差补偿量、伺服系统时间常数等参数可简单地用MDI输入设定。

(5) 操作性好，使用安全。

大容量磁泡存储器，具有最大320m 控制带的存储、编辑功能，用程序号检索可以调出所需程序进行加工，具有相当于DNC 的功能；使用CRT 显示器能确认程序内容、偏移量的设定与变更和各种动作的状态，加上手动操作，大大提高了操作性能；使用带小数点的数字表示尺寸或位置可以防止眼误；具备便于工程管理、刀具寿命管理的累计使用时间显示功能等；为了保护所存入的程序，使用带“锁”的键输入；为防止刀具与工件冲撞，使用了存储式限位开关，设置刀具禁入区域。

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1“世纪星”系统配置主要特点如下：1）基于工业PC的数控系统，先进的开放式体系结构。

可与数控车、数控铣、加工中心、车铣复合等机床配套。

2）“世纪星”系统有普及型（HNC-21）和功能型（HNC-22）两个系列，可配4个进给轴，最大联动轴数为4轴（可扩展到6轴控制和联动）。

进给轴控制接口类型有脉冲、模拟、串口等多种类型，可连接多种伺服电机和步进电机。

既可用作半闭环、闭环控制，也可用作开环控制。

3）系统配置7.7英寸彩色液晶显示器（分辨率640×480象素），也可配10.4英寸TFT 彩色液晶显示器（分辨率640×480象素），画面美观、清晰、直观。

4）可选配电子盘、硬盘、软驱、网络等存储器，极大地方便用户的程序输入。

用户程序可断电储存容量达16MB。

程序存储个数无限制,直至存储器写满。

5）标准配置40路输入和32路输出，不需扩展即可满足大部分车、铣和加工中心的控制要求，并可根据需要扩展到128路输入和128路输出。