¿Cuál es la tendencia de desarrollo de los sistemas CNC y la tecnología de máquinas herramienta CNC?
Existen muchos tipos de sistemas CNC en el mundo, con diferentes formas y características propias en cuanto a composición y estructura. Estas características estructurales se originan en los requisitos básicos del diseño inicial del sistema y las ideas de diseño de ingeniería de hardware y software. Diferentes fabricantes pueden tener diferentes ideas de diseño basadas en factores de desarrollo histórico y factores complejos que varían de un lugar a otro. Por ejemplo, en la década de 1990, el sistema estadounidense Dynapath adoptó una estructura de placa pequeña con una pequeña deformación térmica, lo que facilitó el reemplazo de la placa y la combinación flexible, mientras que el sistema japonés FANUC tendía a tener una estructura de placa grande y conectores entre placas reducidos, lo que lo hacía más fácil para que el sistema funcione.
Sin embargo, no importa qué tipo de sistema sea, sus principios básicos y su composición son muy similares. Generalmente, todo el sistema CNC consta de tres partes, a saber, el sistema de control, el servosistema y el sistema de medición de posición. El hardware del sistema de control es un sistema informático especial con funciones de entrada y salida. Realiza operaciones de interpolación de acuerdo con el programa de la pieza de trabajo y emite instrucciones de control al sistema de servoaccionamiento, detecta la posición y la velocidad del movimiento mecánico lineal y giratorio; retroalimenta al sistema de control y el sistema de servoaccionamiento corrige las instrucciones de control, el sistema de servoaccionamiento compara y controla las instrucciones de control del sistema de control y la información de retroalimentación del sistema de medición, controla la corriente PWM para accionar el servomotor, y el servomotor impulsa la maquinaria para que se mueva según sea necesario. Estas tres partes se combinan orgánicamente para formar un sistema CNC de control de circuito cerrado completo.
El hardware del sistema de control es una computadora especial con función de interacción humana y capacidades de entrada y salida, incluida la interfaz de bus de campo. El sistema de servoaccionamiento incluye principalmente un dispositivo de servoaccionamiento y un motor. Los sistemas de medición de posición utilizan principalmente sistemas de medición de recorrido incremental con rejillas largas o circulares.
1. Estructura del software
(1) Programa de procesamiento de datos de entrada
Recibe el programa de procesamiento de la pieza de entrada y procesa las instrucciones de procesamiento y los datos representados por el estándar. decodificación, procesamiento de datos y almacenamiento en el formato especificado. Algunos sistemas también necesitan realizar cálculos de compensación o cálculos previos para operaciones de interpolación y control de velocidad. Normalmente, el programa de procesamiento de datos de entrada incluye entrada, decodificación y procesamiento de datos.
(2) Programa de cálculo de interpolación
El sistema CNC interpola los puntos de salida intermedios en función de los datos proporcionados en el programa de procesamiento de la pieza, como el tipo de curva, punto inicial, final. punto, velocidad establecida, etc. Operación de densificación. El cálculo de densificación anterior no sólo debe seguir estrictamente los requisitos de trayectoria dados sino que también debe cumplir con los requisitos de aceleración y desaceleración del movimiento suave del sistema mecánico. Según los resultados del cálculo, las instrucciones de posición que forman el movimiento de avance se emiten respectivamente a cada eje de coordenadas. Este proceso se llama interpolación. El comando de posición calculado del movimiento de alimentación se controla y ajusta a través del bucle cerrado de posición, el bucle de velocidad y el bucle de corriente en el CNC o el sistema servo. La corriente de salida impulsa el motor para accionar el banco de trabajo o la herramienta para realizar los movimientos correspondientes para completar el proceso. tareas de procesamiento especificadas por el programa.
El sistema CNC realiza cálculos de interpolación y procesamiento al mismo tiempo. Es un método típico de control en tiempo real.
(3) Programa de gestión
El programa de gestión es responsable de programar y gestionar varios programas que sirven al proceso de mecanizado, como la entrada de datos, el procesamiento de datos y las operaciones de interpolación. El programa de gestión también gestiona las interrupciones provocadas por mandos del panel, señales de reloj, señales de fallo, etc. Bajo la estructura del hardware de la PC, el programa de gestión generalmente se implementa con el soporte de un sistema operativo en tiempo real.
