海德汉数控系统及其典型应用

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海德汉数控系统是面向车间应用的轮廓加工数控系统，操作人员可以在机床上采用易用的对话格式编程语言编写ISO标准加工程序。它适用于铣床、钻床、镗床和加工中心。海德汉系统最多可控制12个轴。iTNC530系统自带的硬盘提供了26G的客户存储区域，足够存储空间存储大量程序，包括脱机状态编写的程序。键盘和屏幕显示的布局清晰合理，可以快速方便地使用所有功能（见图1）。

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图1  海德汉系统

由于其系统的高稳定性、简单方便的程序编制与操作界面、集成的多功能程序验证、高速加工和5轴加工等特性使海德汉系统广泛应用在高端的数控机床，以及多轴机床上。

iTNC530 系统兼有对话格式、smarT.NC 和ISO格式。对话格式编程是一种非常易用的程序编写方法。交互式的图形显示可以将编程轮廓的每个加工步骤图形化地显示在屏幕上。如果工件图的尺寸不是按数控加工要求进行标注，自由轮廓编程功能（FK）还能自动进行必要的计算，在产生多种可能性的情况下，通过图形模拟的方式供客户选择期望的图形。在程序编制的同时，系统还能图形化地显示所编辑程序的轨迹，方便程序的编辑和修改。

海德汉系统的smarT.NC程序编制模块的操作模式为向导式，用户只需要根据每一步的内容填入相应的数据便可以自动生成程序完成加工。这样，新用户可以无需长时间培训就能在很短时间内创建结构化对话格式程序。

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图2  模具加工

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另外，海德汉系统也支持用ISO格式或DNC模式编程。

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用户编制好程序后，在运行之前，利用海德汉系统的程序试运行功能进行程序验证。在这个步骤前需要把毛坯、刀具和切削参数等设置完全，不然影响程序验证的效果。海德汉系统根据设置的毛坯和刀具模拟切削，并把切削结果以平面或者3D立体图显示在屏幕上，以方便操作者验证程序的可行性。

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下面以一个例子介绍海德汉系统在模具加工中的应用。图2所示为某高几何精度要求产品的定模，材料为模具钢，淬火后精加工。采用带HEIDENHAIN iTNC530系统的加工中心加工，中间流道采用φ8的球刀加工，四个槽采用φ5R0.2铣刀加工。

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由于该模具流道型面带有空间曲面，因此采用3D编程软件进行程序编制。同时，编制好的程序很大，有500K字节。根据模具型面的大小以及复杂程度，程序还会更大。海德汉系统提供了多种程序输入方式，串口RS232、以太网和USB接口。同时，该系统采用硬盘存储程序，留给客户的存储空间大于26GB，保证了足够的存储空间。程序输入后，根据零件尺寸设置好毛坯，选择好刀具，进入试运行模块，进行仿真切削验证。

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四个槽采用smarT.NC程序编制模块编制程序，通过指定槽的大小和位置，系统自动生成粗、精加工程序，并能够在该模块中进行程序验证。通过验证，该程序无误，可以用于加工该模具。通过该程序验证模块，大大减少了加工事故出现的几率（见图3）。

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图3  程序验证

CYCLE 32轮廓公差控制功能通过定义轮廓公差与加工模式，可以影响高速加工中有关精度、表面光洁度和速度指标，TNC应根据加工条件与公差自动调整机床特性。 TNC自动平滑处理两路径元素间的轮廓，因此能降低机床磨损，自动优化进给速度，提高工件表面质量。必要时，TNC自动降低编程进给速率使程序用于计算时间的停顿时间更短，从而提高程序加工速度。即使机床不以减慢的运动速度运动，也能满足定义的公差要求。定义的公差越大，移动移动轴的速度越高。

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平滑轮廓导致轮廓有一定偏差，公差由客户自由定义，满足工件要求。在CAM编程中定义的公差经后处理器生成NC程序的最大点距是用弦误差定义的。如果弦误差小于等于循环32中定义的公差值T的话，TNC可以平滑轮廓点。日常加工中摸索发现，在循环32中选择的公差值在CAM弦误差的110%~200%之间时，可以实现最佳平滑过渡。

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iTNC530数控系统具有非常强大的硬件与处理能力，位置控制环时间0.2ms，iTNC530加加速度（jerk）优化功能，使机床在短直线短加工中的抖动现象明显减少，加工速度、工件表面质量显著提高。同时，高达1024段程序的预读能力与单程序段处理时间仅为0.5ms，使系统在加工过程中遇到拐角等加减速大的地方系统可以预先判断，保证加减速更均匀地进行，无等待延迟现象，从而更好的保证零件的几何精度。加工好的模具经过三坐标测量零件具有较高的几何精度与表面光洁度，完全满足设计需求（见图4）。

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图4  实例模具

随着我国数控机床的普及，越来越多的生产单位开始接触数控机床或者扩展数控机床的应用范围。因此，对机床的操作系统也提出更高的要求。拥有友好的操作界面，方便、快捷的程序编制界面、集成的程序验证、强大的5轴、高速功能等特点的HEIDENHAIN iTNC530数控系统将会在制造业中发挥更大的作用。【MechNet】