優(yōu)控系統(tǒng)

以色列OMATIVE控制技術(shù)有限公司是世界上第一家也是唯一一家成功將自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)用到數(shù)控機床領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)。數(shù)控機床在安裝了自適應(yīng)控制系統(tǒng)之后可節(jié)約10%到40%的加工時間,并對主軸,刀具和工件進行保護,同時也可以對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控。OMAT自適應(yīng)控制系統(tǒng)在航空制造業(yè)的用戶非常普遍，如法國的“空中客車”，美國的波音和通用飛機發(fā)動機公司，加拿大的邁道，德國的戴姆勒-克萊斯勒和阿爾斯通 - ABB, 日本的日本飛機制造公司等。在汽車制造領(lǐng)域有：美國的通用汽車公司，日本的本田，日產(chǎn)，豐田和三菱；韓國的現(xiàn)代，起亞和沃爾沃等。 

以色列 OMAT 控制技術(shù)有限公司是國際知名的從事自適應(yīng)控制技術(shù)和工廠生產(chǎn)過程監(jiān)控的專業(yè)公司.其第一臺自應(yīng)控制系統(tǒng)于96年既已經(jīng)研發(fā)成功,并成功的應(yīng)用于生產(chǎn)�，F(xiàn)階段OMATIVE公司的優(yōu)銑(OPTIMILL),優(yōu)車(OPTITURN),優(yōu)磨和優(yōu)鉆控制器已廣泛在歐洲和美國及亞洲的韓國和日本等。OMAT 自適應(yīng)控制系統(tǒng)已集成在 西門子的810D/840D,DMG的Millplus,Haidenhain 的iTNC530 和Fidia 的X-POWER中.在Fanuc系統(tǒng)的集成將于年底之前完成。 

OMAT 自適應(yīng)控制系統(tǒng)通過檢測主軸的負載,運用內(nèi)部的專家系統(tǒng)對采集的主軸信號和相應(yīng)的刀具及材料數(shù)據(jù)進行分析處理,通過調(diào)整機床的進給倍率使數(shù)控機床工作在最佳的加工狀態(tài).OMAT 優(yōu)控器可提高數(shù)控機床10%-40%的加工效率,并有效的進行刀具損壞和磨損檢測,實時監(jiān)測實際加工狀況防止重大事故的發(fā)生,可將48小時實際的加工狀況記錄下來,用戶可以在線或以后查看。如裝有OMATIVE-PRO 經(jīng)理們可以對每臺聯(lián)網(wǎng)的機床進行實時監(jiān)控和管理數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析.可通過網(wǎng)絡(luò)將加工記錄備份下來,在以后可以對生產(chǎn)記錄進行查閱等。自此工廠可以形成針對安裝有OMAT優(yōu)控系統(tǒng)的數(shù)控機床的檔案，包括啟停時間，切削時間，加工零件的類型名稱數(shù)量等，以及所使用的刀具等信息。從而形成整個工廠完整的機床檔案體系。

OMAT 優(yōu)控系統(tǒng)特別適合于加工被加工工件的材料硬度變化比較大,形狀復(fù)雜多樣等工件。在粗加工和半精加工當(dāng)中更能體現(xiàn)出它的優(yōu)勢來。同時又是工藝員分析工藝和生產(chǎn)管理的強大助手。如果貴公司有加工工件的材料硬度不均勻的難題和昂貴的刀具要進行保護,或者需要提高加工效率并進行生產(chǎn)過程實時監(jiān)控的時候，可以與我們聯(lián)系,能解決您們生產(chǎn)加工過程中的難題和給您提供力所能及的幫助是我們非常大的榮幸。

一、 功能說明

1． 概述

雖然切削條件是隨著切削過程變化而變化的，但數(shù)控機床的每步走刀都按程序編定的恒定進給量進行。然而，如果將OMAT自適應(yīng)控制器（優(yōu)銑控制器OptiMil-XL,優(yōu)車控制器OptiTurn-XL，優(yōu)鉆控制器OptiDrill-XL，優(yōu)磨控制器OptiGrand-XL）與數(shù)控機床直接連接，就能實現(xiàn)監(jiān)測實際的切削條件，并對每一步走刀的進給率自動地調(diào)節(jié)到最合適的數(shù)值。OMAT自適應(yīng)控制器保證用戶不再受限于程序設(shè)定的進給速率。這樣可以在保護刀具避免被損壞的同時縮短加工周期。

