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台达五轴CNC解决方案助力雕刻机行业升级换代
领域：运动控制
点击数：55
近年来，随着平板电脑、智能手机、移动通信网络的快速普及以及汽车和移动通信行业的快速发展，传统的单轴雕刻加工设备，已经远远不能满足市场快速发展的实际 需求，同时，传统的3C产业加工设备也面临着升级换代。在这种背景下，数控五轴双头雕刻机随之产生。数控五轴双头雕刻机通过数控装置，读取加工G代码；内 部PLC控制外部的气动夹具，通过双工位循环快速加工，提高生产效率，可以有效满足平板电脑、智能手机、移动通信等行业在短时间内大批量订单生产的需求。
近日，台达为某客户提供了一套五轴CNC解决方案，帮助客户提高生产效率，实现收益最大化。该方案由台达NC300AH五轴DMCNET数字化高速通讯总线型一体控制系统，搭配通讯型ASDA-A2-NN伺服驱动器和尼康绝对式大惯量马达ECMC-CW系列组成。方案架构图如下：
系统采用多CPU、多分工架构，执行效率高，可实现高速、高精控制。该CNC解决方案，配线简单、易于维护，且加工效率高，彻底改变了传统机床数控系统成本高、安装配线繁杂、难以实现特殊控制等现状。同时系统可提供客制化界面，能够满足客户多样化应用需求。
在人力成本不断上扬、生产效率快速提升的大环境下，设备生产厂商不断改善现有设备，积极研发新的专用设备。台达提供的五轴CNC解决方案，能够满足客户不同应用场合的控制需求，助力实现设备的转型升级，不断提升竞争力。今后，台达将继续以满足客户需求为中心，为客户研发、提供性能更优异、系统更稳定的CNC解决方案。中达媒体联络人
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台达CNC系统解决方案助力齿模雕刻机智能升级
发布日期：
　　日前，台达CNC系统解决方案应用于齿模雕刻机，极大缩短了加工时间并提高了加工精度，实现了齿模雕刻的智能化制造。
　　为充分满足齿模360度环状雕刻对光滑度的高要求，该款CNC数控机床采用台达NC311A-MS-A控制器，通过DMCNET轻松连接五轴，驱动器执行高取样的命令细插补，提供细腻平顺的马达位置控制。同时，该方案具备曲线拟合功能，将小直线段拟合成为曲线，提升了转角速度的连续性。
　　该方案搭配专业数字化3D扫描建模系统，为智能制造提升软实力，在速度与精度上具有无可比拟的优势：数字化设计与数据管理系统，提升了牙齿CAD 图型重建的速度与精确度；成功免除了传统的牙齿修磨、印模、建模等人工雕刻步骤；便捷地在计算机上修补、修改牙齿造型，结合多轴加工机床及CAM软件，精准复制出人工义齿。
　　台达CNC齿模雕刻机具有领先的技术亮点，如DMCNET全数字网络通信，抗噪声强、准确传送高精度命令；配线简单、稳定性佳、扩充上也更为弹性；自动降低加工路径弯道的速度，避免加速度骤然变化，减少机台震动，可维持机台长期运作的稳定性与精度。透过预读加工路径进行进给率规划，减少不必要的降速，缩短加工时间。
　　台达CNC齿模雕刻机解决方案，根据丰富的行业经验集成了强大的设计、制造功能，从根本上解决了加工精度与速度，出色的应用效果超出了客户期望，拥有极为广阔的市场推广空间。
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类型：安装工程设备
用途：场上作业
种类：废气治理工程
自动化程度：全自动
品牌：新代数控
型号：SYNTEC
加工定制：是
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台达伺服系统在CNC雕刻机上的应用
台达伺服系统在CNC雕刻机上的应用摘要：中国装备制造业发展潜力巨大电子技术与流体动力传动（上）不锈钢的切削加工铝合金高速铣削关键技术研究 逻辑代数与逻辑函数高进给率时机床的循圆性能评估快速而且精确的复合式切割设备计算机专业大学生就业情况分析与思考桂林机床两产品被认定为高新技术产品典型内球面零件的车削加工数控系统的同步和串联控制功能可转位球头立铣刀周刃与端刃的搭接方法合成液与乳化液嵌入式数控系统通信功能的实现 浅谈信息化对企业产生如何深远的影响切割与焊接的技术变革在造船行业引发的深层思考小尺寸台阶轴的磨削及夹具 数控车床操作工鉴定标准优化过程仪表的7点建议数控转塔冲床模具的使用和维护 [标签:tag]
1 引言 随着中国制造业品牌建设工程的启动，五金、广告制品等行业对高速高精度雕刻机的需求与日俱增。例如在经济发达的华东地区市场需求达到几千台高速高精度雕刻机。高速高精度雕刻机设备日益成为CNC（计算机数字控制）技术的应用领域。 雕刻机是用于广告、模具类产品.
