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科技立异是开展国产数控系统的底子出路_0

来源:http://www.ahrefmagazine.com 责任编辑:环亚娱乐开户 2018-10-13 01:46

  科技立异是开展国产数控系统的底子出路

 

   1国产数控系统的开展方向

找准合适我国国情的数控开展方向,树立可行的开展路途,是经过科技立异开展国产数控的要害。

1.1数控系统系统结构的首要办法与开展前途

从微观上看数控系统可分为专用核算机数控系统和
通用核算机数控系统两大类。现在国内外很多厂商遍及看好的数控系统开展方向是通用核算机数控系统。在通用机数控中最成功的当属PC数控系统。

因为PC机(包含工业PC)产量大、价格廉价,技能进步和功用进步很快,且可*性高(工业PC主机的MIBF已达30年[1])。因而,以其作为数控系统的软硬件渠道不光能够大起伏进步数控系统的功用价格比,并且还可充分运用通用微机已有软硬件资源和共享核算机范畴的最新效果,如大容量存储器、高分辨率五颜六色
显示器、多媒体信息沟通、联网通讯等。

现在,PC数控系统的系统结构首要有以下几种办法:

(1)专用数控加PC前端的复合式结构这类系统的规划思维是将通用PC和专用NC经过高速信息沟通通道衔接到一同组成一复合式数控系统。这类系统的长处是能够坚持原有数控根底,发挥厂家在以硬件专用芯片完结特别操控功用等方面的优势,且技能上简略保密,因而多为一些老的数控厂商或实力较强的厂家所选用。这类系统的最大缺陷是敞开性有限、开发和出产本钱较高,技能升级换代较慢。能够估计,在我国现有条件下,此类系统不会有大的开展。

(2)通用PC加实时操控单元的递阶式结构其规划思维是运用PC机作为数控系统软硬件渠道,在其规范总线上直接衔接实时操控单元(将实时操控板卡刺进总线插槽中)而组成完好的数控系统。其间,PC机首要完结数控系统中上层一些实时性不是很强的使命并对全系统的运转进行协谐和办理,而实时操控单元则完结数控基层的高实时性操控使命。实时操控单元能够是带轨道插补核算、方位操控、开关量操控(PLC)等的完好的CNC单元,也能够是仅具有方位操控功用的简略位控卡或与数字式伺服接口的数字脉冲转换卡。因为这类系统结构简略、易于完结敞开性、本钱相对较低,因而得到了国内外许多厂商,特别是中小厂家的广泛选用。但这类系统也存在一些缺陷。最杰出的就是实时操控单元与伺服驱动单元间的信息沟通问题。现在,将实时操控信息送往伺服驱动单元的办法首要有两种:一种是经过模拟量办法进行,首要问题是难以消除零飘、温飘对精度的影响,简略受外部搅扰。另一种是经过脉冲量办法进行,首要缺陷是实时操控单元与伺服驱动单元间需经过
非编码办法直接传递指令脉冲信号,一旦丢掉脉冲或引入了搅扰脉冲,难以进行查错纠错,不易确保信息的高可*性。

(3)数字化分布式结构其计划是将由
DSP等组成的数字式伺服经过以光缆等为介质的网络与PC数控设备衔接起来,组成一完好的数控系统。因为这种系统选用分布式核算和操控,并经过具有高可*性和高实时性的网络进行通讯和协调,因而能够最大极限地发挥各子系统的才能,使整个数控系统具有很好的功用。可是,这种系统的开发和出产本钱很高,没有较大的出资很难上马。

综上所述,本文以为以上三种结构均不是契合我国国情的最好计划。

1.2契合我国国情的PC数控的开展路途

几十年的经历教训标明,可靠性好坏是国产数控系统生死存亡的要害。咱们在开发新式数控系统时,优先选用新式高功用
CPU(如高主频的Pentium Ⅱ、Pentium Ⅲ等)作为系统的运算和操控中心,并尽量用软件来完结数控的一切功用。这样,可大起伏减小系统硬件的规划。此外,科技园区立异驱动开展 智能效劳入驻华夏美好立异还应在软件规划、电源规划、接插件规划与选用、接地与屏蔽规划和施工等选用强抗扰高可*性规划与制作技能,然后全面进步系统的可靠性。

在根据高功用CPU的PC渠道上不只能够完结数控系统的基本功用(如信息处理、刀补核算、插补核算、加减速操控等)和开关量操控功用(内装PLC),控系统的底子出路_0并且还能够完结伺服操控功用。这样,曾经由DSP完结的数字化伺服操控功用(如方位操控、速度操控、矢量改换操控等)均可由PC中的CPU完结,然后完结内装式伺服操控,这不只需用缩小了数控部分的硬件规划,并且还大起伏缩小了伺服操控部分硬件规划。

这种具有内装PLC和内装伺服操控的全软件化集成式数控系统,其硬件规划将到达最小化,整个数控系统除一个PC渠道外,剩余的只需驱动
机床运动的功率接口和反应接口。这既有用进步了系统可*性,又进步了系统功用,一起还可明显下降系统本钱,使系统(包含电动机)价格可降至现有数控系统的一半左右。明显,这种高功用、高可靠性、低本钱的新式数控系统将具有极强的竞赛力,有望为创始我国数控的新局面作出贡献。

此外,集成化PC数控系统还有一大长处,就是简略完结敞开式结构。这是因为,这种系统的硬件自身已经是彻底敞开的,构成敞开式数控系统的作业彻底在软件上,只需制定好规范和协议,从信息处理、轨道插补、加减速操控、开关量操控到伺服操控都能够完结敞开,然后可大大便运用户的运用。

