智慧製造控制

本文討論了CNC，HMI（人機介面）中的新技術功能以及使該過程更易於管理的過程，以及與機器運動控制（特別是多軸應用）的關係 ， 更多資訊盡在振工鏈 。

從批次生產到批次生產，當今的製造過程涉及許多挑戰。工廠的CNC控制器必須特別地掌握這一市場趨勢 ，而在美國製造業中卻沒有足夠的熟練工人。從本質上講，製造業正在面臨CNC控制技術轉變的復 興。 

一方面，當前工廠中使用的許多CNC控制器正在控制具有3軸運動或3 + 1運動的機器，並依靠CAM程式提供正確的機器程式碼（例如G程式碼）來驅動這些機器。操作員只需按綠色按鈕即可啟動程式。完成一項操作後，他停止機器，重新定位零件（或協作機器人），然後再次按下綠色按鈕以啟動下一個加工程式。這種操作會帶來一些風險。 

下一代專業製造機器的操作將不願意僅按一個按鈕。許多機器操作員希望獲得製造優質零件的能力。同時，先進的5軸機床CNC控制裝置已經到貨，並且今天的許多操作員都希望他們在觸控式螢幕上看到的零件以與印刷品或3D模型要求的尺寸相同的確切尺寸從機床上脫下來。他們不想像一些機械師已經習慣的那樣進行返工或重新切割。坦率地說，如果工廠所有者想要最大化機器利用率和生產率輸出，那就應該是這樣。為此，現代機床運動系統必須比帶有滾珠絲槓上編碼器的簡單3軸CNC複雜得多。

在工廠車間提高速度

今天的新型5軸機床控制裝置在工廠車間提供了更多功能。例如，最新的海德漢TNC 640（smarTNC）銑床CNC控制系統帶有24英寸多點觸控式螢幕，使操作員可以將IGES或DXF格式的CAM檔案直接匯入CNC。這使使用者可以在具有高解析度圖形的虛擬機器上互動地建立和模擬加工過程。該系統使操作員有信心，零件將被完美地切割而不會比以前更快，更容易地與機床設定的主軸或夾具發生碰撞。 

這些新的TNC控制元件可從機器右側的操作皮膚訪問伺服器系統。控制使用者現在可以選擇的選項包括，操作員可以從機器上檢視設定表，工作流程資訊甚至執行CAM系統，還可以更新程式，建立新的刀具路徑並將資料直接傳輸到CNC中。在大規模定製時代，優先順序和工作流程不斷變化，因此智慧CNC需要能夠快速，可靠地進行調整。

現在可以在工廠車間使用並加快處理速度的另一個重要功能是能夠自動重新安排製造工作的優先順序。例如，海德漢的TNC 640控制器提供了批處理機來執行此操作。

對控制程式進行程式設計，以確定是否所有必要的加工程式和工具都可用於完成下一個作業，如果可以，則這樣做。它甚至確定剩餘的刀具壽命是否足以加工將要使用該刀具的下一個作業。TNC可以準確確定加工特定作業的實際時間，因為它具有CNC中儲存的實際機床運動或運動學資訊。這使操作員或程式設計人員可以根據機床效能和軸運動速度準確地計算出加工時間，從而最佳化了機床利用率並實現了利潤最大化。 

為了確保在機床上正確安裝零件，一些製造工廠的地板上現在還使用了類似於某些較新的智慧手機上的面部識別的新功能。這是海德漢公司的可視設定系統，簡稱為VSC（可視設定控制元件）。 

 

為了進行說明，請在連線到機器人或零件更換機的5軸加工中心的操作員考慮一下。操作員將裝有合格零件的托盤裝載到機器中。在加工中心中安裝了VSC系統，該系統將拍攝“完整設定”的高解析度影像並將其儲存到TNC中。現在，當操作員開始自動機過程以將下一個零件裝載到機器中時，VSC系統將拍攝該零件的另一張照片，並將其與TNC中儲存的影像進行比較，然後確定設定是否正確。如果這樣，則可以開始加工過程。但是，如果出現問題，例如有人將扳手留在夾具上或缺少諸如孔之類的功能，TNC將觸發錯誤訊息並停止機器或載入下一個零件，重複該過程。當收到“全部清除”時 。

提高了工廠車間的精度

現在，讓我們從速度轉向精度，因為在大多數情況下，這是加工過程中兩者之間的權衡。先進的CNC功能不再如此。 

例如，海德漢TNC提供ADP / Cycle32功能，使程式設計師可以同時達到兩種速度精度。為此，使用者可以為機器運動定義一個公差帶，以使其在拐角和關鍵特徵附近儘可能快地運動，而不會發生劇烈的速度變化。徑向速度變化是一個問題，因為它們通常會在精細的表面光潔度上留下痕跡，並可能影響最終零件的精度。想象一條有許多曲線的賽馬場。賽車手希望最佳化他在拐角處所走的路徑，以使其儘可能靠近路緣，而不會損失速度，但又不能使輪胎越過路緣而受到官員的懲罰。ADP / Cycle 32補償並控制機床上的故障。

如果進一步採取措施，如果操作員希望加工超出切削刀具形狀所提供的精度的零件（例如，牛鼻半徑公差），則智慧控制元件現在提供處理該零件的功能。海德漢的TNC提供3D-ToolComp以及測頭444的測量功能，這是一項強大的功能，可確保最大程度地確保零件精度，特別是在自由曲面上。

為了確保最大的零件精度和卓越的表面光潔度，當今先進的機器控制中還應考慮其他重要因素，包括使用密封的線性玻璃刻度尺和高動態運動系統，這對於同時進行5軸應用至關重要。這使使用者可以利用一些新的獨特功能，包括TNC及其動態效率功能。如果零件加工時不知道實際上要卸下多少庫存材料，則此功能特別有利。讓我們以3D列印的零件或鑄件為例。CAM系統中的3D模型“假定”切削工具在材料中發生了多少齧合，並確定了速度和進給被寫入CNC程式。TNC控制器具有AFC（自適應進給控制可根據主軸負載自動調整最佳進給速度，最佳化材料去除率並延長切削刀具的使用壽命。即使在切割未知厚度的材料並且操作員不在機器旁時，這也可以最大化過程的可靠性和效率 。

工廠車間的互聯加工

如今，如今的智慧控制元件通常可以連線到公司的網路，從而使程式設計師和操作員無需紙張即可進行通訊，並且可以在加工中心和辦公室團隊之間共享檔案或其他文件。與以前相比，這鼓勵了工作的順利和高效。 

此外，可以透過DNC，MTConnect Modbus或OPCUA協議連線功能強大的監視系統，例如海德漢的StateMonitor。該即插即用解決方案可提供有關機器效能和操作效率的即時分析。通訊功能Messenger將在預定義的時間/日期透過電子郵件將特定的機器訊息傳送給具有適當技能的人員（例如，預防性維護人員），然後他們可以採取措施以確保最大程度地利用機器。所有這些不僅可以在本地網路上檢視和操作，而且可以在智慧手機或平板電腦等移動裝置上檢視和操作。

總而言之，當今先進的智慧CNC控制系統使製造商能夠前所未有地最佳化在工廠車間的製造過程。同時，監控軟體可提供有價值的資料和警報，以實時識別預測性維護或其他錯誤訊息，從而使操作員或管理人員能夠在大型生產甚至小批次應用中最大化現代機床的ROI ， 更多資訊盡在振工鏈 。