一个牙齿加工厂选择了高效且灵活的自动化系统，其牙科铣床的控制系统使用了32bit高端控制器，该控制器支持最多为16轴的多信道CNC的应用。

坐落在Wahlsburg的Dental Conceptworks公司使用DC 5型Dental牙科铣床，该铣床的加工精度为5～10μm（图1），使用该铣床加工的工件尺寸精度和表面加工质量均能够达到最高要求。通过在X轴、Y轴和Z轴使用高质量的滚珠螺杆，可使该铣床的工件加工重复定为精度达到0.01mm。由于该铣床采用钢制稳定的新型珊瑚形结构，所以其整个系统重量仅为375kg。

图1  伺服电动机驱动的5轴齿铣床在进行同步加工作业时，加工精度可达到5～10μm

在多个进行牙科加工的技术实验室里，牙科铣床用于加工一系列用要求高的材料制成的工件。该铣床能够以干加工方式加工锆石和氧化铝工件、聚甲基丙烯酸甲酯工件、复合材料工件、塑料工件、蜡制工件或其他模型工件，该铣床加工系统可称得上是一台真正的全能型铣加工装置。此外，采用该铣床系统还可以通过湿加工作业方式加工钴铬合金工件、钛合金工件或所谓的蓝胚玻璃陶瓷工件。采用湿加工方式进行作业时，该铣床加工系统有两个独立的冷却系统可供使用。

该铣床是Dental Conceptworks公司的最新研发成果。CAD/CAM软件在牙科技术的高要求发展中一直是核心竞争力之一。该公司将研发高实用性和方便操作的系统作为最大目标，借助于CNC的高精密度加工将CAD/CAM软件基础设施环境和快速制造程序相互有效且顺畅地联系在一起。Dental Conceptworks公司一直坚持在自主研发设备的过程中加强相关的测试，并持续对其研发的设备进行优化。

自定义编程的自动功能

要使铣床设计方案获得客户的好评，还须选择一个有效且灵活的自动化系统。Dental Conceptwork公司在其铣床系统中采用的是自动化专家Ferrocontrol公司的铣床控制技术系统。Ferrocontrol公司所属Eckelmann集团，该公司拥有要求难度高的CNC/SPS通用性应用经验，尤其是拥有丰富的铣、磨和镗孔加工作业的自动化应用经验。

Ferrocontrol公司提供的铣床控制技术系统的核心件是Eckelmann集团研制的Ex66型控制器（图2）。这是一款32bit高端控制器，使用该控制器支持最多为16轴的多信道CNC的应用。该控制器的信息处理周期时间小于1ms，其SPS功能是集成化的。此外，该型控制器采用标准型Codesys研发工具实现程序设计。

图2  要求高的CNC/SPS和机动化应用的控制器

通过校准阻止可能出现的偏差

Ferrocontrol公司为用户专门提供的用于3D自动校准的编程功能特别受用户欢迎。在此，多个测量点运行到一个环形测量装置以进行自动化检测。接着，通过检测到的数值进行全部轴的坐标检测。这样，因CNC的长期运行而可能出现的偏差会得到检测并进行自动补偿。从而可通过对不复杂且精准的全部轴的坐标进行校准，满足客户对加工工件的尺寸所提出的高要求。由此，CNC便拥有了一个标准化的通过3D轴修正来补偿全部轴所产生的机械误差的功能。这一功能迄今在很多铣加工作业中被证明有效。

用刀具长度测量装置检测刀具的磨损度和破损状况

除了借助一个电子探针自动化校准工件的坐标以外，Dental Conceptwork公司提供的CNC还附加安装了一个控制刀具的测量系统，也就是数字刀具长度测量系统，使用该系统可以可靠地检测刀具的磨损度和破损状况。

此外，该CNC还装有新型刀具更换系统，该系统的插件盒每次有16个插铣刀的位置，这样可为CNC提供一个高度灵活且工序安全的铣加工系统。这样设置的首要优点是，使该铣加工系统可进行无人操作的自动化加工作业。同时，这也使得CNC的控制装置具备了所谓的提供“更换工具”的功能。那么，当一个刀具受损（如刀具破裂）或是缺少一个刀具时，便可自动换上现有的“更换工具”。集成到该CNC的自动化刀具管理装置的刀具多达255个（图3）。

