“機(jī)床大腦”的好壞對(duì)于數(shù)控機(jī)床的影響有多大
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要明白數(shù)控系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)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(jī)交互界面+數(shù)控核心+可編程邏輯控制器+驅(qū)動(dòng)組成，其中人機(jī)交互界面用于人機(jī)交互；數(shù)控核心則是數(shù)控系統(tǒng)的核心，用于軌跡的計(jì)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(diǎn)偏移，以及各種復(fù)雜的機(jī)床功能?？删幊踢壿嬁刂破鲃t用于機(jī)床邏輯的控制，如刀庫(kù)，液壓設(shè)備等；驅(qū)動(dòng)則是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)電機(jī)的電流環(huán)和速度環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其能快速準(zhǔn)確的完成數(shù)控核心發(fā)出的指令。
數(shù)控系統(tǒng)對(duì)于數(shù)控機(jī)床來說不僅僅是一個(gè)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(jī)交互界面、數(shù)控核心、可編程邏輯控制器、驅(qū)動(dòng)協(xié)同配合，共同完成機(jī)床的控制，才能保證機(jī)床的高精度，高質(zhì)量。因此，數(shù)控系統(tǒng)的好壞就會(huì)直接影響數(shù)控機(jī)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(huì)配置高端的伺服電機(jī)。好的數(shù)控系統(tǒng)可以提供多種類型的電機(jī)供用戶選擇，如高動(dòng)態(tài)電機(jī)、大慣量電機(jī)等。用戶可以根據(jù)機(jī)床不同的要求，選擇不同特性的電機(jī)。好的伺服電機(jī)一般也會(huì)有更高的編碼器分辨率，分辨率越大，速度波動(dòng)就越小。具有高分辨率編碼器的電機(jī)控制起來將會(huì)更加平穩(wěn)，精度更高。
業(yè)內(nèi)人士都知道，電機(jī)與機(jī)械間會(huì)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(huì)使得機(jī)床在傳動(dòng)過程中存在細(xì)微的誤差，而系統(tǒng)此時(shí)只知道電機(jī)的反饋，并不知道傳動(dòng)中的誤差，因此實(shí)際的控制精度會(huì)受此影響。針對(duì)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(cè)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(jī)械的實(shí)際反饋來進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，從而提高機(jī)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(jí)的計(jì)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(dá)到更理想的插補(bǔ)軌跡。不僅如此，機(jī)床在生產(chǎn)過程中難免會(huì)受到外部環(huán)境干擾而產(chǎn)生的振動(dòng)影響，如冷卻設(shè)備、液壓設(shè)備，或者其他機(jī)床等。這一類問題一般可以通過光柵尺測(cè)出位置偏差來發(fā)現(xiàn)這些干擾，但卻很難通過調(diào)整機(jī)床的動(dòng)態(tài)響應(yīng)參數(shù)來抑制和消除。而高端數(shù)控機(jī)床往往可以通過類似西門子APC(Advance Position Control)高級(jí)定位控制功能一樣的方法來抑制外部干擾，從而進(jìn)一步提高機(jī)床加工性能。
記得在CCMT2018展會(huì)上采訪山崎馬扎克(中國(guó))有限公司總裁助理李金和先生時(shí)他曾講到，第七代CNC系統(tǒng)的人機(jī)對(duì)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(shí)用性能，在計(jì)算機(jī)如此發(fā)達(dá)的今天，很多數(shù)控設(shè)備還需要人來進(jìn)行操控，而馬扎克的控制系統(tǒng)就可以通過日常對(duì)話式的語(yǔ)言來進(jìn)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(diǎn)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(jī)床的核心還是在于機(jī)床本身，良好的機(jī)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(jī)床優(yōu)良的機(jī)械性能發(fā)揮得更加淋漓盡致，達(dá)到錦上添花的目的。
