CNC控制器的成长
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c机床是当代加工车间最紧张的装备。它的成长是信息技能(1T)与制造技能(MT)联合成长的结果。近来20年来，信息技能的快速成长大大鼓励和增长了制造体系的表层智能作用；下一个20年，智能将延伸到工厂的车间底层，控制器将具有更高性能和更多作用；由于控制器的柔性，单台机床将变得越发伶俐和精良；可以广泛地举行通讯；方便地举行集成和重构；对进程举行丈量，预示结果，诊断障碍，禁止变乱；并根据科学的模式举行加工，到达最佳的生产效果。下面是一些关于控制器最新的成长环境。
1.C控制器的性能进一步进步、具有更多作用
1.2高精、高速加工作用这是C体系最紧张的作用，由于有了这个作用，使制造技能(MT)大地面向前成长了。c机床采取谋划机控制，可以包管加工的零件具有很高的精度重复性。但为了得到肯定的作用，输进控制器的信号要议决一系列处理，不可禁止地要失真、延时。因此在高速加工时，要保留高的加工精度就要采纳肯定的办法裁减失真、延时。高精、高速的加工，除了机器计划和制造要包管能实现目标外，对C体系的要求重要是处理速率快、控制精度高。采取前馈控制，以补偿由于伺服滞后所产生的偏差，进步加工精度。得当控制进给率和采取得当的加加速弧线可以裁减加加速滞后所产生的偏差。"前瞻"控制在步骤履行前对活动数据举行谋划、处理和多段缓冲，从而控制刀具按高速活动，并且偏差很小。对付机床腻滑运行的高精度形状控制，采取对指令式样的及时辨认，可以最佳地控制速率、加快度和加加快度，因而使加工总是保留在最佳状态。为了防备扰动，开辟数字滤波器的技能，以消除机器的谐振，进步伺服体系的位置增益。高精进给和主轴的伺服体系对高速、高精和高效非常紧张。如今重要从以下几方面进步其性能。裁减电机和驱动器以及控制单位的大小，进步编码器的辨别率；直线移动轴可以来用直线伺服电机驱动；裁减机器传动链，进步刚度，进步精度。当主轴电机采取同步电机时，它非常实用于齿轮机床的体系，齿轮机床偶然必要很低的主轴速率，但精度很高。好比，FANUC伺服电机的计划体积小，采取高增益控制，伺服电机是无齿槽效应的电机，带有1．6xlo’脉冲／转辨别率的编码器。伺服控制采取交换数字伺服控制，具有很高电流检测精度，采取相应的硬件，可以产生所谓"纳米控制"，也便是在体系检测辨别率为1岭m时，插补辨别率可以到达1nm；它使在C内部的谋划偏差最小化，每次内部谋划以纳米或更小的单位，大猛进步了加工的质量。对付控制直线电机，计划数字滤波器以禁止直接驱动机器带来的多点谐振特性，联合这些作用，机床刀具的活动就可以精确地根据着指令履行。对付加东西有解放曲面的模具，会在步骤段之间出现条纹，为了办理这个标题，FANUC开辟了"纳米腻滑"作用，圆整C指令的公差，以"纳米"为单位评估原始弧线，并对其举行NURBS插补。这些性能餍足了机床"高速高精"以及"低速高精"的要求。1.35轴加工和纷乱加工作用由于5轴加工工艺刚正，相对付3维曲面加工，它可以富裕利用刀具的最佳多少外形举行切削，在纷乱外形的高速高精加工中可以进步效果，进步光洁度。因此得到越来越广泛的应用。5轴加工的机器其配置装备摆设重要有刀具旋转方法、劳动台旋转方法和这两种的稠浊方法。因此5轴加工作用要能餍足种种配置装备摆设的要求。根据5轴加工的特点，把它们，好比TCP(刀具中央控制)，刀具半径补偿等作用，应用到差别机器配置装备摆设的5轴加工机床。
1.4c复台作用为了进步生产率，c复合加工机床的开辟和制造已变成c机床的一种成长趋势。复合加工机床是指在统一机器上可以举行多种工艺的加工，如在一台机床上可以举行车加工、铣加工、锤加工等，好比，一个圆柱体要举行圆柱外貌的车削、锤子L、还要求在圆柱面上铣沟槽，这些加工都要求在统一台c机床上完成。如许就能大猛进步生产率。因此，对付c复合机床，百先必要增长可以用于举行复合加工作用的控制体系，好比铣床必要增长螺锥线作用、螺旋线作用、3维圆弧作用、刀具中央点控制等，别的，刀具补偿作用也必要既有车加工又有铣加工的作用。除此以外，这种机床还通常必要高速加工。