OMAT的OptiMonitor-XL（優(yōu)監(jiān)控制器）連續(xù)地監(jiān)測切削過程，只有在過載情況下才采取動作（停機或報警）

2． 刀具損壞保護

在OMAT自適應(yīng)控制系統(tǒng)的控制下，加工的參數(shù)會實時自動地適應(yīng)刀具負荷和切削工況。例如：在超載的情況下，即在突發(fā)事件中出現(xiàn)刀具或工件的沖擊、工件毛坯的直徑增加太大等，進給速率會自動減小到系統(tǒng)內(nèi)部的專家系統(tǒng)所確定的最大允許值。極端情況過去后，系統(tǒng)把進給速率增加到最大允許值。使用OptiMonitor-XL時，每一步走刀“只采用監(jiān)測”（而不是采用“進給控制”），當(dāng)出現(xiàn)兩種不同程度的過載時，LED將用不同的發(fā)光顏色報告出現(xiàn)了以下兩種不同程度的過載：

a． 停機程度過載：當(dāng)過載達到了刀具的最大允許程度，例如：使用已經(jīng)磨損壞的刀具、主軸和刀具過載時，系統(tǒng)的報警燈發(fā)紅光，機床停止運動。

． 報警程度過載：當(dāng)過載達到了這種程度時，系統(tǒng)的報警燈發(fā)黃光，這時可以選擇性地讓機床停止進給。

OptiDrill-XL配備了專門的算法以防止刀具的損壞，包括遇到極端情況的時候，例如：在“橫穿孔”切削中。

3 主軸驅(qū)動保護

      OptiTurn-XL可以感受到什么時候切削負荷達到了主軸轉(zhuǎn)動裝置的最大允許值。OptiTurn-XL感受到這一狀態(tài)后就通過降低進給量給以響應(yīng)，直到切削負荷落在可以接受的范圍之內(nèi)。只要切削情況允許，OptiTurn-XL就把進給量提高到與最大允值切削負荷相對應(yīng)的水平。

OptiMil-XL、OptiDrill-XL和OptiMonitor-XL對工況進行檢測，以判斷何時達到主軸的最大允許負荷，并在必要時停止機床以防止主軸和機床損壞，同時發(fā)出警報以提醒操作者。

4． 為刀具磨損進行自動的進給速率調(diào)節(jié)

         考慮到隨著刀具的磨損，主軸的負荷會逐漸增加，OMAT自適應(yīng)控制器根據(jù)刀具的磨損量，自動計算出最佳的進給速度。

應(yīng)用OMAT自適應(yīng)控制系統(tǒng)，數(shù)控程序員不需要在編程設(shè)定進給量時過分保守�？梢韵笤谑褂脥湫落h利的刀具情況一樣設(shè)定進給量。在切削過程中自適應(yīng)控制器可以在整個切削過程中對刀具的磨損進行補償。這就意味著加工周期永遠是最小的，并且沒有以犧牲刀具的壽命作為代價。

5． 刀具磨損的監(jiān)測

        在生產(chǎn)中，OAMT優(yōu)控系統(tǒng)可以通過加工第一件工件時學(xué)習(xí)對刀具磨損進行監(jiān)測。在隨后的加工中，OMAT優(yōu)控系統(tǒng)繼續(xù)對刀具的狀況進行監(jiān)測，并按刀具的磨損程度占最大磨損程度的百分比來進行顯示。在必要時可以在程序結(jié)束時提醒操作者為了獲得最大的切削效率而更換刀具。

如果某一鉆削工序有預(yù)定的孔加工數(shù)目，那么在這一工序結(jié)束的時候，如果出現(xiàn)刀具過分磨損，那么OptiDrill-XL還可以提醒操作者更換刀具。

