目前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的性能分析

1 系統(tǒng)使用的方便性

　　系統(tǒng)使用的方便性主要反映在系統(tǒng)的編輯部分。編輯部分是人和系統(tǒng)直接打交道的部分，即所謂人機(jī)界面。人機(jī)界面應(yīng)當(dāng)對用戶友好，也就是說，編輯部分應(yīng)當(dāng)盡量給用戶提供方便、快捷和舒適。作為一個(gè)好的系統(tǒng)，應(yīng)該具備以下幾點(diǎn)性能。

　　模態(tài)指令 模態(tài)指令又稱續(xù)效指令，是指一條指令不僅在本程序段內(nèi)部起作用，而且在后續(xù)的程序段內(nèi)仍保持作用，并可省略不寫，直到被適當(dāng)?shù)摹≈噶畲�替或中止。很顯然，利用模態(tài)特性可以節(jié)省程序編制工作量，所以模態(tài)是一臺數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該具備的基本功能。

　　·多指令共段 多指令共段是指一個(gè)程序段內(nèi)可以包括多種指令字。多指令不能共段，勢必增加指令的段數(shù)，是不方便的。

　　·輸入、檢索、修改一體化國內(nèi)許多系統(tǒng)在編輯時(shí)把輸入和檢索分成兩種不同的操作方法，造成輸入過程不能檢查程序，檢索過程不能自動出程序段號，這是很不方便的。一個(gè)好的系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)輸入、檢索、修改一體化，即輸入時(shí)可以檢索、修改，檢索時(shí)可以修改、輸入，并且自動出程序段號。

　　·漢化按鍵 目前，國外的數(shù)控系統(tǒng)想打入我國市場，都盡量采用漢化的人機(jī)界面。我們自己生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，更應(yīng)采用漢化按鍵，以方便用戶。

　　·自動排序字母 用戶在輸入一段程序時(shí)，很難保證按字母順序輸入，而檢索時(shí)又想按字母順序查找。為方便用戶，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)具有自動排序字母的功能。

　　·快速檢索 用戶在檢索程序時(shí)希望能迅速找到所需的程序段。因此，系統(tǒng)在檢索時(shí)應(yīng)具有快速翻段、立即找到程序末尾、程序開始以及程序中任一段的功能。

　　·指令功能強(qiáng)指令功能強(qiáng)可以大大簡化用戶的編程。例如加工一個(gè)五頭左旋蝸桿，蝸桿長度100mm，牙深3mm，模數(shù)為0.8，每頭螺紋切削分15次循環(huán)。對于這樣一個(gè)零件的加工，國內(nèi)許多系統(tǒng)要求用戶編寫75個(gè)循環(huán)程序段，外加多頭螺紋分度時(shí)錯(cuò)開一個(gè)螺距的指令。另外，還必須在指令執(zhí)行前安排一道X方向走步指令，以確定退尾方向，否則程序出錯(cuò)等等。如此這般，上述零件的加工程序編下來后要好幾頁紙。有的系統(tǒng)只用如下一條指令即可自動實(shí)現(xiàn)75次循環(huán)，即 G31 W100 I-3 K5 F0.8 L15 這樣顯然就方便多了。

　　·指令的多樣性 對于圓弧加工，圓心坐標(biāo)可以用I、K編程，也可以用半徑R編程。用半徑R編程方便，但它不能描述整圓。用I、K編程雖有點(diǎn)不便，但它能描述整圓。一個(gè)好的解決辦法就是兩種功能都具有。

　　對于螺紋加工，帶有退刀槽的螺紋希望采用直線退尾，以減少退尾長度。在管螺紋、螺栓等的螺紋車削中，退尾長度是次要的，重要的是要求等螺距退尾，以保證螺紋連接時(shí)具有良好的密封性。但是，等螺距退尾的退尾長度又過長。一個(gè)好的解決辦法就是兩種功能都具有，才能滿足用戶要求。

2 技術(shù)的先進(jìn)性

　　1) 插補(bǔ)速度 插補(bǔ)指走斜線和圓弧。一臺系統(tǒng)的圓弧插補(bǔ)速度很能反映該系統(tǒng)的水平。國內(nèi)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的圓弧插補(bǔ)速度一般小于600mm/min，但有的已達(dá)到1200mm/min。

　　2) 螺紋功能 螺紋功能最能反映一臺系統(tǒng)的水平�？匆慌_系統(tǒng)的螺紋功能通常從四個(gè)方面：一是自動化程度，二是高速加工能力，三是大導(dǎo)程加工能力，四是有無等螺距退尾功能。

