1、機床產品的數控系統選型策略分析在數字化控制技術和精密制造技術高速發展的今天，數控機床以其加工質量、精度和效率高，加工復雜形面零件能力強，加工柔性強（適應多種加工對象），與CAD/CAM網絡兼容性好，適合制造加工信息集成管理，設備的利用率高，正常運行費用低等諸多優點，正日益成為現代制造業的主流加工設備。而數控系統堪稱數控機床的“大腦”，如何為機床配置合適的數控系統及選擇哪些數控功能，一直是機床生產廠家和最終用戶所最關注的核心問題之一。在本文中，筆者將結合國內外主要種類的數控系統特點，從機床生產廠家和最終用戶的不同角度對機床產品的數控系統選型問題分別作出策略性的分析和探討。 1 國內外主要數控系統

2、的特點分析1.1 國產數控系統廣州數控、凱恩帝數控、華中數控、航天數控、大森數控、華興數控等，發展至今已有十余年歷史，在國家的大力扶植下已有了很大的發展，不但在經濟型數控系統方面實現了規?；a（如廣州數控、凱恩帝數控年產量均已突破5萬臺），而且在中檔數控系統的研發及產業化上取得了突破（如廣州數控、華中數控已成功開發出五軸聯動的數控系統）。目前，國產數控系統還主要應用于舊設備的數控化改造領域及車、銑類中低端經濟型數控機床市場。1.2 進口品牌數控系統大致可分為日系和歐系兩大類。日系以發那科為主，輔以三菱、大偎、馬扎克等品牌，在國內的數控車、銑床和加工中心市場擁有較大的市場份額；歐系則以西門子為

3、代表，加上發格、海德漢、力士樂等品牌，目前占據國內中高端數控機床市場的主流地位。上述品牌中，如發那科、西門子等較有影響力的大公司，均以設立合資或獨資公司的形式在中國內地建廠，實現了部分產品的本地化制造。1.3 機床制造商自行開發的專用數控系統如美國的哈斯公司、格里森公司等，他們大多開發出自己的數控系統軟件，移植到通過OEM貼牌定制的其它品牌數控系統上，甚至直接兼并一些小的數控品牌，從而擁有自己的數控硬件平臺。一般而言，這類專用數控系統都集成了機床制造商擁有自主知識產權的專利技術，在一些特殊加工領域有其獨到之處，適用于專業規?；a中的整條流水線的集中裝備。1.4 以PMAC為代表的開放式數控系

4、統它們一般都是在普通的PC工控機上插入相應的運動控制卡，可運行于Microsoft windows環境下，用戶可以自由的配置數控系統的其它軟硬件。因其良好的開放性，最初很受一些科研院所的歡迎，隨著技術的不斷進步，現已逐漸向普通工業場合推廣?？陀^地說，簡單對市場上的某種數控系統做出優劣好壞的定性判定是不科學的。上述各類數控系統既然能夠存在于市場，就必然有其各自特定的市場定位，優勢或弱項，區別僅在于市場份額的大小不同而已。所以，無論是機床制造廠家還是最終用戶在選型時決不能先入為主，應該針對實際的裝備需求做科學的分析，判斷和決策，選擇出最適合的數控系統型號。2 機床設計中的數控系統選型策略2.1數控

5、系統設計選型的一般程序一般來講，正規的機床制造廠家對于新型產品的設計選型會遵循ISO9001質量保證體系相關標準的要求，制定一系列規范化的程序，主要包括：2.1.1 新產品開發前的市場調研機床制造廠家在開發新的機床產品前，一般應該做廣泛深入的市場調研，如對目標客戶群的調查走訪，對國外同類樣機的資料檢索及現場考察等。2.1.2 形成設計任務書根據調研結果及可行性論證，確定新產品的市場定位及主要技術指標，最終形成設計任務書。設計任務書即是整個新產品研發的綱領性文件，是包括數控系統選型在內的所有設計工作的基本依據。2.1.3 確定機床的數控設計方案根據設計任務書的要求，研究確定機床電氣系統的整體控制

6、方案，明確主要技術環節的控制方法及相關功能選項。2.1.4 篩選出符合要求的數控系統型號從技術可行性和功能適用性的角度，從眾多種類的數控系統中篩選出兩種以上型號的數控系統，并與相關供應商聯系，制作系統配置清單及詢價，以備最終的數控系統選型論證。2.1.5經論證及評審后完成數控系統定型將備選型號的數控系統相關資料提交設計評審會議（至少兩次），經評審組專家質詢和充分論證后，最終確定該機床的數控系統標準配置型號。2.2系統選型中的數控功能選擇依據數控系統主要由控制單元、伺服驅動和測量系統三部分組成。在設計選型中的數控功能選擇也是圍繞這三個部分展開的。大致包括以下幾點：2.2.1 根據機床的幾何結構和

