西门子机床C.pdf

西 门 子 机 床 C N C控 制 技 术 一 控 制技 术的发展趋 势 新 徽处理机的应用 大大提高 了控制 系统 的性能 人们一方面 在现有系统 中使用 高节 拍频 率 1 6 2 0 MHz 甚至更高 的处理 机 或者在 进一步发展 中基本 上采用3 2 位 技术 另 一方 面则通过 附加运算处理机 和新的大规 模集成 图形处理机 进一 步挖掘性能潜力 这 样 连同高分辨率 绝对值测量系统 和新 的调 节算法 可以控制高速加工和精细加工 在人机通讯方面使 用集成个人计算 机是 目前控制技术的新趋 势 它 为 车 向 编 程 WOP 和整个数据管理 奠定 了理想 的 基 础 通过这技术和人机通讯使用标准操作系 统 开环控 制系统 得以实现 即使 在不 同控 制接口的标准化方面也获得了明显的进展 在F MS 通 讯方 面 中央 通讯 向MAP 3 0 方向发展 驱动用的标准数字接口正在研制 中 这个名为 S E R C O S 的接口曾在汉诺 威的8 EMO 8 9 上 介绍过 S I NU ME RI K数控系统 S I N UME RI K 产 品按照不 同机床 的要 求 被分 为低 中 高三 个功能范围 范 围界 限 重叠 所以能根据具体用途选择最佳的控制 系统 在这兰个功能 范围中 能 提 供 车 钻 铣 磨 薄板加工 步冲 冲压 激光 加工 和木加工用 的各 种控制系统 S I NUMERI K 81 0 8 2 0 3系 统 和 S I NUME RI K 8 5 0已是 许多机床的标准 控 制 系统 而 新功 S I NUME RI Ks 0 5 和8 4 0 以 及 S I NUMERI K8 8 0 在 8 E MO上首 次面世 1 低功能范 围 S I N U ME R I K 8 1 0 8 2 0 是低功能范 囝 中 最 成功 的控 制系统 该系统 由于 有 良好的数 控函 数性 和可设计 的操作面板 所 以除 了控 制车 铣 磨 和薄板加工等标准 工艺外 还 能在特殊工艺 搬运和生产线等许多艇域使 用 S I N UMERI K8 2 0 具 有较 大的显 示 屏 而且是 彩色的和标准键盘 这两种控制系统因采用了一个新的处理 程序控制 卡 故性能获 得明显提高 例如 Nc能力增加一倍 第5 轴铣削 用在车削上可控 翩 C 轴 j 更大的零件程序存储器 1 2 8 K B 集成 的刀具 管理 外部存储器的程序段再装载 S I NUME RI KS 0 5 是 低功能 范 国中 新 开 发的通用 自动化组件 该C N C 控制系统使产 品系列向低功能扩展 目标市场一方面是那 些 因成本 原 因至今仍是 手工操作的各种小型 机床 另一方面作 为 自动化组件在 生产 线和 搬运作业中用作无操作面板的中央控制器 该 中央控 制器包括一 个全能的数控系统 具 有四个测量 回路 因此它可 以选择最 多控 制 与MAP 3 0 版相适应 安川 电机提出 了一种不要 求引 入 规 模 大 价格高MPA的CI M的实践方 法 采 用 了能产生 AC GC可编程特性 的计算机信息 交 流机能 的小 规模 C I M NC 装 置问世 已有3 O 年 了 与此 有 关 的 控制技 术及 计算机技术 已达 到了成熟阶段 但是 从 用户 的立场来看 在 使 用 方 便 性 理解 的容 易性 加工 的 可 靠 性 包括 自动化 水平 还不能满足用 户 的要求 通 过3 2 位化 提高 窖量 的 NC 装置 包括软 件 产 品的开 发竞 争 今后必将更 激烈 何忠 芳摘译 自 日 生产资料 市场 9 0 1 2 57 维普资讯 4 个坐标轴或者3 个坐标轴和一个主轴 S I N UME RI K8 0 5 也 有一个 内装的 可 编 程 控制器 P L C 基 型的 中央控 制器 已经 拥 有3 2 个数字输入端和 3 2个 数 字 输 出 端 0 4 A 因为 它的快速输 入和输出 端 各 有八个 以及有八个模 拟输入端 所 以适合 多种用途 输 出电子凸轮信号控 制平面磨床 的液压往复坐标 轴 便是一个 应用 例子 通过P L C可 以控 制 串行 的2 4 V接 口 数 据能 自动读 入或 输出 一个特 殊的外部总 线 使操作 的手动装置 以及分散 的机床 外 围设备 上 的其它数 字输 