　　·自動化程度：螺紋加工軟件應(yīng)該能夠自動判別編碼器的零位信號是高電平有效還是低電平有效，無需變動硬件；能夠自動計(jì)算出轉(zhuǎn)速，無須在程序中輸入主軸轉(zhuǎn)速S指令，還可避免主軸轉(zhuǎn)速輸錯(cuò)導(dǎo)致的失誤；能夠?qū)Χ囝^螺紋進(jìn)行自動分度，并且是沿圓周方向分度，以避免軸向分度時(shí)造成刀具碰到頂尖或工件的軸肩；能夠根據(jù)螺紋切深的正負(fù)號自動判別退尾的方向；能夠?qū)崿F(xiàn)多次切削的自動循環(huán)。

　　·高速加工能力：螺紋的高速加工能力主要體現(xiàn)在螺紋的進(jìn)給速度。螺紋進(jìn)給速度=主軸轉(zhuǎn)速×導(dǎo)程。螺紋進(jìn)給速度應(yīng)達(dá)到2m/min以上。

　　·大導(dǎo)程加工能力：國內(nèi)許多系統(tǒng)在說明書里對此提供一個(gè)公式為n≤(1200/T)-80

　　式中 n——主軸轉(zhuǎn)速，r/min

　　T——導(dǎo)程，mm

　　對于大導(dǎo)程T=12mm，這種系統(tǒng)只能在主軸轉(zhuǎn)速小于20r/min的條件下加工，很難滿足用戶要求。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)可以做到在加工12mm導(dǎo)程的螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速提高到125r/min而不丟步。

　　等螺距退尾功能：在管螺紋、螺栓等的螺紋車削中，要求等螺距退尾，以保證螺紋連接時(shí)具有良好的密封性。系統(tǒng)不具有等螺距退尾功能則無法保證。

　　3) 速度銜接技術(shù)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)需要升降頻。因而從一個(gè)程序段到另一個(gè)程序段之間，步進(jìn)電機(jī)是先降頻，停下，然后再升頻。當(dāng)兩條輪廓曲線相交時(shí)，這個(gè)問題不大，但是當(dāng)兩條輪廓曲線相切時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的這種特性將造成加工刀痕或平臺。采用速度銜接技術(shù)，可以使系統(tǒng)在加工過程中實(shí)現(xiàn)兩段程序之間的速度平滑連接，既保證了加工質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)率。

　　·手動定程和倒角 僅僅加工一個(gè)圓柱面或倒角，如果有手動定程和倒角功能，則無需編程。

　　·加工過程中的調(diào)速和坐標(biāo)動態(tài)顯示 這項(xiàng)技術(shù)反映了軟件的技術(shù)水平。有些系統(tǒng)沒有處理好這個(gè)問題，因而在加工過程中不能調(diào)整速度，在速度大于2m/min時(shí)不能動態(tài)顯示，給用戶帶來不便。

　　·掉電保護(hù)運(yùn)動位置和斷點(diǎn)運(yùn)行 機(jī)床在加工過程中如果突然斷電，用戶總希望系統(tǒng)能夠記下當(dāng)時(shí)位置，等來電時(shí)再從該處繼續(xù)運(yùn)行，這樣可以避免工件的報(bào)廢。掉電保護(hù)運(yùn)動位置和斷點(diǎn)運(yùn)行功能能夠解決上述問題。

　　·電動刀架控制器電動刀架控制器是數(shù)控車床故障率較高的一個(gè)部分。一般的刀架控制器采用繼電器邏輯控制線路來實(shí)現(xiàn)電動刀架自動換刀的控制。在這種邏輯控制線路中使用的元器件數(shù)量多，特別是使用了近10只帶有機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器，可靠性很差。有的數(shù)控系統(tǒng)采用軟件控制換刀，僅使用兩只接觸器，使電動刀架控制的可靠性大幅度提高。

　　·自動對刀 在數(shù)控車床上常配備電動刀架。電動刀架上幾把刀具的相對位置在加工前必須知道。如果采用手工試切對刀，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)料。采用自動對刀技術(shù)，對刀簡單、迅速、準(zhǔn)確，對4把刀只需幾分鐘。

　　·閉環(huán)控制 閉環(huán)控制技術(shù)可以自動補(bǔ)償機(jī)械傳動部件的變形、間隙以及傳動誤差，從而保證機(jī)床的加工精度。

　　·細(xì)分技術(shù) 細(xì)分控制技術(shù)是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的一項(xiàng)重要技術(shù)。它的優(yōu)點(diǎn)：一是有效地解決了步進(jìn)電機(jī)的低頻振蕩問題，使步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不再丟步。二是使數(shù)控機(jī)床脈沖當(dāng)量細(xì)化，例如十細(xì)分使原來的0.01mm的脈沖當(dāng)量變?yōu)?.001mm，從而提高了控制精度。三是細(xì)分控制技術(shù)還能使步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)輸出扭矩增大約30%。＝

　　·PLC功能有些機(jī)床不僅需要數(shù)控系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)精確的定位或軌跡控制，而且希望系統(tǒng)具有可編程邏輯控制器(PLC)的功能，以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制。當(dāng)然，用數(shù)控系統(tǒng)+ PLC控制器可以實(shí)現(xiàn)上述要求，但畢竟又費(fèi)錢又麻煩。如果數(shù)控系統(tǒng)本身帶有PLC功能，而且PLC部分的編程又采用大家習(xí)慣的梯形圖編程，那將是用戶所歡迎的。

