數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床(Computer numerical control machine tools)的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。

　　精雕機(jī)(CNC engraving and milling machine)是數(shù)控機(jī)床的一種。精雕機(jī)可對金屬或非金屬板材，管材進(jìn)行非接觸切割打孔，特別適合不銹鋼板、鐵板、硅片、陶瓷片、鈦合金、環(huán)氧、A3鋼、金剛石等材料的激光切割加工。廣泛應(yīng)用于3C、精密磨具、醫(yī)療等多個領(lǐng)域。

圖 1 精雕機(jī)

　　01、精雕機(jī)結(jié)構(gòu)說明

　　精雕機(jī)主要由機(jī)床本體、數(shù)控系統(tǒng)、伺服傳動系統(tǒng)、輔助裝置組成。

　　機(jī)床本體：是精雕機(jī)的主體，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。它是用于完成各種雕銑雕刻加工的機(jī)械部件。

　　數(shù)控系統(tǒng)：是精雕機(jī)的核心，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實現(xiàn)各種控制功能。

　　伺服傳動系統(tǒng)：是精雕機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、伺服進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。伺服傳動系統(tǒng)接受來自上位數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大、整形處理后，轉(zhuǎn)換成機(jī)床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運(yùn)動，實現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動。當(dāng)幾個進(jìn)給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。伺服系統(tǒng)性能將直接影響數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)，要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，并能忠實地執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。

　　輔助裝置：是精雕機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證精雕機(jī)的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。

　　如圖 2所示，左右移動的為X軸、前后移動的是Y軸、上下移動的是Z軸，還有高速旋轉(zhuǎn)的主軸以及用于自動換刀的刀庫軸(T軸)，其中X、Y、Z、T軸通過伺服控制，主軸通過變頻器進(jìn)行控制。加工零件通過夾具放置于工作臺上，借助XYZ三軸的快速穩(wěn)定的響應(yīng)，來保證其高精度的加工效果，手機(jī)上的多數(shù)部件(手機(jī)按鍵、玻璃蓋板、金屬邊框)都有其參與加工而成的。

圖 2 精雕機(jī)加工臺面

　　精雕機(jī)控制系統(tǒng)硬件配置如下所示：

圖 3 硬件配置

　　02、Ω6s伺服系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

　　Sigriner(辛格林納) Ω6s系列交流伺服系統(tǒng)在數(shù)控精雕加工行業(yè)應(yīng)用優(yōu)勢如下:

　　※ 摩擦補(bǔ)償+過象限凸起抑制，輕松去刀紋

　　精雕加工時最令人困擾的就是象限紋，其產(chǎn)生的主要原因是插補(bǔ)軸在配合時總會在換向點的地方出現(xiàn)響應(yīng)滯后的情況，Ω6s擁有的象限凸起抑制及摩擦補(bǔ)償功能，能夠有效的解決象限紋的問題。另一方面，Ω6s也針對振刀紋的問題進(jìn)行了有效的優(yōu)化，開發(fā)了轉(zhuǎn)矩觀測器功能，能夠保證加工過程中轉(zhuǎn)矩波動在1%以內(nèi)。

　　※ 總線控制，運(yùn)行穩(wěn)，效率高，精度準(zhǔn)

　　可選擇總線控制方案，可以直接發(fā)送速度或位置設(shè)定值。能真正意義上實現(xiàn)等時同步、閉環(huán)控制，幫助實現(xiàn)各種復(fù)雜插補(bǔ)算法。

　　※ 伺服系統(tǒng)自整定，去共振

　　Sigriner辛格林納經(jīng)過長期的測試與總結(jié)，定制出一套匹配數(shù)控加工的伺服系統(tǒng)參數(shù)，Ω6s系列伺服新開發(fā)的免調(diào)試自動整定功能，讓客戶在使用過程中不知不覺的完成性能的優(yōu)化。

　　設(shè)備上X、Y、Z軸采用絲桿的方式傳動，系統(tǒng)中共振點的干擾會大大的影響加工的精度和表面光滑程度，Ω6s自適應(yīng)濾波的算法能夠自動辨識系統(tǒng)上的共振點，并且有效的抑制共振點，為系統(tǒng)的加工精度提供最有利的保障。

　　※ 主軸防撞，更安心

　　新時達(dá)運(yùn)控秉承為客戶創(chuàng)造價值的原則，針對在現(xiàn)場加工過程中因為操作不當(dāng)導(dǎo)致的撞機(jī)問題，特殊定制開發(fā)了主軸防撞功能，能夠?qū)崟r監(jiān)控轉(zhuǎn)矩變化，在發(fā)生碰撞的瞬間立即停止，避免不必要的損失。

　　03、應(yīng)用總結(jié)

　　交流伺服系統(tǒng)是精雕機(jī)床的重要執(zhí)行環(huán)節(jié)，其性能將直接影響數(shù)控機(jī)床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)。比如伺服的高響應(yīng)性能保證機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)對指令快速準(zhǔn)確執(zhí)行，同時可以通過振動抑制來解決高響應(yīng)情況下帶來的共振風(fēng)險;另外如果出現(xiàn)機(jī)械材質(zhì)或安裝問題導(dǎo)致的機(jī)械靜摩擦力或內(nèi)應(yīng)力不一致的情況，可以通過伺服系統(tǒng)的差異化的摩擦力補(bǔ)償來解決;利用伺服的象限突起抑制功能來彌補(bǔ)機(jī)械換向時候的間隙問題;其他如模型制振，負(fù)載變動抑制，增益切換等都有相應(yīng)的應(yīng)用場景。

　　新時達(dá)運(yùn)控Ω6系列交流伺服系統(tǒng)是新時達(dá)集團(tuán)中央研究院與辛格林納團(tuán)隊潛心合力研發(fā)的系列化產(chǎn)品，產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于通用的工業(yè)控制場合，除了此次分享的精雕機(jī)應(yīng)用效果得到客戶認(rèn)可之外，還在工業(yè)機(jī)器人、繞線機(jī)、激光切割、包裝、點膠等領(lǐng)域都得到了良好的應(yīng)用效果和一致的用戶好評。能成功幫助用戶解決方案復(fù)雜、維護(hù)成本高等諸多難題，體現(xiàn)了新時達(dá)產(chǎn)品的高性能和高可靠性。是新時達(dá)堅持創(chuàng)新驅(qū)動，堅持高質(zhì)量發(fā)展的價值呈現(xiàn)。新時達(dá)運(yùn)動控制事業(yè)部以運(yùn)動控制為核心整合相關(guān)接口設(shè)備，提供整體自動化控制解決方案，滿足了各個細(xì)分行業(yè)客戶提品質(zhì)、擴(kuò)產(chǎn)能、降成本的需求。