CNC控制系统的持续进步

newmaker    来源：德国FORM+Werkzeug杂志

欢迎访问e展厅 展厅 3 数控机床/铣床展厅 数控铣床, 摇臂铣床, 立式铣床, 转塔铣床, 炮塔铣床, ... 在50多年前，西门子公司已启用了首款适合于工业使用的NC系统，而在上世纪80年代中期，公司就开始按照“开放性”原则来设计CNC-结构系列。这意味着：在目前，机床制造厂商，甚至终端用户已逐渐能将不同应用范围的控制系统来适应自己加工任务的需要。这种策略也就决定了公司今后所有一代的CNC系统的发展。下面，按时间顺序来介绍西门子公司CNC控制系统在不同时间的发展情况。 1984年，可自由设计的操作面板 1984年，以新的CNC系列（800系统）把中等功能范围的Sinumerik 810和Sinumerik 820投放市场，这两款数控系统只是显示屏的规格不同。该控制系统结构紧凑，使用一个可编程逻辑控制器（PLC），并通过一个模拟连接对4个坐标轴以及一个主轴进行协调。在这里，最令人注目的是开放式人机接口（HMI）。 西门子公司通过所谓的NC设计工作站WS 800，首次开发了作为自由设计操作面板功能的辅助工具——图形工作站。利用这种工作站，机床制造厂商能够设计自己的操作面板，从而使它的机床简单地实现个性化。如今，机床制造厂商可以根据具体的机床来设计操作面板。采用自己的图形或菜单树进行充实，并用图形来辅助表示它的加工循环的技术诀窍。此外，在机床故障诊断方面，采用了附有故障显示和字符显示的机床相关图形。 所有这些措施使机床实现了优化，用户可利用菜单提示来调整机床，即使在车间现场进行编程，也可以很简单地使用自己各种不同的加工循环。 在后来的几年里，通过模块化的适用于高档机床性能范围的Sinumerik 850和Sinumerik 880（不同的坐标轴数）充实了800系统。这两个数控系统可以控制24个坐标轴和6个主轴，有16个通道，一个计算机接口以及集成的工具管理系统。结构紧凑应用于低档机床性能范围的Sinumerik 805使控制系统的系列更趋完善。 1994年，NC核的开放性和5轴加工 1994年，西门子公司针对高档机床领域的需要，推出了作为系统标准的Sinumerik 840D控制系统，该系统配备了数字驱动接口和开放的NC核。由于这些开发和集成的PC，一些工艺技术功能可以特别简单地集成在一起。目前，对于机床制造商来说，一个较大的优点就是能够把它专门的技术诀窍装入系统中，无论是运动的转换和补偿或者以专门机床进行的制造。 而在接下来的几年里，形成了作为标准的用户编译循环，可简单存入的预先制作好的解决方案。此外，CNC对驱动装置的数字连接，有利于在各个功能层面和效率层面上的进一步发展。 此外，西门子的工程师们成功使Sinumerik 840D内部的数据结构通过相应的转换以可以适应5轴联动加工。通过这种5轴联动可以简单、快捷和可靠地实现自由曲面的加工，这特别是有利于模具制造厂商快速地制造他们的优质产品。 1996年，集成可靠性和简单的可操作 按照国际准则和法律，应保护在机床旁工作的人员免受机床运动部件所造成的伤害。为此，可利用诸如对位置、速度和停机进行监控的这些功能。采用电子技术和软件替代不理想的硬件接触防护是这种划时代创新的关键。在目前，这已视作为标准了。 一年后，可视化图形操作编程“Shop Mill”和“Shop Turn”并不需要深奥的编程知识，这有利于承接外包业务的小型企业充分发挥它CNC铣床和CNC车床的生产效率。编制程序和紧接着进行的操作与车间的需要相适应，这在所有专业工人经过短期培训后就可实际进行操作。 2001年，机床仿真和虚拟样件制造 为进一步提高机床制造厂商和机床用户的生产率，西门子公司在21世纪初开辟了“机床仿真”和“虚拟样件制造”的新时代。通过提供“Mechatronik Support”服务，在开发设计阶段给企业提供支持。