1.5进网通讯作用为了议决PC或c体系本身对多台机床举行集结监控和治理，体系必要议决网络举行通讯。以便转达步骤，监控加工状态。除此以外，网络作用还可以传送补缀数据，对体系举行长途控制、支配和诊断；传送CAD／CAM数据。C具有现场通讯网络作用，就可以在C与伺打扮置之间，C与I／o控制之间转达控制、监控和诊断数据。如今重要采取以太网以及现场总线。随着技能的成长，应用无线技能也已经出现。无线技能可以使信息到达险些是任何地方。
1.6高可靠性和安定性作用
C体系与c机床一起，劳动在底层车间，担当恶劣的环境，如：温度，湿度，振动，油雾，粉尘的影响，同时又要求连续劳动；因此对可靠性要求特别高，除了可靠性计划、制造工艺等办法外，当代c体系的可靠性重要采纳以下办法：①采取光纤，裁减电缆相连，好比FANUC的c体系议决光纤相连C和伺服放大器，以串行高速的方法从C到多个伺服放大器转达大量的数据。②采取纠错码(E：EnorCorrectingCode)传送数据，随着软件高速处理大量数据，也要求对微处理器、存储器和LSI的处理速率大猛进步。由于这些安置在C的印刷板上的高速电子元器件举行高速读、写和转达数据时，由IC驱动的信号波形变为滞后，在如许的状态下，不采取模仿电路处理的要领时，导致不克精确地转达数字信号。别的，在最新电子元件低压供电时，低落了电路低抗噪音的运行范畴。为此，C电路将采纳更进步的纠错码转达数据。E是一种领前的高可靠性技能，议决把E加到数据上以传送种种差别型式的数据，使体系更可靠。②采取双检安定(DualCheckSa缸y)办法。"双检安定"与欧洲安定准则(EN954—1)一概。它的原理是在C内嵌人多个处理器冗余地监控伺服电机和主轴电机以及与安定相干的I／0信号并利用急停与相干的I／0电路使体系安定地运行和中断。2控制器的绽放当出现NC机床以后，制造厂家就希看能打开NC体系这个黑盒子，局部或全部地代替机床计划师和支配者的大脑，具有肯定的智能，能把特别的加工工艺、治理阅历和支配技术放进NC体系，同时也希看它具有图形交互、诊断等作用。这就必要商用的c体系具有友爱的人机界面和提提供用户的开辟平台。要求NC控制器透明以使机床制造商和终极用户可以解放地履行本身的思维。于是产生了绽放布局的c体系。IEEE"绽放体系技能委员会"定义"绽放布局"为："绽放体系所履行的应用可以运行在多家制造者差别的平台；并可以与其他体系的应用具有互支配性，且出现与用户交互协同(1EEElo03．0)。"也可以用下列的性能指标评估控制器的绽放性。好比应用模块为AM：①移植性：在保留应用模块(AM)的作用下，不需任何变化就可以应用到差别的平台。②扩展性：差别的AM能运行在一个平台而不出现辩论。③互支配性：AM在一起劳动时表现为相互协同，可以根据定义相互互换数据。④缩放性：根据用户的必要，AM的作用、性能和硬件的范围可以伸缩。
绽放布局的控制器(oAC)使控制器出售商、机床制造商和终极用户可以从柔性和伶俐生产中得到较大好处。其重要目标是在准则化环境下采取绽放的接口使支配方便，资本低落和柔性增长。如许的体系本领被广泛接纳。软件可以重复利用，用户可以根据给定的配置装备摆设计划他们的控制器。
控制体系的绽放体系布局由于思考到对及时和可靠性要求很严肃，因此是高度纷乱的体系。其特点是基于PC，相互链接的要害布局为体系组件和接口，体系组件由软件模块和硬件模块所构成。在绽放体系中，各个组件和接口还可以在制造进程中实现增长智能的长处。对付控制的纷乱性，这些体系的硬件和软件是根本的东西。控制的接口可以分成两组：内部和外部的接口。
①外部接口：这些接口相结合统和监控单位以及子单位、用户。它们可以分为编程接口和通讯接口。NC与PI‘C编程接口采取国度或国际准则，如RS一274、DIN66025、或IEC6l131—3。通讯接口也猛烈地受准则的影响。现场总线体系，如SERCOS，P凹肋us或Device用作驱动和I／O的接口。I，AN(局网LocalAreawork)网络重要基于以太网和TCP／IP与监控体系结合的接口。
