青海体彩11选5走势图:打破高端數控系統國產化的技術瓶頸

發布日期:2011-02-23    【字號:  
打破高端數控系統國產化的技術瓶頸
四開數控攻占“皮米差補”科技高地
  目前的中國,普及型以上的中高檔數控系統基本上還是外國人的天下,日本的FANUC、德國的西門子數控系統,占據著市場的絕大部分份額。而在經濟型數控系統領域,則基本上是中國人自己生產的產品,號稱“東、南、西、北、中”,總量一年大約在5萬套左右。在南京,數控系統的生產廠家在全國是最多的,可能不下30家,但他們的系統有一個共同點,也都是經濟型的。

[經濟型數控系統的技術癥結]
  經濟型數控系統最重要的特征是開環控制方式,即CNC與驅動器之間的通訊是數脈沖的方式,早期以控制步進電機為主,現在逐步地轉向控制交流伺服電機為主。但是,由于經濟型數控系統的控制核心為20年前的單片機或80186等,運算能力太低,系統的存儲容量也很小,所以系統的機械加工控制能力很弱,多數是不接受反饋信號的開環控制方式,只能以脈沖方式與伺服電機(或步進電機)驅動器通訊,所以經濟型數控系統只能應用在小型機床特別是小型車床上?;韉乃俁壬鑰煲恍?,運動的慣量稍大一些,聯動控制的軸數超過三軸以上,經濟型數控系統就滿足不了。中國的機床廠靠這樣的數控系統是無法與世界上的同行進行競爭的,這也是中國機床生產廠家的大多數數控系統不得不采用進口數控系統產品的最重要原因。
  要生產中高端的數控系統,就需要開辟一條與眾不同的路徑。立志于研發具有中國人自主知識產權的高端數控系統的目標,南京高傳四開數控裝備制造有限公司進行了持續不懈的科技創新和積極探索,其開發生產的SKY數控系統的發展走出了一條與國內其他數控系統廠家不同的技術發展道路。十余年來,四開公司的SKY數控系統在技術上始終堅持與標準計算機兼容,最大限度地采用計算機發展的新成果,包括硬件和軟件兩個方面的技術更新。由于眾所周知的原因,在開發的初期,SKY數控系統想要獲得國內機床生產廠家的信賴和認可,直接與國產機床配套是十分困難的,為此四開公司在研發數控系統的同時,也不斷地研發了一些數控機床的機械部分,由此直接給用戶提供了各種數控機床的整機,贏得了很高得信譽,但數控研發的技術優勢還沒有得到充分的發揮。
  實際上,國外先進數控系統生產廠家也在逐漸地走這一條技術研發道路。日本FANUC公司的160i系列、德國西門子840i系列、海德漢英TNC530i系列、西班牙發格8070系列等等,如今幾乎無一例外地都采用了近年來最流行的美國微軟公司Windows操作平臺,大量借用計算機發展的最新成果。近年來,配有四開公司自己的數控系統的高速數控機床,也已經有超過千臺在全國各地工作著,其中大部份是常年以每天24小時、每年365天的超強度的方式在工作,這從另一個方面證明了南京四開公司的SKY數控技術的日趨成熟。

[皮米差補技術]
  最近,南京四開公司又緊跟技術發展的最新動向,在數控系統中應用了皮米差補技術,使四開數控系統的精度得到更大程度的提高。
  在實際的機械切削加工中,被加工工件的輪廓形狀千差萬別。嚴格說來,為了滿足幾何尺寸精度的要求,刀具中心軌跡應該準確地依照工件的輪廓形狀來生成。對于簡單的曲線,普通數控系統可以比較容易實現,但對于較復雜的幾何形狀,若直接生成會使算法變得很復雜,計算機的工作量也相應地大大增加。
  因此在實際應用中,常采用一小段直線或圓弧去進行擬合來滿足精度要求(也有需要拋物線和高次曲線擬合的情況)。這種擬合方法就是"插補",實質上插補就是數據密化的過程。
  插補算法經過幾十年的發展不斷成熟,種類很多。一般說來,從產生的數學模型來分主要有直線插補、二次曲線插補等;從插補計算輸出的數值形式來分,主要有脈沖增量插補(也稱為基準脈沖插補)和數據采樣插補[26]。脈沖增量插補和數據采樣插補都有各自的特點。
  南京四開公司的SKY2003N數控系統,充分利用了計算機的雙精度浮點運算,采用 “IEEE-754” 64位標準浮點數學運算庫進行插補,其精度達到了1皮米(1皮米=0.001納米),以保證運算的可靠性及精確性。SKY2003N數控系統還取消了傳統的脈沖當量插補概念,使數控系統的控制精度只與閉環反饋、采樣周期的精度相關。SKY2003N數控系統的插補原理與采樣插補時間分割法相似,與傳統插補相比有若干的創新點,其皮米插補將FANUC-30i提出的納米插補的精度概念提高了三個數量級,更高的計算分辨率帶來了驅動器更精確的插補速度和加速度,從而能夠使數控機床更平滑地運行,隨之帶來的效果是更高的工件表面加工質量和更長的刀具壽命,使得加工成本大大降低。
  目前,南京四開公司采用具有“皮米插補”功能數控系統配套的高速雕銑機床,已經在加工汽車車燈的高精度模具的最后精加工中贊露頭角,贏得良好的市場聲譽,其銑削加工達到了“鏡面”的效果。據客戶反饋,這些采用四開公司制造的高速數控銑床制造的汽車燈模具,已經出口到美國以及意大利等歐州國家。

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