海德漢HEIDENHAIN公司是一家擁有100多年歷史的專門生產(chǎn)高精密測量元件和數(shù)控系統(tǒng)的跨國集團(tuán)公司。所生產(chǎn)的高性能數(shù)控系統(tǒng)和測量反饋元件在模具加工和高精密加工領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。

Heidenhain的iTNC530控制系統(tǒng)是適合銑床、加工中心或需要優(yōu)化刀具軌跡控制之加工過程的通用性控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理時(shí)間比以前的TNC系列產(chǎn)品快8倍，所配備的“快速以太網(wǎng)"通訊接口能以100Mbit/s的速率傳輸程序數(shù)據(jù)，比以前快了10倍，新型程序編輯器具有大型程序編輯能力，可以快速插入和編輯信息程序段。在新系統(tǒng)中，該公司將NC主控計(jì)算機(jī)與驅(qū)動(dòng)控制單元分開，并裝了英特爾處理器。該機(jī)采用15英寸高分辨率XGA顯示器（1025×768）或10.4英寸（640×480）VGA顯示器顯示。任何熟悉TNC系統(tǒng)的操作者很快便可以掌握這種新系統(tǒng)的操作。機(jī)械師不必記憶G代碼，只需要用組合鍵按鍵就可以編制線段、弧段、循環(huán)程序。針對模具加工的復(fù)雜曲面，如果要實(shí)現(xiàn)高速、高精和高表面質(zhì)量加工，必須具備好的硬件基礎(chǔ)、良好的伺服性能及高速控制能力。

高速3D控制器HeidenhainiTNC530主要特點(diǎn)是采用了速度更快的400MHz的AMD處理器，iTNC530所有的實(shí)時(shí)任務(wù)均在自己開發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（HEROS）下完成，而且也可提供帶雙處理器的主計(jì)算機(jī)，一個(gè)用來運(yùn)行Heidenhain操作系統(tǒng)，即CNC的核心“NewHeros"，另一個(gè)用來運(yùn)行MSWindows2000操作系統(tǒng)。它既可以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)計(jì)算和穩(wěn)定性能，同時(shí)又能滿足用戶對Windows應(yīng)用程序的需求。HeidenhainiTNC530程序段的處理時(shí)間是0.5ms。幾何形狀越復(fù)雜、公差要求越嚴(yán)格，點(diǎn)的密度將越高。用高速進(jìn)給加工時(shí)，必須更快地處理相應(yīng)的NC編碼，以免發(fā)生所謂的數(shù)據(jù)饑餓限制進(jìn)給速度。當(dāng)被處理的NC程序段的緩存中沒有數(shù)據(jù)時(shí)，由于缺少定位指令，運(yùn)動(dòng)將停止或突變。HSM的CNC的特點(diǎn)是程序段的處理時(shí)間要短到1ms甚至更短的時(shí)間。iTNC530能勝任高速加工（HSM）要求的CNC系統(tǒng)。高速加工應(yīng)用中的數(shù)控加工NC程序是在外部的CAM系統(tǒng)上生成的。通常，NC程序只有幾百千字節(jié)，也常常有高達(dá)數(shù)百兆字節(jié)的程序。因此，HSM使用的CNC系統(tǒng)的重要特點(diǎn)是，要具有高速數(shù)據(jù)傳輸能力的快速以太網(wǎng)接口。以太網(wǎng)接口的傳輸速度是100MBit/s，這是現(xiàn)今常規(guī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)速度。新型的

HeidenhainCNC系統(tǒng)主機(jī)單元帶有各類數(shù)據(jù)通信接口（Ethernet/RS232/RS422/USB等），所配備的快速以太網(wǎng)通信接口能以100Mb/s的速率傳輸程序數(shù)據(jù)。iTNC530系統(tǒng)采用限制加加速值并利用過濾器對加加速度進(jìn)行了光滑處理。高速進(jìn)給時(shí)，如果任何一個(gè)軸突然換向會(huì)導(dǎo)致過高加速度和加加速，將造成機(jī)床結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)。通過CNC實(shí)現(xiàn)速度、加速度和加加速平滑方案是降低或消除該影響的好方法。HeidenhainiTNC530支持姊妹刀具的自動(dòng)更換功能。為了自動(dòng)處理刀具磨損或斷裂需要用同尺寸的銑刀進(jìn)行更換的情況，而且如果CNC支持該功能的話，操作人員可加載多個(gè)相同銑刀的換刀裝置，將這些相同的銑刀標(biāo)識為姊妹刀具用于NC程序的調(diào)用。CNC將自動(dòng)用這些特定的姊妹刀具更換磨損或斷裂的銑刀，繼續(xù)完成NC程序。

Heidenhain TNC530的“預(yù)讀"功能為256行。所謂“預(yù)讀"功能預(yù)先計(jì)算每一個(gè)程序段所應(yīng)采用的正確速度和加速度，并生成速度和加速度配置方案以便滿足編程的刀具路徑要求。預(yù)先計(jì)算的信息被讀入到CNC系統(tǒng)內(nèi)的緩存中，并按加工中的程序要求從緩存中調(diào)用。一旦緩存中沒有數(shù)據(jù)，由于CNC系統(tǒng)的計(jì)算速度無法跟上進(jìn)刀速度，機(jī)床將停止運(yùn)動(dòng)直到達(dá)到下一個(gè)預(yù)先計(jì)算行為止。這種問題被稱為數(shù)據(jù)饑餓。現(xiàn)代CNC系統(tǒng)的程序段處理時(shí)間越來越短，為避免發(fā)生數(shù)據(jù)饑餓需要數(shù)控系統(tǒng)預(yù)讀的行數(shù)也越來越少。在強(qiáng)大硬件的支持下，iTNC530采用了全數(shù)字化驅(qū)動(dòng)技術(shù)。其位置控制器、速度控制器和電流控制器全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。數(shù)字電機(jī)控制技術(shù)能獲得非常高的進(jìn)給速率。iTNC530在同時(shí)插補(bǔ)多達(dá)5軸時(shí)，還能使轉(zhuǎn)速高達(dá)40000r/min的數(shù)控主軸達(dá)到要求的切削速度。該系統(tǒng)通用性好并適合五坐標(biāo)控制，在需要優(yōu)化刀具軌跡控制的情況下，其強(qiáng)大的控制能力可計(jì)算實(shí)際坐標(biāo)系，因而簡化了加工循環(huán)的編程。在脫線編制3D形狀程序時(shí)，該系統(tǒng)可計(jì)算單臺(tái)機(jī)床的幾何結(jié)構(gòu)，所以同一程序可用于不同的機(jī)床。4結(jié)語模具高速加工技術(shù)目前已在發(fā)達(dá)國家的模具制造業(yè)中普遍應(yīng)用，而在我國的應(yīng)用范圍及應(yīng)用水平仍有待提高，隨著我國模具工業(yè)的發(fā)展，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的大趨勢，高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為逐漸模具制造的大趨勢，大大提高了模具生產(chǎn)效率和質(zhì)量。在德國用HSC技術(shù)生產(chǎn)模具以來，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)成本和加工時(shí)間的大幅下降，相對以前用的電火花方法，生產(chǎn)鍛模的成本下降了50到60％，而加工時(shí)間下降了約70％，已經(jīng)顯示了其為模具制造企業(yè)帶來的巨大利益