关于我国数控技术发展的思考

时间:2019-03-25 04:56:18 来源:鱼台农业网 作者:匿名



1国内外数控技术的发展现状

随着制造业的发展,中小批量生产的趋势日益增加,这对数控机床的灵活性和多功能性提出了更高的要求。希望市场能够提供不同的处理要求,并以低成本快速,高效地构建面向用户的控制系统。并大大降低了维护和培训的成本,同时也要求新一代数控系统具有便捷的网络功能,以适应未来生产组织和管理模式的面向车间的任务和订单。因此,在过去的10年中,随着计算机技术的飞速发展,各种水平的开放式数控系统迅速崛起和发展。它目前正朝着标准化开放式架构的方向发展。在结构形式方面,当今世界的数控系统大致可分为四种类型:

(1)传统的数控系统,如FANUC 0系统,MITSUBISHI M50系统,Siemens 810系统等。这是一个专用的封闭式数控系统。虽然用户也可以制作人机界面,但有必要使用专用的开发工具(如西门子的WS800A)来消耗更多的人力,其功能扩展,更改和维护必须转向系统供应商。目前,这种系统仍然占据了大部分制造市场。然而,由于开放式数控系统的发展,传统数控系统的市场正在受到挑战并逐渐减少。

(2)采用“PC嵌入式NC”结构的开放式数控系统,如FANUC18i,16i系统,西门子840D系统,Num1060系统,AB 9/360等数控系统。这是因为一些数控系统制造商不愿意放弃多年来积累的CNC软件技术,并希望利用计算机丰富的软件资源来开发产品。然而,尽管它具有一定程度的开放性,但其结构仍未开放,因为其NC部件仍然是传统的CNC系统。因此,用户无法干预CNC系统的核心。这种系统既复杂又强大,但价格昂贵。(3)采用“NC嵌入式PC”结构的开放式数控系统它由一个开放式结构的运动控制卡PC组成。这种运动控制卡通常采用高速DSP作为CPU,具有强大的运动控制和PLC控制能力。它本身就是一个可以单独使用的CNC系统。其开放式功能库允许用户在WINDOWS平台下开发自己的控制系统。因此,这种开放式结构运动控制卡广泛用于制造自动化控制的各个领域。例如,由美国Delta Tau公司使用PMAC多轴运动控制卡构建的PMAC-NC数控系统,以及由日本公司MAZAK使用Mitsubishi Electric的MELDASMAGIC 64构建的MAZATROL 640 CNC。

(4)SOFT型开放式CNC系统这是一个采用最新开放式结构的CNC系统。它为用户提供了最大的选择和灵活性,其CNC软件全部安装在计算机中,硬件部分只是计算机与伺服驱动器和外部I/O之间的标准化通用接口。就像电脑可以安装各种品牌的声卡,CD-ROM和相应的驱动程序。用户可以使用开放式CNC内核开发WINDOWS NT平台所需的各种功能,以形成各种类型的高性能CNC系统。与以前的CNC系统相比,SOFT开放式数控系统具有最高的性能。性能和价格比,因而最重要。典型产品包括来自美国MDSI的Open CNC和来自德国Power Automation的PA8000 NT。

经过近六十年的“六五”,“七五”和“八五”时期的发展,中国的数控技术已基本掌握关键技术,建立了数控开发和生产基地,培养了一批数控人才,初步形成了自己的数控行业。 “八五”研发成果:华中一,中华一,航天一,蓝天四大基础系统建立了具有中国独立版权的数控技术平台。多年来,中国特色经济型数控系统发生了重大变化。产品的性能和可靠性得到了极大的提高,并逐渐得到用户的认可和上市。海凯通数控股份有限公司KT系列数控系统及步进驱动系统,北京卡尼迪数控技术有限公司KND系列数控系统,广州数控设备厂GSK系列数控系统。这些产品的共同特点是数控功能比较齐全,价格低廉,可靠性好。中国大型经济型数控机床市场吸引了国外厂商。近年来,西门子推出了802S数控系统,大连达森公司通过OEM推出了日本OHM公司的ONC 2102数控系统。尽管这些系统的技术性能,他们的产品质量加上品牌和巨大的宣传销售网络开辟了市场,赢得了市场。2上海凯通数控股份有限公司近年来数控产品开发概况

