数控切割机传动系统坐标定位技术浅析

    近年来国内数控切割机设备的广泛普及和应用使得越来越多的企业开始接触到这一全新的切割加工方式，数控切割机首先在加工效率上较传统生产有了明显提升，关于这一点相信是容易理解的，毕竟由机械传统替代人工操作，无论是在切割速度还是切割幅面上都能显著改善；此外，数控切割机的加工精度也较以往的手工切割、半自动切割有着很大区别，目前国内数控切割机制造工艺已经能够基本实现±0.5mm误差范围内的数控切割加工，那么关于这种高精度的切割，数控切割机又是依赖什么实现的呢？下面武汉嘉倍德科技将主要就这方面情况与广大用户作一些分享。
    首先我们将数控切割机的加工方式定义为二维切割，即实现对钢板的长、宽方向的切割加工，同时数控切割机在纵向以及横向的传动系统配合得以实现在二维面内的异形切割可能，在此基础上使数控切割机实现±0.5mm误差范围内的精确切割加工，其技术核心在于对二维面的坐标定位控制，武汉嘉倍德科技所自主研发的迅锋系列数控切割机设备将设备传动系统与坐标定位技术完美结合，在现有切割精度基础上进一步提升数控切割加工的优势表现，目前迅锋多款台式数控切割机设备加工精度已经能达到±0.3-0.5mm误差，其具体工作原理及技术说明如下：

一、何谓数控切割机坐标系
    数控切割机的加工是由程序控制完成的，所以坐标系的确定与使用非常重要。根据ISO841标准，数控切割机坐标系用右手笛卡儿坐标系作为标准确定。数控切割机床平行于主轴方向即纵向为Z轴，垂直于主轴方向即横向为X轴，割炬远离工件方向为正向。
    数控切割机有三个坐标系即机械坐标系、编程坐标系和工件坐标系。机械坐标系的原点是生产厂家在制造切割机时的固定坐标系原点，也称机械零点。它是在切割机装配、调试时已经确定下来的，是切割机加工的基准点。在使用中机械坐标系是由参考点来确定的，切割机系统启动后，进行返回参考点操作，机械坐标系就建立了。坐标系一经建立，只要不切断电源，坐标系就不会变化。编程坐标系是编程序时使用的坐标系，一般把我们把Z轴与工件轴线重合，X轴放在工件端面上。工件坐标系是切割机进行加工时使用的坐标系，它应该与编程坐标系一致。能否让编程坐标系与工坐标系一致，使操作的关键。
    在使用中我们发现，迅锋SF-III系统与航天数控系统的机械坐标系确定基本相同，都是在系统启动后回参考点确定。

二、两种数控切割机坐标系的确定
    迅锋SF-III系统确定工件坐标系有三种方法。
    第一种是：通过割炬定位将起割点偏值写入参数从而获得工件坐标系。这种方法操作简单，可靠性好，他通过起割点偏移与机械坐标系紧密的联系在一起，只要不断电、不改变偏移值，工件坐标系就会存在且不会变，即使断电，重启后回参考点，工件坐标系还在原来的位置。
    第二种是：用G50设定坐标系，割炬定位后将割炬移动到G50设定的位置才能加工。两者定位一致时先对切割轨迹的起割点，其他方向的偏移都是相对于起始起割点的。
    第三种方法是MDI参数，运用G54~G59
    采用直接驱动技术的数控切割机不仅装配紧凑，运行平稳，而且提高了精度，降低了成本。

三、坐标定位与数控切割机驱动匹配
    传统的数控切割机采用齿轮传动的方式，不但结构复杂，成本较高，而且平稳性和精度都难以满足客户的需求。越来越多的印后加工企业已经认识到了这一点，并逐渐利用直接驱动技术对其数控切割机进行了重新设计，不但减少了机器部件，降低了噪声，而且大幅提升了机器的精度，从而提高了数控切割机的总体生产能力。
    所谓直接驱动就是将直接驱动旋转电机（DDR）或直接驱动直线电机（DDL）直接耦合或连接到从动负载上，从而实现与负载的刚性耦合。由于取消了传动皮带和齿轮箱等部件，直接驱动解决方案简化了机器设计，消除了噪声较大的机械传动以及这种传动所伴随的性能限制，具有免维护、高刚度、无需润滑、定位精度高、速度平稳、运行安静等优点，因此成为印刷、包装等领域应用的理想选择，大大提高了设备的生产率和可靠性。同时，由于装配紧凑、零部件少、安装和使用便捷，还能够帮助OEM厂商快速将产品推向市场。
    直接驱动旋转电机，有时也称作转矩电机，可将负载直接连接到电机上，能在相对较低的速度时产生较高转矩，可应用于高速芯片分选机。DDR能够为客户带来的好处有：清洁的机械部件；伺服性能提高，DDR可将精度提高50倍；免维护，DDR既没有需要张紧和调节的皮带，也没有会发生泄漏并需要润滑的齿轮；重复性提高；缩短机器停机时间；运行噪声低，噪声可降低高达20db。

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