Lasercomb公司的CLS激光切割設(shè)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(duì)設(shè)備控制系統(tǒng)的最優(yōu)化集成工作

軌跡控制的質(zhì)量和速度是影響CNC機(jī)床的主要因素。其實(shí)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(yīng)用軟件和硬件功能與切削界面的配備。

在機(jī)械制造業(yè)中，CNC技術(shù)的應(yīng)用是否成功，取決于操作人員在控制時(shí)的換裝時(shí)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(shè)備進(jìn)一步發(fā)展的方案。此外，很多最優(yōu)化的因素是依據(jù)加工工藝而確定的，即控制系統(tǒng)的最佳設(shè)置應(yīng)該包含能夠與流程特征或與工藝相符的典型設(shè)備部件相匹配的特性。由此需要開(kāi)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(shù)和幾何外形方面的功能

加工中經(jīng)常需要CNC系統(tǒng)具備對(duì)切割參數(shù)的軌跡速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的功能。盡管要依據(jù)切削工具（如刀具、激光和水射流）和該功能對(duì)不同的流程參數(shù)進(jìn)行控制，但是在實(shí)施相應(yīng)的控制技術(shù)時(shí)，總是會(huì)遵循相同的模式。對(duì)這種特征，下文將通過(guò)激光切割實(shí)例加以闡述。

圖1 Lasercomb切削樣機(jī)上的Eckelmann圖像處理攝像機(jī)

為了達(dá)到最佳、均勻和定義準(zhǔn)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(diào)節(jié)加工速度（如在切割復(fù)雜和精細(xì)的外形輪廓）時(shí)，激光功率必須依據(jù)各個(gè)軌跡速度情況，做出相應(yīng)調(diào)節(jié)。對(duì)此，Eckelmann-CNC機(jī)床可以依據(jù)不同的電壓信號(hào)或PWM信號(hào)，或通過(guò)總線接口提供一個(gè)與軌跡速度相關(guān)的出口。

這種工藝也可以被應(yīng)用到其他的切削刀具上。如采用與軌跡速度相關(guān)的信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)切削量和水射流切削的壓力。其他的參數(shù)編寫（如水射流切削時(shí)的最小壓力等極限值）也同樣可以實(shí)現(xiàn)。

另一個(gè)切削時(shí)經(jīng)常會(huì)用到的NC功能是Z軸高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。借助于激光切削就可解釋這項(xiàng)功能，在激光切削時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一種可能影響切削條件穩(wěn)定并降低切削質(zhì)量的典型效應(yīng)。由于工件的曲面和加工過(guò)程中的扭曲作用，工件表面與激光焦點(diǎn)之間的間距會(huì)發(fā)生變動(dòng)。為了在切削范圍內(nèi)仍然能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的激光束外形，這些高度差就必須能夠通過(guò)對(duì)Z軸位置的快速糾偏得到自動(dòng)糾正。對(duì)此，CNC設(shè)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(shí)，高度測(cè)量可以通過(guò)一個(gè)高容量的環(huán)形傳感器或離子電弧電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用其他的光學(xué)或觸覺(jué)系統(tǒng)來(lái)測(cè)定距離。

此外，Eckelmann-NC系統(tǒng)還擁有其他更多可以促進(jìn)加工準(zhǔn)備和CNC切削加工的流程，或在其他加工場(chǎng)合經(jīng)常能見(jiàn)到的的一些功能，如針對(duì)工作臺(tái)表面的測(cè)量，工件位置的測(cè)定和計(jì)算，刀具的正切導(dǎo)入和向工件外輪廓的靠近與離開(kāi)等。

圖2 Lasercomb切削樣機(jī)所采用的切削刀具

跨行業(yè)的人機(jī)界面

從設(shè)備的接受程度上看，依據(jù)操作者的工作需要和典型工作習(xí)慣而設(shè)計(jì)的操作方式具有重要的意義。因此，所設(shè)計(jì)的設(shè)備具有切削方面的典型特征。Eckelmann-CNC操作界面可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的加工數(shù)據(jù)輸入（DXF、DIN、ESSI），并可借助于大容量宏數(shù)據(jù)庫(kù)支持的舒適的NC編程。

“針對(duì)切削作業(yè)的CNC”版的HMI設(shè)計(jì)支持多種嵌套方案：柵格嵌套是最簡(jiǎn)單的一種方案，所有部件均可被嵌套在一個(gè)正方形的柵格內(nèi)。通過(guò)類似的嵌套方式即可實(shí)現(xiàn)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(shè)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(dòng)定位和對(duì)切削順序的選擇與最優(yōu)化處理，都可以促進(jìn)生產(chǎn)效率的進(jìn)一步提高。集成在軟件里的訂單管理和加工數(shù)據(jù)收集功能可以實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)操作。

成功的研發(fā)合作

設(shè)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(shí)現(xiàn)并完善了所介紹的這些控制功能。Lasercomb公司是一家國(guó)際知名的包裝和沖壓模具制造供應(yīng)商。

Lasercomb公司的產(chǎn)品為各種不同的刀具和切削工藝提供了支持，在所有的設(shè)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(duì)沖壓模具制造，可以提供加工面達(dá)4000mm×2000mm的激光切削設(shè)備。

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

對(duì)機(jī)器制造嗅覺(jué)靈敏的控制技術(shù)

30多年以來(lái)，Eckelmann AG公司作為一家設(shè)備控制的軟件和硬件專業(yè)公司服務(wù)于機(jī)床和特殊設(shè)備的制造廠商。在幾何外形和技術(shù)上的NC功能，以及特殊的HMI設(shè)計(jì)相匹配的多年工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，該公司開(kāi)發(fā)出了專門針對(duì)本行業(yè)的“用于切削作業(yè)的CNC”完整技術(shù)方案。借助于這種精選控制元件的技術(shù)包，Eckelmann公司配置了各種技術(shù)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(shè)備的需求。

“用于切削作業(yè)的CNC”技術(shù)包是控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商與設(shè)備制造商緊密合作開(kāi)發(fā)的一種產(chǎn)品，其早期被應(yīng)用于中小企業(yè)的生產(chǎn)中。雖然Eckelmann公司向市場(chǎng)提供了品種繁多的自行研發(fā)和制造的驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)產(chǎn)品。但是，其產(chǎn)品價(jià)值的體現(xiàn)并非在于銷售的高數(shù)量，而是對(duì)用戶專有整體技術(shù)方案的各個(gè)元件的優(yōu)化上。這種目標(biāo)通過(guò)設(shè)備設(shè)計(jì)工程師與Eckelmann應(yīng)用工程師之間的直接溝通和反復(fù)的匹配過(guò)程而達(dá)到。在溝通中，設(shè)備廠家的技術(shù)得到有效的保護(hù)。同時(shí)，廠家仍可以從常規(guī)技術(shù)的再開(kāi)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(chǎn)品在設(shè)備自動(dòng)化的各個(gè)層次上都擁有能夠與切削設(shè)備的功率需求和裝備準(zhǔn)確匹配的相應(yīng)的部件：

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

● 用于分散式技術(shù)設(shè)備和低費(fèi)用的設(shè)備布線的現(xiàn)場(chǎng)總線模塊；

● 用于設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控功能、通過(guò)內(nèi)置自監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全的運(yùn)行控制的嵌入式控制器；

● 針對(duì)設(shè)備高動(dòng)態(tài)性的軸類件的驅(qū)動(dòng)技術(shù)；

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