如果刀具的磨損達到了100%，OMAT優(yōu)控系統(tǒng)可以啟動專門的輸出，這一輸出可以接在外設(shè)上，例如：現(xiàn)成的備用刀具庫。

6． 刀具的損壞檢測

        如果用戶啟用這一功能，OMAT的自適應(yīng)控制器和OptiMonitor-XL可以在切削第一件工件時學(xué)習(xí)檢測刀具的損壞。在切削后續(xù)工件時如果出現(xiàn)刀具損壞，OptiMil-XL、OptiDrill-XL和OptiMonitor-XL馬上給以響應(yīng)，發(fā)出刀具損壞警報，停止機床的運動并接通專門的輸出。而這一輸出可以接在外設(shè)上，例如：現(xiàn)成的備用刀具庫。

OptiTurn-XL只有在當(dāng)前走刀結(jié)束時才開始刀具的損壞響應(yīng)。

7． 刀具過載檢測

        切削過程中，對任何一把特定的刀具，當(dāng)實際的刀具負荷達到“報警”過載極限時，自適應(yīng)控制器和OptiMonitor-XL予以響應(yīng)，點亮過載LED以發(fā)出警報。以便采取補救的辦法，例如：及時更換刀具、修改進給量和主軸轉(zhuǎn)速等。

使用OptiMonitor-XL時，當(dāng)負荷達到“過載報警”程度時不需要任何動作，而在實際的刀具負荷達到“過載停機”程度時則停止機床以響應(yīng)過載。8． 刀具壽命的延長

在極度過載的情況下，OMAT自適應(yīng)控制器降低進給速率。這樣在許多場合中可以減少刀具的磨損，進而延長刀具的使用壽命。

9． 切削功率的監(jiān)測

OMAT自適應(yīng)控制器和OptiMonitor-XL連續(xù)地顯示走刀切削的實際功率。這里的功率以占主軸額定功率的百分比來表示。

10、刀具性能統(tǒng)計數(shù)據(jù)

在由OMAT自適應(yīng)控制器和OptiMonitor-XL控制和監(jiān)測的同時，可以將所有在切削過程中使用刀具的性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計起來。這些數(shù)據(jù)包括在自適應(yīng)控制器參與和不參與控制情況下的切削時間、刀具的磨損和走刀切削過程中測到的最小進給倍率。當(dāng)前走刀切削的數(shù)據(jù)只有在走刀結(jié)束時才顯示出來，但所累計的所有走刀數(shù)據(jù)可以在任何時候顯示。

如果使用OMAT-Pro軟件，則可以獲得更為詳細的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

11、冷卻液監(jiān)測

使用OMAT優(yōu)化系統(tǒng)時可以通過設(shè)置讓其連續(xù)地監(jiān)測冷卻液的流量。用戶可以根據(jù)自己的愿望設(shè)置一個流量閥值，以便在切削過程中一直保持這個流量。

如果流量中斷的時間達到了用戶編程設(shè)置的時間長度，系統(tǒng)將停止機床的運動。

二、 模式設(shè)置

OMAT優(yōu)化系統(tǒng)可以讓用戶針對每一步起刀選擇一種控制功能，以使優(yōu)化系統(tǒng)工作：

1、 完全優(yōu)化模式：即實時的進給速率調(diào)節(jié)（在粗加工和半精加工中提高效率和動態(tài)的刀具保護）

2、 監(jiān)測模式：（精加工過程中的刀具保護和過程監(jiān)測）：

3、 事件記錄模式：僅僅進行數(shù)據(jù)記錄，以便隨后把記錄的數(shù)據(jù)下載到安裝了OMAT-Pro的PC機上。

一旦選擇了某一種工作模式，在菜單上就只顯示與該工作模式有關(guān)的參數(shù)。

對每一步切削走刀，刀具和工件的材料從系統(tǒng)的刀具庫和材料庫中選取，切削的參數(shù)也需要輸入。另外一種方法就是使用OMAT-Pro軟件，在PC機上進行工序的設(shè)置，然后從PC上自動下載工序的設(shè)置數(shù)據(jù)。工序中只需要對那些希望監(jiān)測、自適應(yīng)進給控制或事件記錄的走刀步驟進行設(shè)置。系統(tǒng)可以將大量的切削走刀數(shù)據(jù)（見技術(shù)規(guī)格）存儲下來，以便隨后在進行同樣的加工時使用。

