数控系统——"大脑"的进化

作者:张华 文章来源:弗戈工业在线 发布时间:2011-06-28
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数控系统被称为是数控机床的大脑,其对于加工的重要性自是不言而喻.在人们对于加工精度、加工效率日益追求的今天,各种先进的加工设备的更新换代也就成了发展的必然.


图1 SINUMERIK 828D Basic M适用于标准化的多达五轴(含主轴)的铣床

数控系统被称为是数控机床的“大脑”,其对于加工的重要性自是不言而喻。在人们对于加工精度、加工效率日益追求的今天,各种先进的加工设备的更新换代也就成了发展的必然,而作为“大脑”的数控系统的进化在这个过程中显然是不可或缺的,毕竟如果“大脑”进化滞后,那么数控机床的发展也就无从谈起。

由中国机床工具工业协会主办的中国国际机床展览会已经跻身国际知名机床展行列,不仅在中国即便在世界机床舞台上也具有不可替代的地位和影响,很多国内外知名的机床及相关企业都会借助这个平台推出他们的新品,以表明对这个市场的重视。在不久前召开的CIMT 2011展会自然也不例外,抛开机床企业不谈,很多数控系统供应商都推出了其最新的数控产品,虽然每个企业产品有所擅长,但是从这些新产品中大家不难见证一段新的“大脑”进化历程已经开始。

紧凑型数控倍受青睐

随着全球对于高效节能理念需求的日益增长,以及国内用户对于超高性价比的数控系统的“特殊”要求,很多国际知名度数控系统供应商都在针对中国市场的用户量身推出新的产品,这其中涌现出来的紧凑型数控系统相当具有代表性。

顾名思义,紧凑型数控在产品的结构方面更为紧凑,多作为入门级产品,在不牺牲功能的前提下,大幅降低了采购成本,对于想追求高性能、低价格的国内用户而言无疑相当具有诱惑力。此次展会期间就不乏数控系统供应商推出类似的产品,其中西门子和博世力士乐推出的紧凑型数控系统新品就很具有代表性。

西门子入门级的紧凑型数控系统——SINUMERIK 828D Basic M

在本次CIMT展会上,西门子展出了SINUMERIK 828D Basic T、SINUMERIK 828D、SINUMERIK 828D SL等先进的数控产品,并隆重推出了新产品SINUMERIK 828D Basic M。这款用于铣削加工的全新紧凑型CNC具有极高的性能、精度和适用性,是为标准铣床专门定制的入门级数控系统,它的推出进一步丰富了西门子紧凑型数控产品系列。


图2 博世力士乐——新一代紧凑型数控系统MTX micro

作为一种入门级的紧凑型数控系统,SINUMERIK 828D Basic M适用于标准化的多达五轴(含主轴)的铣床。将屏幕、键盘和CNC器件组装在一起,每个设备仅需少量接口和布线,从而提高了系统的可用性。

此外,模压铸镁的操作面板使这种新产品即使在恶劣的操作条件下也能保证极高的可靠性。由于不存在风扇、硬盘和电池等部分组件被磨损的问题,该产品也免去了维护操作。

该产品还采用了最先进的处理器技术和软件架构,使其可以支持80位浮点数计算精度,用户可以通过前所未有的轮廓控制而获得最佳的工件精度。SINUMERIK 828D Basic M还含有“精优曲面”功能的SINUMERRIK MDynamics工艺包,可以在模具加工时通过“预读”算法综合考虑整个加工路径,确保工件表面光滑。

SINUMERIK 828D Basic M采用卓越的8.4”TFT彩色显示器和集成全尺寸键盘(QWERTY),使操作者更加得心应手,同时具备一套完善的刀具管理系统,并支持ISO编程语言。

短信功能也是这种产品的一个创新点,系统可以通过短信将所有必要的加工程序数据更新给负责的工作人员。如果一台机器需要新坯料,或者刀具已达到其使用寿命,系统就会发送相关信息,从而最大限度地提高机器的生产率。据悉SINUMERIK 828D Basic M已被纳入了SinuTrain关于SINUMERIK Operate的培训教材中,用户可以深入了解新的控制技术并操作车床。


图3 GMC-A数字控制系统

博世力士乐——新一代紧凑型数控系统MTX micro

“The most efficient way to motion”是力士乐凭借在传动、控制领域的领先地位和前瞻视野,发出了推动产业“精效化”转向的最强音。“Efficient”恰合当下乃至未来机床技术革新浪潮的崇“简”求“效”宗旨,同时也是力士乐此次参加CIMT 2011各款产品之技术描述中的关键词。

MTX micro是力士乐公司针对车削和铣削机床应用,最早于2009年在全球同步推向市场的新一代紧凑型数控系统,其涵盖了对标准机床、全机能车床、铣床和加工中心的全范围支持。其结构紧凑,使用便捷,功能强大,由一体化的多轴驱动控制器、高性能CPU和机床显示操作面板组成。

该产品的主要特点就是:所有的硬件和软件功能完全集成与一个位于电气柜中的控制硬件;功能强大的32位处理器确保了最短的CNC和PLC循环周期;所有来自力士乐的IndraMotion、IndraLogic和IndraDrive技术为用户提供了最高的可靠性和纳米级的加工精度;利用集成的PLC程序实现交钥匙的针对车铣加工的解决方案;针对快速便捷的调试和诊断的工程软件。


