海德汉公司的iTNC 530数控系统——高速加工性能.docx

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1、海德汉公司的iTNC530数控系统高速加工性能海德汉公司的iTNC530数控系统高速加工性能zhangting导语：海德汉公司的iTNC530数控系统高速加工性能随着中国模具工业的开展，模具加工所要求的加工精度、外表质量和加工效率也越来越高。要加工出高质量的模具，必须有适于模具加工特性且具有高效率的数控机床。而卓越的高速加工功能、五轴联动加工功能和友好的人机界面是该类机床所追求的目的。机床要知足高的性能要求，需要从以下各个方面入手：1机床机械设计：机械高刚性，运动部件低质量；2进给设计：高的加速才能和大的速度控制范围才能；3主轴系统设计：高轴速度、低得不均匀性和好的速度稳定性；4刀具：适于高速

2、加工要求；5数控系统和测量反应等。海德汉公司是一家拥有一百多年历史的专门消费高精细测量元件和数控系统的跨国集团公司。所消费的高性能数控系统和测量反应元件在模具加工和高精细加工领域中得到了广泛的应用。图1为海德汉公司提供的在高性能机床上使用的整套数控系统和测量反应元件。本文对在模具行业得到广泛认同的海德汉的iTNC530数控系统进展简单介绍，首先介绍高速加工特性。align=center海德汉iTNC530控制系统/aligniTNC530系统的硬件设计硬件设计的好坏决定控制系统能否合适于高速、高精以及高外表质量加工。iTNC530采用全新的微处理器构造，具有非常强大的计算才能。iTNC530控

3、制系统具有可控制达12轴，控制器本身包含了主机单元MC和控制单元CC两个局部：主机单元MC采用了奔腾III-800芯片、133MHz总线频率，这是进展所有计算、屏幕显示和数据通讯的的保证。iTNC530所有的实时任务均在自己开发的实时操纵系统HEROS下完成，而且海德汉也可提供带双处理器的主计算机，它既可以保证系统的实时计算和稳定性能，同时又能知足用户对Windows应用程序的需求。同时主机单元中的存储是通过容量达30G的硬盘实现的，这对复杂模具加工提供了充足的存储空间。主机单元带有各类数据通讯接口Ethernet/RS232/RS422/USB等，所装备的快速以太网通讯接口能以100Mbit

4、/s的速率传输程序数据。控制单元CC最新的设计中集成了控制系统的所有伺服控制回路位置环/速度环/电流环，所有的伺服计算都在DSP数字信号处理器中完成。进而测量元件的反应均集成在控制单元上，包含位置反应和速度反应。其上风在于：保证伺服计算快速和实时要求，减小各伺服回路周期，减少各个回路间的通讯延迟，可在位置回路实现高增益，实现高速和高外表质量加工，并可很好地控制直接驱动直线电机和力矩电机。驱动配套：海德汉公司可以根据需要提供全套的iTNC530数控系统，包括变频器模块、电源模块和伺服电机及主轴电机。同时，海德汉数控系统还具有很好的开放性能，可以连接第三方的变频器或者电机，从组玉成套系统数字系统。

5、由于iTNC530特殊的控制单元设计，所有的伺服运动控制均在控制单元中实现，其输出为数字PWM信号，因此后续的变频器其主要为运算放大功能。好的伺服控制和高速控制才能针对复杂的曲面，假如要实现高速、高精和高外表质量加工，在具备好的硬件根底上控制系统软件也必须具有好的伺服性能及高速控制才能，图2为高速加工机床所加工的典型零件。以下几点为高性能加工机床控制系统所需的一些特性：align=center高速加工机床加工的零件样例/align1全数字驱动技术在强大硬件的支持下，iTNC530采用了全数字化技术。其位置控制器、速度控制器和电流控制器全部实现数字控制。数字电机控制技术能获得非常高的进给速率。i

6、TNC530在同时插补多达5轴时，还能使转速高达40000rpm的数控主轴到达要求的切削速度。2程序段处理速度快先进的前馈伺服技术越来越多地将程序段处理放在后台执行。即使如此，对有些加工任务，快速处理程序段还是获得理想加工效果的最正确方法，例如进展高精度轮廓加工。iTNC530具有理想的程序段处理速度性能，实现短的程序段处理时间0.5ms和短的各控制回路周期位置环周期为100s以及各类插补直线/圆弧/螺旋线/样条。3轮廓精度高iTNC530还具有1024段可通过机床参数设置预读功能。“预读功能能预测方向的将来变化，来调整运动速度使之符合编程外表要求。当刀具切入工件时，iTNC530可以根据需要

7、自动降低进给速率，因此您在编程进给速率时只需用最高加工速度,iTNC530能自动根据工件轮廓调整实际速度，节省加工时间。内置的过滤器能显著抑制各机床的固有频率，同时保证所需的外表精度。同时，iTNC530可实现各种误差补偿，包括线性和非线性轴误差、反向间隙、圆周运动的方向尖角、热膨胀及粘滞摩擦。4在保证精度的情况下实现高速加工高速切削代表着快速和高效地铣轮廓。数控系统必须能快速传输大量数据，允许高效编辑长程序并使加工出的工件具有理想轮廓这都是iTNC530所具备的优点。除了NC程序外，最终用户也可以通过固定循环指定轮廓加工的精度。只需用循环向数控系统输入最大允许的与理想轮廓的偏向。iTNC53

8、0将自动按所要求的偏向调整加工而且它能保证不损坏轮廓。5加加速控制Jerk要机床具备良好的加减速功能，必需要保持公道的加加速。假如加加速过大突变，可在短时间内实现加速，但同时会造成机床的振动，进而使所加工外表出现条纹，降低了外表加工质量；假如加加速过小，可以实现高的外表质量，但很难实现快加速功能。因此，怎样保证高速和高外表质量非常重要。iTNC530系统采用限制加加速值并利用过滤器对加加速度进展了光滑处理来实现上述功能。通过该功能的使用既可以减少加工中由于加加速突变而产生的机床振动而实现高外表质量加工，同时又能到达机床良好的加减速性能。6名义位置过滤器在控制系统执行完插补功能以后，产生名义位置

9、值提供应后续的位置回路。大家知道，实现高速、高精和高外表质量要求与很多因素相关，尤其是机床本身的动态性能。iTNC530系统提供了不同类型的内置的名义位置过滤器，比方单过滤器Standardfilter、双过滤器Expandedfilter和高速过滤器HSCfilter。系统可根据用户的不同需求和机床本身的动态性能确定采用哪种过滤器，它可通过设置不同的参数完成。当然，为尽可能地充分发挥机床本身的动态性能，海德汉公司提供了一系列的调试工具，可以方便各机床制造商进展调试。图3位在iTNC530系统控制下的轮廓高速加工实例。align=center高速轮廓加工经过实例/align本文扼要地介绍了海德汉公司的iTNC530系统的高速特性。所介绍的所有特征在iTNC530数控系统中均为标准配置。在后续的文章为陆续地介绍有关五轴/多轴特性、友好人机界面特性以及最新开发的动态碰撞监控功能等。0