運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中數(shù)控技術(shù)的幾種發(fā)展模式

時(shí)間:2009-11-09

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):高精度、高質(zhì)量加工 ; 高效率、復(fù)合型加工 ;高操作性、智能化的人機(jī)界面 ;綜合生產(chǎn)管理、數(shù)字化、信息化加工 ;

中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng),為數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。同時(shí),在中國(guó)積極推進(jìn)振興裝備制造業(yè)戰(zhàn)略的大環(huán)境中,極大地帶動(dòng)了又被稱為裝備制造業(yè)的“工作母機(jī)”的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。 高精度、高質(zhì)量加工 良好的加工取決于數(shù)控系統(tǒng)的可控制精度,數(shù)控機(jī)床的機(jī)械精度以及合適的加工條件。為實(shí)現(xiàn)這樣的指標(biāo),就整體的數(shù)控系統(tǒng)方面應(yīng)注重以下幾個(gè)要點(diǎn): (1)指令精度、內(nèi)部數(shù)值計(jì)算及處理的精度;控制單元與伺服驅(qū)動(dòng)單元間數(shù)據(jù)的通信能力;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(包含伺服驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部數(shù)值處理、高靈敏度電機(jī)、高分辨率編碼器等)的控制精度。 (2)對(duì)應(yīng)于機(jī)械部分的靜態(tài)誤差的補(bǔ)償能力(背隙、機(jī)械補(bǔ)償?shù)龋? (3)對(duì)應(yīng)于機(jī)械部分的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償(LostMotion、溫度補(bǔ)償、高速優(yōu)化機(jī)械響應(yīng)及反饋控制等)。三菱電機(jī)除了在中國(guó)市場(chǎng)投放的現(xiàn)有E68及M60S系列中具備有上述功能之外,在最新機(jī)種M70/M700中,為實(shí)現(xiàn)更高精度的10納米或更高的真正納米控制,綜合上述的技術(shù)要素,分別采用并完成開(kāi)發(fā)了完全納米指令、控制路徑的納米插補(bǔ)、高速光纖伺服通信網(wǎng)絡(luò)(MACHnet)、高增益控制II型伺服控制、最新高可控制型HF電機(jī)以及高分辨率的100萬(wàn)脈沖或1600萬(wàn)脈沖編碼器。另外、針對(duì)技術(shù)上的難題:機(jī)械動(dòng)態(tài)控制精度的補(bǔ)償方面,更搭載了SSS控制(SuperSmoothSurface)、OMR-FF控制(OptimumMachineResponse-FeedForward)、DDC控制(DirectDriveCommunication)等世界領(lǐng)先技術(shù)。 高效率、復(fù)合型加工 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效益的提高,在數(shù)控系統(tǒng)中體現(xiàn)于更短的加工準(zhǔn)備時(shí)間、更高的加工速度、以及復(fù)雜的加工能一次性在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上完成。具體的主要技術(shù)指標(biāo)上分別體現(xiàn)在:加工圖紙至加工程序的轉(zhuǎn)換的簡(jiǎn)便性;高速加工能力;多系統(tǒng)(通道)車銑一體化復(fù)合型加工等方面。三菱電機(jī)在其數(shù)控產(chǎn)品上,以及作為輔助工具在一般電腦上,均可實(shí)現(xiàn)由圖紙到加工過(guò)程中無(wú)需用戶編程的NAVIMILL/NAVILATHE功能。同時(shí)以縮短加工時(shí)間為目的,尤其對(duì)于一次加工就需花費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間的模具加工,其加工速度可達(dá)135KBPM的能力。而對(duì)于汽車零部件加工方面,分別在加工中心上提供雙系統(tǒng)(通道)和車床上的四系統(tǒng)(通道),以及完備的車銑功能,以方便客戶能在同一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上對(duì)多個(gè)零部件的同時(shí)加工和自動(dòng)完成高度復(fù)雜的加工程序,同時(shí)將因零部件的切削面不同而需重新裝夾的時(shí)間和精度誤差降到最低。 高操作性、智能化的人機(jī)界面 伴隨著數(shù)控系統(tǒng)的高度復(fù)雜化,其功能的增加也無(wú)意增加了操作的復(fù)雜化。