国外数控机床控制器实用性分析与探讨

1．前言 数控机床的控制器是数控机床的核心部件，它决定着一台数控机床的工作性能。而控制器的操作界面或操作面板是决定着机床操作实用性的重要指标。数控机床的控制器与操作面板或操作界面一直是机床生产商和最终用户最为关注的核心问题。本文将从实用性角度出发来分析探讨国外控制器的一些情况。 2．国外数控机床控制器的市场情况 目前国外数控机床控制器中发那科（FANUC）和西门子（SIEMENS）仍占领中高档控制器的主导地位，这两家公司在世界市场的占有率超过80%，其早期的传统式控制器（如FANUC O系列）占领了大部分市场，但近年来逐步被开放式控制器（如FANUC18i,16i,Siemens840D）取代，这类控制器结构复杂，功能强大，但价格也非常昂贵。 其次就是数控机床生产商自行开发的专用控制器，如美国的哈斯，赫克，日本的沙迪克，他们大多开发出自己的数控系统软件，移植到通过OEM贴牌定制的其它品牌数控系统上，甚至直接兼并一些小的数控品牌，从而拥有自主知识产权的专利技术，在一些特殊加工领域有其独到之处，适用于专业规模化生产中的整条流水线的集中装备。 3．国外主流控制器介绍与分析 3.1赫克（Hurco）控制器 赫克控制器的特点是采用开放式的系统架构，有对话式编程模式，同时也能运行标准的NC程序。目前赫克控制器主要有UltiMax系列及最新推出的WinMax系列。WinMax系列结合了菜单会话式的程序编写方式，运用大量的图像和数据计算软件，能利用系统功能，编制加工程序，并仿真实际加工中的三维效果，使操作员能直接通过手上的零件图来完成一般性的加工任务。 用于加工中心的Max控制器采用交互性图形，只要触摸显示屏幕上想要编辑的零件部分，数控系统立刻会在左边的屏幕上显示对应的数控代码部分。交互式图形提供了水晶般清晰的切削路径和零件几何图形，自动比例和无限的零件视图，包括等角视图。配备像DXF文件转换和零件测量等选项，使Max控制系统更强有力。 Hurco加工中心机床的控制器面板如图一所示。 图一 Hurco加工中心机床的数控面板 该控制系统的操作面板较为现代化，非常美观，也较实用，按钮排布也较合理。但会话式现场编程技术只能作为一种NC编程技术的补充，并不能全部代替NC编程。因为专业的编程软件如UG，Cimatron的编程能力以及用户界面是其绝对不能比拟的。 3.2发那科（FANUC）控制器 法那科控制器以其通用性强为特点，在数控机床控制器中占有量非常大，大多数数控机床都是FAUNC控制器。 如图二是FANUC某控制器的外观图。 该控制器的操作面板是一种长方框式，感觉有些呆板，不太灵活。但是这种模式不占用空间，与机床浑然一体。该控制器属于高速机床控制器，但它的软件依附于DOS开发，因此不支持多任务模式。在机床自动运行时，如果转换到其它模式，机床运行将会自动停止。显示器为液晶，但没有采用流行的触摸屏操作，依然是老式软键操作，且没有滑鼠，操作不太方便。该控制器的操作界面如图3所示。从中我们看出，画面的情况不是很好，过于简单，排布也不是十分合理。如机床的状态一直是显示在屏幕上，其实除了转速，操作人员需要一直看到它的情况很少. 图二FANUC一种控制器的外观图 图三 FANUC某控制器的操作界面 3.3 牧野（NAKINO）控制器 牧野公司早期就进行过加工中心研发，其最新的控制器为PROFESSIONAL5.但是牧野机床使用的内核依然是FANUC系统，只是操作界面为PROFESSIONAL5。PROFESSIONAL5是依附于WindowsCE开发的用户层友好界面。