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数控东西磨床的数控体系革新

2015-12-17


 数控东西磨床的数控体系革新

  

 择要 提出了接纳华中2000型东西磨床公用数控体系对进口或国产旧数控东西磨床停止数控体系革新的手艺线路和手艺计划,并对该数控体系功效布局停止了分解,最初给出了一个详细革新实例。


   

 1 媒介


   数控东西磨床,出格是多轴数控、多轴联动的数控东西磨床是高效、高品质磨削制作紧密、庞杂外形刀具的高、精、尖关头装备,也是各类数控机床中布局较庞杂、主动化水平高、精度和靠得住性请求高的电机一体化高手艺产物,其研讨开辟具备相称的手艺难度。接纳数控东西磨床对刀具停止磨削加工必须依托刀具磨削加工手艺和编程手艺,而各类庞杂外形刀具的磨削加工手艺和编程软件,今朝在外洋也属于专利手艺或失密手艺。正因为如斯,今朝天下上也只需多数厂商可以或许或许出产高机能的数控东西磨床。


   为了进步我国的刀具制作工艺水安然平静品质,国际一些刀具出产厂家和利用厂家从外洋引进了数控东西磨床,这些数控机床颠末相称长时候的利用后,其主机机能根基无缺,仍可利用,而其数控体系则已远远掉队于古代数控体系手艺,属于已裁减产物。国际也有一些厂家研制开辟了数控东西磨床,但因为接纳的是主机自行制作、数控体系靠引进,这类数控东西磨床产物岂但本钱很高,并且因为通用的CNC体系不集成刀具磨削加工手艺和编程软件,难以完成刀具(出格是庞杂刀具)的磨削加工。是以,对这些国产的数控东西磨床的数控体系也必须停止革新。


   上述数控体系革新凡是接纳外洋数控东西磨床出产厂家最新的公用数控体系。这类革新计划虽有手艺成熟,危险小,靠得住性有保障的长处,也有价钱高贵,工艺编程针对性差等多方面缺点。华中2000型东西磨床公用数控体系,是在国度“八五”重点攻关名目“数控全能东西磨床产物开辟”科研功效的根本上,胜利开辟的用于各类反转展转刀具磨削加工的集成化CNC体系。接纳该体系,则可以或许很好地处置以上题目,用度还低。

 2 革新后数控体系的功效和布局


 2.1 体系根基功效


   接纳华中2000型东西磨床数控体系对东西磨床停止革新后,该体系具备以下三种根基功效。


   通用数控体系功效 体系保留了原通用数控体系的根基功效,如最多16轴数控9轴联动的轴节制功效,法式校验功效,MDI功效,直线、圆弧、螺旋线插补功效,M、S、T功效,毛病诊断显现功效,内嵌式PLC功效等。


   主动数控编程功效 该体系的最大特色便是在规范通用数控体系的根本上,集成了刀具磨削加工编程软件,间接在CNC体系上以图形菜双体例输出被磨刀具的布局尺寸与加工工艺,便可主动编程和加工,完成了编程加工一体化。


   刀具丈量和主动对刀功效 在本体系将刀具丈量功效集成在数控体系中。在刀具数控磨削加工中,主动对刀处置了手工对刀烦琐、精度差的题目。


 2.2 体系硬件布局


   颠末革新后的数控体系的硬件布局如图1所示,首要由计较机数控单位、伺服驱动单位(包含电机)和丈量单位三个局部构成。

 


 图1 体系硬件布局

   数控单位包含产业PC机、地位节制模块、输出输出模块,是构成数控体系的最根基单位。此中产业PC机可根据须要设置装备摆设CPU、内存、显现卡、显现器、硬盘或电子盘、软驱等;地位节制模块有多个地位检测接口,收罗光电编码器的脉冲旌旗灯号,作为机床各个坐标的地位反应,并经由进程多路D/A输出旌旗灯号节制速率单位,既可与武汉华中数控公司出产的全部字交换伺服单位及电机配套,也可与德国西门子公司、德国AMK公司、日本三洋公司、松下公司的驱动单位配套。输出输出模块是CNC体系内嵌PLC的硬件输出输出接口,输出输出电压为24V,最大电流为100mA,用于操纵面板的按钮旌旗灯号输出、机床的开关检测输出等,根基输出/输出点数为48/48点,也可根据须要扩大为256/196点。


