从EMO2009欧洲国际机床展看现代数控系统的发展方向
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XIAO Ming ① ，XIONG Qingping ② （ ①CNC System Branch，CMTBA，Beijing 100055 ，CHN； ②National NC System Engineering Technology Research Center，Wuhan 430074 ，CHN） 两年一届的 2009 年欧洲国际机床展（ EMO 2009 ） 于 2009 年 10 月 5 － 10 日在意大利米兰国际展览中心 举行。该展会属于最知名的国际四大机床名展之一 。 为了解国际机床行业最新技术动态和发展趋势 ， 学习 欧洲知名数控企业先进的管理经验和产品技术 ， 中国 机床工具工业协会数控系统分会、 全国机床数控系统 标准化技术委员会共同组团参加米兰国际机床展 ， 并 参观德国的海德汉和力士乐公司等企业 。代表团一行 共 31 人， 成员来自行业协会、 国产数控系统骨干企业、 重点大学和研究所。 通过参观展览和考察企业， 代表团成员都感到收 获很大。EMO 2009 集高科技之大成， 展示高技术数 控机床、 数控系统， 以及最新科技和生产方式， 突出展 示未来数控机床发展趋势。 它是国际机床行业的窗 口， 是国际机床市场的缩影和晴雨表 ， 是中国机床企业 通往世界的最佳平台。国际知名数控系统企业面向市 场需求， 不断推出新的技术和产品， 试图占领更大的市 。 场份额 现将参展和参观情况总结如下。 参展情况。 1. 1 SIEMENS 公司（ 图 1 ） “productivity in motion ” 以 为主题， 西门子自动化 EMO 2009 与驱 动 集 团 在 展会中充分展示了其 CNC 数控应用全套解决方案 “cnc － drives － motors ” 。 数 控 装 置 类 的 产 品 包 括： Sinumerik 840D sl、828D 和 802D sl （ 基于驱动器的 CNC 控制器 ） 和 Sinumerik 840Di sl（ 基于 PC 的 CNC 控制器） ； 驱动类产品是 SINAMICS S120 驱动系统 （ 西门子新一代的驱动控制系 统， 集 V / F、 矢量和伺服控制于一体 ） ； 电动机类产品 1FN3 /1FN6 直线电动 包括： 1FK7 /1FT7 伺服电动机、 1FW6 力矩电动机、 1PH8 主轴电动机等。 机、 西门子公司采用展板和实际加工样件的形式向参 展嘉宾介绍其高性能数控系统在电力 、 航空航天、 医疗 器械等领域的应用情况。 1. 2 FANUC 公司（ 图 2 ） 日本 FANUC 公 司 在 本次展会上展出的产品可 数 以分为三大类： 机器人、 控装 置、 驱 动 和 电 动 机。 展现该公司产品的单元主 题技 术： 机 床 与 机 器 人 的 FANUC 公司 融合。 同时， 突出展示了其各类伺服驱 动系统和各种规格机器人， 展品种类是参展数控企业 中最多的， 参观的观众很多。
Special Reports
综
述
从 EMO2009 欧洲国际机床展看现代 数控系统的发展方向
肖 明① 熊清平 ②
（ ①中国机床工具工业协会数控系统分会 ， 北京 100055 ； ②国家数控系统工程技术研究中心 ， 湖北 武汉 430074 ）
View the Direction of Modern Numerical Control System Development from EMO2009
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EMO 2009 数控系统展出情况概述
本届 EMO 使用了米兰国际展览中心 （ fiera mila2 no） 16 个展馆中的 11 个， 展出面积约 10 万 m 。 在世 界金融危机对制造业带来的影响尚未消除的情况下 ， 企业参展仍然十分踊跃， 主要的国外数控机床、 数控系 充分显示出欧洲等经济 统企业都参加了本次展览会， 活跃地区正处于缓慢复苏的进程中 。 这次展览会基本汇集了国际上重要的数控系统制 造商如： 日本 FANUC 、 三菱、 德国西门子、 海德汉、 力士 乐、 西班牙发格、 意大利 FIDIA、 法国 NUM 等， 他们各 自展出了其各种档次的数控系统， 演示了最新的技术 发展趋势， 下面简要介绍这几家公司高档数控系统的
