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Control-mind系統(tǒng)銑床
數(shù)控銑床方案
解決方案
摘要：銑床是一種應(yīng)用非常廣泛的機(jī)床，其主運(yùn)動是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動一般由工作 臺帶動工件的運(yùn)動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀 對工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。
1．簡介
銑床是一種應(yīng)用非常廣泛的機(jī)床，其主運(yùn)動是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動一般由工作 臺帶動工件的運(yùn)動。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀 對工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。
銑床類型很多，包括臥式銑床、立式銑床、龍門銑床、工具銑床、鍵槽銑床等。對于加 工部位是框形平面或不等高的各級臺階，那么選用點(diǎn)位---直線系統(tǒng)的數(shù)控銑床即可。如果加 工部位是曲面輪廓，應(yīng)根據(jù)曲面的幾何形狀決定選擇兩坐標(biāo)聯(lián)動和三坐標(biāo)聯(lián)動的系統(tǒng)。也可根據(jù)零件加工要求，在一般的數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上，增加數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，這時 機(jī)床的系統(tǒng)為四坐標(biāo)或五坐標(biāo)的數(shù)控系統(tǒng)，可以加工螺旋槽、葉片零件等。
銑床由有幾個主要部分組成．即床身部分，銑頭部分，工作臺部分，冷卻、潤滑部分， 刀庫部分等。各部分控制都由數(shù)控系統(tǒng)完成。目前國內(nèi)多功能銑床、加工中心、復(fù)合機(jī)床等 高檔機(jī)床還在應(yīng)用國外系統(tǒng)，Control-mind 數(shù)控系統(tǒng)具備眾多功能，用于替代國外系統(tǒng)。
2．電氣控制
Control-mind 系統(tǒng)用于銑床電氣控制結(jié)構(gòu)圖。
此系統(tǒng)可擴(kuò)展至 16 軸，5 聯(lián)動插補(bǔ)
端子板：4 軸控制接線，16 輸入端口(光耦隔離)，16 輸出端口(光耦隔離)
3．系統(tǒng)介紹
3.1 G 代碼格式
識別國際標(biāo)準(zhǔn) DIN66025 G 代碼，兼容西門子系統(tǒng) ISO G 代碼文件。可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、圓
弧、螺旋線、NURBS 樣條、指數(shù)曲線等插補(bǔ)，極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)變換，鉆孔，鏜孔，攻絲
等。
3.2 連續(xù)路徑優(yōu)化處理
Controlmind 預(yù)讀多條指令進(jìn)行處理，路徑結(jié)合處平滑處理。 連續(xù)多段小路徑
連續(xù)多段大路徑
未優(yōu)化(段與段之間要減速到 0 再加速)
已優(yōu)化(段與段之間平滑過渡)
3.3 同步軸控制
可實(shí)現(xiàn)兩軸或多軸間的同步，不同電子齒輪比控制。同步運(yùn)動中實(shí)時檢測各軸位置，動 態(tài)調(diào)整，精準(zhǔn)控制。回參考點(diǎn)時同時回零，然后分軸自動調(diào)整同步關(guān)系。
3.4 刀具中心點(diǎn)控制(RTCP):
刀具中心點(diǎn)編程是依據(jù)物體表面的坐標(biāo)值（X,Y,Z,)及進(jìn)刀方向（B,C)來編程。編程方法 與機(jī)床無關(guān)，這樣程序就可以在不同機(jī)床上執(zhí)行。運(yùn)動時系統(tǒng)自動把物體表面刀尖方位 （X,Y,Z,B,C）分解成各個軸的運(yùn)動量，同時要保證運(yùn)動高速，精確，平穩(wěn)，低噪聲。使用 RTCP 加工輪廓時可確保刀具方向始終垂直于刀路。
3.5 多種補(bǔ)償
