數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢
* I9 U4 @" Q, |1 O, G" `分析數(shù)控及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和市場的需求,,現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)顯現(xiàn)出以下明顯趨勢,。 3 H) D4 Z6 R- j; [: S! b9 o6 e
1) 控制系統(tǒng)的高性能 & \( e$ m3 `6 a/ `
(1) 高精,、高速加工
0 T- j% t! N6 ?0 h ?● 整個信息流都必須高速而不畸變地流動和轉(zhuǎn)化成刀具或工作臺運動,,才能在高速時加工出高精度的機械零件,。 3 t6 |. z' E" ~
● 數(shù)控系統(tǒng)占用空間小,、處理速度快,、控制精度高,。 2 m. v( x, K* d! |( W
● 應(yīng)用數(shù)字濾波器技術(shù),消除機械諧振,,提高伺服系統(tǒng)的位置增益,。 8 S4 n1 o1 X0 x; @
● 前饋控制,,補償由于伺服滯后產(chǎn)生的誤差。
& Q( F5 j. d* p u● 前瞻控制(LOOK AHEAD),,程序執(zhí)行前對運動數(shù)據(jù)進行計算,、處理,并進行多段緩沖,。 7 w8 K2 U* k% e5 T- A
● 減少電動機和控制單元的大小,,提高反饋編碼器的分辨率。
* G3 K) a* ]5 o; J4 |● 納米插補技術(shù),。 ' |+ T6 G- Q& l1 S" m4 v9 g% _* H
● 加加速度控制,,在加工曲面很大,形狀很尖的工件時,,減少機械沖擊,。
: m8 E& W8 z; g(2) 五軸加工功能和復(fù)雜加工功能的機床用數(shù)控系統(tǒng)
, s: S9 }) s# X2 [ e復(fù)雜的五軸加工,包括旋轉(zhuǎn)加工,,待處理的信息大大增加,,因此,在許多場合下,,數(shù)控系統(tǒng)需要增加RISC芯片的處理器進行預(yù)處理,。五軸聯(lián)動可以使用刀具最佳狀態(tài)進行加工,其主要功能有:
0 }4 u+ k1 ?1 h! _. A: q● 軸間刀具補償,,即使改變刀具的方向,,仍然可以按刀具方向進行補償。 & p3 [" e \9 @+ H
● 刀具中心控制,,即使改變刀具的方向,,刀具中心點的運動仍受控制。 % b2 d0 V6 X9 a& b5 A* p" E. ?
● 三維刀具半徑補償,,在垂直于傾斜刀具的平面可進行刀具半徑補償和刀具前沿偏置,。 " w/ q7 b1 g2 G5 {+ [' ]8 ]8 D6 a
● 三維圓弧插補,可以指定在傾斜平面內(nèi)的圓弧,。
9 C, o. P+ W, v3 \8 _ m/ b● 傾斜面加工指令:可以編制用來加工傾斜平面的加工程序,,此外,可以使刀具垂直于傾斜面的方式控制旋轉(zhuǎn)軸,。 + @* F4 S/ c/ d# w0 H4 d+ }0 _! g
● 三維手動進給,,可以以手動進給的方式,使刀具朝著沿傾斜面的方向和傾斜刀具的方向移動,。 # Q- y; N# X* W5 f
復(fù)雜的加工功能可以通過采用“學(xué)習(xí)控制” ,、“自適應(yīng)”控制等來改善伺服系統(tǒng)控制和數(shù)控系統(tǒng)本身的軟件解決。
7 Z8 u+ X ~" B# h# t* X(3) 復(fù)合數(shù)控機床用數(shù)控系統(tǒng)
. N9 a" D7 D4 T為了提高生產(chǎn)率,,數(shù)控復(fù)合加工機床的開發(fā)和研制已為數(shù)控機床的一種發(fā)展趨勢,,對其數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)增加以下功能: 0 h7 L% P2 O* C0 }
● 螺錐線功能
2 H9 Q i) g) z+ M( S) ? G+ k● 螺旋線功能 5 q' }' O+ ~* k; [3 L4 `6 X
● 三維圓弧功能
3 T( }& ]2 m9 m$ ^- Y- Y6 I● 刀具中心點控制
" c+ t7 i) M- V# N4 C) i: Q2) 控制系統(tǒng)的開放性 r9 v1 ^8 ~) P, a+ c: A; G/ h
