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如果将数控机床看做是一个人,那么数控系统就等于它的大脑,所以数控系统的好坏肯定直接会影响到机床的好坏。
总得来说,数控系统对机床控制的影响主要体现在「控制能力」上。
数控系统主要是由「人机交互界面(HMI)+数控核心(NC)+可编程逻辑控制器(PLC)+驱动(Drive)」组成,其中HMI用于人机交互;NC则是数控系统的核心,用于轨迹的计算,位置的调节,和相关的控制,如加速度,刀具数据,零点偏移,以及各种复杂的机床功能。PLC则用于机床逻辑的控制,如刀库,液压设备等;Drive则是执行机构,对电机的电流环和速度环进行调节,使其能快速准确的完成NC发出的指令。
数控系统对数控机床来说是一整套解决方案,包含相应的软件和硬件。只有当软硬结合,以及数控系统中NC,PLC,Drive和HMI协同配合,共同完成机床的控制,才能保证机床的高精度,高质量。
数控系统实现对机床自动控制的过程是:将用于加工的NC程序传入数控系统,数控系统再通过译码、计算,将程序中的指令转换为一个或多个坐标轴的运动轨迹(包含位置,速度,加速度),然后发给所对应的驱动,再由驱动控制伺服电机,最后由伺服电机来驱动机械传动部件完成NC 程序中所指定的加工轨迹。
好的数控系统一般也会配置好的伺服电机。好的数控系统可以提供多种类型的电机供用户选择,如高动态电机、大惯量电机等。用户可以根据机床不同的要求,选择不同特性的电机。好的伺服电机一般也会有更高的编码器分辨率,分辨率越大,速度波动就越小。具有高分辨率编码器的电机控制起来将会更加平稳,精度更高。
我们通常把电机编码器的反馈所形成的闭环叫做半闭环。因为系统只能接收到电机的反馈,而不能直接得到来自机械实际的反馈,故称之为“半闭环”。由于电机与机械之间存在很多弹性连接(如上面原理图中的弹性联轴器等),这些弹性环节会使机床在传动过程中存在误差,而系统此时只知道电机的反馈,并不知道传动中的误差,因此实际的控制精度会受此影响。
一般情况下,中高端的数控系统可以接入光栅尺作为直接测量系统形成“全闭环”,系统就可以直接通过光栅尺得到机械的实际反馈来进行控制与调节,从而提高机床的精度。
现在一般的数控系统能够达到纳米级的计算精度,而好的数控系统甚至能达到超过纳米级别的计算精度,甚至在整个控制链条上都可实现。更高的计算精度,意味着数控系统可以提供更高的控制精度,从而达到更理想的插补轨迹。 |