　　·VMOS驅(qū)動技術(shù)影響系統(tǒng)可靠性的一個(gè)重要因素是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電源。采用功率晶體三極管的驅(qū)動電源線路復(fù)雜，功耗大，特別是由于晶體管的二次擊穿問題，導(dǎo)致了大功率晶體管驅(qū)動電源的可靠性差。VMOS管沒有二次擊穿問題，線路簡單，功耗小，開關(guān)速度高，可靠性大大提高。所以一個(gè)好的系統(tǒng)應(yīng)具有VMOS驅(qū)動技術(shù)。

3 系統(tǒng)的可靠性

看一臺系統(tǒng)的可靠性如何，應(yīng)注意以下五個(gè)方面。

1) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作為一個(gè)工業(yè)控制微機(jī)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在硬件抗干擾和軟件抗干擾方面采取一系列措施，才能保證高的可靠性。

2) 生產(chǎn)條件 系統(tǒng)生產(chǎn)規(guī)范，具有嚴(yán)格的元器件篩選、老化、檢驗(yàn)、測試能力。整機(jī)在出廠前要在45℃的溫度下連續(xù)運(yùn)行48h不出問題，如此等等才能保證系統(tǒng)可靠。

3) 驅(qū)動技術(shù) 采用先進(jìn)的VMOS驅(qū)動技術(shù)，要比大功率晶體管驅(qū)動可靠得多。

4) 刀架控制器 電動刀架控制器采用軟件控制，要比有觸點(diǎn)的繼電器開關(guān)邏輯控制可靠得多。

5) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國內(nèi)的系統(tǒng)通常有兩個(gè)通風(fēng)口，一個(gè)口進(jìn)風(fēng)，一個(gè)口出風(fēng)，風(fēng)從系統(tǒng)內(nèi)穿過。這種結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)在風(fēng)冷的同時(shí)，也給系統(tǒng)內(nèi)部帶來了灰塵、油煙、切屑之類。這樣的系統(tǒng)使用久了，很難不出毛病。一臺設(shè)計(jì)優(yōu)良的系統(tǒng)應(yīng)使系統(tǒng)機(jī)箱內(nèi)具有正氣壓，或者讓冷卻風(fēng)從系統(tǒng)體外經(jīng)過，即采用所謂體外冷卻方式。

4 如何選擇一臺經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)

　　·系統(tǒng)要可靠 采用上述的可靠性判別方法來判斷或從該生產(chǎn)廠家的老用戶處打聽使用情況。

　　·系統(tǒng)性能要滿足需求系統(tǒng)插補(bǔ)速度低了，生產(chǎn)率上不去；系統(tǒng)螺紋技術(shù)不過關(guān)，會造成多頭螺紋車削分度時(shí)刀具碰到尾頂針或工件軸肩，高速車削時(shí)主軸轉(zhuǎn)速上不去，大導(dǎo)程螺紋車不了，沒有等螺距退尾功能無法車管螺紋等；如果要加工兩線段相切的工件，沒有速度銜接技術(shù)，既可能形成加工刀痕又降低生產(chǎn)率；如果需要步進(jìn)電機(jī)在低頻區(qū) (200Hz左右對于0.01mm的脈沖當(dāng)量，200Hz頻率相當(dāng)于120mm/min的速度)工作又不丟步，細(xì)分技術(shù)是最佳的選擇；沒有自動對刀技術(shù)，多把刀具車削時(shí)十分麻煩；沒有閉環(huán)技術(shù)，精密加工時(shí)精度不能保證；沒有PLC功能，邏輯控制無法實(shí)現(xiàn)等，這些都隨用戶的需求而定。

　　·銷售單位的技術(shù)服務(wù)能力 數(shù)控系統(tǒng)是工業(yè)控制微機(jī)，它是在比較惡劣的環(huán)境下工作的，很難保證不壞。另外，它又是一種技術(shù)密集性產(chǎn)品，用戶在掌握使用前有一個(gè)熟悉的過程。因此技術(shù)服務(wù)的好壞，對數(shù)控系統(tǒng)的正常使用十分重要。

　　·生產(chǎn)單位的技術(shù)開發(fā)能力 數(shù)控系統(tǒng)無論在硬件或軟件方面都在不斷地發(fā)展和完善。沒有技術(shù)開發(fā)能力，將來系統(tǒng)就無法升級換代，無法滿足用戶的進(jìn)一步要求。

　　·性能價(jià)格比 在考慮上述四個(gè)方面以后，再來考慮價(jià)格問題才比較全面。這就是所謂的性能價(jià)格比問題。單純地看價(jià)格，不看性能，不看可靠性，不看技術(shù)服務(wù)和技術(shù)開發(fā)能力，其結(jié)果可能是適得其反。