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数控系统的优点及功能
摘 要:数控系统(简称CNC),在现代化工业中的用处越来越得到各界的重视,其特点和功能也十分的庞大,本文从几个方面着重介绍了这一系统的优点及功能。
关键词:数控系统 优点 功能
中图分类号:TP273.5 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0023-02
1、数控系统的灵活性和通用性
CNC装置的功能大多由软件实现,且软硬件采用模块化的结构,使系统功能的修改、扩充变得较为灵活。CNC装置其基本配置部分是通用的,不同的数控机床仅配置相应的特定的功能模块,以实现特定的控制功能。
1.1 数控功能丰富
(1)插补功能:二次曲线、样条、空间曲面插补。(2)补偿功能:运动精度补偿、随机误差补偿、非线性误差补偿等。(3)人机对话功能:加工的动、静态跟踪显示,高级人机对话窗口。(4)编程功能:G代码、篮图编程、部分自动编程功能。
1.2 可靠性高
CNC装置采用集成度高的电子元件、芯片、采用VLSI本身就是可靠性的保证。 许多功能由软件实现,使硬件的数量减少。 丰富的故障诊断及保护功能(大多由软件实现),从而可使系统的故障发生的频率和发生故障后的修复时间降低。
1.3 使用维护方便
(1)操作使用方便:用户只需根据菜单的提示,便可进行正确操作。(2)编程方便:具有多种编程的功能、程序自动校验和模拟仿真功能。(3)维护维修方便:部分日常维护工作自动进行(润滑,关键部件的定期检查等),数控机床的自诊断功能,可迅速实现故障准确定位。
1.4 易于实现机电一体化
数控系统控制柜的体积小(采用计算机,硬件数量减少;电子元件的集成度越来越高,硬件的不断减小),使其与机床在物理上结合在一起成为可能,减少占地面积,方便操作。
2、数控系统装置的功能
从外部特征来看,CNC装置是由硬件(通用硬件和专用硬件)和软件(专用)两大部分组成。CNC装置的功能包括基本功能和辅助功能。
2.1 数控系统的基本功能
数控系统基本配置的功能,即必备的功能。插补功能、控制功能、准备功能、进给功能、刀具功能、主轴功能、辅助功能、字符显示功能。
2.2 数控系统的辅助功能
用户可以根据实际要求选择的功能。补偿功能、固定循环功能、图形显示功能、通信功能、人机对话编程功能。
(1)控制功能;CNC能控制和能联动控制的进给轴数。CNC的控制进给轴有:移动轴和回转轴;基本轴和附加轴。如,数控车床至少需要两轴联动,在具有多刀架的车床上则需要两轴以上的控制轴。数控镗铣床、加工中心等需要有3根或3根以上的控制轴。联动控制轴数越多,CNC系统就越复杂,编程也越困难。
(2)准备功能;即G功能:指令机床动作方式的功能。
(3)插补功能和固定循环功能;所谓插补功能是数控系统实现零件轮廓(平面或空间)加工轨迹运算的功能。一般CNC系统仅具有直线和圆弧插补,而现在较为高档的数控系统还备有抛物线、椭圆、极坐标、正弦线、螺旋线以及样条曲线插补等功能。在数控力口工过程中,有些加工工序如钻孔、攻丝、镗孔、深孔钻削和切螺纹等,所需完成的动作循环十分典型,而且多次重复进行,数控系统事先将这些典型的固定循环用C代码进行定义,在加工时可直接使用这类C代码完成这些典型的动作循环,可大大简化编程工作。
(4)进给功能;数控系统的进给速度的控制功能,主要有以下三种:第一、进给速度:控制刀具相对工件的运动速度,单位为mm/min;第二、同步进给速度:实现切削速度和进给速度的同步,单位为mm/r,用于加工螺纹;第三、进给倍率(进给修调率):人工实时修调进给速度。即通过面板的倍率波段开关在0%-200%之间对预先设定的进给速度实现实时修调。
(5) 主轴功能;数控装置的主轴的控制功能,主要有以下几种:第一、切削速度(主轴转速):刀具切削点切削速度的控制功能,单位为m/min(r/min)。第二、恒线速度控制:刀具切削点的切削速度为恒速控制的功能。如端面车削的恒速控制。第三、主轴定向控制:主轴周向定位控制于特定位置的功能。第四、C轴控制:主轴周向任意位置控制的功能。第五、切削倍率(主轴修调率):人工实时修调切削速度。即通过面板的倍率波段开关在0%-200%之间对预先设定的主轴速度实现实时修调。
(6)辅助功能;即M功能:用于指令机床辅助操作的功能。
(7)刀具管理功能;实现对刀具几何尺寸&刀具寿命的管理功能。
(8)补偿功能;第一、刀具半径和长度补偿功能:该功能按零件轮廓编制的程序去控制刀具中心的轨迹,以及在刀具磨损或更换时(刀具半径和长度变化),可对刀具半径或长度作相应的补偿。该功能由G指令实现。第二、传动链误差:包括螺距误差补偿和反向间隙误差补偿功能,即事先测量出螺距误差和反向间隙,并按要求输入到CNC装置相应的储存单元内,在坐标轴运行时,对螺距误差进行补偿;在坐标轴反向时,对反向间隙进行补偿。第三、智能补偿功能:对诸如机床几何误差造成的综合加工误差、热变形引起的误差、静态弹性变形误差以及由刀具磨损所带来的加工误差等,都可采用现代先进的人工智能、专家系统等技术建立模型,利用模型实施在线智能补偿,这是数控技术正在研究开发的技术。
(9)人机对话功能;在CNC装置中配有单色或彩色CRT,通过软件可实现字符和图形的显示,以方便用户的操作和使用。在CNC装置中这类功能有:菜单结构的操作界面;零件加工程序的编辑环境;系统和机床参数、状态、故障信息的显示、查询或修改画面等。
(10)自诊断功能;一般的CNC装置或多或少都具有自诊断功能,尤其是现代的CNC装置,这些自诊断功能主要是用软件来实现的。具有此功能的CNC装置可以在故障出现后迅速查明故障的类型及部位,便于及时排除故障,减少故障停机时间。
通常不同的CNC装置所设置的诊断程序不同,可以包含在系统程序之中,在系统运行过程中进行检查,也可以作为服务性程序,在系统运行前或故障停机后进行诊断,查找故障的部位,有的CNC装置可以进行远程通信诊断。
(11)通信功能;CNC装置与外界进行信息和数据交换的功能。通常CNC装置都具有RS232C接口,可与上级计算机进行通信,传送零件加工程序,有的还备有DNC接口,以利实现直接数控,更高档的系统还可与MAP(制造自动化协议)相连,以适应FMS、CIMS、IMS等大制造系统集成的要求。
通过以上的介绍不难看出,CNC这一系统优点十分的明显,功能上也可以满足生产的各个方面需要,很值得我们去不断的深入研究和探索。
参考文献
[1] 陈家斌.数控系统的检修及试验[M].北京:中国水利水电出版社,2006.
[2] 刘介才.工厂数控系统的特点[M].北京:机械工业出版社,1998.
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