Special Reports 结合高速高精度的伺服控制， 可 获得光滑的加工表面 （ 图 6 ） 。其特点是当程序指令 为 1 μm 时， 发送到伺服控 制的位置指令以 1nm 进行 运算， 可以实现更平滑的 机 械 移 动。 可 以 配 置 FANUC 公司的 αi 或者 βi 系列伺服驱动器， 而配置 αi 系列伺服驱动器可获得更 平滑的加工表面。 （ 2 ） 强大的 PMC 功能模块（ FB ） 功能 其特点是： 把常用的 PMC 程序模块化， 可频繁调用； 使用简单的 程序调用已经注册的功能模块（ FB ） ； 通过设定参数修 方便再次 改梯形图内部逻辑； 标准化梯形图逻辑程序， ； ， 使用 使用梯形图编程 可以在计算机上使用。 （ 3 ） 主轴 HRV3 控制 0i MD 系统通过使用高速 DSP 和先进的控制算法， 可以提高电流控制的快速响 应和高稳定性。通过缩短速度回路的取样时间和高分 辨率的检测电路， 实现了高响应、 高精度的主轴控制。 此外， 还可大大提高 C 轴轮廓控制的性能。 2 . 1 . 3 30i /31i /32i 系统 FANUC 公司 30i /31i /32i 系统最大可以控制： 10 32 个进给轴， 8 个主轴， 通道， 可以用于五轴联动机床、 复合加工机床、 多通道加工， 其主要技术特点是： （ 1 ） Smooth TCP 功能 该功能包含两方面的平 滑： 一是刀具中心点的平滑移动， 二是刀具姿态的平滑 改变。通过平滑 TCP 的控制， 可以实现刀具中心点的 平滑控制。也就是在刀具摆动过程中， 首先保证刀具 ， 中心点以指令速度平滑移动 在此基础上反算控制点 的实际速度。Smooth TCP 功能既可以提高加工效率， 同时还能改善加工质量。 （ 2 ） serve guide for 5 － axis machine 和 serve guide 功能 这 是 FANUC 公 司 重 点 介 绍 的 功 能。 FANUC SEVRO GUIDE 是一个系统调试软件， 通过采集伺服 响应波形、 主轴波形以及 PMC 信号等数据， 自动调整 伺服和 系 统 的 相 关 参 数， 以 实 现 更 好 的 加 工 效 果。 Servo Guide 的调整功能包括： 自动调整 HRV 过滤器 和速度环增益； 自动调整快移时间常数； 自动调整高速 高精加工的支持参数； 自动调整反向间隙加速量； 自动 调整扭矩干扰的检测； 自动调整补偿量。 Servo Guide 可实现以下两方 通过调整以上参数， 面的功能： 一是抑制机床振动 （ 增益的调整 ） 的调整， 即通过观察机床频率响应来调整。 调整的基本过程 然后根据 为： 通过程序向电动机发送不同频率的指令 ， （ 1 ） 纳米插补
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综
述
ห้องสมุดไป่ตู้
Special Reports 1. 6 主流数控系统配套展出的比例 在这次展览会上， 在主流机床制造商展出的高档 数控机床上普遍使用的数控系统是以上这几家主流公 司的高档数控系统。 根据我们的初步统计， 在这次展 SIEMENS 公 司、 HEIDENHAIN 览会上配套的系统中， 公司和 FANUC 公司的数控系统较多。 其中， 在高档 SIEMENS 和 HEIDENHAIN 两 家 公 司 的 数控机床上， 特别是在欧洲机床市场占有较大份额。 特 产品最多， 别是在多轴、 高速、 复合加工、 具备测量等辅助功能的 高档机床上， 西门子 840D 系统仍然是主流配置。 1. 7 国产数控系统展出情况 国内的数控系统企业没有单独在展览会上进行大 规模的参展。大连机床集团与华中数控合资企业大连 高金数控有限公司展出了各类数控系统 。武汉登奇机 电技术有限公司独立参展， 展出了各类伺服电动机、 伺 服驱动器， 受到国外参展嘉宾的关注。
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国际数控系统企业重点展出产品的技术特 点