新开发的仿真装置能够进行虚拟分析加工过程和仿真整个生产过程；而虚拟CNC控制系统可以集成到商业性的仿真系统中。对于终端用户可以采用的其他工具是基于网络的状态监控以及跨制造厂家的用于在线诊断、维护和服务的平台。这样就可避免会造成较大费用损失的停机和进行预防性保养以使设备处于最佳的状态。 2005年，通过以太网和Profinet进行通信 自2005年以来，西门子公司通过采用新的SL（Solution Line）控制系统确保经以太网和Profinet进行工业通信的安全。（Profinet是Profibus & Profinet International为自动化制定的开放的工业以太网标准——译注）。由于同它连接的是简单的插入连接，因而降低了装配花费和减少了机床可能发生的硬件扩充。由此提高了可靠性和运行的安全性。 西门子公司首次推出了作为这一代高端控制系统的高技术Sinumerik 840D sl控制系统，这种控制系统具有高度的开放性和柔性，装备有当代各种革新成果。随后出现的有Sinumerik 802D sl，这是一种简单和成本较低的变型品种，这种控制系统对于发达的发展中国家中的企业是有吸引力的。于2009年，西门子公司在这期间最终推出了CNC系列产品Sinumerik 828D，这是一款针对Jobshop企业（系指按订单生产的小型企业——译注）设计的控制系统。 2008年，从CAD/CAM到机床的一体化 目前，工业生产的重点并不局限于机床和加工的生产率上面，而是更应关注对制造产品的整个过程进行优化。为了达到这个目标，CAD/CAM系统和CNC控制系统必须相互越来越多地结合在一起。一些年来，西门子公司通过Sinumerik和NX CAM产品进行相互配合，以加速从CAD/CAM到机床的一体化发展。自2008年以来，针对解决方案的相应软件包已投放市场。 此外，模具制造企业通常利用这种集成化系统用来制造复杂的模具。在很早以前的设计阶段，已经可以利用由西门子公司所开发的CAD/CAM软件NX来虚拟测试在生产条件下的刀轨和加工动作。 2009年，为自由曲面实施优化的运动控制 自2009年以来，西门子公司通过Sinumerik M-Dynamics为Sinumerik 840D sl提供了一个可供选择的加工工艺软件包。用来以比过去更短的加工时间获得更好的表面质量。包含有最佳预测功能和一个新的NC数据压缩功能的新型运动控制“Advanced Surface”软件是确保取得这种效果的基础。此外，一种智能的加加速限制(Ruckbegrenzung)能起到对机床机械运动部件的保护，尽管动能较高，而这种加加速限制能够使坐标轴进行平缓的加速和制动。 作为另一个重要进步，“Advanced Surface”软件还具有根据相邻铣刀轨迹来自动协调速度要求的功能。这种功能特别是对于向前和后退的多路径铣削轮廓和自由曲面来说是有利的，并且可获得很高的表面质量。 除了新的运动控制功能外，Sinumerik M-Dynamics提供新刀具和程序的管理，以及通过手动连续点动操作（JOG）提供较好的测量功能，这使机床的调整更趋简单。为进行工件的全部加工，不仅可以按手动连续点动操作方式（JOG），而且也可以采用自动操作方式（Automatic）。 2009年，新的操作结构和编程的结构 同样在2009年，西门子公司通过Sinumerik Operate开发出了新的操作结构和编程结构，其中包含有像“Copy and Paste”这样的PC典型的功能。Sinumerik Operat为了对工件进行编程和调整可使用三种不同的编程方法：作为可视化图形支持的操作面板“Shop Mill”、作为设有循环辅助的G代码“Program Guide”和纯粹的DIN/ISO编程。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/26/2012)