高质量模具 高效率机床有哪些（高质量模具 高效率机床是什么）

随着我国模具工业的发展，对模具加工要求的加工精度、表面质量和加工效率越来越高。要加工高质量的模具，必须拥有适合模具加工特点、效率高的数控机床。

iTNC 530系统控制下的高速轮廓加工实例

优异的高速加工功能、五轴联动加工功能和友好的人机界面是该类机床追求的目标。

机床要满足高性能要求，需要从以下几个方面入手：（1）机床机械设计：机械刚性高、运动部件质量小； (2)进给设计：高加速能力和大调速范围能力； (3)主轴系统设计：轴转速高、不匀度低、速度稳定性好； (4)刀具：适合高速加工要求； (5)数控系统及测量反馈等。

海德汉公司是一家拥有100多年历史的专业生产高精度测量元件和数控系统的跨国集团公司。生产的高性能数控系统和测量反馈元件广泛应用于模具加工和高精度机械加工领域。图1显示了海德汉提供的用于高性能机床的完整数控系统和测量反馈组件。本文简单介绍了海德汉公司的iTNC 530数控系统，该系统在模具行业得到广泛认可。

iTNC 530系统硬件设计

硬件设计的好坏决定了控制系统是否适合高速、高精度、高表面质量加工。 iTNC 530采用全新的微处理器结构，具有非常强大的计算能力。 iTNC 530控制系统最多可控制12轴。控制器本身由两部分组成：主机单元（MC）和控制单元（CC）。

主机单元（MC）采用Pentium III-800芯片，总线频率为133MHz，是所有计算、屏幕显示和数据通信的保证。 iTNC530的所有实时任务均在自主研发的实时操作系统（HEROS）下完成，还可提供双处理器的上位机，不仅可以保证系统计算的实时性和性能的稳定。系统的同时，也满足了用户对于Windows应用的要求。同时主机内的存储通过容量为30G的硬盘实现，为复杂的模具加工提供了充足的存储空间。主机配备多种数据通讯接口（以太网/RS232/RS422/USB等），配备的快速以太网通讯接口可以以100Mb/s的速率传输程序数据。

最新设计的控制单元（CC）集成了控制系统的所有伺服控制环（位置环/速度环/电流环），所有伺服计算均在DSP（数字信号处理器）中完成。因此，测量元件的反馈被集成在控制单元上，包括位置反馈和速度反馈。其优点是：保证快速伺服计算和实时性要求，减少各伺服环路的周期，减少各环路之间的通信延迟，在位置环中实现高增益，实现高速高表面质量加工，并能控制直接驱动器（直线电机和力矩电机）。

驱动匹配：可根据需要提供整套iTNC 530数控系统，包括变频器模块、电源模块、伺服电机和主轴电机。同时，数控系统还具有良好的开放性，可以与第三方变频器或电机连接，形成完整的数字化系统。由于iTNC 530特殊的控制单元设计，所有伺服运动控制均在控制单元中实现，其输出为数字PWM信号，因此后续变频器主要具有运算放大器功能。

良好的伺服控制和高速控制能力

对于复杂曲面，想要实现高速、高精度、高表面质量加工，控制系统软件还必须在良好的硬件基础上具备良好的伺服性能和高速控制能力。以下几点是高性能加工机床控制系统所需的一些功能： 在强大硬件的支持下，iTNC 530 采用全数字驱动技术。其位置控制器、速度控制器、电流控制器均实现数字控制。数字电机控制技术可实现非常高的进给速率。当同时插补多达5 个轴时，iTNC 530 还可达到CNC 主轴所需的切削速度，转速高达40,000 r/min。

先进的前馈伺服技术越来越多地将程序段处理置于后台。即便如此，对于某些加工任务，程序块的快速处理仍然是获得理想加工结果的最佳途径，例如高精度轮廓加工。

iTNC 530具有理想的程序段处理速度性能，实现短程序段处理时间（0.5ms）和短控制环周期（位置环周期为100ms）和多种类型的插补（直线/圆弧/螺旋/模数）。

iTNC 530还具有1024段（可通过机床参数设置）预读功能。 “预读”功能可以预测未来方向的变化，从而调整移动速度以满足编程面的要求。当刀具切入工件时，iTNC 530可根据需要自动降低进给速度，因此在编程进给速度时只需使用最高加工速度。 iTNC 530可根据工件轮廓自动调整实际速度，节省加工时间。内置滤波器可显着抑制每台机床的固有频率，同时保持所需的表面精度。同时，iTNC 530可以实现各种误差补偿，包括线性和非线性轴误差、反向间隙、圆周运动的定向锐角、热膨胀和粘性摩擦。

高速切削意味着快速高效地铣削轮廓。 CNC系统必须能够快速传输大量数据，允许高效编辑长程序并生产具有理想轮廓的工件，这些都是iTNC 530的优势。除了NC程序外，最终用户还可以指定通过固定循环进行轮廓加工。只需使用循环将理想轮廓的最大允许偏差输入CNC 即可。 iTNC 530将自动调整加工至所需偏差，且不会损坏轮廓。

机床要具有良好的加减速功能，必须保持合理的加速度。如果加速度过大（突然变化），可以在短时间内达到加速度，但同时会引起机床振动，导致被加工表面出现条纹，降低表面加工质量；如果加速度太小，可以实现较高的加速度，但难以实现快速的加速功能。因此，如何保证高速和高表面质量非常重要。 iTNC 530系统通过限制加加速度值并使用滤波器平滑加加速度来实现上述功能。通过使用该功能，可以减少加工过程中突然加速和突然加速引起的机床振动，实现高表面质量加工，同时实现机床良好的加减速性能。

控制系统完成插补功能后，生成标称位置值，提供给后续位置环。众所周知，实现高速、高精度、高表面质量要求与很多因素有关，特别是机床本身的动态性能。 iTNC 530系统提供不同类型的内置名义位置滤波器，如单滤波器（标准滤波器）、双滤波器（扩展滤波器）和高速滤波器（HSC滤波器）。系统可以根据用户的不同需求以及机床本身的动态性能来决定使用哪种滤波器，这可以通过设置不同的参数来完成。当然，为了最大限度地发挥机床本身的动态性能，海德汉提供了一系列调试工具，方便机床制造商进行调试。

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