本届 EMO2009 上， 许多国际数控系统企业纷纷推 整个数控系统展区亮点纷呈。 现 出其重点推介产品， 将几个企业的重点展出产品的技术特点介绍如下 。 2. 1 日本 FANUC 公司 2. 1. 1 机器人系列产品 FANUC 公 司 机 器 人
展示的数控装置包括： FANUC30i /31i /32i 系列多 FANUC 0i /0iMD 系列 CNC ； 驱动和电 通道纳米 CNC 、 动机包括 αi 系列伺服驱动和电动机、 βi 系列伺服驱动 和电动机、 力矩电动机、 直线电动机等； 机器人包括 M M － 2000iA、 M － 710iC 三个系列。 － 1iA、 FANUC 的 30i /31i /32i 系 列 是 AI 纳 米 CNC 系 统， 是作为 16i /18i /21i 系列的后继而开发出来的。 该 纳米平滑、 智能轮廓控制 系列 CNC 采用了纳米插补、 等先进技术， 具有多轴、 多通道控制能力， 灵活支持各 5 轴机 种类型的机床， 比如自动机床、 车床、 组合机床、 床和复杂的高速高精机床。 1. 3 HEIDENHAIN 公司（ 图 3 ） HEIDENHAIN 公司展 出了包括直线光栅尺和角 旋转编码器、 数 度编码器、 显装置和高性能数控在内 的各 类 产 品， 展现其产品 主题： 适 于 高 性 能 机 床 的 测量和数控系统的最新发 是一个多功能、 展。主要展出其 iTNC 530 数控系统， 面向车间使用的适用于铣、 钻、 镗和加工中心的轮廓加 工数控系统。同时， 用一些装置展示使用其高精度测 量装置后， 机床数控加工从半闭环到全闭环后的精度 变化。用计算机演示其高档数控系统具备的高速加 工、 五轴联动加工、 智能化等功能。 1. 4 三菱公司 本次展览会上日本三菱公司推出了先进的 、 全纳 米控制的三菱 CNC 旗舰产品： M700V 系列的数控系 统， 并用标准件实现了一个五轴系统演示涡轮加工 。 SSS 展板强调了 M700V 数控系统的全纳米精度控制、 超光滑曲面控制和 3 维防碰撞的特点。同时也展出了 用于车床的 M70 系列， 还通过一个平行装置演示三菱 系统的同步技术。 1. 5 Bosch Rexroth AG（ 博世力士乐公司） （ 图 4 ） 博世力士乐公司展出 了 其 IndraMotion MTX 全 系列 数 控 系 统， 包 括 IndraMotion MTX 紧凑型、 IndraMotion MTX 标准型、 IndraMotion MTX 高端型、 IndraMotion MTX Micro。 其 中 IndraMotion MTX Micro 是力士乐 2009 年最新推出， 最大 4 轴联动控制， 主要 。 针对亚洲市场
系列 产 品 重 点 强 调 了 重 载、 协 同 控 制、 智能化主 题。 展 出 的 重 载 机 器 人 M2000iA 标注是世界上力 量最大 的 机 器 人 （ 图 5 ） ， 手腕部最大搬运重量达到 1 350 kg， 现 场 演 示 抓 取、 举升柱形齿轮环。其结构特点是对于力矩较大的某个 关节， 采用多个伺服电动机同步驱动， 而不是原来的采 用单个大功率电动机驱动。 据 FANUC 公司介绍， 经 过他们的实际测试， 这种结构动力性能更好。 FANUC 机器人标准配置具备视觉功能， 并且具备 网络化功能， 可以用 1 台微机管理多台机器人， 实现多 台机器人协同控制。 现场演示三台机器人一起工作， 焊接汽车消声器。 2. 1. 2 重点展出 0i MD 系统 0i MD 系统是 FANUC 公司继 0i MC 后推出的新 产品， 最大控制轴数 5 轴， 最大联动轴数 4 轴。在原来 0i MC 系统的原基础上， 0i MD 突出以下功能：
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肖 明① 熊清平 ②
（ ①中国机床工具工业协会数控系统分会 ， 北京 100055 ； ②国家数控系统工程技术研究中心 ， 湖北 武汉 430074 ）
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EMO 2009 数控系统展出情况概述
