大型零部件的精密加工絕非易事。如何才能以微米級的精度大批量生產(chǎn)鐘表中使用的齒輪和螺絲或者連接器接觸引腳等零件？瑞士 Esco 和 Affolter 公司通過(guò)為其數控機床配備倍福的 TwinCAT CNC 和伺服驅動(dòng)技術(shù)實(shí)現了這一目標。

從日內瓦延申到巴塞爾的瑞士“鐘表谷”，經(jīng)過(guò)數百年的發(fā)展，手表制造商和微型精密機械制造商之間已經(jīng)形成完美的生態(tài)圈（成為世界知名的鐘表品牌的以及微型精密機械制造商的聚集地）?？偛课挥?Les Geneveys-sur-Coffrane 的 Esco 公司和位于 Malleray 的 Affolter Group 這兩家設備制造商就是其中一員。他們的數控機床以最高的精度制造最小的齒輪、螺絲、軸等零部件，是瑞士鐘表機芯能夠具有享譽(yù)全球的精準度的基礎。

Esco 車(chē)床主要用于高精度、高品質(zhì)地加工各種大中型精密零部件。機床除了車(chē)削工序之外，還具備其它加工能力。因此，這些結構緊湊的機床也可加工復雜零件。

固定材料和旋轉刀具

與一般的自動(dòng)車(chē)床不同，Esco 機床的采用的是個(gè)性化的工作原理：固定材料，旋轉刀具。因此，機床就能夠全自動(dòng)、不間斷地加工環(huán)狀或棒狀材料?！按送?，刀具可以接近工件，這也為生產(chǎn)效率和表面質(zhì)量帶來(lái)了優(yōu)勢?！盓sco 銷(xiāo)售經(jīng)理 Vincent Fankhauser 說(shuō)道。轉速高達 12,000 rpm 的主軸是實(shí)現高精度和短加工時(shí)間的基礎。

自 2020 年初以來(lái)，Esco 一直依賴(lài)基于 PC 的控制技術(shù)實(shí)現機床的自動(dòng)化，并因此采用了倍福的 TwinCAT 3。

Esco 銷(xiāo)售經(jīng)理 Vincent Fankhauser：“之前的供應商為我們提供的控制和驅動(dòng)技術(shù)已經(jīng)到了生命周期的末期，我們需要面向未來(lái)的 CNC 技術(shù)，可以輕松地為我們的不同系列進(jìn)行配置?！?/span>

這就是倍福解決方案提供商 Affolter 的用武之地。公司自己生產(chǎn)滾齒機，同時(shí)作為合同制造商，使用大約 350 臺機床加工鐘表等行業(yè)使用的復雜零件?？偨?jīng)理 Vincent Affolter 說(shuō)道：“我們一直為自己的控制解決方案感到自豪，我們?yōu)槲覀兊臋C床自主研發(fā)了控制解決方案，并用生產(chǎn)電子元器件?！笨刂葡到y的核心部分是 FPGA 芯片，它可以在微秒范圍內并行計算所有軸的所有設定值。但是，當電子元器件無(wú)法再供應時(shí)，Affolter 就再也無(wú)力維護其控制系統，更不用說(shuō)進(jìn)一步對其進(jìn)行開(kāi)發(fā)以及集成 IT 連接等其它功能。幸運的是，Affolter 的 PC 技術(shù)性能正迅速提升。

從 FPGA 到開(kāi)放式控制平臺

Vincent Affolter：“在 2016 年分析可能的控制系統供應商時(shí)，我們很快就在倍福找到了我們想要的產(chǎn)品，并開(kāi)始使用基于 PC 的控制技術(shù)進(jìn)行初步測試?！?/span>

Vincent Affolter 最重要的工作之一是保持公司自主創(chuàng )新的靈活性，而無(wú)需再次自行開(kāi)發(fā)硬件?！氨陡５拈_(kāi)放式控制平臺提供了 Affolter 所需的靈活性?！北陡Ｈ鹗抗句N(xiāo)售部的 Philippe Abt 補充道?；?PC 的控制技術(shù)和 TwinCAT CNC 現在構成了 Vincent Affolter 自己的 CNC 機床所使用的控制平臺的基礎，并提供給像 Esco 機床制造商等倍福解決方案提供商。

在將 CNC 解決方案與 Esco 機床相匹配時(shí)，基于 PC 的控制技術(shù)展現出了出色的靈活性：考慮到所需的機床周期時(shí)間，在處理 CNC 任務(wù)時(shí)沒(méi)有時(shí)間可以浪費?！坝捎?nbsp;TwinCAT CNC 采用了模塊化的系統結構，因此通過(guò)相應的配置可以實(shí)現 Esco 所要求的短周期時(shí)間?！盤(pán)hilippe Abt 回憶道。為了減少任務(wù)的計算時(shí)間，不需要的功能都被刪除了?！皩ξ覀儊?lái)說(shuō)，最重要的是我們從一開(kāi)始就得到了倍福的支持，并與倍福一起尋找并實(shí)施解決方案。但這一切并不是理所當然的?！盫incent Affolter 說(shuō)道。

基于 PC 的控制技術(shù)適用于所有機床系列

基于 TwinCAT 3 和 C6920 控制柜式工業(yè) PC 的聯(lián)合調整控制方案適用于 Esco 的所有機床系列，為將所有數控機床長(cháng)期、安全地遷移到基于 PC 的控制系統中奠定了堅實(shí)的基礎。自 2020 年以來(lái)，Esco 已經(jīng)交付了約 150 臺配備了各種配置的 TwinCAT CNC 控制系統的機床。Vincent Fankhauser 說(shuō)道：“我們現在更加靈活，可以根據我們所需的計算能力和驅動(dòng)配置以及安全性要求，從整個(gè)產(chǎn)品系列中進(jìn)行挑選和組合?！币?Escomatic D6 Twin 為例，有 12 根伺服軸需要控制，3 個(gè) CNC 通道需要計算。

驅動(dòng)技術(shù)（AX5000 伺服驅動(dòng)器和 AM8000 伺服電機）中采用的單電纜技術(shù)（OCT）顯著(zhù)節省了控制柜和機床空間，因為只需鋪設一條更細的電機電纜即可。自從改用 OCT 技術(shù)后，反饋系統中的信號干擾問(wèn)題也得到了解決。

Affolter 和 Esco 目前正致力于整合刀具監控和在線(xiàn)質(zhì)量控制。發(fā)展規劃還包括通過(guò) umati（萬(wàn)能機床接口）和 OPC UA 將數控機床連接到 MES 和 ERP 系統?；?PC 的控制是一種開(kāi)放式模塊化控制系統，它也將取得成功。