發布日期：2022-10-09 點擊率：88
CNC控制系統能起到加速生產的作用，這對于工具和模具制造來說是有益的。由于來自低勞動力成本的國家激烈的競爭，模具制造廠家需要大大提高其生產效率。為了實現這個目標，工具和模具生產廠家可以進一步使其生產實現自動化，而通過CNC控制系統就能加快切削過程。因此，西門子公司的工業自動化和驅動技術部門為模具制造開發了新的加工循環和新的功能，并將其集成到Sinumerik 840D的CNC控制系統中。這些新的加工循環和新的功能有高速設置循環（HSC）Cycle 832和預先位置控制（APC）。特別是Cycle 832用來在三軸和五軸高速加工領域里輔助加工自由曲面。這種循環結合了重要的、實施高速加工所需的程序指令和機床數據，以及輔助生成簡單的和結構性的程序。
目前，循環沒有增添新的功能，更多的是最佳綜合了一些控制功能。這些功能，通過實際的CNC控制系統，減輕了機床操作者和CAD/CAM制造廠家的工作。
在高速加工的范圍內，在執行很短程序段的CAM程序時，控制系統必須要達到超過10m/min的較高的進給速度。此外，用戶還期待著較好的表面質量和在微米范圍內的較高精度。鑒于有各種不同的加工戰略，Cycle 832可以準確地調整必要的程序。
該循環的特點是可以實現粗加工工序和精加工工序的不同戰略。對于粗加工過程，循環通過輪廓的連續路徑加工方式以側重于提高加工速度；在精加工時則相反，把重點放在加工的精度和加工的表面質量上。在這兩種情況中，通過公差數據來維持加工輪廓，以便獲得所要求的加工質量。Cycle 832支持具有最多三個直線軸和兩個回轉軸同時加工工件的機床。
Cycle 832包含有精加工、半精加工、粗加工和取消（此處原文是Abwahl，意思是“取消”，被看作為一種加工類型，是因為通過調用“Abwahl取消”能使已改變的機床數據和設定的值回到由機床廠家預先調好的數值上進行加工——譯注）四種加工方式，在CAM程序里，這四種加工循環，直接涉及到輪廓的加工精度和可以達到的加工速度。
在模具制造中，除了諸如一些樣條（自由曲線）的幾何功能外，對可以產生工件輪廓的點云首先要實現控制。為了產生這些點云，CAM系統采用了在X、Y和Z方向上可能產生偏差的公差值。在這個公差范圍內，計算出最終確定的點，并將其儲存到新的NC程序中。這時，憑借著控制系統，高速設置循環可以執行不同的公差值，并以其對四種加工方式中某一種加工的側重來進行調整。機床操作人員可以把來自CAM系統的公差儲存在Sinumerik（這里是指西門子的Sinumerik 840D數控系統——譯注）的高速設置循環里。
圖1 銑削自由曲面：專門的高速設置循環“cycle 832”在三軸和五軸高速加工領域用來支持加工自由曲面輪廓。
較高的機床剛性，改善工件的加工表面質量
一方面Sinumerik壓縮器把這種公差用作為計算樣條的公差帶，另一方面，在軌跡控制運行中，這種公差用作減速控制，這樣，在公差帶內由G1程序段規定的輪廓直線段可整合到控制系統內部的樣條中，該樣條使CNC控制系統直接用來進行軌跡控制。
在一個確定的加工中，人們要調用哪個功能和哪些針對機床的性能，各機床制造廠家可以針對它的機床和待加工的產品自己來確定。以后，用戶只需要擁有它的NC程序的知識和它的加工類型。
對于粗加工，用戶只是對公差值進行編程，接著得到作為G1程序段的工件幾何數據。在進行數控編程時，堅持使用這些內容豐富的功能，能夠顯著的提高生產效率。
現應重視兩種挑戰：
◆ 首先，提高加工速度，不能由于產生振動而損害加工表面質量。
◆ 其次，機床的固有頻率不能限制機床軸的最高速度。
一個新開發的Sinumerik數控系統的新功能經受住了上述兩種要求的考驗。這種新功能顯著提高了機床的增益系數，而沒有改變機床的傳動機構。增益系數（每個機床制造廠家都知道）是描述了機床的“硬” 特性，這種增益系數規定了一個軸可以采用每分鐘多少米的速度來移動，直到一毫米的位置滯后距離。（滯后距離S是表示給定位置和實際位置之間的偏差，該滯后位置誤差是取決于增益系數Kv和機床軸的行程速度V，即軸的行程速度除以增益系數，S=V/Kv——譯注）
圖2 表面質量：利用CNC功能APC（預先位置控制），可以顯著地提高增益系數（Kv_-Faktor），正如生產實踐所表明的，在相同的表面質量情況下，可以采用較高的加工速度，縮短加工時間。
圖3 提高了生產效率：在加工工件時，現在新的控制循環能提高生產效率。這在執行精加工程序時效率可以提高25%，并能改善所銑削模具的表面質量。
Sinumerik數控系統的新的功能預先位置控制（APC）能夠對這產生非常良好的影響。實際生產業已表明：人們采用APC已在很多機床上成功地驗證了其有效的抑制振動。
取得的成果是，大多數情況使增益系數Kv提高了一倍，有些甚至達到了三倍。這就能在機床上可以顯著地來提高所謂的加加速度。表示路程對時間的三次方的加加速度來限制最大的加速度（加加速度的單位是m/s3——譯注）。也就是說，一個較高的加加速度有利于提高加速度，這就能導致非常短的加工時間。毫無疑問，一個有效防止機床軸的振動，有利于獲得一個高質量的工件表面。
圖4 Sinumerik 840D ：如圖所示為系統變型Sinumerik 840D Solution line和Sinumics驅動標準件，以及高性能伺服電機1FT7。
圖5 現代加工循環：在加工模具時，這種現代加工循環有助于把表面質量、精度和速度三種主要要求最佳地組合起來。
抑制振動，在技術上可以通過反饋和接入軸（按給定轉速值工作的）的直接測量系統的合適信號來實現。
應用APC必須要滿足下列條件：
◆ 必需有兩個測量系統，一個是電機測量系統，另一個是在同一個（坐標）軸上的直接測量系統。
◆ APC只能同西門子的高效通用組件和高水平的通用組件相結合，才能運行。
◆ 待抑制振動的驅動裝置必須是合適的。因為，多次測試表明，APC并不能滿足所有的機床。
但是，對于高速銑削來說，APC功能是最為合適的。該功能的應用，能顯著地提高生產效率，因為，能使精加工程序的運行速度提高了25%，并提高了加工的表面質量。通過APC可以將增益系數調高達60%，并相應地降低機床的固有頻率。
這些由西門子公司為它的NC控制系統所開發的新的循環和功能，顯著改善了機床的性能。為模具和工具制造業的用戶提供了較多的可能性，幫助用戶以較快的速度和較低的費用來完成他們的生產任務。
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