隨著中國模具工業(yè)的發(fā)展琐览，模具加工所要求的加工精度丑瞧、表面質(zhì)量和加工效率也越來越高。要加工出高質(zhì)量的模具蜀肘，必須有適于模具加工特性且具有高效率的數(shù)控機(jī)床绊汹。

    在iTNC 530系統(tǒng)控制下的輪廓高速加工實(shí)例

    卓越的高速加工功能稽屏、五軸聯(lián)動加工功能和友好的人機(jī)界面是該類機(jī)床所追求的目標(biāo)。
機(jī)床要滿足高的性能要求西乖，需要從下列各個方面入手：(1)機(jī)床機(jī)械設(shè)計(jì)：機(jī)械高剛性狐榔，運(yùn)動部件低質(zhì)量；(2)進(jìn)給設(shè)計(jì)：高的加速能力和大的速度控制范圍能力获雕；(3)主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)：高軸速度薄腻、低得不均勻性和好的速度穩(wěn)定性；(4)刀具：適于高速加工要求届案；(5)數(shù)控系統(tǒng)和測量反饋等庵楷。

    海德漢公司是一家擁有100多年歷史的專門生產(chǎn)高精密測量元件和數(shù)控系統(tǒng)的跨國集團(tuán)公司。所生產(chǎn)的高性能數(shù)控系統(tǒng)和測量反饋元件在模具加工和高精密加工領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用楣颠。圖1為海德漢公司提供的在高性能機(jī)床上使用的整套數(shù)控系統(tǒng)和測量反饋元件尽纽。本文對在模具行業(yè)得到廣泛認(rèn)同的海德漢的iTNC 530數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹。

    iTNC 530系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

    硬件設(shè)計(jì)的好壞決定控制系統(tǒng)能否適合于高速立骄、高精以及高表面質(zhì)量加工永努。iTNC 530采用全新的微處理器結(jié)構(gòu)，具有非常強(qiáng)大的計(jì)算能力辨埃。iTNC 530控制系統(tǒng)具有可控制達(dá)12軸散苦，控制器本身包含了主機(jī)單元(MC)和控制單元(CC)兩個部分。

    主機(jī)單元(MC)采用了奔騰III-800芯片下风、133MHz總線頻率奇嗽，這是進(jìn)行所有計(jì)算、屏幕顯示和數(shù)據(jù)通信的保證鹤肥。iTNC530所有的實(shí)時任務(wù)均在自己開發(fā)的實(shí)時操作系統(tǒng)(HEROS)下完成永音，而且也可提供帶雙處理器的主計(jì)算機(jī)，它既可以保證系統(tǒng)的實(shí)時計(jì)算和穩(wěn)定性能冠樱，同時又能滿足用戶對Windows應(yīng)用程序的需求炭箭。同時主機(jī)單元中的存儲是通過容量達(dá)30G的硬盤實(shí)現(xiàn)的，這對復(fù)雜模具加工提供了充足的存儲空間颠舞。主機(jī)單元帶有各類數(shù)據(jù)通信接口(Ethernet/RS232/RS422/USB等)菌司，所配備的快速以太網(wǎng)通信接口能以100Mb/s的速率傳輸程序數(shù)據(jù)。

    控制單元(CC)最新的設(shè)計(jì)中集成了控制系統(tǒng)的所有伺服控制回路(位置環(huán)/速度環(huán)/電流環(huán))粤铭，所有的伺服計(jì)算都在DSP(數(shù)字信號處理器)中完成挖胃。從而測量元件的反饋均集成在控制單元上，包含位置反饋和速度反饋梆惯。其優(yōu)勢在于：保證伺服計(jì)算快速和實(shí)時要求酱鸭，減小各伺服回路周期，減少各個回路間的通信延遲垛吗，可在位置回路實(shí)現(xiàn)高增益凹髓，實(shí)現(xiàn)高速和高表面質(zhì)量加工烁登，并可很好地控制直接驅(qū)動(直線電機(jī)和力矩電機(jī))。

    驅(qū)動配套：可以根據(jù)需要提供全套的iTNC 530數(shù)控系統(tǒng)扁誓，包括變頻器模塊防泵、電源模塊和伺服電機(jī)及主軸電機(jī)。同時蝗敢，數(shù)控系統(tǒng)還具有很好的開放性能，能夠連接第三方的變頻器或電機(jī)足删，組成全套數(shù)字系統(tǒng)寿谴。由于iTNC 530特殊的控制單元設(shè)計(jì)，所有的伺服運(yùn)動控制均在控制單元中實(shí)現(xiàn)搜痕，其輸出為數(shù)字PWM信號细咽，因而后續(xù)的變頻器主要為運(yùn)算放大功能。