而數(shù)控機(jī)床的不斷普及和市場(chǎng)的擴(kuò)展,又有更多的專用機(jī)械也將加入數(shù)控行列。僅依賴于由數(shù)控系統(tǒng)制造廠商提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控畫面已無(wú)法完全滿足實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作需求和機(jī)械廠家的畫面?zhèn)€體化設(shè)計(jì)。因此,數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面的操作便捷性及個(gè)性化的設(shè)計(jì)作為數(shù)控系統(tǒng)的性能指標(biāo)之一,更顯其重要性。其技術(shù)層面的發(fā)展方向大致為以下三點(diǎn):伴隨功能的增加而日漸增多的數(shù)控畫面,如何以盡可能少的鍵操作獲取希望的畫面;如何能在顯示必要的信息同時(shí),又能體現(xiàn)簡(jiǎn)潔明了的畫面含義;使用觸摸屏方式,減少機(jī)械操作面板的硬件配置的同時(shí),提高設(shè)計(jì)的靈活性等。
綜合生產(chǎn)管理、數(shù)字化、信息化加工 利用多臺(tái)的數(shù)控機(jī)床,進(jìn)行類似汽車或3C的部品加工是當(dāng)今機(jī)械加工現(xiàn)場(chǎng)的又一趨向。其數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息開(kāi)放的種類及內(nèi)容,手段或?qū)?yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)格的多寡,很大程度上影響制造工廠的數(shù)字化綜合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理。主要體現(xiàn)于如下: (1)信息開(kāi)放種類,如機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)、加工數(shù)量、刀具壽命、報(bào)警信息、加工程序等。 (2)信息開(kāi)放手段,如數(shù)據(jù)類方面有RS232、Ethernet、PC-card、USB;控制類方面有PLC接口、CC-link、MELSECNET、Profi-bus等。 (3)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷,如通過(guò)網(wǎng)絡(luò)端口進(jìn)行機(jī)床部分操作、畫面切換、故障分析及排除等。三菱數(shù)控系統(tǒng)在其三菱電機(jī)作為工廠自動(dòng)化(FA)的綜合研發(fā)及制造企業(yè)的背景之下,在數(shù)控機(jī)床行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化對(duì)應(yīng)方面,具有悠久的發(fā)展歷史。在M70/M700系列產(chǎn)品中,不但通過(guò)Ethernet網(wǎng)絡(luò),在數(shù)控機(jī)床和上位電腦間就數(shù)控的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均可進(jìn)行雙向通信,也可通過(guò)PLC接口、MELSECNET、或應(yīng)用CC-Link等的控制網(wǎng)絡(luò)配合其他的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)高速、高度的自動(dòng)化控制。而同樣可應(yīng)對(duì)從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)(MES接口)到企業(yè)管理層(ERP管理)的整合新構(gòu)架e-Factory系統(tǒng),更為結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)于一體的,全面數(shù)字化綜合生產(chǎn)管理帶來(lái)廣泛的應(yīng)用前景。另一方面,通過(guò)Ethernet實(shí)現(xiàn)上位電腦的數(shù)控系統(tǒng)的全畫面監(jiān)控,及通過(guò)電話線進(jìn)行的遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)(MR-net),則為綜合生產(chǎn)管理提供了完全有效的運(yùn)行保障。 數(shù)控系統(tǒng)作為對(duì)數(shù)控機(jī)床發(fā)出各種工序指令的核心部件,其本身的性能指標(biāo)和功能直接關(guān)系到機(jī)床的性能和規(guī)格。因而今后中國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在很大程度上依賴于投放于市場(chǎng)的數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展。
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