牧野机床的操作面板及用户界面如图四所示。 图四 牧野机床的操作面板及用户界面 牧野机床的操作面板与FANUC一样，依然是一种直板式操作。但其按钮的分布有一些优化，更为合理宜用。颜色的加入让整个面板有了一丝活气，分区也能更加明显。PROFESSIONAL5的功能非常强大，由于是WindowsCE开发，整个画面也更为清新爽眼。再加上液晶觖屏操作，整个系统不论是操作的舒适性还是灵活性都大大增强。WindowsCE网络化文件操作管理，如同PC操作一样亲切自然。 3.4 三菱（MITSUBISHI）控制器 三菱控制器也有很多种，这里以三菱的电加工机床控制器为例予以分析。电加工机床的控制屏幕如图五所示。 图五 三菱电加工机床的用户界面 该操作界面充分利用了颜色的效果，达到了视觉的清晰感。但是没有触摸屏，而是软键结合笔记本式的滑鼠操作，感觉操作性能不是很好。同时，没有MDI功能，不支持G代码操作找边碰数。子菜单的设计也不太友好，操作过于繁锁。 3.5 沙迪克（Sodick）控制器 沙迪克公司从电加工机床到注塑机，直到高速直线加工中心，控制器一直是自行研发。用于电加工机床上的LN系列控制器以其优越的操作实用性能获得了用户的一至好评。该控制器的外观与操作界面如图六所示。 图六 沙迪克电加工控制器的外观与操作界面 该公司的控制器面板采用电脑键盘排列方式，符合人们的使用习惯，操作起来得心应手。全部软键操作，配以触摸屏和无线鼠标，让操作无所不能。菜单的设计排列一目了然，浑然有序。MDI指令输入模式，可以运行单个指令或程序语句，能大大提高操作速度，实现高速操作！ 图七LN2X CNC数控系统 同时，该公司新推出LN2X系统。LN2X系统控制器设计新颖，外观漂亮，操作方便，只是如果紧急停止开关能设计在下面或上面将会更好。 4．关于控制器使用与开发的探讨 4.1 控制器功能要以实用为主 在开发或采用控制器时，要考虑到控制器的实用性。既要有必须的数控功能，不能缺少，同时也要避免片面追求过高的性能指标，以免使用率不高造成不必要的浪费。控制器的开发要考虑客户采购成本。如有些机床能通过以太网对机床故障实行远程诊断和维护，这在实验室或许可以实现。但在工业制造中，并不切实际，如果使用将需要很多的软件来支持，而且也没什么实用介值，只能是一种补充。还有现场会话编程功能，并不是所有的工件都能在现场编程解决，对于复杂的工件还是得用专业的CAD/CAM软件编辑NC程序。 4.2 控制器的开发采用要尽量与原有产品相同的特点 新的控制器开发或采用要尽量保持与原有产品相同的特点，对于采购商可以减少原有操作人员和维修人员的培训费用和时间，因操作不当造成的损失也会大大减少。开发商保持控制器的原有共性，能维持品牌能力，使以前优秀的功能继续保留，让老客户不会因感到陌生而放弃新的系统。 4.3 提高控制器的可靠性与完善售后服务 开发商要提高控制器的可靠性，力求产品的完美才能投入市场。在生产运转中，尽量做到零运行故障。同时要完善售后服务质量，保证快捷专业的售后服务，让用户对产品放心，有着美好的企业形像。 5. 结束语 客观地说，简单对市场上的某种控制器做出优劣好坏的定性判定是不科学的。上述各类控制器既然能存在于市场，就必然具有各自特定的市场定位和优势，只是占有的市场份额不同而已。控制器是数控机床的“大脑”，只有功能实用，外型美观，操作方便的控制器，才能占有数控机床的更多份额，立于不败之地。 作者简介： 李立，男，1979年生。湖北黄石市人，数控技术应用技师，十余年模具数控加工应用经验。对数控加工机床特别是日本SODICK机床有深入的了解，探讨过多种数控应用上的技术难题。