為了滿足機床技術(shù)的發(fā)展,,要求數(shù)控系統(tǒng)透明以使機床制造商和最終用戶可以自由的執(zhí)行自己的思想。這就產(chǎn)生了開放結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng),。1987年美國空軍在政府支持下,,發(fā)表了著名的“NGC(下一代控制器)”的計劃,其重要內(nèi)容之一,,便是提出了“開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格(SOSAS)”,。90年代開始在美國空軍的支持下,美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院提出了“EMC(增強型機床控制器)” ,;由通用、福特和克萊斯勒三大汽車公司提出了“OMAC(開放模塊體系結(jié)構(gòu)控制器)”,,它相似于歐洲的“OSACA(對于自動化系統(tǒng)的開放體系結(jié)構(gòu))”,,等等。IEEE“開放系統(tǒng)技術(shù)委員會”定義“開放”的概念為:開放系統(tǒng)所執(zhí)行的應(yīng)用可以運行于多家制造者不同平臺,;并可以與其他系統(tǒng)的應(yīng)用相互操作而顯現(xiàn)與用戶交互的協(xié)同(IEEE 1003.0),。它具有(1)移植性;(2)擴展性,;(3)互操作性,;(4)縮放性。 , Q6 _( i i$ h) o0 G! Z) I$ d+ |
開放式數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)階段存在有以下2種形式:
2 Y. N' q9 K( a6 _' W: L+ V(1) 基于PC的CNC系統(tǒng):這種系統(tǒng)以PC機為平臺,,開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的功能,,通過伺服卡傳送數(shù)據(jù),控制坐標(biāo)軸電機的運動,。但由于受PC平臺的制約,可靠性稍差,,但具有較強的開放性。 8 H% ^7 ?* ^8 ^# X% G- y
(2) PC嵌入式:CNC+PC主板,,把一塊PC主板插入傳統(tǒng)的CNC機器中,;PC板主要運行非實時控制,CNC主要運行以坐標(biāo)軸運動為主的實時控制,。這種系統(tǒng) 現(xiàn)為主流趨勢,。
( _- k4 i. M! E3) e -制造和STEP-NC標(biāo)準(zhǔn)
5 @! ]+ [9 B, F$ j) w* J在信息化技術(shù)蓬勃發(fā)展的推動下,制造業(yè)正面臨著一個以提升競爭能力為目標(biāo)的構(gòu)建全企業(yè)數(shù)字化時代,。作為主要制造裝備的數(shù)控機床及其組成的制造系統(tǒng)也將積極地向數(shù)字制造業(yè)邁進,。它將成為一個信息集成和快速實施的制造單元,其主要特征歸結(jié)為3F(柔性化,、聯(lián)盟化,、新穎化)、3I(集成化,、信息化和智能化)和3S(系統(tǒng)化,、軟件化和個性化),。 5 i5 \- X; E( c6 g
數(shù)字制造泛指在機床生產(chǎn)過程中,用數(shù)字技術(shù)進行控制,、通訊和管理,。因此,制造業(yè)迫切需要綜合性的信息交換技術(shù)來實現(xiàn)各種計算機輔助(CAx)系統(tǒng)之間的有效集成,。為此,,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)工業(yè)自動化系統(tǒng)與集成技術(shù)委員會(TC184)下屬的SC4開發(fā)了產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)STEP(Standard for the Exchange of Product Model Data, ISO10303)來適應(yīng)這個要求,這使制造業(yè)出現(xiàn)了整個企業(yè)過程鏈利用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的可能,。由于數(shù)控機床及的數(shù)據(jù)格式不同,,這就要求不同的CAx系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)的中性文件來進行數(shù)據(jù)交換,將STEP標(biāo)準(zhǔn)研究擴展到數(shù)控加工領(lǐng)域,,為STEP-NC 的標(biāo)準(zhǔn)研究,,1995年,ISO/TC184/SC1/WG7開始制訂新標(biāo)準(zhǔn),�,!�CNC控制器用的數(shù)據(jù)模型”亦稱(STEP-NC)。它是NC的數(shù)據(jù)從CAD/CAM到CNC的數(shù)據(jù)模型,。它解決了現(xiàn)行的NC程序缺乏通用性及移植性的問題,。實現(xiàn)STEP-NC的數(shù)控系統(tǒng),與因特網(wǎng)結(jié)合在一起,,非常容易實現(xiàn)利用網(wǎng)絡(luò)傳遞信息,,進行全球的CAD/CAM與CNC一體化的加工制造。這將使裝備制造業(yè)水平有一個質(zhì)的飛躍,。 |