1.4　多轴加工常用数控系统

目前，市场上广泛应用于多轴联动数控机床的数控系统主要有HEIDENHAIN（海德汉）

数控系统、SINUMERIK（西门子）数控系统、FANUC（发那科）数控系统、华中数控系统。

1.4.1　 HEIDENHAIN（海德汉）数控系统

德国海德汉公司在机床数控系统产品研发方面处于世界领先的地位，其研发的iTNC 530数控系统是其具有代表性的产品之一。iTNC 530通过优化路径控制、提前计算轮廓和控制加加速（Jerk）算法，使用户拥有了在最短时间内加工完美表面所需的恰当功能。最优秀的3-D数控系统在无刀具补偿情况下，iTNC530的3-D线段程序段处理时间只有0.5ms，因此它支持更快的运动速度，包括复杂轮廓上的运动速度，例如可用24m/min的进给速率加工0.2mm长小直线段的模具程序。特别设计的用于加工3-D轮廓的加加速（Jerk）控制和直线段间圆弧过渡功能，可获得平滑的表面和高精度尺寸。iTNC 530还具有预读功能，可以预测方向变化，调整运动速度使之符合编程表面要求。根据需要，当刀具切入工件后还可以使iTNC 530减慢进给速率。因此，在程序中只需要将最高加工速度编程为进给速率，iTNC 530自动根据工件轮廓调整实际速度，节省加工时间。如果NC程序使用法向矢量，例如用CAM系统生成的程序，iTNC 530会自动计算端铣刀、球头铣刀或盘铣刀的3-D刀具补偿量。

HEIDENHAIN iTNC 530数控系统具有以下特点：

（1）能够实现更短的程序段处理时间，轮廓加工精度更高。

（2）优异的高速加工和5轴加工特性，使加工速度、精度和表面质量达到很好的统一。

（3）配备实时3D插补、刀具中心点管理、倾斜和圆柱面加工功能。

（4）系统中集成的DCM文件动态碰撞监控功能，解决了多轴加工复杂的干涉碰撞检查问题，集成的AFC自适应进给控制，可有效减少加工时间、机床故障率等。

（5）具备了DXF文件导入直接生成加工程序，使CAD/CAM与数控加工无缝集成。

（6）友好的界面，如图1-13所示，面向车间的编程方法，编程中采用对话式编程，无需记忆G代码。

1.4.2　 SINUMERIK（西门子）数控系统

西门子数控系统是德国西门子公司的产品，一直以其优质稳定的性能在业界拥有良好的口碑。SINUMERIK 840D sl是西门子公司在2010年推出的高性能数控系统，其具有简单、分布式的系统设计结构，是一款功能强大、开放、灵活的数控系统，直观明了的用户界面在操作和编程方面为用户提供了便利的支持，利用完善的SINUMERIK MDynamics（3轴/5轴）铣削工艺包、优异的同步功能，80位浮点数纳米（NANOFP）计算精度、空间补偿系统（VCS）等创新技术的应用使机床性能更胜一筹，实现最佳的加工质量。在SINUMERIK 840D sl延续了840D的使用功能的基础上，增强了操作的方便性和舒适性。同时，SINUMERIK 840D sl控制系统和SINAMICS S120驱动还集成安全功能，在所有必需的机床操作中最大限度地确保人员和机床的安全。

西门子数控系统具有以下特点：

（1）高度开放的HMI和NCK能满足不同客户的个性化需求，无论是各种用户定制画面，还是专有技术、特殊工艺均能轻松与系统无缝连接，最多可以配31个轴。

（2）SINUMERIK 840D sl极佳的动态性能和加工精度对简单零件或是复杂零件的加工，都可取得理想的加工质量。

（3）SINUMERIK 840D sl的使用更加方便，其在设计之初，就针对加工本身的特点进行了功能的整合，同时还考虑到工艺流程和生产管理的需要。

（4）SINUMERIK 840D sl的用户界面基于HMI-Advanced，可与ShopMill或ShopTurn完美组合，无论是铣削或是车削应用，还是通用型应用或实用的工件和刀具测量功能、人性化的刀具管理、高度可靠的3D程序模拟、简明的刀具图形显示等功能都极大地简化了机床设置过程，显著缩短了加工准备时间，提高了生产和流程效率。