   伺服单位及电机是体系靠得住运转的最首要保障。交换伺服单位接纳光电编码器完成地位检测反应,2500个脉冲/r。体系最小分辩率为0.001mm/0.001°。


   丈量单位是体系完成刀具丈量和主动对刀功效的必需硬件构成。包含旌旗灯号处置模块和丈量元件。前者首要指A/D转换和数据滤波,后者为刀具丈量和对刀传感器(测头),可根据须要挑选打仗式或非打仗式测头。


 2.3 体系软件布局


 2.3.1 整体布局


   华中Ⅰ型通用数控体系基于DOS开辟,接纳分层模块化布局。体系软件分为四层:第一层为操纵体系

 层,包含文件办理,历程办理,及时使命调剂,参数数据库的物理办理层。体系办理软件是在DOS的根本上扩大,增添了及时使命调剂,CRT驱动法式,参数库接口软件。使命节制的进口是INT62,软间断,具备转调剂、建立、挂起、裁撤、梗阻、叫醒、提早和获得使命状况的节制原语。第二层为机床输出输出层,包含地位环节制软件,MST代码输出,调挂办理及开关量输出输出。地位节制软件经由进程外部通信区领受节制及地位指令,并将地位节制指令通报给伺服单位。第三层为插补节制层,为ISO代码插补,包含插补、刀补和法式编译。第四层为用户操纵层。各层详细内容如图2所示,这类条理模块化布局便于改良和移植。刀具数控磨削主动编程软件和刀具丈量与主动对刀软件便是集成在用户操纵层中。

 


 图2 体系软件布局

 2.3.2 刀具数控磨削主动编程软件[2]


   刀具数控磨削主动编程软件的布局如图3所示。软件首要由以下几局部构成:


   (1)工艺数据库 编程软件搜集了所要编程加工刀具的有关工艺数据,接纳适合的数据布局停止构造和办理,构成工艺数据库。这些工艺数据包含数控体系信息、机床布局信息、刀具多少参数、砂轮外形参数、加工工序信息和加工工艺参数。工艺数据库是全部编程软件的支持。数控体系信息是描写所接纳的数控体系的数控代码格局的信息,是后置处置中格局转换所必需的信息;机床布局信息用来描写数控东西磨床布局模子和布局参数,包含机床机构模子代码、机床活动链各坐标系之间的初始地位干系和机床各活动轴标的目的[2];刀具多少参数指被加工刀具的布局参数和切削参数,以刀具布局因素为根基东西停止描写;砂轮外形参数是用来描写磨削用砂轮的外形和尺寸的参数;加工工序信息用来描写所编程加工刀具的加工工艺,体系以刀具布局因素为根基单位将各类刀具的磨削加工工艺停止分类、构造和办理,构成加工工序库;加工工艺参数首要指刀具各加工工序中的进给速率、主切削速率、进给量、加工余量、冷却液开关等信息。

 


 图3 刀具数控磨削主动编程软件布局

   (2)参数化输出模块 参数化输出模块是编程软件完成人机信息交互的接口。该模块经由进程输出加工信息,从工艺数据库中调出相干的工艺参数,而后根据详细加工东西、加工前提和加工请求,对工艺信息停止须要的点窜,天生供后续刀位计较与刀位考证模块和后置处置模块利用的数据文件。详细有:数控体系设置,机床设置,刀具设置,工序设置,砂轮设置,工艺设置。


