并行式數(shù)控編程軟件探討
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數(shù)控技術(shù)在各個(gè)加工領(lǐng)域都得到了充分的發(fā)展和應(yīng)用，但是在大批量生產(chǎn)中由于控制系統(tǒng)延遲所影響的生產(chǎn)效率問題一直沒有受到足夠的重視。
TORNOS積自1880年以來在凸輪機(jī)床和批量生產(chǎn)上的經(jīng)驗(yàn)，在率先采用數(shù)控技術(shù)后又最直接的注意到凸輪控制方式與現(xiàn)代數(shù)控方式各自的利弊，將各自的優(yōu)點(diǎn)得以綜合，提出并實(shí)現(xiàn)了平行控制方式DECO-PNC (Parallel Numeric Control).
圖1 三種控制方式比較
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圖2 并行數(shù)控與凸輪控制比較 |
并行數(shù)控方式與凸輪控制方式及現(xiàn)代數(shù)控方式的比較
為了簡(jiǎn)潔的介紹并行數(shù)控的概念， 我們可以從加工過程的最直接需求來理解并行數(shù)控方式誕生的背景。如果從加工所考慮的精密性、柔性化和生產(chǎn)效率3個(gè)方面來看，我們可以得到如下比較(圖1)。
并行控制以時(shí)間作為控制序列，與凸輪式控制都是有序的控制， 也就是說各個(gè)控制軸或刀具的工作順序是在編程中已知的(表)。
并行控制PNC原理
并行控制的原理是在編程后按照所定的切削參數(shù)進(jìn)行步進(jìn)計(jì)算，建立一個(gè)以時(shí)間為控制變量的表格，在同一時(shí)間瞬時(shí)ITP所有伺服軸的位置都已經(jīng)算出， 在機(jī)床運(yùn)行過程中間不需要編譯計(jì)算，按照時(shí)間為參量所有軸的移動(dòng)可同時(shí)控制， 這也是并行控制的名稱由來。
采納凸輪控制的優(yōu)點(diǎn)
并行數(shù)控也稱之為虛擬凸輪控制方式。 凸輪式控制方式有兩大優(yōu)點(diǎn)：直接控制， 無需其他處理轉(zhuǎn)換， 效率高，在多刀加工中可以按照加工節(jié)拍合理分布刀具的切削參數(shù)，如在保證各刀具加工時(shí)間匹配的情況下減少不必要的快速進(jìn)給和不必要的大進(jìn)給量切削，由此減少機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的磨損和刀具的磨損。
對(duì)現(xiàn)代數(shù)控方式揚(yáng)長(zhǎng)避短
并行數(shù)控PNC保持了現(xiàn)代數(shù)控所擁有的靈活性和高精度加工， 并在其基礎(chǔ)上有了獨(dú)特的發(fā)展。從另一方面又避免了在加工過程中的編譯和計(jì)算過程，也就是消除了控制中的主要延遲因素。
并行數(shù)控方式所需要的反饋方式是半閉環(huán)時(shí)間反饋，現(xiàn)代數(shù)控方式的反饋方式為全閉環(huán)距離反饋或半閉脈沖量反饋。 并行數(shù)控方式的反饋不需要再次計(jì)算各軸坐標(biāo)位置，而現(xiàn)代數(shù)控方式則需不斷更新計(jì)算(圖2)?，F(xiàn)代數(shù)控的全閉環(huán)方式雖然理論上能夠提供更精密控制，但由于編譯計(jì)算所造成的控制延遲以及各軸的排隊(duì)計(jì)算控制都會(huì)將此優(yōu)勢(shì)大打折扣，而并行式控制則發(fā)揮自己直接控制和并行控制的優(yōu)勢(shì)保證加工精度，同時(shí)又回避了全閉環(huán)過程中不穩(wěn)定因素所帶來的各種問題。
表 控制內(nèi)容的比較
項(xiàng)目
| 凸輪式
| 數(shù)控式
| TORNOS并行數(shù)控式
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控制變量
| 角度(°)
| 距離(mm)
| 時(shí)間(sec.)
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控制過程
| 直接控制
(無數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換)
| 轉(zhuǎn)換控制有延遲
(加工過程中編譯與計(jì)算)
| 直接控制
(加工前編譯與計(jì)算)
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各軸同步性
| 同步控制
| 排隊(duì)計(jì)算
| 同步控制
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柔性化
| 低
| 高
| 高 |
TB-DECO編程軟件
TB-DECO是TORNOS的專利產(chǎn)品，在PC機(jī)上窗口環(huán)境編程，包含了車削技術(shù)的所有編程和加工方面，以實(shí)現(xiàn)最佳工藝優(yōu)化。包含刀具軌跡圖形顯示，標(biāo)準(zhǔn)ISO語言，防碰撞檢查等功能。
所有TORNOS的縱切DECO 多軸MULTIDECO 機(jī)床配機(jī)外PC 編程TB-DECO。
圖3 TORNOS數(shù)控6軸自動(dòng)車床 |
應(yīng)用實(shí)例
在TORNOS數(shù)控6軸自動(dòng)車床上，如圖3所示， 共有18個(gè)線性伺服軸, 5個(gè)交流變速電機(jī)，并可配置相應(yīng)的C-軸。PNC并行數(shù)控方式保證了各軸的同步性以及快速控制提高效率。并行控制的順序可知性使得容易實(shí)現(xiàn)對(duì)于加工排布的優(yōu)化以及防碰撞檢測(cè)。
一個(gè)不銹鋼AISI303 (SUS303)從直徑20mm棒料在該機(jī)床上一次完成的工藝排布。 單件加工時(shí)間為9.3秒。 |
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