相关文章

数控平面磨床新技术数控系统介绍

现代制造业正从降低劳动力成本、产品成本,提高企业整体效率和质量的竟争,发展到全面满足顾客要求、积极开发新产品的竟争。知识——技术——产品的升级周期越来越短,产品批量越来越小,对质量、性能的要求更高,同时社会对环境保护、绿色制造的意识不断加强。因此敏捷先进的制造技术将成为企业赢得竟争的重要途径。计算机信息技术和制造自动化技术的结合越来越紧密,作为自动化柔性生产重要基础的数控机床在生产机床中所占比例将越来越多。

数控平面磨床现状及数控系统

A、行业概览

平面磨床相对于车床、铣床等采用数控系统较晚,是因为它对数控系统的特殊要求。近十几年来,借助CNC技术,磨床上砂轮的连续修整,自动补偿,自动交换砂轮,多工作台,自动传送和装夹工件等操作功能得以实现,数控技术在平面磨床上逐步普及。近来国内大型机床展览会上,CNC磨床在整个磨床展品中已占大多数,全功能CNC平磨,已经成主流,在开发高档数控平磨的同时,开始积极发展中、低档数控平磨。

B、坐标CNC成型磨床

坐标CNC成型磨床,其垂直和横向为数控轴,纵向为液压控制,砂轮修整采用安装在工作台上的金刚石滚轮,适用范围较广;三坐标CNC平面和成型磨床,床身用天然花岗岩制成,几何精度高,导轨用直线滚动导轨,机械驱动无反冲,从而保证工件有较好的表面光洁度;改进产品,床身选用人造花岗岩制作,纵向用静压导轨传动,垂直和横向导轨为预加荷直线滚动导轨,滚珠丝杠传动,三轴CNC控制及全数字AC伺服电机,0.5μm的分辩率。当代最新技术的磨床产品,发展为多种高效专用磨床,且具有可倾斜磨头,连续修整,斜切入磨削功能。

C、新技术瞭望

目前,随半导体集成度的不断提高,新推出的系统在结构上越来越紧凑,功能上增加了高速通讯,远程诊断,多机联网等等;操作界面向简单化发展,系统结构向紧凑型进步。执行速度快,单节预读处理数可达1000块,具有AART(预适应调节技术)及参数优化学习功能,可使跟随误差趋近于零,软件加工路径滤波器可降低切削过程中,因加速度变化过大所产生的机械共振,从而改善表面粗糙度;配用数字伺服,具备+、-10V类比伺服界面,PLC程序设计有梯形图、结构语句、功能块、指令码、流程图等五种语法,便于设计和维护;具有计算机远程通讯,即时远程维护功能。

对于数控系统的提供者,就采用灵活,开放的机构,最大程度的满足行业需求,融合多种技术应用,为加强机床的自动控制功能如虎添翼。同时也是中达数控在磨床行业的发展方向。

D、数控磨床独特需求

(2)主轴摆动:在磨削中经常出现的运行循环,用外部信号中断执行程序,砂轮切入,砂轮修整等专用准备功能,编制固定循环程序。其不仅能使用外部测量装置,还能当连接上一个合适的测量头时能直接去控制装置与最终尺寸进行比较。

(3)强化固定磨削方法:根据磨削零件不同形状,有四种不同的磨削方法,具有砂轮轴角度倾斜控制功能,荒磨、粗磨、精磨、无火花磨削一整套磨削循环,砂轮修整补偿功能,修整器相对于被修整轮法线方向控制功能,修整滚轮外缘圆弧半径补偿功能,系统分辨率可设定为0.1μm,属于紧凑型数控系统。

(4)平面和成型磨削机床数控系统,对轴控扩展要求灵活;最多可控制9个坐标,其中6个坐标可联动,最小脉冲当量、移动当量和检测当量均为0.1μm,平磨上还采用了线性位置传感器[光栅尺,感应同步器]的全闭环方式。

