就目前的數(shù)控機(jī)床的數(shù)控微機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)說(shuō),無(wú)論是數(shù)控磨床、還是數(shù)控車床,或者是數(shù)控加工中心都有采用專用微機(jī)和通用微機(jī)兩種發(fā)展趨勢(shì)。
1、采用專用控制微機(jī)系統(tǒng)
由生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的數(shù)控微機(jī)系統(tǒng)。采用專用芯片,其基礎(chǔ)技術(shù)為廠家所有,這些控制技術(shù)經(jīng)多年的積累和發(fā)展,別的廠家很難掌握和超越,這種發(fā)放是數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠家保護(hù)自己先進(jìn)技術(shù)的手段,也是廠家的發(fā)展策略。在國(guó)際上有影響的系統(tǒng)有:在德國(guó)有西門子(SIEMENS)系統(tǒng);在日本的的后起之秀發(fā)那科(FANUC)系統(tǒng)也是數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的佼佼者。
2、采用通用微機(jī)技術(shù)開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)
這是生產(chǎn)廠家中后起之秀所采用的策略,用通用微機(jī)開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)可以得到強(qiáng)有力的硬件和軟件的支持,這些軟件硬件技術(shù)是通用的、公開的。這樣可以避開專有技術(shù)的制約,在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的技術(shù)水平,這是一條發(fā)展數(shù)控技術(shù)的捷徑。目前,國(guó)內(nèi)很多中小數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠商正在借助這一捷徑,大力開發(fā)數(shù)控技術(shù),生產(chǎn)適銷對(duì)路的數(shù)控機(jī)床。
數(shù)控系統(tǒng)的微機(jī)字長(zhǎng)也在不斷提高,由8位機(jī),經(jīng)16位機(jī),到目前被廣泛采用的32位機(jī),現(xiàn)在又有向64位機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。微機(jī)的CPU也由單個(gè)向多個(gè)發(fā)展。目前,高性能的CNC數(shù)控系統(tǒng)可以同時(shí)控制幾個(gè)軸,甚至幾十個(gè)軸(坐標(biāo)軸、主軸與輔助軸),并且前臺(tái)的加工控制和后臺(tái)的程序輔助可同時(shí)進(jìn)行。另外,數(shù)控系統(tǒng)的各廠家紛紛采用RS232和RS422串行通信接口、DNC和MAP接口及MAP工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò),為數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入FMS及CIMS創(chuàng)造了先行條件。
3、伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)采用液壓轉(zhuǎn)矩放大器。功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)問(wèn)世后,開始直接用它來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的送給運(yùn)動(dòng)。20世紀(jì)70年代中期,不少新設(shè)計(jì)制造的數(shù)控機(jī)床普遍采用了小慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)。20世紀(jì)70年代,美國(guó)首先研制了大慣量直流伺服電動(dòng)機(jī)。20世紀(jì)80年代初期,美國(guó)通用電氣公司研制成功交流伺服系統(tǒng)。近年來(lái),微機(jī)處理器已開始應(yīng)用于伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置中。當(dāng)前伺服系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是直流伺服系統(tǒng)將被交流數(shù)字伺服系統(tǒng)取代。伺服系統(tǒng)的速度環(huán)、位置環(huán)及電流環(huán)都已實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化。并采用了新的控制理論,實(shí)現(xiàn)了不受機(jī)械負(fù)荷變動(dòng)影響的高速響應(yīng)系統(tǒng)。其技術(shù)發(fā)展如下:
(1)前饋控制技術(shù) 過(guò)去的伺服系統(tǒng)將指令位置和實(shí)際位置的偏差乘以位置環(huán)增益作為速度指令,去控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種方式總是存在位置更總滯后誤差,使得在加工拐角及圓弧時(shí)加工情況惡化。所謂前饋控制,就是在原來(lái)的控制系統(tǒng)上加上速度指令的控制,這樣使跟蹤滯后誤差大大減小。
(2)機(jī)械靜、動(dòng)摩擦的非線性控制技術(shù) 機(jī)床的動(dòng)、靜摩擦的非線性會(huì)導(dǎo)致爬行現(xiàn)象。除了采用措施降低靜電摩擦外,新型的數(shù)控伺服系統(tǒng)還具有自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)械靜、動(dòng)摩擦非線性的控制功能。
(3)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)和位置環(huán)均采用軟件控制 采用軟件控制,更具有柔性,能適應(yīng)不同類型的機(jī)床,并能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法,以適應(yīng)高性能的要求。
(4)采用高分辨率的位置測(cè)量裝置 采用高分辨率的脈沖編碼器,內(nèi)裝微處理組成的細(xì)分電路,是分辨率大大提高。
(5)補(bǔ)償技術(shù)得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床利用CNC數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能,對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行了多種補(bǔ)償,如軸向運(yùn)動(dòng)誤差補(bǔ)償、絲杠螺距誤差補(bǔ)償、齒輪間隙補(bǔ)償、熱補(bǔ)償和空間誤差補(bǔ)償?shù)取?/p>
4、自適應(yīng)控制的應(yīng)用
數(shù)控機(jī)床增加更完善的自適應(yīng)控制功能也是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。自20世紀(jì)60年代以來(lái),簡(jiǎn)單的自適應(yīng)控制機(jī)床已進(jìn)入了實(shí)用階段,而復(fù)雜的自適應(yīng)機(jī)床如以比較低加工成本和比較好的加工質(zhì)量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)機(jī)床,由于狀態(tài)參數(shù)連接檢測(cè)傳感器未達(dá)到實(shí)用化的程度,至今還停留在試驗(yàn)的階段。
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