上海凯通数控股份有限公司通过引进“七五”,“八五”数控的消化吸收和技术改造,引进数控系统和交流伺服驱动系统的开发和生产基地。技术。它拥有一套完整的生产测试设备和质量保证体系。近年来,在数控产品的开发和生产方面已经做了一些工作,并取得了一些成果。目前,向市场提供的主要产品如下:

(1)MTC系列流行数控系统和AC200交流伺服驱动系统这是在引进美国GE公司数控技术和交流伺服驱动技术的基础上,经过消化吸收和重新开发的产品。 CNC系统是由三个CPU组成的分布式控制系统。适用于数控车床,铣床,加工中心,磨床,冲床,火焰/等离子切割机,折弯机,螺旋弹簧机等。目前已售出1000多套。 CNC系统的主要技术性能如下:

。系统分辨率:0.001 mm

控制轴编号:2至5轴主轴

插值方法:直线,圆弧,螺旋,螺纹

最高速度:30米/分钟

闭环/半闭环控制

。处理轨迹动态图形显示

(2)KT400系列经济型数控系统本产品是在MTC流行的数控系统的基础上开发的。它用于控制步进电机的经济型数控系统。它几乎保留了原始系统的所有功能,易于操作和使用。具有高性价比,适用于经济型数控车床,铣床,火焰切割机,轧辊磨床等,目前已销售800多台。其主要技术性能如下:

最小脉冲当量:0.01 mm

控制轴编号:2至3轴

插值方法:直线,圆弧,螺旋,螺纹

最高速度:6米/分钟

自动换刀控制(车床)

。处理轨迹动态图形显示(M/C)

(3)KT700单轴数控系统本产品可控制步进驱动和数字交流伺服驱动,广泛应用于各种工业自动化设备的定位控制,如磨床,剪板机和组合机床。到目前为止已售出100多台。其主要技术性能如下:最高脉冲输出频率:500kHz

.8点光耦输入/8点继电器输出

编程说明:速度,位置,延迟,程序流程控制,I/O控制,SKIP控制等。

(4)混合式步进电机驱动器系列KT300系列驱动五相/三相步进电机,KT350系列驱动五相独立绕组步进电机。该产品性能好,可靠性高,尤其是KT350,具有低噪音,低振动,高启动频率和工作频率。迄今已销售超过1,500个轴,其主要技术性能如下:

扭矩范围:1.5至35 N.m

断电相存储器

。电子循环原点信号输出

自我测试

(5)KT210/KT220单/双轴交流伺服驱动系统系列该新产品是在引入技术的基础上开发的,采用FPGA门阵列芯片和IPM智能功率模块新技术。该产品具有结构紧凑,体积小,动静态特性好,响应速度快,速度范围宽,可靠性好等特点。到目前为止,已经批量生产和销售了100多个轴。其主要技术性能如下:

额定输出功率:0.4 kW至4.4 kW

速度范围:1:3000

控制模式:矢量控制IPM正弦波PWM

保护功能:过流,过速,过温,过压,欠压,短路

(6)KT230大功率交流伺服/主轴驱动系统本产品采用矢量控制原理,采用可编程门阵列芯片(FPGA)。该产品结构简单,体积小,动静态特性好,调速范围宽,输出功率大(最高22 kW)。主轴系统已用于车床,铣床和加工中心。伺服系统已用于钢带横切机的定长传动。纺织印染机械传动。其主要技术性能如下:

额定输出功率:3.7 kW至22 kW

速度范围:1:3000(伺服)

1:200(主轴)

控制模式:矢量控制正弦波PWM

保护功能:过流,过速,过温,过压,欠压,短路(7)PC平台开放式数控系统应用开发研究我们使用“NC嵌入式PC”构建开放式数控系统。 NC使用美国Delta Tau的PMAC开放式运动控制卡。 PMAC卡具有多通道多轴联动功能,最多可支持32轴,最小分辨率为2.5 nm。此外,线性,圆弧插补,S曲线加减速,伺服PID控制,PLC控制和各种控制命令和功能为数控系统的设计和开发提供了极大的便利。我们只需要根据用户在WINDOWS环境中的操作设计人机界面和功能,根据受控对象的要求来达到控制目的。这样构造的数控系统具有可靠性高,功能强,性能好,操作简便,开发周期短,成本低的优点。该方法适用于各种类型的数控系统的开发。未来,数控技术将不再被少数制造商垄断,而是将被推广并用作各行业的应用技术。到目前为止,我们已成功开发出具有PMAC卡的等离子/火焰切割机,弯管机,折弯机和螺旋弹簧机等数控系统产品,并已在生产实践中进行了测试。