設(shè)置工序時，除了在程序中每次換刀的地方加入簡單的程序字串外，不需要對已有的數(shù)控程序進行任何修改。加入字串的目的是通知系統(tǒng)何時開始或停止。另外每個開始指令還給系統(tǒng)一個通知，以告訴機床開始哪一步走刀。如果安裝了OMAT-Pro，這些數(shù)控字串可以通過OMAT-Pro自動插入到數(shù)控程序中。

三、 操作

設(shè)置完成之后，系統(tǒng)就自然進入自動模式，在整個切削過程中對那些設(shè)置過的切削走刀自動地進行控制。OMAT自適應(yīng)控制器通過識別在工序設(shè)置階段選取的刀具和材料，使刀具的負荷保持在其最大允許水平上。這就意味著控制器按照與每步切削走刀相適應(yīng)的專門算法進行控制，而這種算法邊續(xù)地根據(jù)測量到的負荷值計算出合適的進給速率。最后機床實時地將這一進給速率應(yīng)用到加工中。

OMAT自適應(yīng)控制器在進行穩(wěn)定連續(xù)的進給速率控制的同時，還在整個的切削范圍內(nèi)對所有的表面狀況變化起刀具的動態(tài)保護作用。OMAT自適應(yīng)控制器在工作時不需要預(yù)先確定一個負荷極限值。

四、 選項功能

1、 OMAT-Pro

OMAT控制系統(tǒng)的XL版本可以和OMAT-Pro軟件配合使用。OMAT-Pro是一套基于Windows的應(yīng)用軟件，該軟件可以在PC機上或在連接到OMAT優(yōu)控系統(tǒng)的PC網(wǎng)絡(luò)上使用。

OMAT-Pro是一套現(xiàn)場管理人員的管理工具，它可以有效地監(jiān)測和控制機床的生產(chǎn)。作為機床的車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)，OMAT-Pro集成了事件記錄、生產(chǎn)性能監(jiān)測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計報告等功能。

OMAT-Pro能夠報告和顯示如下的生產(chǎn)、機床和刀具統(tǒng)計數(shù)據(jù)：

·機床的停機時間；

·機床和刀具的利用情況；

·機床的狀態(tài)（例如：主軸的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)、過載情況、是否處于切削狀態(tài)等）；

·完成加工的次數(shù)；

·加工完的工件數(shù)目；

·刀具、機床、操作人員和換班情況。

OMAT-Pro可以實時地、圖形化地說明OptiMill-XL、OptiTurn-XL、OptiDrill-XL、OptiGrand-XL和OptiMonitor-XL如何控制數(shù)控機床的切削過程。這些數(shù)據(jù)可以在PC機的屏幕上圖形化地實時顯示，經(jīng)過處理還可以對切削過程提出總結(jié)。

切削過程中OMAT-Pro從OMAT控制系統(tǒng)接收事件數(shù)據(jù)。OMAT-Pro記錄和實時顯示工序、走刀、刀具事件和報警等情況。

OMAT-Pro可以根據(jù)需要處理記錄在PC機上與事件相關(guān)的數(shù)據(jù)，其后可以立即或過些時候以統(tǒng)計數(shù)據(jù)形式顯示這些數(shù)據(jù)。這些報告包括了有關(guān)生產(chǎn)工件、機床工作狀況和刀具利用情況的綜合信息。

借助于OMAT-Pro，用戶可以在距離機床比較遠的PC機上設(shè)置其OMAT控制系統(tǒng)，可以在PC機上產(chǎn)生切削工序的數(shù)據(jù)庫。另外，OMAT-Pro可以幫助設(shè)置工序參數(shù)、建立刀具庫、管理工作參數(shù)庫、編輯數(shù)控程序以及通過通信連接與OMAT控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換等等。

有了OMAT-Pro，換了不同的工序不一定就非用手工方法往OMAT優(yōu)控系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)，這對于重復(fù)加工特別有用。不管有多少機床、多少刀具，OMAT-Pro都能夠?qū)⑾鄳?yīng)的數(shù)據(jù)儲存起來，即使涉及到最大范圍的加工工作也能提供有效的支持。

