Siemens840D数控操作系统和直线电机
2013.11.28 作为我们实验的最后一个项目,我觉得840D非常神秘。为什么呢,因为光听名字完全不知道它是什么。
经过老师介绍,我们知道了SINUMERIK 840D是西门子公司20世纪90年代推出的高性能数控系统。它保持西门子前两代系统SINUMERIK 880和840C 的三CPU结构:人机通信CPU(MMC-CPU)、数字控制CPU(NC-CPU)和可编程逻辑控制器CPU(PLC-CPU)。SINUMERIK 840D数控系统是一个基于PC的数控系统,也就是说这个系统跟我们电脑的操作系统非常相似,但是它的内部程序主要是为机械加工服务,被广泛应用于众多数控加工领域,能实现钻、车、铣、磨等数控功能。
通过老师的示范操作我们了解到,840D系统可以通过自动,手动,交互式程序编制以及手动过程数据输入等方式进行操作。非常神奇的是,这个系统还可以根据用户程序进行轮廓的冲突检测,刀具半径不长达接近和退出以及交点计算,刀具长度补偿,螺距误差补偿和测量系统误差补偿,反向间隙补偿等等。这些功能听起来非常陌生但仔细想想都是机械加工中非常实用的功能,需要花费很多时间和精力才能开发出来,我们现在所见的成果都是前辈努力的结果,只有在我们这一代继续努力,才能将技术不断发展,推动产业的进步。
随后我们又认识了一种很神奇的电机——直线电机。以往我们所见到的电机都是回转型的—-一般用的都是滚珠丝杠的伺服进给系统,而这台直线电机可以直接驱动工作台进行直线运动,能够实现工作台快速的加减速,据说加速度可以达到几个g(重力加速度)。不难想到,这样的电机形式可以为超高速加工技术的发展提供很大的便利。究其原理,通过上网查找资料了解到,其实直线伺服电动机的工作原理同旋转电动机是相似的,可以看成是将旋转型伺服电动机沿径向剖开,向两边拉开展平后演变而成。原来的定子演变成直线伺服电动机的初级,原来的转子演变成伺服电动机的次级,原来的旋转磁场变成了平磁场。
这样的电动机省去了减速器(齿轮,同步齿形带等)和滚动丝杠副等中间环节,不仅简化机床结构,而且避免了因中间环节的弹性变形,磨损,间隙,发热等因素带来达传动误差;无接触地直接驱动,使其结构简单,维护简便,可靠性高,体积小,传动刚度高,响应快。这就使得定位时间大大缩短,生产效率提高,并且也提高了零件加工精度和
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面质量。
但直线电机的发展显然也需要克服许多问题。首先是控制难度大,尤其是一些机械惯性大的场合,由于没有缓冲环节同时存在端部效应,给产品的装配、维修带来了一定的困难。其次,直线感应电机的起动推力受电源电压的影响较大,需要增加相关电路稳定电源,增大了电路的损耗。散热、隔磁、推动力等方面也是不能忽视的问题。
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