   (3)编程法式库和刀位计较与刀位考证模块 编程法式库是编程软件一切编程刀具的刀位计较法式、刀位考证法式的法式包。刀位计较与刀位考证模块的功效便是从加工工艺文件中挨次读出刀具每一个加工工序的加工因素信息、砂轮切削外表信息和工艺信息,根据这些信息从编程法式库中挪用响应的刀位计较法式和刀位考证,天生刀位数据文件和CC点数据文件。刀位计较与刀位考证是主动编程的关头,编程法式库是全部编程软件的焦点。


   (4)后置处置 后置处置便是将刀位计较后天生的刀位文件转换成数控东西磨床可以或许或许履行的数控代码的进程。包含机床活动求解、非线性加工偏差校核与处置、进给速率的校核与批改和文件格局转换等。


 2.3.3 刀具丈量与主动对刀软件


   该软件包含刀具丈量和主动对刀两个绝对自力的软件模块,二者基于配合的硬件布局。此中对刀软件的功效便是肯定编程坐标系和机床坐标系之间的绝对地位干系,只需硬件靠得住,软件完成起来较为简略。


   对刀具的重磨加工,因为有关刀具外形和切削参数的现实数据并不已知,数控编程和加工的独一根据是刀具什物模子。刀具丈量体系的功效便是经由进程对刀具什物模子停止采样,将刀具什物模子的多少摹拟量转换成主动编程软件可以或许或许领受的多少数字量,以完成刀具编程和加工。刀具丈量软件首要由测头活动节制模块、数据收罗模块和数据处置模块构成,此中测头活动节制模块是全部软件的关头,对差别的刀具品种及加工请求、差别的测头范例,具备差别的活动节制战略(限于篇幅,本文不再睁开)。

 3 数控体系革新实例


   如图4所示为国际某飞机制作厂从德国引进的WALTER公司出产的Helitronic 30 NC数控东西磨床,该磨床具备5个机床活动轴(X、Y、Z、A、B),可完成3轴(X、Z、A)数控两轴(X、A)联动,其他两轴(Y、B)为手动轴。该东西磨床现实上为手动/主动两用机床,手动操纵体例下可完成内、外圆磨削简略功效;主动加工体例下,体系固化有三个主动加工法式,别离为:①外圆磨法式;②直齿圆柱刀具分度磨削法式;③螺旋齿圆柱刀具(分度)磨削法式。


   革新之前,该东西磨床首要存在以下缺点和题目:①机床操纵和节制完整经由进程面板上的按钮停止,相称烦琐、庞杂;②不能完成三轴联动;③只能根据固有的三个法式停止主动加工,不能别的编程加工;④数控体系老化,不能不变运转。以是,必须对该磨床停止革新。


   根据前述机床革新手艺线路和手艺计划,对该东西磨床停止了数控体系革新。首要革新内容包含:


   (1)硬件革新 用华中2000型数控单位替代本来的节制体系硬件;用日本松下交换伺服单位和电机替代本来X、Z、A轴步进电机和驱动单位;增装刀具丈量和对刀装配;保留原无机床的主轴单位和液压体系。


   (2)软件革新 用华中2000型东西磨床公用数控体系替代本来的节制体系。

 东西磨床颠末数控体系革新后,功效和手艺特色为:机床可完成三轴(X、Z、A)联动;可停止各类铣刀的后刀面磨削加工;间接在CNC上以图形菜双体例输出被磨刀具的参数和加工工艺便可停止加工或修磨,完成了编程加工一体化;具备刀具多少外形丈量功效,保障各类铣刀后刀面的重磨加工;可在线对砂轮参数、刀具参数、磨削工艺和磨削用量等停止便利的点窜,可充实阐扬操纵者的丰硕经历,刀具试磨和修磨进程很是便利;机床活动由计较机节制,完成了真正意思上的法式节制,使操纵简略、靠得住。


   机床颠末数控体系革新后,停止了体系运转查核和加工尝试,胜利地完成了对圆柱/圆锥立铣刀、球头铣刀等刀具的后刀面修磨。

 





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