2、 數(shù)據(jù)記錄儀

這種可選系統(tǒng)是一種高度集成和便攜式臨時儲存設(shè)備，可以儲存工序和刀具的數(shù)據(jù)。無論在車間現(xiàn)場環(huán)境還是在辦公室環(huán)境，數(shù)據(jù)記錄儀均可用于儲存數(shù)據(jù)，也可用于在自適應(yīng)控制器與安裝了OMAT-Pro的PC機之間傳輸數(shù)據(jù)。如果OMAT-Pro用戶的機床與PC機之間沒有RS232連接，推薦使用數(shù)據(jù)記錄儀。

3、 外部警報器

除了標(biāo)準(zhǔn)的LED報警燈以外，還可以給OMAT自適應(yīng)控制器配備外部警報器。如果出現(xiàn)了各種極端情況，系統(tǒng)導(dǎo)致了機床的停止，這時就可以提醒機床的操作者。

五、 應(yīng)用

實際上，OMAT優(yōu)控系統(tǒng)是用來在加工過程上對主軸功率進行監(jiān)測和對進給速率自動調(diào)節(jié)的。以下列出了更為具體的應(yīng)用場合：

1. 容易出現(xiàn)打刀、損壞工件、損壞機床主軸的場合

2. 刀具磨損成為主要問題；

3. 加工過程需要實時監(jiān)測；

4. 材料硬度變化很大的加工；

5. 工件表面變化復(fù)雜的加工；

6. 鑄鍛模、塑模和工具制造；

7. 粗加工和半精加工

8. 深孔加工

加工高硬度材料 

六、 安裝

安裝是一次性過程，由OMAT授權(quán)的代表完成，安裝分兩個階段：

優(yōu)控器與數(shù)控機床的連接

OMAT優(yōu)控器是通用的“附加”外設(shè)系統(tǒng)，實際上可以用來與任何數(shù)控機床連接。雖然優(yōu)控器的樣式不斷升級，卻不需要對機床進行任何改動。作為一整套完整的解決方案，優(yōu)控器都包括一塊I/O板。根據(jù)具體的機床結(jié)構(gòu)，I/O板通常裝在機床操作員控制面板里面，或者裝在機床的電氣控制柜中。這塊I/O板構(gòu)成了系統(tǒng)與NC和機床的接口。這種電氣安裝不需要任何專門的傳感器，因此不會使安裝過程變得復(fù)雜和費時。安裝的時候需要接通以下各類信號：

1.負荷監(jiān)測模擬輸出    系統(tǒng)的工作建立在機床主軸驅(qū)動單元負荷監(jiān)測輸出信號的基礎(chǔ)之上。OMAT控制器專門編制了自己的算法，利用這種算法可以根據(jù)這種信號值計算出相應(yīng)的力矩。大多數(shù)情況下這些信號在主軸驅(qū)動單元上是現(xiàn)成的。有時甚至可以在操作控制面板的負荷表上取得這一信號。如果有時不具備負荷監(jiān)測輸出信號，OMAT會提供一種專門設(shè)計的功率傳感器模塊。該模塊是整套產(chǎn)品的組件。

2.速度監(jiān)測模擬輸出（僅適用于OptiTurn-XL）

OptiTurn-XL除了根據(jù)負荷信號以外，還需要根據(jù)主軸驅(qū)動單元的速度監(jiān)測輸出信號才能工作。

3.進給倍率輸入

根據(jù)數(shù)控機床的具體配置，OMAT進給速率控制器為程序設(shè)計的進給速率提供模擬或數(shù)字的倍率輸出信號，這就要求數(shù)控機床接受模擬的或數(shù)字的進給倍率信號。

4.數(shù)控機床的M功能輸出或RS-232的接口

為了在刀具調(diào)用后自動啟動或停止優(yōu)控控制，系統(tǒng)用以下的方法之一來完成刀具的調(diào)用：

1) BCD或二進制代碼形式的M功能

2) 用戶M功能

3) RS-232接口功能

2 控制器的設(shè)置與調(diào)整

在電氣安裝完成之后，需要進行一次性的設(shè)置與調(diào)整，其中需要完成確定的標(biāo)準(zhǔn)工序加工。進行這些暫短的過程的目的是使系統(tǒng)適應(yīng)于具體的機床條件。