入 输 出端 得 以连接 操 作的手 动装置是为优 化机床调整设 计 的 它包 括一个手轮 一个 实际值显示 器 一 个倍 率开关 和 由机床 厂 自行编排 的键盘 S I NUME RI Ks 0 5 的操作区域和 显 示 屏 已作过改 进 除 了采用 有软 键的控 制 系 统 外 还 增加了开窗 口技 术 加工循环 由用 户 专用 的文本格式辅助输 入 2 中功 能范围 中功能范围的控制系统能控制复杂的机 床 例如 t 在车床上铣削 多轴控制的车加工I 集成刀具管理 集成 搬运作业 等 通用 的S I NUMER I K3 系统 适合上 述 广 泛的应用 范围 3 系统 困其 高性能 模 块 化 和通用性 而成为欧洲最 畅销的数控系统 S I NUME RI K8 4 0 是属于该功 能范 围 的 新开发 的3 2 位控 制系统 先开 发的是车削加 工用的两种变型系统 S I N UMER I K 8 4 0 T CAD是 图 形 辅 助 的车间编程控制 系统 该 系统编程 迅 速 方 便 系统 的设 计特别注重适 合技工的操作和 编程 对 二 轴 车削和 用C轴及 自驱动刀 具 钻和 铣的数控 编程 系统 是 该变型控制 系统 的集 成组件 58 一 输入毛坯件尺寸后 成品件轮廊的几何 尺 寸以图形对话方 式输入 因此 输入不需要 编 程语 言知识 操 作者从图 纸获 取尺 寸 得 到的却是 其图形 所 以输入一旦 有错 马上 能 被察觉 对需多 次使 用 的 轮 廊 构 成元 素 例如按照DI N标准的落刀槽 可 以使 用 几何图形宏功 能 如果轮廊程 序段是 p 以 设计的 集 成几何图形处 理机就计算缺少 的数据 在全功 能加 工时 可 以编 制在端面或 圆 周表面上铣槽 以及钻偏心孔 的程序 几何 图 形 的输 入暂 时和 加工顺序完 全无关 它借助 加工 图确定 输入需加工 的材料后 推 荐的 刀具及 有关切削数 据可为 集成工艺 处理机使 用 在二 维模拟加工 内孔时 外部周边 自动 被禁止 显示 通过变焦功 能 可 以改变 图的 细部 并以任意太小的尺寸显示 通过一个 内装 的三维立体模型 可 以显示 出三 维成品零件 图象 它可 以任 意截取零件 剖 面或者将显示部 分作 空间回转 集 成3 2 位工业 P C 是 完成繁复计 算 的 基 础 操作系统是一个标准的多遭任务操作系 统 XE NI X 数据保存用 一个 6 0 兆 字 节 的Wi n c h e s t e r 装置 也可以选择连接 软 磁 盘运转机构 S I NUME RI K8 1 0 T数控系统投有 上述 的 CAD功能 它适用 因生产组织 原因 只 在 生 产准备部门编制零件程序的操作 因此能省 去 现场编程 修改和优化 的舒适的现代 化设 备 这 3 2 位控 制系统 因此投 有集 成 的 P C 它只适用 于纯生产领 域 8 4 0 M系统 是 可 作 同样用 途的铣 削变型控 制系统 这两种变型控制系统 有 相 同 的 NC和 P L C 特点 面 向中功能范围的要求 主要技 术数 据 一 采用 共微处 理机的3 2 位技术 1 4 显示屏 维普资讯 操 作 台或操作盘用 的控 制面 板J 标准键盘 机床控制面板 和 束 用 键 发光二极管报警 最多九个测量回路 其中最多二个 主轴 二个辅轴j 最多二个 加工 通道和二个操作 方式 组 用母 线端子 S I NEC H1 连 接 计 算 机与 或 点问耦 合 LS V2 或者3 9 6 4 R j 集成的P LC1 3 5 W B 提供最大 2 5 6 k B 用户程序和 4 8 k B 用户数据的存储容量 编 程语 言隐S TEP s 还 可以使用 P L M或C标准语言 3 高功 能范围 复杂的 高度 自动化的车削中心和铣削 中心 是 现代 自动化生产 必不 可少 的组 成部 分 这 一应 用领域对控 制系统提 出 如 下 要 求 生产控制计算机和其它 自动化系统 实 现联 网 S I NECH 1 3 9 6 4 R LS V2 互不相关 的多加工 单元 能 同 步 加 工 同 时使用多 把刀具 j 多工 艺加工 例如 在车床上进行铣 削 j 可集成工件搬运系统 以及刀具储运 系统 S I NUMERI K 8 5 o 8 o是 柔性 结 构 的 C NC系统 