[b]高端数控系统得功能特征和性能特征[/b]
大连光洋科技工程有限公司 陈虎
高端数控系统有别于一般的机床控制器,主要体现在更高的控制精度,更复杂的运动规律和更灵活的可扩展的体系结构上。具体的说可以概括为以下几个技术特征。
1.复杂运动规律的控制
1.1五轴加工
五轴联动仅提供了五轴控制的基本条件,真正面向五轴加工的高端数控系统应当简化五轴编程工艺,能够实现五轴加工的各州手动操作和自动操作。下列功能对于五轴加工是非常必要的。
1.1.1五轴加工的刀具中心控制。
由于五轴引入了旋转坐标,刀具实际控制点的旋转运动将带来刀具中心的附加移动,而共建加工实际追求的是刀具中心点的轨迹。5轴加工中应当能够补偿这一附加移动。该补偿计算可以在高端数控系统中完成,而不是依赖于CAM编程。如下图所示。
在很多高端数控系统中,上述功能称之为RTCP(例如FADIA C系列, NUM 1060)。主要的高端系统都具备此功能(SIEMENS 840D,FANUC 30 MB5,三菱700)。这一功能有时也被认为五轴加工的刀具长度补偿功能。因为显然这种补偿计算直接与刀具长度相关。
1.1.2五轴的刀具半径补偿。
由于五轴加工很多情况下是在箱体类零件的倾斜平面加工,因此空间平面的刀具半径补偿也是非常必需的功能。
1.1.3平面空间旋转变换。
在五轴加工中面向倾斜平面加工,很显然按照平面坐标系编程更方便。因此五轴加工应当能够支持平面坐标系的空间变换。
启动了变换后,系统应当可以支持在该平面的手动加工,包括垂直于该平面的钻孔和平面铣削。也应当支持手动的刀具姿态调整。如下图所示。
1.1.4面向不同的五轴机床结构的控制
由于五轴加工机床的形态很多,高端控制器应当内迁多种五轴加工机床的控制模型实现上述五轴功能。如下图所示
FIDA的五轴机床上还安装了传感器,通过实际测量刀具姿态,计算出五轴工作头的实际装配误差,从而再现修正内嵌的控制模型。
1.2面向车铣复合加工的复杂运动控制
复合加工是车削中心控制器必备的控制能力,可以实现在回转体表面实现平面加工。要求C轴(主轴)参与插补控制。该功能也是高端车削控制器和磨削控制器必备的功能。
1.3 斜轴功能
在磨削中,由于砂轮形状姿态工艺要求,砂轮进给轴被设计为倾斜的,而编程时的工件坐标系仍然是直角坐标系,这时需要控制器将直角坐标指令解耦为非直角坐标指令。而且这一功能是受操作模式控制的。
任何控制器不可能内嵌所有的坐标耦合的控制规律,因此高端控制器必须支持用户控制规律的嵌入,包括通过特定的用户语言和二次开发环境导入这些控制规律或开放底层任务,允许用户加在自己的控制算法。
2.面向复合加工的多通道控制控制
随着机床多样化和用户定制制造模式成为潮流,满足特定零件的高效加工的复合型加工装备市场份额越来越大。面向复合加工的多通道多轴控制成为高端控制器的重要技术特征。
目前主流的高端控制系统(FANUC 30, 三菱700,SIEMENS840D)等具备这一功能。
力士乐MTC200示意的多通道加工
该技术的难点在于运动坐标在特定的时候属于运动控制体系,在其他的时候可能属于逻辑控制体系(PLC控制),而且多通道间应当具有同步操作的能力,以避免干涉和碰撞。而且会存在控制轴在特定阶段分属于不同通道的情况,控制器应当能够处理上述问题。
三菱700以双刀架为例示意的通道隶属关系动态转换
作为高端控制器的标志应当能够控制通道数>2,控制轴数>8。
[color=#0000FF]<续待>[/color]