机床CNC：运动控制和监控

机床上最重要的是控制部分，因为控制系统决定机器的运行是否经济合算，是否可以按人类工程学进行操作，以及是否可以排除可能发生的误操作。“机器制造厂家和机器使用者越来越重视自动化方案的长期经济效益。”纽伦堡西门子自动化与驱动(A&D)公司机床部主管Uwe Haeberer这样说。此外，机器制造厂家的目光主要盯在工程费用低、研发时间短，对其创造性又没有限制；而机器用户则更为重视运营成本尽量低，或者目前更为普遍的是看重TCO（所有权总费用）要尽量低。“为了满足客户对一台机器的整个寿命周期当中日益增长的要求，机器制造商及其自动化合作伙伴开发出了创新型的平台方案。这种方案的特点是模块化，许多规格可以标度化并且具有通用性，进而按客户可以接受的费用提供用途尽量宽广的灵活而基于互联网的解决方案。”西门子公司的这位机床专家如是说。

机床的发展趋势显然是越来越复杂。在德国，简单的机器使用得越来越少，五轴机床应用得越来越多。比如在进行铣加工时，五轴加工可以实现一个零件在一次装夹后的成套加工。车床方面也是这样，比如越来越多的铣削功能由车床完成。甚至在加工某些零件时，车床只做铣切加工。

　

Bosch Rexroth公司电子驱动与控制业务部销售负责人Norbert Armbruster认为，连接标准IT系统的计算机接口成为机床控制的标准，他强调说：“传统的CNC控制和计算机技术越来越融为一体，同时，用标准办公软件处理生产数据也将成为可能。”GE Fanuc Deutschland公司总经理Leopold Schenk还看出了另外的趋势：“控制装置将越来越小，功能将越来越强，产品的周期时间将越来越短，而精度则越来越高。主要原因是高集成度的电子组件用在了控制装置上。”另一个普遍趋势是全部组件从一家采购，控制装置、驱动装置，以及可能的自动化装置，比如机器人。在这方面，Fanuc和GE Fanuc涵盖了自动化的整个范围。在汽车制造领域，一种可以十分明显地感觉到的趋势是不用PC，尤其是不用硬盘作为大容量存储器，因为硬盘作为机械器件很容易出故障。

由机械转向机电一体化

由机械转向电子的趋势，或者最佳的组合必将导致机电一体化的解决方案。优势显而易见：减少机械也就减少磨损，进而提高了可靠性。采用通过独立轴线的中心轴，经过电子同步与协调，将产生模块化的组合。机电一体化方案作为一体化组件提供机械和电子单元的最佳协调，比如直线驱动装置或主轴，并可向OEM提供提高性能和效益的经过协调的系统。

机床方面的发展趋势也包括自动化程度越来越高。比如现在安装的托盘更换器越来越多，这样可以将更多的工件按先后顺序自动进行加工。这种自动化程度较高的机床可以取代两到三台较为简单的机床，因此，需要的机床也将减少。另一种趋势是，设备的保护将通过电子控制装置的智能监控和修正机构取而代之相应稳定的机械结构。

目前电子组件和软件的模块化借助于分散的智能装置紧跟机械部分模块化的趋势，可以实现完全自供自给的机器模块，这些模块可以相互独立地进行并行设计、编程以及调试使用。这样，即使有了创新，也不会对其他模块产生反作用。比如在变频器上将智能装置(调节组件)和功能组件分开，这样，功率就可以不按调节情况划分刻度，同时，又为智能化的集成提供了新的可能性。采用新的驱动系列Sinamics，西门子公司自动化与驱动部将其驱动装置装配上对用户来说是最佳的智能装置。在一个面向未来的系统中，其结构的设计必须使智能装置能够安排到需要它的地方，也就是说，用在控制装置的中央方案和驱动装置的分散方案中。同时，也不必做软件的改动。

　

首批现场经验表明，Indro Motion MTX在缩短生产周期方面具有可观的潜力

对许多设备制造商来说，提高生产率是其最高目标，也就是说，提高速度，降低寿命周期成本，比如通过仿真、预防性维护以及一体化整合。应用于CNC的袖珍控制装置方案，为使用标准化硬件挖掘了新的潜力。比如在购买控制装置时，可以向OEM提供各种必要的带有工程工具的成套软件包，利用这个软件包，可以统一运行从袖珍控制装置到PC方案的所有类型的软件。纽伦堡西门子自动化与驱动(A&D)公司机床部主管Uwe Haeberer认为，还有更多的机会向用户提供支持，并在设备的整个寿命周期当中伴随用户。他说：“我们利用我们围绕机床制造的服务项目，始终向我们的客户提供支持，从最初的设想到研制，从设备的运行到机器的翻新改型。我们的机电一体化方案的支持大大缩短了机床推向市场的时间，因为机器在生产第一台样机之前，可以先进行虚拟制造、仿真和优化。”利用虚拟生产，可以仿真和优化零件的生产计划，而实际上不必产生一点切屑。“利用我们的运动控制信息系统(MCIS)这种软件工具，客户可以对他们的整个加工过程进行监控和优化。基于互联网的电子生产服务（EPS）可以对机器进行监控和维护，可以使专家们在提出问题或遇到麻烦时从世界各地直接调用与机器有关的重要数据。”Haeberer在描述西门子新产品系列时这样说。首先是由于有了世界范围的网络服务，西门子公司可以24h不间断地向售后服务人员提供咨询、零备件和组件，以便在紧急情况下能够迅速排除故障。

一切为了客户满意

客户的满意是第一位的，客户的愿望首先是他们的问题能够得到解决。为了满足这种愿望，GE Fanuc公司同其客户保持着密切联系，并同客户一道寻求解决方案。GE Fanuc公司为此提供了广泛的产品和工具目录：从简单的CNC方案到高技术CNC方案，包括电动机以及机器人，也就是整套自动化技术。按照用户的预算以及自动化需求提供极为可靠的系统。比如提供控制装置，它们可以采用操作盘运行，也可以不要操作盘运行。为了实施各种客户化的解决方案，还可以提供适合的应用电源。

据Gardner publications 和VDW称，2004年全世界机床生产的销售额为364亿欧元，其中德国生产的机床总值为75亿欧元；至于机床控制装置，据Bosch Rexroth公司称，全世界总值在40亿欧元左右，欧洲占50%，亚洲占35%，美洲占15%。今后五年内，机床市场全球的增长平均约为3%。