（5）SINUMERIK840Dsl融入了图形编程的程序，可以迅速地完成从图纸到数控程序的生成，不论是直观的工步编程还是灵活的高级语言编程，借助ProgramGUIDE编程向导以及生动的动画支持功能，操作人员不需要编程手册即可快速选择适当的加工方式，轻松高效地生成加工程序。

图1-14所示为SINUMERIK 840D sl数控系统操作界面。SINUMERIK 840D sl除了支持ShopMill工步编程，加工步骤以工序表的形式显示，使操作者一目了然之外，还可以快速、高效地进行DIN或ISO语言编程。DIN程序是由若干指令段构成，每个指令段由若干条指令构成，每条指令又包括两个部分：指令字和指令参数。指令中以指令字区分不同指令的功能。例如，G01指令为G，为准备功能G指令；M03中指令字为M，为辅助功能指令。

1.4.3　 FANUC（发那科）数控系统

日本FANUC公司自20世纪50年代末生产数控系统以来，已开发出四十多种系列的数控系统，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，市场占有率较高。

FANUC 31i数控系统是先进、复合、多轴、多通道的高端数控系统，图1-15所示为FANUC 31i数控系统操作界面，是该公司的代表作，以高性能、高稳定性著称，具有以下特点：

（1）系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆卸，各控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。

（2）提供了大量丰富的PMC信号和PMC功能指令，这些信号与指令可以便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加编程的灵活性。

（3）具有很强的DNC功能。系统提供串行RS232传输接口，使通用PC和机床之间的数据传输更方便、更可靠。

（4）提供丰富的维修报警和诊断功能，其维修手册为用户提供了大量的报警信息，并以不同的类别分类。

（5）具有丰富的5轴加工功能，包括RTCP功能、刀具三维半径补偿功能、倾斜面加工功能、5轴手工进刀功能。

（6）具有丰富的高精、高速加工功能，包括纳米插补、AI纳米轮廓控制功能和加速度控制功能、纳米平滑功能等。

1.4.4　华中数控系统

武汉华中数控股份有限公司创立于1994年，获得国家科技进步二等奖1项、省部级科技进步一等奖4项，有9项产品被评为国家级重点新产品，华中数控系统被列入首批自主创新产品目录。2011年，华中数控系统光荣入选国家“十一五”重大科技成就展。华中数控具有自主知识产权的数控装置形成了高、中、低3个档次的系列产品，公司在前期技术积累的基础上，整合国家重大专项3个课题的研发任务，瞄准国外高档数控系统的最高水平，研制了华中8型系列高档数控系统新产品，已有数十台（套）与列入国家重大专项的高档数控机床配套应用；具有自主知识产权的伺服驱动和主轴驱动装置性能指标达到国际先进水平，自主研制的5轴联动高档数控系统已有150多台在汽车、能源、航空等领域成功应用。2009年开始，华中数控针对市场实际需求，瞄准国际领先的高档数控系统技术水平，集中优势研发力量，以产品化为目标，自主研制HNC-848总线式高档数控装置，并且得到了高档数控重大专项的支持。HNC-848总线式高档数控装置具有多通道、多轴联动、高速高精加工能力，适用于数控车、铣、车削中心及立式卧式加工中心、车铣复合、5轴龙门机床等大型、重型、高速、精密数控机床。目前，HNC-848总线式高档数控装置已经与重大专项支持的十类44台套高档数控机床配套，主要技术指标与国外高档数控系统相当，是重大专项课题机床配套最多的国产高档数控系统。

图1-16所示为华中8型（HNC-848）数控系统操作界面，其具有以下特点：

（1）采用双CPU模块的上下位机结构、模块化、开放式体系结构，基于具有自主知识产权的NCUC工业现场总线技术。

（2）支持多轴多通道、多轴加工及车铣复合加工。

（3）梯形图在线监控和编辑及线框图的保存（界面任意切换，图形不丢失）。

（4）强大的宏程序功能，用户可以使用更多的变量、函数，同时增加了用户宏程序模态调用等一系列高级功能。

（5）支持龙门轴同步、动态轴释放/捕获、通道间同步等功能。

（6）简化编程功能：镜像、缩放、旋转、直接图纸尺寸编程等，内置各种加工工艺循环功能。