能满足上述要 求 S I N UMERI K8 8 0 具 有最大 的扩 展 率 最多能控 制二十 四个坐 标轴和六 个 主 轴 E L C 电子驱 动 功 能 是 为 S I NU ME RI K 8 8 0 新开发 的集成 块 在数控 的伺服控 制 区 域 采用 了主坐标轴和伺服坐标轴的新的控 制概念 EL G模 块的控制参数是主坐标 轴 给 定 值 因此 即使 在加速过程 中也 能保 证获得极 好 的 同步运行 另有一个补偿 调节器 排除 了 可能 由负荷波 动引起的动态误差 这功能的用途很广 例如 一 用倾斜坐标 轴加工 一 齿轮加工 滚 齿 插齿 磨 齿 工具磨 削 主轴 同步 旋 转 位 置 和 转 速 同 步 f 同步 车削 龙 门式 上下料装置坐标 轴同步运行 在移动的刀库上 飞速 换刀 三 集成 驱动调节 系统 第有这功 能的高速和精 细加工用的驱动 控制系统是新开发的产品 由所谓的调节误 差 即滞后量 造成的轮廊误 差是 这加工 中的 主要 问题 提 高KV系数能解决 这问题 但在 实 际 使用 中尽管机床的刚性很好 却很少提高这 系数 机床就 象一个振 动的双体 系统处于5 0 4 0 O Hz 的振动状态 中 S I NU ME RI K8 8 0 装 有状态 调 节器 和 负 荷监控器 KV系数 因此能提高 数倍 整 个 调节 电路的等效时向常数在 同样的系数阻尼 情 况下可 以大大 减小 负荷力矩监控 器在 两 个时钟脉 冲信号后就已经给予一个抵消干扰 量 的力 矩 这 个 系数 直接 决定 了表面质量 和 轮廓精度 必须采用新的3 2 位微处理机的高性能计 算机和调节器是这方面控制技术的 先 决 条 件 另外还开发了高分辨率的旋转式位置和 转速 测量 系统 1 1 0 0 1 t m 1 2 0 0 0 mi n 这新的调节概念将转速和电流调节器集 入控 制系统 苦借助 于数 字化技术还提供 了 自动调试的可能性 每一台 机 床 只 需 几分 钟 除 了瞬态特 征 还图示出机床坐标轴 的 自振 特性 当基本条件变化 时 譬如加工特大型工 件 操 作者能够重新 自动优 化坐标轴 在标 下转第l 8 页 一 59 维普资讯 图2 CADS 的 构 成 手册 的编 制工作 使其能对本行 业去毛刺 技术起 到指 导作用 同时应开展去 毛刺 技术 的标难化工作 2 针对本行 业特点进行去毛刺工 艺试验 和设备 的攻 关 3 重视和积 极推行 零件 的无毛 刺加工 要求在编制工艺 时就考虑 如何 实现无毛刺 加 工 并注意作到 以下几点 1 从零 件设计 包括工 夹具设计 或 工 艺流程安排开始 就考 虑预 防毛刺产 生或 产生最小毛刺 的方法及 措施 2 设计人员应尽可能选择合理 的 工 件几何形状 使工件成形时产生 的 毛 刺 最 小 3 设计人员 必须 真正了解 工件 梭 边 的实际要 求 分清哪 些棱边允许有 毛刺 哪 些梭边不允许有毛 刺 毛刺是否会 引 起 短 路 机构卡死 应力集中以及影响表面处理 等 等 然后 制订 出真正需要 的边 缘状态 4 工艺人员必 须选择使最大毛 刺 产 生在 外部 以便 接近和去除又不 易划伤工件 的工 艺方法 以尽 量降低去毛刺 的工 作量 同时还必须选择产生较小毛刺的工刀具 5 工 艺人员必 须考 虑鲥 上道 工 序 加工所 产生 的毛 刺 尽可 能放到后道加工工 序 中一起去 除 6 工艺人员必 须考 虑到 加工 后 的 工 件能否采用热处 理等方法 使毛刺变脆 易 于 去除而且 经济可靠 并应通过实践 制订 出 合理 的毛刺尺 寸标难 以及 理想的切削参数 与 加工方 法 4 应推广使用刷 类工 具和 柔性油石 等手工去 毛刺工具 提高 劳动生产率 5 应重视和 加强毛刺 形成机理的研究和 测试技术 这两 方面是去毛刺 技术领域的薄 弱环节 以往一 直不 够重视 但是 只有在深入 了解各类毛 刺形 成的机理后 才能更有效 地 控制和去除它 同时 目前应研 制能判断及 测量零件 内壁和交叉孔处毛刺形状及高度的 测试仪器 这种 仪器 适用面广 故应予优先 研 制 I 6 应积 极开 展影 响毛 刺 大 小 因 素 如工件材 料 刀具 切 削用 量 切 削 方 法 夹具 模具 等 的研 究工 作 上接第5 9 页 准机 床上获得的最初实际结 果表明 在