随着中国制造业品牌建设工程的启动，五金、广告制品等行业对高速高精度雕刻机的需求与日俱增。例如在经济发达的华东地区市场需求达到几千台高速高精度雕刻机。高速高精度雕刻机设备日益成为CNC（计算机数字控制）技术的应用领域。
雕刻机是用于广告、模具类产品生产加工专用加工设备。由于产品的市场变化比较频繁，所以雕
刻机不但要求一次性采购价格以及初始功能，还要求产品的升级应用能力。市场的需求是变幻无常的，只有具有领先的技术开发能力和升值潜力的产品，才能延长产品的使用寿命，开拓产品的使用范围。
2 CNC雕刻机进给系统
2.1 进给系统简介
CNC雕刻机进给系统主要任务是将滑动件（工作台或主动头、立柱等）沿着导轨，依指令速率平稳的运动。进给系统除了考虑机械传动元件的设计外，还牵涉到伺服定位控制问题。所以说，本质上进给系统是机电一体化集成系统，系统使加工工件或刀具能依既定的速度、位置、做高精度的移动，参见图1。图1 控制流程图和系统框架
而一台好的CNC雕刻机要具备稳定性好、精度高以及快速响应的特性。那么，要实现这样的条件，要考虑到的重要的环节就是：惯量匹配和进给系统刚性问题。
2.2 机械惯量与强健(鲁棒)控制
传动惯量对伺服系统的精度，稳定性，动态响应都有影响，惯量大，系统的机械常数大，响应慢，会使系统的固有频率下降，容易产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度。因此，机械设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小机械惯量并注意惯量匹配，从而选择合适惯量大小电机，并得出惯量比。
进给系统所需力矩T = 系统传动惯量J × 角加速度θ；进给轴的总惯量J＝伺服电机的旋转惯性JM ＋ 电机轴换算的负载惯性JL。那么CNC雕刻机进给系统惯量是如何匹配的呢？衡量机械系统的动态特性时，惯量越小，系统的动态特性反应越好；惯量越大，马达的负载也就越大，越难控制，但机械系统的惯量需和马达惯量相匹配才行。不同的机构，对惯量匹配原则有不同的选择，且有不同的作用表现。CNC雕刻机通过伺服电机作高速切削时，当负载惯量增加时，会发生如下情况：
（1）控制指令改变时，马达需花费较多时间才能达到新指令的速度要求；
（2）当机台沿二轴执行弧式曲线快速切削时，会发生较大误差。
而一般伺服电机通常状况下，当JL Q 3JM,则上面的问题不会发生；当JL R5× JM，马达的可控性会明显下降，在高速曲线切削时表现突出。对此，台达伺服引入了强健（鲁棒）控制，能容忍很大的惯量变化，对惯量比的要求大大降低。
2.3 机电刚性与强健控制进给系统的刚性是指受到负载时，进给系统抵抗变形的能力。数控进给系统刚性可以分为机械系统的机械刚性和伺服系统的伺服刚性。
（1）机械系统刚性。进给系统机械刚性是指螺杆等机械元件产生单位变形所需的作用力，反映了机械元件抵抗变形的能力。机械（静）刚性的定义：K=F/△X（kgf/um）; 式中F：作用力（kgf）；△X：变形量（um）
（2）伺服系统刚性指整个进给伺服系统，即以控制器到工作台表现出来抵抗负载干扰带来位置偏差的能力。伺服系统刚性更显重要，而台达伺服采用强健（鲁棒）控制，抵抗负载变化干扰能力突出。
3 台达伺服系统应用图2 台达伺服的三环结构
台达伺服由3闭环结构构成，包括位置外环、速度中环和电流内环，参见图2。台达伺服的强健型简易模式成为台达技术特色。
3.1强健式控制（鲁棒控制--Robust control）
强健式控制使得台达CNC面对快速变化的负载惯量仍然保有优良性能。
强健式控制容忍自身变异的现代控制法则。固定选定的非PI控制器，保持强健稳定及性能。在大范围负载惯量变化，系统依然保有优秀性能。对命令和干扰有不同的补偿控制；阻尼刚性优良，低速转速动特性优良；稳定性完全保证；超调量很小。
3.2高响应频宽
针对于低转速时高增益设定带来高扭力但易引起振荡，而低增益设定又会马达蠕动运转的矛盾，台达CNC利用高取样率 (&15KHz)获得高响应频宽，使得低转速具有高刚性而且非常稳定运转的运行效果。
3.3 达CNC在雕刻机上的增益调试
（1）JOG模式。JOG模式用于脱离上层控制的上机试运转测试与初步惯性比估测，参见图3。图3 JOG惯量测试控制流程图
（2）自动增益模式。自动增益模式用于持续调整，参见图4。图4 自动增益模式控制流程图
（3）手动增益调整（位置模式）参见图5。图5 手动增益调整控制流程图
（4）调试注意要点：
?进给速度提高后，伺服系统的追随误差会随速度的提高加大，影响移动件的动态精度（一般均把各轴伺服的增益设成一样大小，特别是X，Y轴），台达的伺服整定时间短，最大限度保护动态精度。
?机台构件有其固有频率，当产生谐振时，噪音，振动，响应受限。利用台达伺服的软件确认谐振点，设软件陷阱消除机械谐振，提升机床应答性
?选择合适惯量电机，机床与电机惯量匹配，台达伺服具有强健性控制，对惯量匹配要求大大降低，且自带惯量估测功能，省却复杂计算过程。
?传统手动调试伺副服参数，经验性强，且难以调试到最佳状态，台达伺服提供专用调试软体，不但操作简单且调试效果优良。
目前在CNC雕刻机行业上所占的比重每年都在稳定的上升。系统所具有的优良的品质以及良好的稳定性以及强大的控制功能使得台达伺服系统在高端雕刻机行业上有着广泛的应用前景。
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