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臥式雙端面磨床
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數控機床發展趨勢詳解

2020-12-31 16:33:02

就目前的數控機床的數控微機系統的發展來說,無論是數控磨床、還是數控車床,或者是數控加工中心都有采用專用微機和通用微機兩種發展趨勢。


1、采用專用控制微機系統 

由生產數控機床的生產廠家專門設計的數控微機系統。采用專用芯片,其基礎技術為廠家所有,這些控制技術經多年的積累和發展,別的廠家很難掌握和超越,這種發放是數控機床的生產廠家保護自己先進技術的手段,也是廠家的發展策略。在國際上有影響的系統有:在德國有西門子(SIEMENS)系統;在日本的的后起之秀發那科(FANUC)系統也是數控機床系統的佼佼者。


2、采用通用微機技術開發數控系統

這是生產廠家中后起之秀所采用的策略,用通用微機開發數控系統可以得到強有力的硬件和軟件的支持,這些軟件硬件技術是通用的、公開的。這樣可以避開專有技術的制約,在短時間內達到較高的技術水平,這是一條發展數控技術的捷徑。目前,國內很多中小數控機床生產廠商正在借助這一捷徑,大力開發數控技術,生產適銷對路的數控機床。


數控系統的微機字長也在不斷提高,由8位機,經16位機,到目前被廣泛采用的32位機,現在又有向64位機發展的趨勢。微機的CPU也由單個向多個發展。目前,高性能的CNC數控系統可以同時控制幾個軸,甚至幾十個軸(坐標軸、主軸與輔助軸),并且前臺的加工控制和后臺的程序輔助可同時進行。另外,數控系統的各廠家紛紛采用RS232和RS422串行通信接口、DNC和MAP接口及MAP工業控制網絡,為數控系統進入FMS及CIMS創造了先行條件。

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3、伺服系統的發展趨勢

數控機床伺服系統執行結構采用液壓轉矩放大器。功率步進電動機問世后,開始直接用它來驅動機床的送給運動。20世紀70年代中期,不少新設計制造的數控機床普遍采用了小慣量直流伺服電動機。20世紀70年代,美國首先研制了大慣量直流伺服電動機。20世紀80年代初期,美國通用電氣公司研制成功交流伺服系統。近年來,微機處理器已開始應用于伺服系統的驅動裝置中。當前伺服系統的發展趨勢是直流伺服系統將被交流數字伺服系統取代。伺服系統的速度環、位置環及電流環都已實現了數字化。并采用了新的控制理論,實現了不受機械負荷變動影響的高速響應系統。其技術發展如下:

(1)前饋控制技術 過去的伺服系統將指令位置和實際位置的偏差乘以位置環增益作為速度指令,去控制電動機的轉速。這種方式總是存在位置更總滯后誤差,使得在加工拐角及圓弧時加工情況惡化。所謂前饋控制,就是在原來的控制系統上加上速度指令的控制,這樣使跟蹤滯后誤差大大減小。

(2)機械靜、動摩擦的非線性控制技術 機床的動、靜摩擦的非線性會導致爬行現象。除了采用措施降低靜電摩擦外,新型的數控伺服系統還具有自動補償機械靜、動摩擦非線性的控制功能。

(3)伺服系統的速度環和位置環均采用軟件控制 采用軟件控制,更具有柔性,能適應不同類型的機床,并能實現復雜的算法,以適應高性能的要求。

(4)采用高分辨率的位置測量裝置 采用高分辨率的脈沖編碼器,內裝微處理組成的細分電路,是分辨率大大提高。

(5)補償技術得到發展和廣泛應用 現代數控機床利用CNC數控系統的補償功能,對伺服系統進行了多種補償,如軸向運動誤差補償、絲杠螺距誤差補償、齒輪間隙補償、熱補償和空間誤差補償等。


4、自適應控制的應用

數控機床增加更完善的自適應控制功能也是數控技術發展的一個重要方向。自20世紀60年代以來,簡單的自適應控制機床已進入了實用階段,而復雜的自適應機床如以比較低加工成本和比較好的加工質量作為評價指標機床,由于狀態參數連接檢測傳感器未達到實用化的程度,至今還停留在試驗的階段。

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