本届 EMO 使用了米兰国际展览中心 （ fiera mila2 no） 16 个展馆中的 11 个， 展出面积约 10 万 m 。 在世 界金融危机对制造业带来的影响尚未消除的情况下 ， 企业参展仍然十分踊跃， 主要的国外数控机床、 数控系 充分显示出欧洲等经济 统企业都参加了本次展览会， 活跃地区正处于缓慢复苏的进程中 。 这次展览会基本汇集了国际上重要的数控系统制 造商如： 日本 FANUC 、 三菱、 德国西门子、 海德汉、 力士 乐、 西班牙发格、 意大利 FIDIA、 法国 NUM 等， 他们各 自展出了其各种档次的数控系统， 演示了最新的技术 发展趋势， 下面简要介绍这几家公司高档数控系统的
Special Reports 结合高速高精度的伺服控制， 可 获得光滑的加工表面 （ 图 6 ） 。其特点是当程序指令 为 1 μm 时， 发送到伺服控 制的位置指令以 1nm 进行 运算， 可以实现更平滑的 机 械 移 动。 可 以 配 置 FANUC 公司的 αi 或者 βi 系列伺服驱动器， 而配置 αi 系列伺服驱动器可获得更 平滑的加工表面。 （ 2 ） 强大的 PMC 功能模块（ FB ） 功能 其特点是： 把常用的 PMC 程序模块化， 可频繁调用； 使用简单的 程序调用已经注册的功能模块（ FB ） ； 通过设定参数修 方便再次 改梯形图内部逻辑； 标准化梯形图逻辑程序， ； ， 使用 使用梯形图编程 可以在计算机上使用。 （ 3 ） 主轴 HRV3 控制 0i MD 系统通过使用高速 DSP 和先进的控制算法， 可以提高电流控制的快速响 应和高稳定性。通过缩短速度回路的取样时间和高分 辨率的检测电路， 实现了高响应、 高精度的主轴控制。 此外， 还可大大提高 C 轴轮廓控制的性能。 2 . 1 . 3 30i /31i /32i 系统 FANUC 公司 30i /31i /32i 系统最大可以控制： 10 32 个进给轴， 8 个主轴， 通道， 可以用于五轴联动机床、 复合加工机床、 多通道加工， 其主要技术特点是： （ 1 ） Smooth TCP 功能 该功能包含两方面的平 滑： 一是刀具中心点的平滑移动， 二是刀具姿态的平滑 改变。通过平滑 TCP 的控制， 可以实现刀具中心点的 平滑控制。也就是在刀具摆动过程中， 首先保证刀具 ， 中心点以指令速度平滑移动 在此基础上反算控制点 的实际速度。Smooth TCP 功能既可以提高加工效率， 同时还能改善加工质量。 （ 2 ） serve guide for 5 － axis machine 和 serve guide 功能 这 是 FANUC 公 司 重 点 介 绍 的 功 能。 FANUC SEVRO GUIDE 是一个系统调试软件， 通过采集伺服 响应波形、 主轴波形以及 PMC 信号等数据， 自动调整 伺服和 系 统 的 相 关 参 数， 以 实 现 更 好 的 加 工 效 果。 Servo Guide 的调整功能包括： 自动调整 HRV 过滤器 和速度环增益； 自动调整快移时间常数； 自动调整高速 高精加工的支持参数； 自动调整反向间隙加速量； 自动 调整扭矩干扰的检测； 自动调整补偿量。 Servo Guide 可实现以下两方 通过调整以上参数， 面的功能： 一是抑制机床振动 （ 增益的调整 ） 的调整， 即通过观察机床频率响应来调整。 调整的基本过程 然后根据 为： 通过程序向电动机发送不同频率的指令 ， （ 1 ） 纳米插补
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Special Reports 1. 6 主流数控系统配套展出的比例 在这次展览会上， 在主流机床制造商展出的高档 数控机床上普遍使用的数控系统是以上这几家主流公 司的高档数控系统。 根据我们的初步统计， 在这次展 SIEMENS 公 司、 HEIDENHAIN 览会上配套的系统中， 公司和 FANUC 公司的数控系统较多。 其中， 在高档 SIEMENS 和 HEIDENHAIN 两 家 公 司 的 数控机床上， 特别是在欧洲机床市场占有较大份额。 特 产品最多， 别是在多轴、 高速、 复合加工、 具备测量等辅助功能的 高档机床上， 西门子 840D 系统仍然是主流配置。 1. 7 国产数控系统展出情况 国内的数控系统企业没有单独在展览会上进行大 规模的参展。大连机床集团与华中数控合资企业大连 高金数控有限公司展出了各类数控系统 。武汉登奇机 电技术有限公司独立参展， 展出了各类伺服电动机、 伺 服驱动器， 受到国外参展嘉宾的关注。
