“機床大腦”的好壞對于數(shù)控機床的影響有多大
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要明白數(shù)控系統(tǒng)對數(shù)控機床的影響，首先要知道數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。數(shù)控系統(tǒng)主要是由人機交互界面+數(shù)控核心+可編程邏輯控制器+驅(qū)動組成，其中人機交互界面用于人機交互；數(shù)控核心則是數(shù)控系統(tǒng)的核心，用于軌跡的計算，位置的調(diào)節(jié)，和相關(guān)的控制，如加速度，刀具數(shù)據(jù)，零點偏移，以及各種復(fù)雜的機床功能。可編程邏輯控制器則用于機床邏輯的控制，如刀庫，液壓設(shè)備等；驅(qū)動則是執(zhí)行機構(gòu)，對電機的電流環(huán)和速度環(huán)進行調(diào)節(jié)，使其能快速準確的完成數(shù)控核心發(fā)出的指令。
數(shù)控系統(tǒng)對于數(shù)控機床來說不僅僅是一個配件，還可以說是全套的解決方案，這其中又包括了硬件和軟件兩部分，只有當(dāng)軟硬結(jié)合，以及數(shù)控系統(tǒng)中的人機交互界面、數(shù)控核心、可編程邏輯控制器、驅(qū)動協(xié)同配合，共同完成機床的控制，才能保證機床的高精度，高質(zhì)量。因此，數(shù)控系統(tǒng)的好壞就會直接影響數(shù)控機床的精度和效率。
一般情況下，大眾所定義的“好數(shù)控系統(tǒng)”都會配置高端的伺服電機。好的數(shù)控系統(tǒng)可以提供多種類型的電機供用戶選擇，如高動態(tài)電機、大慣量電機等。用戶可以根據(jù)機床不同的要求，選擇不同特性的電機。好的伺服電機一般也會有更高的編碼器分辨率，分辨率越大，速度波動就越小。具有高分辨率編碼器的電機控制起來將會更加平穩(wěn)，精度更高。
業(yè)內(nèi)人士都知道，電機與機械間會有很多的彈性連接(如彈性聯(lián)軸器)，經(jīng)過一系列的彈性環(huán)節(jié)會使得機床在傳動過程中存在細微的誤差，而系統(tǒng)此時只知道電機的反饋，并不知道傳動中的誤差，因此實際的控制精度會受此影響。針對這種情況，中高端的數(shù)控系統(tǒng)可以接入光柵尺作為直接測量系統(tǒng)形成“全閉環(huán)”，這樣一來系統(tǒng)就可以直接通過光柵尺得到機械的實際反饋來進行控制與調(diào)節(jié)，從而提高機床的精度。
如今，很多高端數(shù)控系統(tǒng)都已經(jīng)能夠做到超過納米級的計算精度。這也意味著高端數(shù)控系統(tǒng)可以提供更高的控制精度，從而達到更理想的插補軌跡。不僅如此，機床在生產(chǎn)過程中難免會受到外部環(huán)境干擾而產(chǎn)生的振動影響，如冷卻設(shè)備、液壓設(shè)備，或者其他機床等。這一類問題一般可以通過光柵尺測出位置偏差來發(fā)現(xiàn)這些干擾，但卻很難通過調(diào)整機床的動態(tài)響應(yīng)參數(shù)來抑制和消除。而高端數(shù)控機床往往可以通過類似西門子APC(Advance Position Control)高級定位控制功能一樣的方法來抑制外部干擾，從而進一步提高機床加工性能。
記得在CCMT2018展會上采訪山崎馬扎克(中國)有限公司總裁助理李金和先生時他曾講到，第七代CNC系統(tǒng)的人機對話功能經(jīng)過二十多年的發(fā)展，如今愈發(fā)顯示出其優(yōu)越的實用性能，在計算機如此發(fā)達的今天，很多數(shù)控設(shè)備還需要人來進行操控，而馬扎克的控制系統(tǒng)就可以通過日常對話式的語言來進行程序編輯，不僅為用戶提供了便利，也在很大程度上節(jié)約了人員方面的生產(chǎn)成本。僅從這一點來看，高端數(shù)控系統(tǒng)就展現(xiàn)出了其不同尋常的優(yōu)越性能。
雖然說數(shù)控機床的核心還是在于機床本身，良好的機械性能才是基礎(chǔ)，但一套好的、高質(zhì)量的數(shù)控系統(tǒng)卻可以將機床優(yōu)良的機械性能發(fā)揮得更加淋漓盡致，達到錦上添花的目的。