(5)平磨制造厂自行开发软件,使用之更适合平面和成型磨削,如德国JUNG公司,采用该公司专用软件,用JUNGKONTUR编程语言对砂轮进行成型修整,并有图形辅助操作功能。日本冈本公司开发了OPL语言用于磨削加工,等等。

(6)直线电机、动平衡等技术、工艺的日益发展,又大大提高了机床的工效,适宜的测量技术应用对数控系统的开发利用。

平面磨床技术发展趋势

目前,国际上平面磨床工作台往复速度最高可达200m/min,工作台的加速度50m/s2。当然,这都是采用直线电机后才达到了这个水平。确实,新功能部件的使用对提高机床主机的性能起了非常大的作用。

高速行程磨削

高速行程磨削,也称为快速短行程磨削,这种方法是以高的工作台速度和高的加速度进行磨削加工。虽然,这种方法已有20多年的历史,但最近几年的发展较快。传动方式由原来的直流电机齿带或滚珠丝杠传动变为采用直线电机驱动,其运动速度更快,效率更高,应用范围更广。

近2年,欧洲高速行程磨削得到较快的进步,由欧盟支持的一项称为AGNETA的课题,由BLOHM、INA、ROLLS-ROYCE等厂家和大学共同参与,经过几年基础研究和应用研究,2004年9月就取得成功,实现了该项目预定的2个主要目标——减少加工费用40%和减少磨削时间50%。从磨削机理看,高速行程磨削并不是一种全新的加工方式,而是平面磨削的变型或是平面磨削的延伸。总之,高速行程磨削技术是一种新的有效的平面磨削方法,对于难加工材料和硬质材料具有很大的潜力。

磨削加工中心的小型化、实用化和复合化

磨削加工中心的发展已有20多年的历史,随着磨削加工技术和计算机技术的不断进步,磨削加工中心的制造水平不断提高。磨削加工中心是一种柔性的磨削加工系统,它的技术基础是机电一体化和计算机技术。磨削加工中心一般可分为加工中心延长型和常规磨床延长型二种。从2005年欧洲机床展览会看,所展出的磨削加工中心都是磨床延长型,机床从原来单纯的磨头交换发展到砂轮和铣、钻等刀具混合型交换,以便在工件一次装夹后就完成所有工序的加工。因此,磨削加工中心的发展趋势是小型化、实用化和复合化。磨床从总体上增强了与硬切削技术竞争的能力。

强大的自主创新能力

国外一流的机床制造企业都有强大的自主创新能力,在每届重要的机床展览会上都能发现有创新的亮点。比如在2005年的欧洲机床展览会上,MAEGERLE公司展出了一台最新的MFP数控磨床,该机在世界上首次采用最新的驱动技术和西门子最新一代的SINUMERIK在线控制的数控装置。新的驱动技术除了现有的静压导轨以外,还在X轴上首次采用静压丝杠。这个新部件确保把通常采用丝杠产生的振动降低到最小,提供比用直线驱动高15倍之多的动态刚性。其优点是:最大的阻尼特性和进给力,加上在丝杠轴和螺母之间无磨损的运行。此外,与直线驱动相比,能量消耗要低10倍以上,不会产生任何热量。

在展出的这台MFP磨床上还装有西门子840D在线控制的数控装置,这种新一代的驱动装置有以下优点:按标准设计的坐标组合、所有部件系统范围的电子连接。其它特性是:预装的导线、DRIVE-CLIQ串行接口、自动工件识别、**和矢量控制以及由于对维护和故障诊断全面支持而较短的空运转时间。

此外,机床除了有优良的性能、精度以外,必须有美观的外型和色彩。机床的外型和色彩都具有时代的特征,从大圆角演变到小圆角和直线条,从比较繁复演变到简洁。色彩从单色变为双色或多色,甚至绘有图案。当前在直线条的基本格局下,在造型和细节方面有一些变化,使机床更美观大方。