图4 广州数控——GSK27全数字总线式高档数控系统

据力士乐工程师介绍,新一代紧凑型数控系统MTX micro还以其最多双通道、最高至6轴4联动机床应用的表现,结构高度紧凑的DIN轨道安装式硬件平台,为中小型广普类通用机床制造创造了“紧凑”、“简单”和“高效”的可能。同时这种新型控制器配备了功能强大的sercos Ⅲ 100Mbs以太网端口,可以实现高度同步的运动和输入/输出控制。

新的通信平台让系统更完美

在本次中达电通的展台上,最受瞩目的是其展现的GMC-A系统。这是中达电通针对金属切削而打造的集数控、进给控制、主轴运动控制于一体化的系统方案。

GMC-A数字控制系统让操作更简单容易,其内置64位高速双CPU,可执行多任务处理提升运作效能;搭配台达高速通讯型伺服,实现全数字化数据传输及提升噪声抑制能力;配置高分辨率编码器,解析精度达0.1μm,提升控制平滑及精准度。

GMC-A数字控制系统采用GMC Soft软件工具,方便客制画面开发;USB口便于数据存取、备份及参数复制;采用串行I/O模块,依所需点数灵活配置,扩展能力强。

作为其中最为显著的特点,GMC中采用了台达新一代的高速通讯网络架构DMCNET,使得其具有卓越的性能和安全性,不仅在装配上容易、稳定性佳,在扩展上也更为弹性,传输数据可达20Mb/s,数据更新频率最高可达2kHz。

DMCNET是本次中达电通展台的另一大亮点。这款台达自我开发的运动控制轴卡是其运动控制的核心。其采用通讯控制方式,没有传统脉冲式轴卡加额外I/O卡所产生的命令异步问题,可以提高系统的稳定性及性价比,让系统更简化。


图5 华中数控——国际先进水平的华中8型高档数控系统。

从金属切削的发展趋势来看,机床的数控系统、伺服系统、伺服电机等运动控制产品如何完美的集成为一个系统已经成为行业的重要发展方向,中达电通的GMC系统无疑可以作为这个发展过程中一个突出的亮点,而其推出的DMCNET运动控制轴卡所采用的通讯控制方式,则大大简化了线缆的使用,降低了出错概率,相比传统的电压、脉冲方式干扰也更少,稳定性、可靠性更高,已经引领了金属切削领域新的通信技术潮流。

国家重大专项数控技术实现突破

与国际先进的数控系统相比,国内的数控系统发展虽然起步较晚,但是发展速度很快,进步明显,本届展会期间观众不难发现国内数控系统供应商带来的新品颇多,尤其是承担了国家高档数控装置开发重大专项项目课题的企业新品更是让人耳目一新,其中取代传统线缆方式的总线式数控系统称得上是引领了国内新一代数控系统。

广州数控——GSK27全数字总线式高档数控系统

GSK27系统是广州数控承担国家高档数控装置开发重大专项项目的结晶,是广数依托自己的成熟的数控研发技术、工业现场总线技术和制造技术等最新成果。系统采用多处理器实现nm级控制,人性化人机交互界面,菜单可配置,根据人体工程学设计,更符合操作人员的加工习惯;采用开放式软件平台,可以轻松与第三方软件连接;高性能硬件支持最大8通道、64轴控制。可满足具有五轴联动功能的铣削加工中心、车铣加工中心、车铣复合加工中心等数控机床的配套要求。


图6 沈阳机床集团旗下飞阳数控系统

该产品的主要特点就是:开放式数控系统平台,对第三方软件有很好的支持;多通道、多轴联动控制;采用高性能处理器实现纳米级控制;支持各种常用编程软件的刀具路径程序;电子手轮可手动控制各进给轴;具有三维刀具补偿;具有旋转刀具中心编程;具有远程诊断技术并可实现三维仿真。

华中数控——国际先进水平的华中8型高档数控系统

华中8型高档数控系统是华中数控及合作单位承担的4个高档数控国家重大科技专项的研制成果,即:HNC-8B和HNC-8C数控装置,课题名称:“开放式全数字高档数控装置”;

HNC-8A数控装置,课题名称:“基于多种国产CPU芯片的跨平台高档数控装置;”

HSV-180U交流伺服驱动和GM7伺服电机,课题名称“全数字驱动装置、伺服电机和主轴电机”;

GZ7直驱电机,课题名称:“高内禀矫顽力稀土永磁大扭矩力矩电机及驱动装置”。

华中8型高档数控系统的产品技术特点是:光纤总线、大功率驱动和电机;永磁同步弱磁控制技术;力矩电机制造和控制;高档数控系统系列化、成套化。

与传统的线缆传输方式相比,采用总线式通信传输速率更快,精度更高且可以与诸如windows、unix等多种系统兼容,更为便捷。

小结

其实在这次展会期间有关数控系统的新品亮点还不止这些,像日本FANUC带来的特别适合于柔性线生产的数控系统产品,还有国内沈阳机床集团旗下飞阳数控系统也新融入了加工图形化、检测及便捷化等多种功能,诸如这些还有很多。虽说各个企业的研发重点各不相同,但是国内庞大的用户市场衍生出了众多不同层次及不同需求的目标客户群体,一时百花争鸣。在这样一个背景下,虽有绝对的更好,但是对客户而言最适合的就是“最好的”。

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