图3  用在齿铣床上的铣刀头和刀具更换装置

该CNC借助于特定指令来加工处理标准DIN命令。用一个后处理器保证控制器和CAD/ CAM系统的之间的数据交流顺畅。

为了能够与CAD/CAM系统的简单的数据进行交换，控制器应安装一个Ethernet界面。此外，该CNC的自动化系统还有以下界面可供使用：4个被隔离通电的CAN-Bus接口（CAN- Open），2个USB，一个RS232C和一个借助于SD卡以扩展储存的插卡槽。

控制器的连接可以通过TCP/IP实现和Ethernet通信，从而使CNC有一个顺畅的集成化生产基础设施条件，此外还可以通过VPN连接实现对CNC便捷的远程维护。最后，对于像Dental Conceptworks公司这样的企业来说最主要的是，可以为世界范围内的客户提供快速便捷的技术支持。

Dental Conceptworks公司提供的CNC拥有一个自己的数控（NC）运行系统的控制器。上面已经提及的控制器的SPS功能，如可用Codesys按照IEC 61131-3进行编程。此外，针对运动控制应用还专有一个额外的库（根据PLC-Open）。

Dental Conceptworks公司在Windows 7软件的基础上自行为铣床生成了操作表面。在加工单元上面是一个触摸图形输入板，操作人员通过该输入板可以非常便捷地调整和控制机床。

CNC的主要工作是对机床的5轴进行同步控制。为此，人们为CNC开发了专门的应用软件。在此特别需要强调的是，利用CAM系统能够直接为CNC提供DIN铣床加工所需数据。该控制器也必须具有一个多项式功能。这样，CNC的控制器便可发挥其多项式功能，由SLT线来计算，以确保机床的良好运行，并使工件表面质量达到最佳化。

直接的伺服控制可确保高速切削

通过直接的伺服控制来确保CNC的作业达到可靠的定位和高速度。使用该机床进行无人加工作业不会产生工件加工精度的偏差和加工步骤方面的损失，机床电动机的高分辨率编码器反馈达到最多每转160000次脉冲。

Dental Conceptworks公司的CNC使用的刀具的直径为0.2～6mm。使用这样直径的刀具可以达到理想的加工作业速度，刀具直径大小的选择要与机床电动机主轴匹配。Dental Conceptworks公司的CNC装有Ibag公司生产的电动机主轴（高频率电动机主轴在最大转速为60000min-1时功率为750～975W， 用于6mm弹簧筒夹紧固的气动直接交换装置）。

因为实现了机电一体化，所以Dental Conceptworks公司的CNC的加工精度达到了5～10μm。高质量球形转轴同样是伺服驱动装置的直接控制装置的一部分，同时还采用高分辨率编码器来检测精准位置。CNC的控制技术是整个CNC的“总指挥”。

控制技术的新功能

控制软件在不受生产厂家限制的研发环境下由研发工具Codesys按IEC 1131生成。研发工具Codesys是用于一个工业环境下实现SPS应用的大功率的程序系统。该程序系统是Dental Conceptworks公司的一个用于齿加工技术短周期革新和始终站在激烈竞争前列的首选工具。

因为自动化技术是现代化加工机床的一个重要组成部分，因此必须对符合未来要求的模块化控制器结构提前作出前瞻性的正确决定。因此控制器的硬件和软件对简单实现现代化升级改造和功能扩展具有决定性意义。

Ferrocontrol公司是一个极具责任感的合作伙伴。该公司一贯坚持致力于模块化结构控制器的应用研发，以及采用灵活的标准进行控制器的研发。该公司的一个典型研发案例是在对多个玻璃陶瓷件陆续进行加工时，通过操作刀具抓钳来更换机床刀具；目前，Dental Conceptworks公司已经将该技术的功能应用到了自己的机床上。

因为Dental Conceptwork公司的CNC的铣加工系统可在较长时间内高效应用，如在夜间或是在周末，在没有操作人员的情况下可按加工委托进行自动化加工作业，所以该铣加工系统的应用效率高。该CNC采用的控制技术非常灵活并实现了模块化，这样，不需要对整个自动化系统进行技术再改造，就可以使控制器能够在短时间内具有新的功能。这样，控制器技术便能够与机器设备生产厂家的新任务和新颖的创意一同成长。