编程的方法有手工编程和自动编程两种。据统计分析,采用手工编程,一个零件的编程时间与机床加工之比,平均约为30:1。为了提高效率,必须采用计算机或 程编机代替手工编程。自动编程需要有自动化编程语言,其中麻省理工学院研制的APT语言是***典型的一种数控语言,它大大地提高了编程效率。从70年代开始 出现的图象数控编程技术有效地解决了几何造型、零件几何形状的显示、交互设计、修改及刀具轨迹生成、走刀过程的仿真显示、验证等,从而推动了CAD和 CAM向一体化方向发展。
DNC概念的引入及发展
DNC概念从“直接数控”到“分布式数控”的变化,其内涵也发生了变化。“分布式数控”表明可用一台计算机控制多台数控机床。这样,机械加工从单机自动化的模式 扩展到柔性生产线及计算机集成制造系统。从通信功能而言,可以在CNC系统中增加DNC接口,形成制造通信网络。网络的特点是资源共享,通过DNC功 能形成网络可以实现:①对零件程序的上传或下传。②读、写CNC的数据。③PLC数据的传送。④存贮器操作控制。⑤系统状态采集和远程控制等。
可编程控制器的采用
在20世纪70年代以前,NC控制器与机床强电顺序控制主要靠继电器进行。60年代出现了半导体逻辑元件,1969年美国DEC公司研制出世界上台可编程序 控制器PLC。PLC很快就显示出优越性:设计的图形与继电器电路相似,形象直观,可以方便地实现程序的显示、编辑、诊断、存贮和传送:PLC没有继电器 电路那种接触不良,触点熔焊、磨损、线圈烧断等缺点。因此很快在NC机床上得到应用。在NC机床上指令执行时间可达到0.085?s/步,步数 为32000步。而且,使用PLC还可以大大减少系统的占用空间,提高系统的快速性和可靠性。
传感器技术的发展
一台NC系统与机械连结在一起时,它能控制的几何精度除受机械因素的影响外,闭环系统还主要取决于所采用的传感器,特别是位置和速度传感器,如可测量直线 位移和旋转角度的直线感应同步器和圆感应同步器、直线和圆光栅、磁尺、利用磁阻的传感器等。这些传感器由光学、精密机械、电子部件组成,一般分辨率为0.01~0.001mm,测量精度为±0.02~0.002mm/m,机床工作台速度为20m/min以下。随着机床精度的不断提高,对传感器的分辨率 和精度也提出了更高的要求。于是出现了具有“细分”电路的高分辨率传感器,比如FANUC公司研制的编码器通过细分可做到分辨率为10-7r。利用它构成 的高精度数控系统为超精控制及加工创造了条件。
开放技术的产生
1987年美国空军发表了着名的“NGC(下一代控制器)”计划,首先提出了开放体系结构的控制器概念。这个计划的重要内容之一便是提出了“开放系统体系结构标准 规格(SOSAS)”。美国空军把开放的体系结构定义为:在竞争的环境中允许多个制造商销售可相互交换和相互操作的模块。机床制造商可以在开放系统的平台 上增加一定的硬件和软件构成自己的系统。当前在市场上开放系统基本上有两种结构:①CNC+PC主板:把一块PC主板插入传统的CNC机器中,PC板主要 运行非实时控制,CNC主要运行以坐标轴运动为主的实时控制。②PC+运动控制板:把运动控制板插入PC机的标准插槽中作实时控制用,而PC机主要作非实 时控制。为了增加开放性,主流数控系统生产厂家往往采用方案①,即在不改变原系统基本结构的基础上增加一块PC板,提供键盘使用户能把PC和CNC联系在 一起,大大提高了人机界面的功能。典型的如FANUC公司的150/160/180/210系统。有些厂家也把这种装置称为融合系统(fusionsystem),由于它工作可靠,界面开放,越来越受到机床制造商的欢迎,成为NC技术的发展趋势之一。
9常见故障
位置环
这是数控系统发出控制指令,并与位置检测系统的反馈值相比较,进一步完成控制任务的关键环节。它具有很高的工作频度,并与外设相联接,所以容易发生故障。
常见的故障有:①位控环报警:可能是测量回路开路;测量系统损坏,位控单元内部损坏。②不发指令就运动,可能是漂移过高,正反馈,位控单元故障;测量元件损坏。③测量元件故障,一般表现为无反馈值;机床回不了基准点;高速时漏脉冲产生报警可能的原因是光栅或读头脏了;光栅坏了。
伺服驱动系统
伺服驱动系统与电源电网,机械系统等相关联,而且在工作中一直处于频繁的启动和运行状态,因而这也是故障较多的部分。
电源部分
电源是维持系统正常工作的能源支持部分,它失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家,这类问题比较少,在设计上这方面的因素考虑的不多,但在中国由于电源波动较大,质量差,还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰,加上人为的因素(如突然拉闸断电等)。这些原因可造成电源故障监控或损坏。另外,数控系统部分运行数据,设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内,系统断电后,靠电源的后备蓄电池或锂电池来保持。因而,停机时间比较长,拔插电