(4) Programa de diagnóstico
La función del programa de diagnóstico es descubrir rápidamente fallas del sistema durante la operación del programa e indicar el tipo de falla. También puede verificar si los componentes principales del sistema (CPU, memoria, interfaces, interruptores, servosistemas, etc.) están funcionando correctamente antes de la operación o después de que ocurra una falla, e indicar la ubicación donde ocurrió la falla.
2. Estructura del hardware
Desde la perspectiva de la estructura del hardware, el sistema CNC se puede dividir en dos etapas hasta ahora, la sexta generación es la etapa de control lógico numérico. , que se caracteriza por no tener CPU y depender de la lógica numérica para realizar el cálculo numérico y el control lógico requerido por el CNC, incluyendo la primera generación es un sistema CNC de tubos electrónicos, la segunda generación es un sistema CNC de transistores y la tercera. la generación es un sistema CNC de circuito integrado; la segunda generación es un sistema CNC de circuito integrado. La primera etapa es la etapa de control por computadora, que se caracteriza por la introducción directa del control por computadora y la finalización de las funciones principales del CNC confiando en el software; cálculos La cuarta generación es un pequeño sistema CNC de computadora, la quinta generación es un sistema CNC de microcomputadora y la sexta generación es un sistema CNC de PC.
Debido a la popularización de las aplicaciones informáticas estructuradas para PC desde la década de 1990, el rápido avance de las CPU de computadora y las tecnologías de comunicación, visualización y almacenamiento periférico bajo la estructura de PC, y la reducción significativa de los costos de fabricación, Lo que lleva al CNC con marco de PC El sistema se está convirtiendo cada vez más en el sistema de estructura del sistema CNC principal. El desarrollo de los sistemas de control numérico de PC ha formado la estructura de transición "NCPC", que conserva la estructura de hardware NC tradicional y solo utiliza la PC como HMI. Los productos representativos incluyen 160i, 180i, 310i, 840D, etc. de FANUC. También hay una categoría en la que las funciones CNC se concentran en forma de tarjetas de control de movimiento, y los sistemas CNC de PC se desarrollan ampliando los tableros de control NC (como tarjetas de control de movimiento basadas en DSP, etc.). Un representante típico es el sistema PMAC-NC construido con tarjetas de control de movimiento multieje PMAC de la empresa estadounidense DELTATAU. Otra estructura más revolucionaria es utilizar todos los recursos de software y hardware de la plataforma de PC y agregar solo la interfaz de bus de campo necesaria para la comunicación con servovariadores y dispositivos de E/S, logrando así una arquitectura de hardware muy simple.
La abreviatura de sistema de control digital, el nombre en inglés, se desarrolló y evolucionó en paralelo con las computadoras en los primeros días. Se utiliza para controlar equipos de procesamiento automatizados. Alimentación compuesta por tubos electrónicos, relés y otro hardware CNC (HardNC). Después de la década de 1970, los componentes electrónicos de hardware separados fueron reemplazados gradualmente por procesadores de computadora más integrados, llamados sistemas de control numérico por computadora.
El sistema de control numérico por computadora (CNC) es un sistema que utiliza computadoras para controlar las funciones de procesamiento y realizar el control numérico. El sistema CNC ejecuta parte o la totalidad de las funciones de control numérico de acuerdo con el programa de control almacenado en la memoria de la computadora y está equipado con circuitos de interfaz y servoaccionamientos. Es un sistema informático especial que se utiliza para controlar equipos de procesamiento automatizados.
El sistema CNC consta de un dispositivo de almacenamiento de programas CNC (desde las primeras cintas de papel hasta anillos magnéticos, cintas magnéticas, discos magnéticos y discos duros de computadora de uso general) y un host de control de computadora (que evolucionó desde una computadora dedicada a una computadora con arquitectura de PC), controlador lógico programable (PLC), dispositivo de accionamiento del husillo y dispositivo de accionamiento (servo) de alimentación (incluido el dispositivo de detección), etc.
Debido al uso gradual de computadoras de uso general, los sistemas CNC se basan cada vez más en software y el PLC se utiliza para reemplazar los dispositivos de control lógico eléctrico de las máquinas herramienta tradicionales, lo que hace que el sistema sea más pequeño, más flexible y versátil. y confiable. Tiene mejor rendimiento, es fácil de implementar funciones CNC complejas, también es conveniente de usar y mantener y tiene la función de conectarse a la red y realizar comunicaciones remotas.