數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(編輯修改稿)
2024-07-14 07:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 高、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng)。大大推動了高精高速加工技術(shù)的發(fā)展。 CNC系統(tǒng)的連網(wǎng) 數(shù)控系統(tǒng)從控制單臺機(jī)床到控制多臺機(jī)床的分級式控制需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是進(jìn)行通信，共享信息。這種通信通常分三級：(1)工廠管理級。一般由以太網(wǎng)組成。(2)車間單元控制級。一般由DNC功能進(jìn)行控制。通過DNC功能形成網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對零件程序的上傳。讀、寫CNC的數(shù)據(jù)。PLC數(shù)據(jù)的傳送；存貯器操作控制；系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。更高檔次的DNC還可以對CAD／CAM/CAPP以及CNC的程序進(jìn)行傳送和分級管理。CNC與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起還可以傳遞維修數(shù)據(jù)，使用戶與NC生產(chǎn)廠直接通信,進(jìn)而把制造廠家聯(lián)系一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。(3)現(xiàn)場設(shè)備級。現(xiàn)場級與車間單元控制級及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設(shè)備單機(jī)及工／0控制、連線控制、通信連網(wǎng)、在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、存儲、統(tǒng)計等功能，保證現(xiàn)場設(shè)備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息傳送到工廠管理層，向工廠級提供數(shù)據(jù)。同時也可接受工廠管理層下達(dá)的生產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行之。因此，現(xiàn)場級與車間級是實(shí)現(xiàn)工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的現(xiàn)場級大多是基于PLC的分布式系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是現(xiàn)場層設(shè)備與控制器之間的連接是一對一，即一個I/0點(diǎn)對設(shè)備的一個測控點(diǎn)。所謂工／0接線方式為傳遞4—20ma(模擬量信息)或24VDC(開關(guān)量信息)。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是：信息集成能力不強(qiáng)、系統(tǒng)不開放、可集成性差、專業(yè)性不強(qiáng)、可靠性不易保證、可維護(hù)性不高?，F(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，用總線相連接，實(shí)現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。因此，現(xiàn)場總線是面向：f廠底層自動化及信息集成的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。現(xiàn)場總線技術(shù)的主要特點(diǎn)為：它是數(shù)控系統(tǒng)通信向現(xiàn)場級的延伸、數(shù)字化通信取代4—20ma模擬信號、應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)，要求現(xiàn)場設(shè)備智能化(可編程或可參數(shù)化)：它集現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、參數(shù)化及故障診斷為一體：由于現(xiàn)場總線具有開放性、互操作性、互換性、可集成性，因此是實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備層信息集成的關(guān)鍵技術(shù)。它對提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本非常重要。目前在工業(yè)上采用的現(xiàn)場總線有ProfibusDP，SERCOS，JPCN1，Deviconet，CAN，hterbus—S，Marco等。有的公司還有自己的總線，比如FANUC的FSSB，工／OLINK(相當(dāng)于JPCN—1)，YASKAW^的MOTIONLINK等。目前比較活躍的是Prof主busDP，為了允許更快的數(shù)據(jù)傳送速度，它由0S工的七層結(jié)構(gòu)省去37層構(gòu)成。西門子最新推出802D的伺服控制就是由ProfibusDP控制的。 功能不斷發(fā)展和擴(kuò)大 NC技術(shù)經(jīng)過50年的發(fā)展，已經(jīng)成為制造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。這里以FANUC最先進(jìn)的CNC控制系統(tǒng)15i／150i為例說明系統(tǒng)功能的發(fā)展。這是一臺具有開放性，4通道、最多控制軸數(shù)為24軸、最多聯(lián)動軸數(shù)為24軸、： 開放性：系統(tǒng)可通過光纖與PC機(jī)連接，采用Window兼容軟件和開發(fā)環(huán)境。功能以高速、超精度為核心，并具有智能控制。特別適合于加工航空機(jī)械零件，汽車及家電的高精零件，各種模具和復(fù)雜的需5軸加工的零件。15i／150主具有高精納米插補(bǔ)功能；即使系統(tǒng)的沒定編程單位為1um，通過納米插補(bǔ)也可提供給數(shù)字伺服以1nm為單位的指令，平滑了機(jī)床的移動量，提高了加工表面光潔度，大大減少加工表面的誤差。，快速可達(dá)240m/min速度；系統(tǒng)還具有高速高精加工的智能控制功能：預(yù)計算出多程序段刀具軌跡，并進(jìn)行預(yù)處理。智能控制，計及機(jī)床的機(jī)械性能，可按最佳的允許進(jìn)給率和最大的允許加速度運(yùn)動，使機(jī)床的功能得到最大的發(fā)揮。以便降低加工時間，提高效率，同時提高加工精度。系統(tǒng)可在分辨率為1nm時工作，適用于控制超精度機(jī)械。高級復(fù)雜的功能：15i／150i可進(jìn)行各種數(shù)字的插補(bǔ)，如直線、圓弧、螺旋線、漸開線、螺旋漸開線、樣條等插補(bǔ)。也可以進(jìn)行NURBS(Nonuniformrat主ona!Bspline)插補(bǔ)。采用NURBS插補(bǔ)可以人人減少NC程序的數(shù)據(jù)輸入量，減少加工時間，特別適用模具加工。NURBS插補(bǔ)不需任何硬件。強(qiáng)力的聯(lián)網(wǎng)通信功能。適應(yīng)工廠自動化需要，支持標(biāo)準(zhǔn)FA網(wǎng)絡(luò)及DNC的連接。(1)工廠干線或控制層通信網(wǎng)絡(luò) 由PC機(jī)通過以太網(wǎng)控制多臺15i／150i組成的加工單元，可以傳送數(shù)據(jù)、參數(shù)等。(2)設(shè)備層通信網(wǎng)絡(luò)15一150i采用I／0LINK(與日本標(biāo)準(zhǔn)JPCN—1相對應(yīng)的一種現(xiàn)場總線。（3）通過RS—485接口傳送工／0信號或且也可采用Prellbus—DP(符合歐洲1標(biāo)準(zhǔn)EN50170)以12Mbps進(jìn)行高速通信。 具有高速內(nèi)裝的PMC(有的廠商稱為PLC)，以減少加工的循環(huán)的時間：(1)梯形圖和順序程序由專用的PMC處理器控制，這
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