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国际数控系统企业重点展出产品的技术特 点
本届 EMO2009 上， 许多国际数控系统企业纷纷推 整个数控系统展区亮点纷呈。 现 出其重点推介产品， 将几个企业的重点展出产品的技术特点介绍如下 。 2. 1 日本 FANUC 公司 2. 1. 1 机器人系列产品 FANUC 公 司 机 器 人
展示的数控装置包括： FANUC30i /31i /32i 系列多 FANUC 0i /0iMD 系列 CNC ； 驱动和电 通道纳米 CNC 、 动机包括 αi 系列伺服驱动和电动机、 βi 系列伺服驱动 和电动机、 力矩电动机、 直线电动机等； 机器人包括 M M － 2000iA、 M － 710iC 三个系列。 － 1iA、 FANUC 的 30i /31i /32i 系 列 是 AI 纳 米 CNC 系 统， 是作为 16i /18i /21i 系列的后继而开发出来的。 该 纳米平滑、 智能轮廓控制 系列 CNC 采用了纳米插补、 等先进技术， 具有多轴、 多通道控制能力， 灵活支持各 5 轴机 种类型的机床， 比如自动机床、 车床、 组合机床、 床和复杂的高速高精机床。 1. 3 HEIDENHAIN 公司（ 图 3 ） HEIDENHAIN 公司展 出了包括直线光栅尺和角 旋转编码器、 数 度编码器、 显装置和高性能数控在内 的各 类 产 品， 展现其产品 主题： 适 于 高 性 能 机 床 的 测量和数控系统的最新发 是一个多功能、 展。主要展出其 iTNC 530 数控系统， 面向车间使用的适用于铣、 钻、 镗和加工中心的轮廓加 工数控系统。同时， 用一些装置展示使用其高精度测 量装置后， 机床数控加工从半闭环到全闭环后的精度 变化。用计算机演示其高档数控系统具备的高速加 工、 五轴联动加工、 智能化等功能。 1. 4 三菱公司 本次展览会上日本三菱公司推出了先进的 、 全纳 米控制的三菱 CNC 旗舰产品： M700V 系列的数控系 统， 并用标准件实现了一个五轴系统演示涡轮加工 。 SSS 展板强调了 M700V 数控系统的全纳米精度控制、 超光滑曲面控制和 3 维防碰撞的特点。同时也展出了 用于车床的 M70 系列， 还通过一个平行装置演示三菱 系统的同步技术。 1. 5 Bosch Rexroth AG（ 博世力士乐公司） （ 图 4 ） 博世力士乐公司展出 了 其 IndraMotion MTX 全 系列 数 控 系 统， 包 括 IndraMotion MTX 紧凑型、 IndraMotion MTX 标准型、 IndraMotion MTX 高端型、 IndraMotion MTX Micro。 其 中 IndraMotion MTX Micro 是力士乐 2009 年最新推出， 最大 4 轴联动控制， 主要 。 针对亚洲市场
系列 产 品 重 点 强 调 了 重 载、 协 同 控 制、 智能化主 题。 展 出 的 重 载 机 器 人 M2000iA 标注是世界上力 量最大 的 机 器 人 （ 图 5 ） ， 手腕部最大搬运重量达到 1 350 kg， 现 场 演 示 抓 取、 举升柱形齿轮环。其结构特点是对于力矩较大的某个 关节， 采用多个伺服电动机同步驱动， 而不是原来的采 用单个大功率电动机驱动。 据 FANUC 公司介绍， 经 过他们的实际测试， 这种结构动力性能更好。 FANUC 机器人标准配置具备视觉功能， 并且具备 网络化功能， 可以用 1 台微机管理多台机器人， 实现多 台机器人协同控制。 现场演示三台机器人一起工作， 焊接汽车消声器。 2. 1. 2 重点展出 0i MD 系统 0i MD 系统是 FANUC 公司继 0i MC 后推出的新 产品， 最大控制轴数 5 轴， 最大联动轴数 4 轴。在原来 0i MC 系统的原基础上， 0i MD 突出以下功能：