(8)KT580-T全功能车床数控系统该产品是我们最近开发的一种流行的数控系统。由于采用了FPGA门阵列芯片和SMT制造工艺,大大降低了生产成本,提高了产品的可靠性,从而提高了性价比。系统主要技术性能指标如下:

最小分辨率:0.001毫米

控制轴编号:2轴+主轴+ MPG

插补方法:直线,圆弧,螺纹

最高速度:65米/分钟

刀具半径补偿,长度偏移

恒表面速度控制

。参数编程,算术,逻辑,三角函数

自动换刀控制

转动固定循环

.RS232接口

.9'CRT显示

±10 V模拟输出和编码器反馈

3关于中国数控技术发展的思考

在过去几年中国数控技术的发展过程中,虽然我们取得了很多成就,但与国外发展的速度和水平相比,差距仍然很大。产品水平低,品种少,质量不稳定。由于国内数控系统竞争力不强,目前中国的中高端数控系统基本上都被国外产品所垄断。随着国外经济型数控系统的进入,国内经济型数控系统的现状已经打破,国产系统的市场份额逐渐下降。 FANUC 0T/0M-Dβ系列伺服驱动系统。西门子即将推出的802D数控系统和配套伺服驱动器以及三菱电机即将推出的低成本数控系统加伺服驱动器将进一步影响国内数控系统市场。面对这种严峻形势,这里有一些关于中国数控技术发展的不成熟的想法。(1)开放式数控系统是数控技术发展的趋势。我们应该抓住这项新技术的机会,尽快启动。通过强大的投资,我们将通过引进技术和技术合作以及合资企业,迅速组织我们的工作并建立数控技术。开发中心在引入消化吸收的基础上,建立了自己的研发团队,开发了具有独立版权的开放式数控系统。

开放式数控系统的开发是一个困难的系统项目。它需要大量的资金和人才,这对普通公司来说是无法承受的。在国外,它也是由政府资助的战略目标,例如欧盟ESPRIT III计划中的OSACA(自动化系统控制器开放式架构)项目和美国空军的NGC(下一代控制器) 。 )项目。

(2)走集成之路,优化组合,重点发展大众数控系统,开发高性能低成本PC型数控系统和交流伺服驱动系统,参与市场竞争。目前有华中I型,航空航天I型等PC型数控系统,但这些系统仍然很少进入主机厂,其中大部分用于机床改造和特种专用机床,所以生产体积小,每个都有自己的产品和市场,动力分散,所以不能与国外知名品牌合作。产品竞争。如果您可以选择一些好产品,创建“国内品牌”,并结合开发,生产,配套和销售,您可以集中精力实现扩大产量,降低成本,扩大市场的目标。

(3)继续保持经济型数控系统“廉价优质”的特点,进一步提高数控系统的性能,降低成本,提高产品的市场竞争力,保持国内经济型数控系统。这个市场最近推出了KT580-T车床数控系统加上KT220双轴交流伺服驱动系统是根据这个原理开发,生产和销售的。

(4)国家应为国内数控行业提供一些优惠政策,如退税。推进“九五”实施示范项目,使国内数控系统应用单位获益,促进国内数控系统的发展。(5)尽快解决产品批量生产和规模化生产的问题

应该说,通过“七五”,“八五”研究和技术引进,国内数控生产企业在技术和生产方面都取得了很大进步,但尚未形成规模生产,产品批量小,质量不尽如人意。 。为了摆脱这种局面,我们应该选择几种前景广阔,企业重点突破的产品。在具体实施中,我们可以选择一个具有大量面孔的流行数控系统,特别是车床的数控系统,力求实现批量,并坚持做不同的原则,集中财力。 。

关于作者

张富源男,1944年出生。上海凯通数控股份有限公司总经理(上海200233),上海机床研究所所长,教授级高级工程师

作者单位

方江龙唐吉安上海200233上海凯通数控有限公司

引用

1

2李飞文机械制造。 1998(6):14~16

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