間隙補(bǔ)償：由于機(jī)械原因軸換向時產(chǎn)生機(jī)械間隙，通過此補(bǔ)償設(shè)置正負(fù)值進(jìn)行間隙修正。跟隨誤差補(bǔ)償：通過高級 pid 算法，降低跟隨誤差，使加工軌跡更接近理想值。
絲杠螺距補(bǔ)償：對進(jìn)給軸各軸位置分段進(jìn)行補(bǔ)償，消除機(jī)械因制造與安裝造成的誤差。 軸變形補(bǔ)償： 對大型龍門機(jī)床的塌腰現(xiàn)象進(jìn)行補(bǔ)償，提高加工精度。
角度補(bǔ)償：通過坐標(biāo)變換對傾斜軸進(jìn)行角度補(bǔ)償。
3D 刀具補(bǔ)償：五軸聯(lián)動加工中，刀具半徑與長度補(bǔ)償自動根據(jù)工件表面重新計(jì)算，簡化 編程提高工作效率。
3.6 多通道控制
通道數(shù)表示的是一臺數(shù)控系統(tǒng)可以處理的加工聯(lián)動坐標(biāo)系的數(shù)量。多通道系統(tǒng)中同一臺 機(jī)床可控制多個坐標(biāo)系，進(jìn)行加工實(shí)現(xiàn)車銑復(fù)合或者復(fù)合車、銑、鏜、鉆、磨等控制，也可控制多臺機(jī)床。每個通道都可單獨(dú)控制，單獨(dú)顯示，操作靈活方便。
3.7 Mtasc 語言
此語言屬于高級語言類似于 C 和 Basic，與 G 代碼相比更靈活、功能更強(qiáng)大，適合設(shè)備 生產(chǎn)廠家進(jìn)行二次開發(fā)。
(1).可任意定義各種長度、多種類型的變量和數(shù)組；
(2).具有許多常見的數(shù)學(xué)函數(shù)；
(3).具有多種循環(huán)語句與多種條件語句；
(4).允許有任意層擴(kuò)展和嵌套；
(5).可調(diào)用自身子程序及其它語言的子程序；
(6).極其方便的 I/O 口操作；
(7).在程序的輸入和編輯過程中可以執(zhí)行任意一行或幾行程序，可方便地驗(yàn)證程序及數(shù)據(jù)的合理性；
(8).大量運(yùn)動控制專用語句。
3.8 刀具設(shè)置
在 Control-mind 中實(shí)現(xiàn)刀具分類管理，解決了如何組織刀具使刀具的存取更方便、如何調(diào)度刀具使刀具交換次數(shù)?少、如何選配刀具使刀具預(yù)備時間?短、利用率?高。刀具磨損 補(bǔ)償、半徑補(bǔ)償、偏移快捷方便的進(jìn)行設(shè)置。并可設(shè)置刀具壽命，到壽命后提示或自動換刀。 參數(shù)列表顯示，非常直觀。
3.9 刀庫設(shè)置
可進(jìn)行手動，自動刀庫控制，支持盤式、鏈?zhǔn)降稁臁?/p>
3.10 五軸聯(lián)動
支持各種結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動機(jī)床，包括刀具回轉(zhuǎn)型，平臺回轉(zhuǎn)型，混合型。
3.11 讀取 DXF 文件
可讀取 DXF 文件導(dǎo)入工件輪廓信息，直接生產(chǎn)加工文件，進(jìn)行加工。DXF 文件若有 多層信息，每層作為一把刀具進(jìn)行處理。操作者再進(jìn)行刀具參數(shù)設(shè)置，對好文件零點(diǎn)，然后就看進(jìn)行加工。
3.12 刀具測量/工件測量
刀具測量，可對加工刀具進(jìn)行精準(zhǔn)半徑、長度、磨損測量，然后自動進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償，提 高加工精度。
工件測量，將測量頭撞在主軸上能精確對刀，精準(zhǔn)進(jìn)行工件零點(diǎn)設(shè)定，批量時進(jìn)行工件 的偏移，旋轉(zhuǎn)調(diào)整。
3.13 總線功能
此系列系統(tǒng)可以通過 CANbus、ProfiNet、 EtherCAT 等總線方式控制運(yùn)動軸。。
3.14 銑床專用 G 代碼
G81 鉆孔循環(huán)
G82 鉆孔、計(jì)數(shù)式鏜孔
G83 深孔鉆循環(huán)
G84 攻絲循環(huán)
G85 G86 鏜孔循環(huán)
G73 步進(jìn)循環(huán)
G74 反向攻絲循環(huán)
G76 精鏜孔循環(huán)
4．總結(jié)
此方案已經(jīng)成功應(yīng)用于精密銑床，加工中心上。完全可替代西門子系統(tǒng)、發(fā)那科系統(tǒng)， 可進(jìn)行平面、槽、鉆、螺紋、各種曲面等的加工。此方案可以用于工件的粗加工、半精加工、 精加工等各種方式。加工出的產(chǎn)品精度及表面光潔度都達(dá)到了客戶要求，生產(chǎn)效率高，操作 方便。
5．聯(lián)系方式
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