2数控驱动技能与产品的开展途径

伺服驱动设备是数控系统的重要组成部分,现在我国在数控驱动技能与产品方面仍是一个弱项,因而构成许多国产数控设备配的是国外的伺服系统。因而,往后咱们有必要经过科技立异大力开展国产数控驱动单元并促进其专业化出产。其首要之点包含以下几方面:

(1)廉价的高功用伺服系统现在,一套进给沟通伺服系统(驱动器+电动机)的价格一般都在万元以上,主轴伺服系统的价格高达数万元,已成为下降国产
数控机床本钱的一大妨碍。因而,应合作新式集成化国产数控系统的开展,大力开发廉价的高功用内装式伺服系统。因为内装式伺服的硬件部分只需电动机和功率接口,充分运用我国的永磁资源优势,经过专业化出产能够把电动机的造价降下来,而选用智能化的IPM模块作为功率接口也很廉价。因而将内装式进给伺服的价格操控在数千元以内,将内装式主轴伺服的价格操控在2万元以内,将是彻底可能的。

(2)直线沟通伺服系统直线沟通伺服系统是下一世纪数控机床不行短少的功用部件,现在我国还没有老练产品,因而应加强研究、开发和推广运用。考虑到惯例机床的防磁问题较难处理,而并联机床的防磁相对简略,因而可为惯例结构机床开发感应异步型直线电动机,为并联结构机床开发永磁同步型直线电动机,然后取长补短,构成契合实际运用要求的新式高速高精度进给系统。

(3)新式永磁主轴电动机和电主轴单元现在主轴驱动电动机和电主轴产品简直都为感应异步型,存在以下杰出问题①转子上存在绕组(鼠笼),有大电流流过,因而转子发热严峻,直接影响主轴精度;②低速出力小且转矩脉动大,难以满意宽规模切削要求;③功率和功率要素低,不只电动机体积和重量大并且要求逆变器容量大、耗能多;④操控系统杂乱、本钱高。

因而,科技部力挺六项大型铸锻件研发,运用我国
稀土永磁资料的优势,开发永磁同步沟通主轴电动机和新式大功率、高功率、宽调速规模永磁同步型沟通电主轴单元,将可有用处理主轴驱动中存在的问题,科技部长:我国已具有电动汽车整车研制和生产能力构成具有我国特色的新一代主轴驱动产品。

(4)数控转台与摆头的零传动驱动系统数控转台与摆头是多坐标数控机床的要害部件,传统的选用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不只制作难度大、本钱高,并且难以到达高速加工所需的速度和精度。因而有必要另辟蹊径开发数控转台和摆头的新式电磁驱动系统,以完结数控机床旋转运动坐标的零传动(无机械传动链)驱动,加快促进我国高速高精度多坐标数控机床的开展。

(5)高速高精度检测设备高速高精度是下世纪数控机床开展的主题,这不光需求高功用的操控和驱动,一起还需求高品质的检测环节,因而应在现有技能根底上,进一步开发0.1μm以上精度的高速(60m/min以上)线位移
传感器和100万脉冲/r的角位移传感器,此类技能国外对我国是进行封闭的。

3加强数控系统产品技能支持的新思路

国产数控系统进入市场后,能否牢固地站稳脚跟,在竞赛中立于不败之地,要害的一条还取决于咱们能否做好技能支持与效劳。考虑到信息技能的开展,能够新的思路来抓好此项作业。

(1)加强用户技能
训练数控系统运用得好坏,很大程度上与运用者的水平有关。因而,在国产数控系统的推广运用中有必要十分注意对用户运用人员的技能训练作业。此项作业除可经过惯例途径进行外,还可运用多媒体技能、虚拟现实技能等新手法与惯例办法相结合进行,然后完结大规划、高功率、低本钱的训练。在当时信息技能很兴旺的环境下,还可充分运用网络系统,科技立异是开展国产数特别是internet,进行长途训练。

(2)做好编程效劳用户运用数控机床中一个比较杰出的问题就是零件编程。现在,许多用户(特别是新用户)都缺少有经历的编程人员,然后影响了数控机床的运用。为处理此问题,可运用网络系统进行长途编程效劳。其具体做法是,由数控系统和数控机床制作厂树立网上数控编程中心。当用户遇到自己不能处理的编程问题时,可经过互联网将问题提交给网上编程中心,由该中心中有经历的编程人员为用户编好程序,并经仿真无问题后,再经过网络将程序传到用户的数控系统上,用户立刻就能够进行加工。然后消除了用户运用数控机床的后顾之虑。

(3)树立长途确诊、修理中心运用网络还可对用户数控系统的毛病进行长途确诊。实施办法是,由数控系统出产厂家树立网上修理效劳中心。当用户的系统出现问题时,可将其与网络衔接起来,网上修理效劳中心即可经过向系统宣布确诊信息并接纳其呼应,然后经过中心的确诊软件对信息进行剖析,然后找出问题的原因,并予以主动扫除或辅导用户进行扫除。

(4)搞好网络化技能支持树立于PC渠道上的敞开式结构数控系统,特别是集成化PC数控系统,其一切功用均是由软件完结的,当用户为了改动和扩大系统功用时,他既可运用系统的敞开式结构自己完结,也能够经过网络将他的要求通知数控系统制作厂的技能开发部分,由该部分中有经历的技能人员替用户修正和添加系统功用,然后将修正后的系统程序经过网络直接传到用户的数控系统中,用户数控系统的功用立刻就得到了改动。这种办法是一种运用网络充分发挥敞开式结构数控系统的优势的有用途径。

总归,从技能层面看,科技立异才能不强,是制约我国数控系统技能与工业开展的首要要素。因而,树立科技立异战略,依托科技立异树立我国独立、先进的技能系统,是我国数控系统技能与工业开展的底子出路。

  

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