②内部接口：用于组件间的相互作用和数据互换，以形成控制体系的核心。在这方面，一个紧张的性能是支持实机遇构。为了得到可重协商白合适的控制，控制体系的内部布局基于平台的见解。由于软件组件中无法知道专用硬件的详情，因而重要的目标是创建一个可定义的但是在软件组件间举行柔性的通讯要领。应用编程接口(APl)包管了这些必要。控制体系的全部作用被分为几个包，模块化的软件组件议决被定义的API相互作用。根据1999年美国呆板人财产论坛的资料，当年美国呆板人全部装机的体系是呆板人本身代价的3—5倍，也便是倘若有lo亿美元呆板人的市场，便是增长20到40亿美元的附加值，倘若此中25％回因于软件集成的因为引起的，再以为倘若议决准则化的开辟和应用，采取绽放体系布局的控制器使此中低落50％；那么在采取绽放控制器后，每年埋伏的代价就可以节减2亿5千万到5亿美元。如今，绽放的c体系布局重要有3种式样：
①基于PC的C体系，这种体系以PC机为平台，开辟c体系的种种作用，议决伺服卡传送数据，控制坐标轴电机的活动。这类体系偶然也称为SoftNC，如许的体系容易做到全方位绽放。②PC嵌进式：这种体系的根本布局为：C十PC主板，即把一块C板插入枯燥的PC呆板中，C重要运行以坐标轴活动为主的及时控制，或且C作为c作用运行，而PC板作为用户的人机接口平台。
③PC十C：如今主流NC体系生产厂家以为NC体系最重要的性能是可靠性，像PC机存在的死机表象是不答应的。而体系作用最终寻求的仍然是高精高速的加工。加上这些厂家长期已经生产大量的NC体系；体系布局的变化会对他们原体系的补缀办事和可靠性产生不良的影响。因此不把绽放布局作为重要的产品，仍然大量生产原布局的NC体系。为了增长绽放性，主流NC体系生产厂家每每在不变化原体系根本布局的根本上增长一块PC板，提供键盘利用户能把PC和C关联在一起，大猛进步了人机界面的作用，比较典范的如FANUC的150i／160i／180i／210j体系。有些厂家也把这种装置称为融合体系(fusionsystem)。由于它劳动可靠，界面绽放，越来越受到机床制造商的欢迎。成为NC技能的成长3STEP-NC它基于STEP，并把STEP扩展到NC，形成"STEP—NC"。开辟和推广这个准则的重要目标是实现差别的CAx体系议决准则的本性文件来举行数据互换。当前，企业之间的专业分工趋势越来越显然。一个汽车总装厂每每有好几百个零部件提供商，这些企业大概采取差别的CAD体系，数据互换的劳动量非常大。采取CAD体系之间点对点的互换方法是不可取的。只有议决一种统计表的方法来表达数据，统计表的文件模样来输进和输出数据才有大概实现大量的数据互换。STEP体系布局可回纳为采取ExPRESS的语言(ExPRESS是一种信息建模语言)，具有三层布局(应用层、逻辑层、物理层)
。也可以以为STEP的核心是一个工程定义的数据库，这些定义可以构成差别的应用协议，引1用于各财产必要的产品模块。数据库包括多少、拓扑、公差、干系、属性、装置、配置装备摆设和其他的特性。而新的产品模块在必要增长时可以连续加进。
"C控制器的数据模型"(以下称STEP—NC)是NC的数据从CAM到C的数据模型，它办理现行的NC步骤缺乏通用性及移植性的标题。使"STEP—NC"产品模型数据用作直接机床的输人已经成长成具有实际的意义。这种"STEP—NC"是无G和M代码，无后置处理的NC。ISol4649准则的目标为：(1)改革CAD／CAM体系与C控制器间的联接；包管"STEP—NC"能在CAD／CAM之间转达数据。不是采取刀具的活动，而是采取劳动步骤面向东西的见解，以改革IS06893的缺点。劳动步骤相应于高级特性和进程的参数。C可以对劳动步骤分析为坐标的活动和刀具的举动。(2)数据模块务必包括全部的纷乱级别(从加工时指令的CAD多少量据到带分离值的大略轴活动)。(3)NC步骤假想可以放在新开辟的C控制器上，但是它也大概放在疏散的支持和改革现有NC控制器的高级体系上(包括种种网络)。(4)对付NC步骤的新准则将提供机床支配者更多的柔性、作用、统计表的编程定义和相干控制和多少进程的修正。(5)新准则答应MTB的支配者由于他的专用机床和技能而履行特意的作用。(6)对付终极用户新的准则提供统一的编程，更快、更便宜的步骤预备和由于统一的编程模样导致的低资本。(7)较少的后置处理并且更准则化。在NC编程级，CAD／CAM体系和NC体系之间的数据互换将更方便。