摘 要:數控系統(簡稱CNC),在現代化工業中的用處越來越得到各界的重視,其特點和功能也十分的龐大,本文從幾個方面著重介紹了這一系統的優點及功能。
關鍵詞:數控系統 優點 功能
中圖分類號:TP273.5 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2011)03-0023-02
1、數控系統的靈活性和通用性
CNC裝置的功能大多由軟體實現,且軟硬體採用模組化的結構,使系統功能的修改、擴充變得較為靈活。CNC裝置其基本配置部分是通用的,不同的數控機床僅配置相應的特定的功能模組,以實現特定的控制功能。
1.1 數控功能豐富
(1)插補功能:二次曲線、樣條、空間曲面插補。(2)補償功能:運動精度補償、隨機誤差補償、非線性誤差補償等。(3)人機對話功能:加工的動、靜態跟蹤顯示,高階人機對話視窗。(4)程式設計功能:G程式碼、籃圖程式設計、部分自動程式設計功能。
1.2 可靠性高
CNC裝置採用整合度高的電子元件、晶片、採用VLSI本身就是可靠性的保證。 許多功能由軟體實現,使硬體的數量減少。 豐富的故障診斷及保護功能(大多由軟體實現),從而可使系統的故障發生的頻率和發生故障後的修復時間降低。
1.3 使用維護方便
(1)操作使用方便:使用者只需根據選單的提示,便可進行正確操作。(2)程式設計方便:具有多種程式設計的功能、程式自動校驗和模擬模擬功能。(3)維護維修方便:部分日常維護工作自動進行(潤滑,關鍵部件的定期檢查等),數控機床的自診斷功能,可迅速實現故障準確定位。
1.4 易於實現機電一體化
數控系統控制櫃的體積小(採用計算機,硬體數量減少;電子元件的整合度越來越高,硬體的不斷減小),使其與機床在物理上結合在一起成為可能,減少佔地面積,方便操作。
2、數控系統裝置的功能
從外部特徵來看,CNC裝置是由硬體(通用硬體和專用硬體)和軟體(專用)兩大部分組成。CNC裝置的功能包括基本功能和輔助功能。
2.1 數控系統的基本功能
數控系統基本配置的功能,即必備的功能。插補功能、控制功能、準備功能、進給功能、刀具功能、主軸功能、輔助功能、字元顯示功能。
2.2 數控系統的輔助功能
使用者可以根據實際要求選擇的功能。補償功能、固定迴圈功能、圖形顯示功能、通訊功能、人機對話程式設計功能。
(1)控制功能;CNC能控制和能聯動控制的進給軸數。CNC的控制進給軸有:移動軸和迴轉軸;基本軸和附加軸。如,數控車床至少需要兩軸聯動,在具有多刀架的車床上則需要兩軸以上的控制軸。數控鏜銑床、加工中心等需要有3根或3根以上的控制軸。聯動控制軸數越多,CNC系統就越複雜,程式設計也越困難。
(2)準備功能;即G功能:指令機床動作方式的功能。
(3)插補功能和固定迴圈功能;所謂插補功能是數控系統實現零件輪廓(平面或空間)加工軌跡運算的功能。一般CNC系統僅具有直線和圓弧插補,而現在較為高檔的數控系統還備有拋物線、橢圓、極座標、正弦線、螺旋線以及樣條曲線插補等功能。在數控力口工過程中,有些加工工序如鑽孔、攻絲、鏜孔、深孔鑽削和切螺紋等,所需完成的動作迴圈十分典型,而且多次重複進行,數控系統事先將這些典型的固定迴圈用C程式碼進行定義,在加工時可直接使用這類C程式碼完成這些典型的動作迴圈,可大大簡化程式設計工作。
(4)進給功能;數控系統的進給速度的控制功能,主要有以下三種:第一、進給速度:控制刀具相對工件的運動速度,單位為mm/min;第二、同步進給速度:實現切削速度和進給速度的同步,單位為mm/r,用於加工螺紋;第三、進給倍率(進給修調率):人工實時修調進給速度。即通過面板的倍率波段開關在 0%-200%之間對預先設定的進給速度實現實時修調。
(5) 主軸功能;數控裝置的主軸的控制功能,主要有以下幾種:第一、切削速度(主軸轉速):刀具切削點切削速度的控制功能,單位為m/min(r/min)。第二、恆線速度控制:刀具切削點的切削速度為恆速控制的功能。如端面車削的恆速控制。第三、主軸定向控制:主軸周向定位控制於特定位置的功能。第四、C軸控制:主軸周向任意位置控制的功能。第五、切削倍率(主軸修調率):人工實時修調切削速度。即通過面板的倍率波段開關在0%-200%之間對預先設定的主軸速度實現實時修調。
(6)輔助功能;即M功能:用於指令機床輔助操作的功能。
(7)刀具管理功能;實現對刀具幾何尺寸&刀具壽命的管理功能。
(8)補償功能;第一、刀具半徑和長度補償功能:該功能按零件輪廓編制的程式去控制刀具中心的軌跡,以及在刀具磨損或更換時(刀具半徑和長度變化),可對刀具半徑或長度作相應的補償。該功能由G指令實現。第二、傳動鏈誤差:包括螺距誤差補償和反向間隙誤差補償功能,即事先測量出螺距誤差和反向間隙,並按要求輸入到CNC裝置相應的'儲存單元內,在座標軸執行時,對螺距誤差進行補償;在座標軸反向時,對反向間隙進行補償。第三、智慧補償功能:對諸如機床幾何誤差造成的綜合加工誤差、熱變形引起的誤差、靜態彈性變形誤差以及由刀具磨損所帶來的加工誤差等,都可採用現代先進的人工智慧、專家系統等技術建立模型,利用模型實施線上智慧補償,這是數控技術正在研究開發的技術。
(9)人機對話功能;在CNC裝置中配有單色或彩色CRT,通過軟體可實現字元和圖形的顯示,以方便使用者的操作和使用。在CNC裝置中這類功能有:選單結構的操作介面;零件加工程序的編輯環境;系統和機床引數、狀態、故障資訊的顯示、查詢或修改畫面等。
(10)自診斷功能;一般的CNC裝置或多或少都具有自診斷功能,尤其是現代的CNC裝置,這些自診斷功能主要是用軟體來實現的。具有此功能的CNC裝置可以在故障出現後迅速查明故障的型別及部位,便於及時排除故障,減少故障停機時間。
通常不同的CNC裝置所設定的診斷程式不同,可以包含在系統程式之中,在系統執行過程中進行檢查,也可以作為服務性程式,在系統執行前或故障停機後進行診斷,查詢故障的部位,有的CNC裝置可以進行遠端通訊診斷。
(11)通訊功能;CNC裝置與外界進行資訊和資料交換的功能。通常CNC裝置都具有RS232C介面,可與上級計算機進行通訊,傳送零件加工程式,有的還備有DNC介面,以利實現直接數控,更高檔的系統還可與MAP(製造自動化協議)相連,以適應FMS、CIMS、IMS等大製造系統整合的要求。