7、傳動結構及其運動插補關系確定數控通道數（坐標系個數）和伺服軸（直線軸和回轉軸）個數，插補算法的選擇等；2.2.2 根據機床的精度要求確定數控系統的位置控制方式：開環/半閉環/全閉環；以及對數控系統的多程序預讀、光滑控制、輪廓優化等多方面的性能要求；2.2.3 根據機床的加工范圍和規格確定各個數控軸的行程，同時通過對加工范圍所覆蓋的典型零件的加工工藝和工序流程的分析，進而確定合理的軸進給速度和主軸轉速；2.2.4 根據機床的控制動作框圖及其復雜程度，如是否配置刀庫、交換工作臺、自動上下料裝置等輔助機構、有無加工工件的節拍要求等，確定數控系統的的檔次要求（包括內置CPU個數，可擴展的外部I/O點數

8、以及多任務處理能力等）。2.3 影響數控系統設計選型的非功能性因素數控系統的功能適用性對于數控機床的設計選型無疑是重要的限制性因素，但不可否認的是：因為目前市場上幾種主要的數控系統的基本功能選項大同小異，同檔次系統的性能指標接近，所以最終決定數控機床系統配置型號的往往是那些非功能性因素。2.3.1 價格因素激烈競爭的數控機床市場，迫使機床制造廠家的設計人員在面對檔次和性能接近的數控系統時，必然傾向于選擇價格較低的品牌。尤其是對經濟型或普及型數控機床而言，其數控系統價值在整機售價中所占的成本比例已接近30%。價格因素在機床設計的系統選型時就顯得尤其敏感。2.3.2 系統可靠性根據統計，與數控系統

9、相關的故障是數控機床主要的故障源之一。因此，數控系統的可靠性問題是系統設計選型時必須考慮的因素。特別是對數控系統在惡劣電磁環境中的抗干擾能力，必須在系統設計選型時做出相應的可靠性評價。2.3.3 系統開放性對于某些專機類的數控機床產品，要求數控系統具有較好的開放性，以便設計人員更加方便地在數控系統的硬件平臺上集成相關控制軟件。2.3.4 貿易條件除上述價格因素外，數控系統供貨商在合同中所承諾的其它貿易條件，如交貨期、付款方式、質保期、出口許可證、售后服務、技術支持等也在相當程度上影響到數控系統的設計選型。2.3.5 目標客戶的認同度設計選型的數控系統型號是否被大多數目標客戶所認同和接受，將直接

10、關系到新型機床的市場前景。有實力的機床制造廠家可以向用戶提供兩種數控系統配置選擇，即標準配置和選項配置。當然，這兩種數控系統的選型是建立在充分的市場調研基礎之上的。在現實中，影響機床制造廠對數控系統設計選型的因素還有很多，譬如機床廠商的行業地位，產品的市場占有率（壟斷程度），機床廠商與系統供應商的關系，國家的政策導向，設計人員對系統的熟悉程度等。3 就設備采購中的數控系統選型問題提幾點建議很多最終用戶在采購數控機床時，對機床的機械性能、工藝要求、驗收標準等均已有了相當程度的了解。但對于數控系統的選型則存在一定的盲目性。在此，筆者提出幾點建議，謹供參考。   3.1 應根據機

11、床的性能需要來恰當選擇數控系統的功能配置用戶在訂購數控機床時，既要把必需的數控選項功能訂全，不能遺漏，同時也要避免因片面追求高的性能指標，以致因使用率不高而造成不必要的資金浪費。某些選項功能并不實用，但價格不菲。例如，通過以太網口實現對機床故障的遠程診斷功能，在實驗室完全可以實現。但在工業現場的實際應用中你將發現，并非配置一個以太網接口那么簡單，不但要有專門軟件來支持，而且機床制造廠家必須提供相應的響應機制才行。況且，國外研究機構的統計數據表明，僅有不到25%的機床故障可以通過遠程診斷的方法來解決。3.2 在數控系統的選型時注重長期運行成本的估算在計算數控機床的投資回報率時，既要計算一次性采購

12、成本，還要加上其長期的運行成本，包括能耗費用、人員工資、維修費用等。因此，在數控機床的系統選型時，應盡量選擇技術成熟的新型系統。雖然初次購置費用會有所增加，但可以保證相對較長時期的備件供應，同時，在系統淘汰前的維修費用也會大大降低。同樣道理，應盡量避免選購二手的進口數控設備。3.3 盡量選擇與原有數控設備相同的數控系統品牌采購新機床設備時,優先考慮選擇與原有數控設備相同的數控系統品牌，可以減少原有操作人員和維修人員的培訓費用和時間，盡早使新機床投入使用產生效益，因人為操作原因造成的機床故障發生幾率也會大大降低。原有的零件程序一般都可以不經修改直接調用。3.4 數控系統的可靠性和售后服務質量對機床用戶至關重要建議機床用戶在設備采購前向有經驗的業內人