    好的伺服控制和高速控制能力

    針對復(fù)雜的曲面绍撇，如果要實(shí)現(xiàn)高速尘忿、高精和高表面質(zhì)量加工，在具備好的硬件基礎(chǔ)上控制系統(tǒng)軟件也必須具有好的伺服性能及高速控制能力督垮，以下幾點(diǎn)為高性能加工機(jī)床控制系統(tǒng)所需的一些特性：在強(qiáng)大硬件的支持下屡拥，iTNC 530采用了全數(shù)字化驅(qū)動技術(shù)。其位置控制器影啸、速度控制器和電流控制器全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制剩骏。數(shù)字電機(jī)控制技術(shù)能獲得非常高的進(jìn)給速率。iTNC 530在同時插補(bǔ)多達(dá)5軸時羡财，還能使轉(zhuǎn)速高達(dá)40000 r/min的數(shù)控主軸達(dá)到要求的切削速度监镰。

    先進(jìn)的前饋伺服技術(shù)越來越多地將程序段處理放在后臺執(zhí)行。即使如此伐怀，對有些加工任務(wù)俐芬，快速處理程序段仍是獲得理想加工效果的最佳方法，例如進(jìn)行高精度輪廓加工细溅。

    iTNC 530具有理想的程序段處理速度性能褥傍，實(shí)現(xiàn)短的程序段處理時間(0.5ms)和短的各控制回路周期(位置環(huán)周期為100ms)以及各類插補(bǔ)(直線/圓弧/螺旋線/樣條)。

    iTNC 530還具有1024段(可通過機(jī)床參數(shù)設(shè)置)預(yù)讀功能谒兄∷よ耄“預(yù)讀”功能能預(yù)測方向的未來變化，來調(diào)整運(yùn)動速度使之符合編程表面要求承疲。當(dāng)?shù)毒咔腥牍ぜr邻耕，iTNC 530可以根據(jù)需要自動降低進(jìn)給速率，因此在編程進(jìn)給速率時只需用最高加工速度燕鸽，iTNC 530能自動根據(jù)工件輪廓調(diào)整實(shí)際速度兄世，節(jié)省加工時間啼辣。內(nèi)置的過濾器能顯著抑制各機(jī)床的固有頻率，同時保證所需的表面精度御滩。同時鸥拧，iTNC 530可實(shí)現(xiàn)各種誤差補(bǔ)償，包括線性和非線性軸誤差削解、反向間隙朝正、圓周運(yùn)動的方向尖角、熱膨脹及粘滯摩擦圾恐。

    高速切削代表著快速和高效地銑輪廓农想。數(shù)控系統(tǒng)必須能快速傳輸大量數(shù)據(jù)，允許高效編輯長程序并使加工出的工件具有理想輪廓擂椎，這都是iTNC 530所具備的優(yōu)點(diǎn)例氓。除了NC程序外，最終用戶也可以通過固定循環(huán)指定輪廓加工的精度融卿。只需用循環(huán)向數(shù)控系統(tǒng)輸入最大允許的與理想輪廓的偏差峡黍。iTNC 530將自動按所要求的偏差調(diào)整加工而且它能保證不損壞輪廓。

    要機(jī)床具備良好的加減速功能油蒙，必須要保持合理的加加速居串。如果加加速過大(突變)，可在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)加速甫知，但同時會造成機(jī)床的振動缅钠，從而使所加工的表面出現(xiàn)條紋，降低了表面加工質(zhì)量诡蜓；如果加加速過小熬甫，可以實(shí)現(xiàn)高的表面質(zhì)量，但很難實(shí)現(xiàn)快加速功能蔓罚。因此椿肩，如何保證高速和高表面質(zhì)量非常重要。iTNC 530系統(tǒng)采用限制加加速值并利用過濾器對加加速度進(jìn)行了光滑處理來實(shí)現(xiàn)上述功能豺谈。通過該功能的使用既可以減少加工中由于加加速突變而產(chǎn)生的機(jī)床振動而實(shí)現(xiàn)高表面質(zhì)量加工郑象，同時又能達(dá)到機(jī)床良好的加減速性能。

    在控制系統(tǒng)執(zhí)行完插補(bǔ)功能以后茬末，產(chǎn)生名義位置值提供給后續(xù)的位置回路厂榛。大家知道，實(shí)現(xiàn)高速丽惭、高精和高表面質(zhì)量要求與很多因素相關(guān)击奶，尤其是機(jī)床本身的動態(tài)性能。iTNC 530系統(tǒng)提供了不同類型的內(nèi)置的名義位置過濾器，比如單過濾器(Standard filter)柜砾、雙過濾器(Expanded filter)和高速過濾器(HSC filter)湃望。系統(tǒng)可根據(jù)用戶的不同需求和機(jī)床本身的動態(tài)性能確定采用哪種過濾器，它可通過設(shè)置不同的參數(shù)完成芬莫。當(dāng)然笼万，為盡可能地充分發(fā)揮機(jī)床本身的動態(tài)性能，海德漢公司提供了一系列的調(diào)試工具众被，可以方便各機(jī)床制造商進(jìn)行調(diào)試简些。 

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享唤抚，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)办溶，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布樱炬、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺槐伍，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)择绘。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片凌红、文字如涉及作品版權(quán)問題混砸，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容硬纤，以保證您的權(quán)益解滓！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。