新型数控系统简介

第8章新型数控系统简介内容提要•8.1数控系统发展趋势•8.2高速高精加工机床•8.3开放式数控系统一、高精度、高速度1、足够高的进给加速度2、高精度插补3、前馈控制4、连续轮廓前瞻控制5、必须配备高分辨率的检测光栅二、开放式体系三、智能化四、网络化五、高可靠性六、多轴联动化8.1数控系统发展趋势8.2高速高精加工机床•高速、高效率加工是金属切削行业的发展方向。•高速切削加工技术是指采用超硬材料的刀具,通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。•高速切削加工是实现高效率制造的核心技术,是当代先进制造技术的一个重要发展方向，它在汽车工业、航空航天、模具制造等行业中获得了越来越广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益。目前，高速高精数控机床正日益普及，成为数控技术发展的主流•1931年德国CarlSalomon博士首先提出高速切削加工理论：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高。对于不同的工件材料，存在一个切削速度范围，在这个范围中由于切削温度过高，刀具材料无法承受而不能进行加工，故该速度区域被称为“死区”。当切削速度超过“死区”以后,随着切削速度的增大切削力会下降，切削温度也会降低。•不同的工件材料其切削速度范围不同，目前,一般认为,超高速切削各种材料的切速范围为:铝合金已超过1600m/min,铸铁为1500m/min,超耐热镍合金达300m/min,钛合金达150～1000m/min,纤维增强塑料为2000～9000m/min。•高速切削加工(High-SpeedMachining或HSM)(1)切削效率高。随着刀具切削速度的大幅提高,工件进给速度亦相应提高5～10倍。(2)加工精度高,表面粗糙度低。高速切削时,机床的激振频率相当高,远离了工艺系统的低阶固有频率,因而工作平稳,振动小。(3)切削力小,变形小。(4）确保零件的使用性能•高速切削加工技术的优点高速切削不只是切削速度的提高，是一项复杂的系统工程，它的发展涉及到机床、数控系统、刀具、工艺和材料等诸多领域的技术配合和技术创新。•HSC技术的影响因素1、高速电主轴2、高速进给系统当前高定位精度的高速进给系统的最佳解决方案：直线驱动加绝对式光栅尺。•高速切削机床的主要技术直线电机与工作台合为一体，电机输出的推力直接作用在工作台上，省掉了传统机械结构中的丝杆，从而简化了传动系统的结构，减小了传动系统的误差。直线电机进给驱动系统的优点：(1)动态性能好。由于系统采用直线电机直接驱动工作台，机床实现“零传动”，故使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。(2)速度和加速度高。最大进给速度可达80～180m/min，加速度可高达2～10g。(3)定位精度高。直线电机进给驱动系统常用光栅尺作为位置测量元件，采用闭环控制，因而定位精度可高达0.1～0.01mm。(4)非接触、无摩擦、无磨损。3、机床本体良好的刚性数控机床是一种典型的机电一体化产品，数控机床的品质如加工精度和动态特性，不是仅仅取决于采用什么档次的数控系统，更取决于高质量的机械部件和优化的装配工艺，取决于机电的密切配合，机床本体的刚性直接影响数控机床的动态特性，优良的机械系统是一台高品质数控机床的基础。4、高速切削刀具技术刀具技术是实现高速切削的重要保证。正确选择刀具材料和设计刀具系统对于提高加工质量、延长刀具寿命和降低加工成本都起着重要作用。5、高速切削工艺技术8.3开放式数控系统一、数控系统的开放性1、逻辑控制的开放性2、人机界面的开放性3、数控系统内核的开放性二、开放式数控系统•开发式数控装置的概念结构开放式数控系统具有以下基本特征：（1）模块化。（2）可互换性。（3）可裁剪性。（4）可扩展性。（5）接口标准化。随着电子技术、计算机技术以及控制技术等的发展，现代数控系统正朝高速度化、高精度化、智能化、体系开放化、网络化、高可靠性化等方向发展。高速高精加工机床是当前及最近未来最具发展潜力和应用价值的发展方向，它涉及了电主轴、直线驱动、高精检测、高刚性机床本体等多项技术，高速/高精/多轴加工机床代表了一个国家制造业的水平。“开放”是数控和各种控制系统的发展趋势，它既来自数控机床用户和制造厂家的要求，也来自于数控系统本身追求高质量、低成本的需要。开放式数控系统具有模块化、接口标准化、可替换性、可裁剪性以及适于二次开发等基本特点。本章小结