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数控系统的新功能

2012-6-12 21:56| 发布者: 数控| 查看: 1892| 评论: 0

摘要: 随着加工技术的发展,数控系统的功能也不断地发展。这些功能主要体现在以下几个方面:高精高速、5轴联动、误差补偿、联网、安全。   1.高速、高精加工功能   高精、高速加工技术是传统数控加工技术的发展,它与传 ...

 


         随着加工技术的发展,数控系统的功能也不断地发展。这些功能主要体现在以下几个方面:高精高速、5轴联动、误差补偿、联网、安全。

  1.高速、高精加工功能   高精、高速加工技术是传统数控加工技术的发展,它与传统数控加工没有本质的区别。对于高精、高速数控加工,数控机床的目标是要求高速度地加工出高精度的零件。为了在达到精度的基础上进行高速加工,有三个重要的因素:机械系统、CNC数控装置和驱动装置。

  关于高速加工对机械的要求,这里不多赘述。有一点需要指出,高速高精加工要求机床具有高刚度和较轻的移动部件,特别是进给和主轴部分。

  其次是CNC数控系统,它是发出速度和位置指令的单元。首先,要求指令能够准确而快速地传递,经过处理后对每个坐标轴发出位置指令,伺服系统必须按照该指令驱动刀具准确运动。

  CNC系统把输入的零件程序转换成要加工的形状轨迹,进给率和其他的指令信息,连续地把位置指令送给每个伺服轴。为了得到高速和高精,CNC必须根据零件加工的形状轨迹选择最佳的进给率,在允许的精度内以尽量高的进给率产生位置指令。特别在拐角处和小半径处,CNC应能判别在多大的加工速度变化时会影响精度,而在刀具到达这样的点前使刀具的切线速度自动减速。对于模具加工,一般程序段很小,但是程序很长,因此还必须利用特殊的控制方法实现高精和高速的加工。伺服系统要求准确而快速的驱动,才能高速加工出高精度的机械零件。为此,伺服系统必须具有快速响应的能力、抑制扰动的能力,同时要求伺服系统不产生振动,消除与机床产生的共振。

  高速加工需要高速的主轴单元和高速的机床进给驱动单元。高的进给速度也要求高的加速度。比如,高速机床的行程通常为500~1 000mm之间,在如此短的距离内使机床进给速度从零增大到40m/min,则机床的进给加速度值应超过1g(9.8m/s2)。在进行曲面加工时,进给加速度更为重要。它的加速度与进给速度的平方成比例。如果一台伺服电机不能产生足够高的加速度,它就无法进行高速、高精度的加工。目前,主轴单元主要采用矢量控制的交流异步电机,由于异步电机转子的发热,现在也采用内冷的高速主轴电机;另外也研究同步电机的结构。为了实现大的进给加(减)速度,目前直线电机已越来越多地被采用。高速加工时,安全问题十分重要。因为高速加工中的切屑就像子弹一样射出,所以对系统的安全要求非常高。

  高精、高速加工对CNC的要求可以归结为:   (1) 能够高速度处理程序段。

  (2) 能够迅速、准确地处理和控制信息流,使其加工误差控制为最小。

  (3) 能够尽量减少机械的冲击,使机床平滑移动。

  (4) 要有足够容量,可以让大容量加工程序高速运转;或者具有通过网络传递大量数据的能力。

  (5) 具有高分辨率、高速度工作的伺服电机、主轴电机、传感器。

  (6) 由于在高速情况下加工,因此可靠性和安全性十分重要。

  高速、高精的功能主要有以下方面:   进给率控制和加(减)速度处理功能(包括拐角减速处理) :在高速加工时误差主要是由于控制系统加(减)速的滞后和伺服系统的滞后引起的。因此,控制系统要设法减少这两方面的误差。比如采用前馈控制减少伺服滞后产生的误差。采用数字伺服技术,改进伺服控制。由于采用了数字伺服技术,伺服系统的速度增益和位置增益都可以提高,因而也减少了伺服滞后产生的误差。减少加(减)速滞后产生的误差。在高速加工中,加(减)速和进给率是最重要的参数,只有在不同的加工形状时严格控制加(减)速和进给率才能实现高速加工工艺。大的进给率在系统过渡过程中会产生较大的误差,如拐角等。为了实现高速加工,必须对进给率进行控制。另外,采用插补前的加(减)速也能减少加(减)速滞后产生的误差。


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