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伺服系统数控切割机功能发展趋势
在数控切割机的传动系统配置方面,目前国内主要品牌产品还会根据用户需求提供步进传动数控切割机设备和伺服传动数控切割机设备,两类配置数控切割机在制造成本和运行精度上呈现正比关系,但由于相关配套系统及切割精度工艺的限制,目前单纯的伺服系统数控切割机在切割加工精度上表现还不足以凸显高配数控切割机设备的整体优势,随着国内数控切割技术的进一步发展和完善,市场基于伺服传动系统的数控切割机将逐渐成为主流,而传统步进系统配置将从制造成本上得到更大成本的压缩,真正为数控切割机设备的市场应用普及做好最后一步工作并最终退出数控切割设备市场。
在未来一个并不是很长的时间段里,伺服系统数控切割机设备将主要呈现出如下三个方面的发展趋势:
1. 设备功能集成化
集成化功能模块开发是企业降低制造成本的重要途径,同时也是提高设备运行稳定性的有效方式,针对数控切割机设备的集成化研究在德州天福数控研发部一直是作为重点项目在予以关注,而将伺服系统与数控切割机传动系统的集成化研究主要体现在驱动减速配套设计方面,使用单一、多功能的控制单元,通过软件的设置实现位置控制和速度控制功能。可以使用本身配置的反馈单元构成半闭环或是通过外部接口构成高精度的全闭环控制系统。目前德州天福数控在此方面也取得了一定的进展,公司研发生产的LC.F&P龙门式数控火焰等离子一体机采用整机框架结构,将传动伺服模块完美的溶于整机配置,在提高设备运行精度的同时,有效降低了切割加工的误差,率先在行业内施行±0.3mm范围内火焰等离子切割精度标准,较传统切割精度提高了40%。
2. 控制系统智能化
数控切割机伺服传动系统与控制部分的整合在早期国内切割行业还是一个技术难点,对于如何将伺服传动信号与控制系统编译天福数控曾有过深入的研究。一方面相关信号对目前数控切割机的单片机系统编译存在硬件瓶颈限制;另一方面在信号传输速率上也提出了更高的要求,在现有设备制造成本前提下,有效降低信号传输对数控切割机床传动控制的延迟影响是提高数控切割机床运行精度的关键,伺服器控制模式的智能化,如在内部预先编程实现某种运动轨迹,控制本站点周边的IO口,内带主从跟随模式调整,电子凸轮等。
3. 伺候系统网络化
数控切割机伺服器间实现网络化分布式控制。伺服器实现模块化的可重构,节省成本。
目前的伺服器驱动器内部大多采用高速DSP处理器,推进了各种先进的运动控制算法在新型驱动器上的使用。在硬件结构上各大伺服系统供应商大多采用DSP+CPLD(FPGA)结构,由于DSP和CPLD(FPGA)的可重复编程性,可以实现交流伺服系统的模块化可重构。只要为系统配置相应不同的软件(包括控制算法)就可以控制和驱动异步电机、永磁同步伺服电机、无刷直流电机,而通过对FPGA的重新配置还可以驱动直流电机和三相感应式高压步进电机。这就为数控机床的升级以及革新留下了很多的空间。
数控切割机电机分为交流伺服和步进,目前国产运用步进电机驱动比较广泛,而伺服驱动系统在大型数控切割机上的应用成上升趋势,其驱动特性,表明伺服驱动系统在切割机上的应用将会更加广泛起来!