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“機床大腦”的好壞對于數控機床的影響有多大

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要明白數控系統對數控機床的影響,首先要知道數控系統的結構。數控系統主要是由人機交互界面+數控核心+可編程邏輯控制器+驅動組成,其中人機交互界面用于人機交互;數控核心則是數控系統的核心,用于軌跡的計算,位置的調節,和相關的控制,如加速度,刀具數據,零點偏移,以及各種復雜的機床功能??删幊踢壿嬁刂破鲃t用于機床邏輯的控制,如刀庫,液壓設備等;驅動則是執行機構,對電機的電流環和速度環進行調節,使其能快速準確的完成數控核心發出的指令。

  數控系統對于數控機床來說不僅僅是一個配件,還可以說是全套的解決方案,這其中又包括了硬件和軟件兩部分,只有當軟硬結合,以及數控系統中的人機交互界面、數控核心、可編程邏輯控制器、驅動協同配合,共同完成機床的控制,才能保證機床的高精度,高質量。因此,數控系統的好壞就會直接影響數控機床的精度和效率。

  一般情況下,大眾所定義的“好數控系統”都會配置高端的伺服電機。好的數控系統可以提供多種類型的電機供用戶選擇,如高動態電機、大慣量電機等。用戶可以根據機床不同的要求,選擇不同特性的電機。好的伺服電機一般也會有更高的編碼器分辨率,分辨率越大,速度波動就越小。具有高分辨率編碼器的電機控制起來將會更加平穩,精度更高。

  業內人士都知道,電機與機械間會有很多的彈性連接(如彈性聯軸器),經過一系列的彈性環節會使得機床在傳動過程中存在細微的誤差,而系統此時只知道電機的反饋,并不知道傳動中的誤差,因此實際的控制精度會受此影響。針對這種情況,中高端的數控系統可以接入光柵尺作為直接測量系統形成“全閉環”,這樣一來系統就可以直接通過光柵尺得到機械的實際反饋來進行控制與調節,從而提高機床的精度。

  如今,很多高端數控系統都已經能夠做到超過納米級的計算精度。這也意味著高端數控系統可以提供更高的控制精度,從而達到更理想的插補軌跡。不僅如此,機床在生產過程中難免會受到外部環境干擾而產生的振動影響,如冷卻設備、液壓設備,或者其他機床等。這一類問題一般可以通過光柵尺測出位置偏差來發現這些干擾,但卻很難通過調整機床的動態響應參數來抑制和消除。而高端數控機床往往可以通過類似西門子APC(Advance Position Control)高級定位控制功能一樣的方法來抑制外部干擾,從而進一步提高機床加工性能。

  記得在CCMT2018展會上采訪山崎馬扎克(中國)有限公司總裁助理李金和先生時他曾講到,第七代CNC系統的人機對話功能經過二十多年的發展,如今愈發顯示出其優越的實用性能,在計算機如此發達的今天,很多數控設備還需要人來進行操控,而馬扎克的控制系統就可以通過日常對話式的語言來進行程序編輯,不僅為用戶提供了便利,也在很大程度上節約了人員方面的生產成本。僅從這一點來看,高端數控系統就展現出了其不同尋常的優越性能。

  雖然說數控機床的核心還是在于機床本身,良好的機械性能才是基礎,但一套好的、高質量的數控系統卻可以將機床優良的機械性能發揮得更加淋漓盡致,達到錦上添花的目的。
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