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通用机床的发展现状


  数控机床是现代加工车间重要的装备。它的发展是信息技术(IT)与制造技术(MT)结合发展的结果。近20年来,信息技术的急剧发展大大激发和增加了制造系统的上层智能功能;下一个20年,智能将延伸到工厂的车间底层,控制器将具有更高性能和更多功能;由于控制器的柔性,单台机床将变得更加灵活和精巧;可以广泛地进行通信;方便地进行集成和重构;对过程进行测量,预示结果,诊断故障,避免事故;并按照科学的模式进行加工,达到较佳的生产效率。下面是一些关于控制器新的发展情况。
  CNC控制器的性能进一步提高、具有更多功能
  (1)多坐标、多系统控制
  比如FANUC新的高档控制器11S30i—MODEL A系统,较大控制系统数为10个系统(通道),多轴数和较大主轴配置数为40轴,其中进给轴32轴,主轴为8轴,较大同时控制轴数为24轴/系统。较大PMC系统为3个系统。较大I/O点数为4096点/4096点,PMC基本命令速度为25ns。较大可预读程序段:1000段。这是当前世界配置高的数控系统。由于具有多轴多系统配置,因此特别适合大型自动机床,复合机床,多头机床等的需要。
  (2)高精、高速加工功能
  这是CNC系统重要的功能,由于有了这个功能,使制造技术(MT)大大地向前发展了。数控机床采用计算机控制,可以保证加工的零件具有很高的精度重复性。但为了得到一定的功能,输入控制器的信号要经过一系列处理,不可避免地要失真、延时。因此在高速加工时,要保持高的加工精度就要采取一定的措施减少失真、延时。高精、高速的加工,除了机械设计和制造要保证能实现目标外,对CNC系统的要求主要是处理速度快、控制精度高。采用前馈控制,以补偿由于伺服滞后所产生的误差,提高加工精度。适当控制进给率和采用恰当的加减速曲线可以减少加减速滞后所产生的误差。“前瞻”控制在程序执行前对运动数据进行计算、处理和多段缓冲,从而控制按高速运动,而且误差很小。对于机床平滑运行的高精度轮廓控制,采用对指令形式的实时识别,可以较佳地控制速度、加速度和加加速度,因而使加工总是保持在较佳状态。为了防止扰动,开发数字滤波器的技术,以消除机械的谐振,提高伺服系统的位置增益。高精进给和主轴的伺服系统对高速、高精和高效十分重要。目前主要从以下几方面提高其性能。减少电机和驱动器以及控制单元的大小,提高编码器的分辨率;直线移动轴可以来用直线伺服电机驱动;减少机械传动链,提高刚度,提高精度。当主轴电机采用同步电机时,它非常适用于齿轮机床的系统,齿轮机床有时需要很低的主轴速度,但精度很高。比如,FANUC伺服电机的设计体积小,采用高增益控制,伺服电机是无齿槽效应的电机,带有1.6xlo’脉冲/转分辨率的编码器。伺服控制采用交流数字伺服控制,具有很高电流检测精度,采用相应的硬件,可以产生所谓“纳米控制”,也就是在系统检测分辨率为1岭m时,插补分辨率可以达到1nm;它使在CNC内部的计算误差小化,每次内部计算以纳米或更小的单位,大大提高了加工的质量。对于控制直线电机,设计数字滤波器以避免直接驱动机械带来的多点谐振特性,联合这些功能,机床的运动就可以准确地按照着指令执行。对于加工具有自由曲面的模具,会在程序段之间出现条纹,为了解决这个问题,FANUC开发了“纳米平滑”功能,圆整CNC指令的公差,以“纳米”为单位评估原始曲线,并对其进行NURBS插补。这些性能满足了机床“高速高精”以及“低速高精”的要求。
(来源:网优fengj.com)
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