Lasercomb公司的CLS激光切割設備配備有Eckmann的CNC系統(tǒng)， 兩家企業(yè)的工程師們共同參與了對設備控制系統(tǒng)的最優(yōu)化集成工作

軌跡控制的質量和速度是影響CNC機床的主要因素。其實用性取決于許多的功能，其中主要包括在整體加工流程中的完美集成，應用軟件和硬件功能與切削界面的配備。

在機械制造業(yè)中，CNC技術的應用是否成功，取決于操作人員在控制時的換裝時間是否可以降到最低，以及是否具備一種可以靈活協(xié)助設備進一步發(fā)展的方案。此外，很多最優(yōu)化的因素是依據加工工藝而確定的，即控制系統(tǒng)的最佳設置應該包含能夠與流程特征或與工藝相符的典型設備部件相匹配的特性。由此需要開發(fā)能夠與各種加工工藝很好匹配的集成式軟件包和硬件包。

技術和幾何外形方面的功能

加工中經常需要CNC系統(tǒng)具備對切割參數的軌跡速度進行調節(jié)的功能。盡管要依據切削工具（如刀具、激光和水射流）和該功能對不同的流程參數進行控制，但是在實施相應的控制技術時，總是會遵循相同的模式。對這種特征，下文將通過激光切割實例加以闡述。

圖1 Lasercomb切削樣機上的Eckelmann圖像處理攝像機

為了達到最佳、均勻和定義準確的接縫，特別需要注意激光發(fā)出能量的恒定性。在需要調節(jié)加工速度（如在切割復雜和精細的外形輪廓）時，激光功率必須依據各個軌跡速度情況，做出相應調節(jié)。對此，Eckelmann-CNC機床可以依據不同的電壓信號或PWM信號，或通過總線接口提供一個與軌跡速度相關的出口。

這種工藝也可以被應用到其他的切削刀具上。如采用與軌跡速度相關的信號來調節(jié)切削量和水射流切削的壓力。其他的參數編寫（如水射流切削時的最小壓力等極限值）也同樣可以實現。

另一個切削時經常會用到的NC功能是Z軸高度的自動調節(jié)。借助于激光切削就可解釋這項功能，在激光切削時，會出現一種可能影響切削條件穩(wěn)定并降低切削質量的典型效應。由于工件的曲面和加工過程中的扭曲作用，工件表面與激光焦點之間的間距會發(fā)生變動。為了在切削范圍內仍然能夠實現穩(wěn)定的激光束外形，這些高度差就必須能夠通過對Z軸位置的快速糾偏得到自動糾正。對此，CNC設有一種模擬或增量的輸入通道，以獲得工件表面和刀具之間的間距。在加工薄板時，高度測量可以通過一個高容量的環(huán)形傳感器或離子電弧電壓來實現，也可以采用其他的光學或觸覺系統(tǒng)來測定距離。

此外，Eckelmann-NC系統(tǒng)還擁有其他更多可以促進加工準備和CNC切削加工的流程，或在其他加工場合經常能見到的的一些功能，如針對工作臺表面的測量，工件位置的測定和計算，刀具的正切導入和向工件外輪廓的靠近與離開等。

圖2 Lasercomb切削樣機所采用的切削刀具

跨行業(yè)的人機界面

從設備的接受程度上看，依據操作者的工作需要和典型工作習慣而設計的操作方式具有重要的意義。因此，所設計的設備具有切削方面的典型特征。Eckelmann-CNC操作界面可以實現簡單的加工數據輸入（DXF、DIN、ESSI），并可借助于大容量宏數據庫支持的舒適的NC編程。

“針對切削作業(yè)的CNC”版的HMI設計支持多種嵌套方案：柵格嵌套是最簡單的一種方案，所有部件均可被嵌套在一個正方形的柵格內。通過類似的嵌套方式即可實現空間利用的最大化（圖3）。

圖3 Eckelmann公司嵌入式CNC-Ex-C66控制系統(tǒng)可用于所有Lasercomb切削設備

另一種方案是輪廓嵌套。不同種類的部件都可以用此方式被嵌套。切削軌跡的自動定位和對切削順序的選擇與最優(yōu)化處理，都可以促進生產效率的進一步提高。集成在軟件里的訂單管理和加工數據收集功能可以實現高效率的生產操作。

成功的研發(fā)合作

設備制造企業(yè)Lasercomb公司是Eckelmann AG公司的客戶，其中很多客戶都實現并完善了所介紹的這些控制功能。Lasercomb公司是一家國際知名的包裝和沖壓模具制造供應商。

Lasercomb公司的產品為各種不同的刀具和切削工藝提供了支持，在所有的設備中，都采用了不同造型和不同規(guī)格的Eckelmann公司的CNC控制系統(tǒng)。

針對沖壓模具制造，可以提供加工面達4000mm×2000mm的激光切削設備。

在切削樣機（加工面達5500mm×2500mm）上，使用了扁刀、開槽刀、銑刀和畫筆。由此，樣機所作的包裝和顯示即可精確實現刻刮深度并實現打孔、銑削、切削和標識。為了使切削效果達到最佳，刀具以正切的方式被引入到軌跡輪廓線上，通過Z軸補償與不同的臺面高度相匹配。

對機器制造嗅覺靈敏的控制技術

30多年以來，Eckelmann AG公司作為一家設備控制的軟件和硬件專業(yè)公司服務于機床和特殊設備的制造廠商。在幾何外形和技術上的NC功能，以及特殊的HMI設計相匹配的多年工作經驗的基礎上，該公司開發(fā)出了專門針對本行業(yè)的“用于切削作業(yè)的CNC”完整技術方案。借助于這種精選控制元件的技術包，Eckelmann公司配置了各種技術方案，以滿足常規(guī)切削、離子切削、激光切削和水射流切削，以及采用切削輪、振蕩刀具、條刀、切削線和帶柄刀具與盤形刀具等設備的需求。

“用于切削作業(yè)的CNC”技術包是控制系統(tǒng)開發(fā)商與設備制造商緊密合作開發(fā)的一種產品，其早期被應用于中小企業(yè)的生產中。雖然Eckelmann公司向市場提供了品種繁多的自行研發(fā)和制造的驅動與控制技術產品。但是，其產品價值的體現并非在于銷售的高數量，而是對用戶專有整體技術方案的各個元件的優(yōu)化上。這種目標通過設備設計工程師與Eckelmann應用工程師之間的直接溝通和反復的匹配過程而達到。在溝通中，設備廠家的技術得到有效的保護。同時，廠家仍可以從常規(guī)技術的再開發(fā)中獲利。

用戶專用的控制系統(tǒng)配置與系統(tǒng)集成

Eckelmann AG公司的產品在設備自動化的各個層次上都擁有能夠與切削設備的功率需求和裝備準確匹配的相應的部件：

● 用于各種惡劣環(huán)境下的設備操作和可視化的工業(yè)PC，也可選擇裝備單獨的設備操作區(qū)域；

● 用于分散式技術設備和低費用的設備布線的現場總線模塊；

● 用于設備實時監(jiān)控功能、通過內置自監(jiān)控系統(tǒng)實現安全的運行控制的嵌入式控制器；

● 針對設備高動態(tài)性的軸類件的驅動技術；

● 用于工件位置識別和校正值向CNC加工程序傳送的圖像處理系統(tǒng)；通過CNC編程的自動輪廓掃描；通過讀取條形碼、矩陣碼或清晰字符對工件的識別。