关于数控机床及控制系统方面的文章

机械制造业在世界经济发展中,作为基础产业,具有重要的地位。为此,各国的经济学家和企业家在不断探索新形势下的各种*制造技术及制造业的发展战略。作为制造业核心的机床制造业则是支柱的基石,是任何行业都*的。
一、产生与发展的社会、经济基础
(1)我国现有的、数以万计的陈旧、落后的机床是机床大修与数控化改造行业产生的现实基
础我国是一个发展中国家,由于长期自身机制的不适应性,经济实力过低、技术落后、设备陈旧,极大地制约着国民经济的发展。为尽快改变我国机械制造业的落后状态,近二十多年来,我们在艰难地发展民族机床制造业的同时,积极地引进了*技术与设备。一方面与*机床制造厂合作,不断生产出具有*水平的各类机床;另一方面直接购进了大量的各类机床。这一切都为我国国民经济的快速发展起到了巨大的作用。
但是,机床长期运转甚至超负荷使用,同时又缺少认真的维修与保养,造成机床严重磨损,丧失了精度;有些机床则由于企业人员及产品结构的改变,或由于技术力量不足而被长期闲置,需要使用时却发现早已锈迹斑斑,电控系统不能起动;由于新产品制造的需要,原有机床性能已不能满足使用要求,急需更新升级改造;由于世界计算机及网络技术的飞速发展,造成数控系统、驱动系统厂的产品更新加快,原有产品过早停产,给备件更换与维修带来一定困难;况且数控系统的使用寿命一般在5~10年,而我国大多数机床都在超期服役。这些诸多因素都需要对机床进行大修及数控化升级改造。
(2)新进的大批二手机床成为机床大修及数控化改造行业的催化剂自改革开放以来,许多企业引进了一大批国外淘汰的旧机床,虽然有一部分尚能满足使用要求,但是多数由于缺少经验、技术、资料及备件等因素,造成虽廉价购进但却不能继续发挥作用而闲置的尴尬局面。其中不乏有为改造后投入使用而引进的旧机床和生产线。这里多数的二手机床只要再有适当的资金投入,经过大修改造即可发挥作用。
(3)显著的经济效益是机床大修及数控化改造行业的发展动力 对于机床拥有者来说,只需花费购买相同新机床30%以下的费用即可获得相同的使用效果。根据该行业的记载,即使将原机床的结构性能进行*改造升级,也只需花费购买新机床60%左右的价格。
对于机床大修改造业内公司来说,这不仅为他们的服务企业产生巨大社会经济效益,而且也是他们自身生存和发展的根本动力。
(4)机床大修及数控化改造的优势是该行业生存与发展的有利条件 旧机床的大修、翻新、升级改造与购买新机床相比,具有下列优势:
①交货期短。尤其是大型机床和特殊机床优势更加明显。
②性能更稳定。各基础件经长期时效,几乎不会产生应力变形而影响精度;各功能部件经长期磨合。功能稳定性可靠性好。
③设计风险小。新机床设计中带来的技术、方案风险在大修改造中几乎不存在。
④可以更充分地体现用户的意愿。用户与维修人员可以依照实际需要和机床长期使用情况,在大修改造中提出对机床性能、操作与维修等方面的改进(包括增、改)意见,有权选择机械零部件、数控系统等电气设备的规格、型号、性能等。
⑤更有利于使用与维护。由于用户、维修人员不仅可以直接参与改造方案的制定,而且可以参与改造的全过程,可以直接获取各种技术信息,更深入地掌握机床的结构及性能特点,从而增强使用与维修的主动能力。
⑥可以更快地获取的更实用的备件。
⑦节省大量投资。
⑧降低投资风险。
(5)社会化、专业化趋势是机床大修及数控化改造行业的必由之路 旧机床的数控化改造和翻新不仅仅是当前经济转轨时期必要和重要的行为,而且是一个企业长期发展的战略措施。
当前,21世纪知识经济时代,我国大多数企业正面临着企业改制、转轨以进入市场经济,迅速融入竞争。这就需要我们企业的领导集中全部力量面对这些挑战。企业集团化和集团内部分散网络化、自治性、并行工作的新型组织、生产结构、敏捷制造技术、虚拟制造技术、可持续制造技术、绿色制造技术等等一系列新的技术理论,都需要下大力量去研究,以开发适销对路产品,提高对市场的快速反应能力;集中人力、财力、物力以提高本企业的市场竞争力,充分发挥自身的优势以zui快速度创造出尽可能多的价值。因此,企业自身不可能再像过去计划经济体制下拥有大而全的维修队伍。而设备维修改造的社会化、专业化也就不可避免地成为了大趋势。
国外机床的改造与翻新是近期发展起来的一个新兴产业,在*国家已经形成了一定的规模和市场。而在我国,这一产业才刚刚兴起,按照应具备的条件来衡量还相距甚远。但是业内有识之士正在努力塑造自己、完善自己,相信不久的将来,一批具备一定条件和一定规模的机床改造、翻新的专业化企业会成长起来。
二、大修改造方案的选择
此项工作如果能争得大修改造企业的可能会更好、更快些。
1.前期立项准备工作
(1)技术可行性分析 主要是瞄准改造目标及加工对象,对被改造机床进行结构、性能、精度等技术现状的全面分析。其中包括机床原来的结构设计是否合理;机床的基础部件和结构件是否仍然完好;普通机床改为数控机床,要考察各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用;测量机床目前的各项精度与出厂精度进行对比,是否存在差距;综合总结目前机床存在的一切故障和历*出现过的重大故障。针对上述问题,对照改造目标和典型工件,编写改造任务书,做到改造后的机床达到一定的*性和实用性。
(2)经济可行性分析 从实际可操作性出发列出几种应考虑的情况:从机床自身的价值考虑,分析要达到改造目标所需投入是否偏高;从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值;从该机床的投入产出率估算,是否能较快收回投资,然后迅速产生较好效益;机床改造后提高了机床精度,增加了功能,是否能使本单位产品提高水平,或者能有利于开发新产品,从而获得附加效益。改造资金来源可靠。
(3)选择机床改造者 这是一个很关键的问题。选择得好,则能顺利完成改造任务,达到改
造目标;选择不好,不仅是机床改造的失败,而且浪费了资金和时间,影响生产。用户可根据后面讨论的机床改造应具备的条件来慎重选择。
2.技术方案准备
(1)机械及液压系统 作为机床的zui终用户,厂方必须首先要确认,该机床机械及液压系统的状况。如:目前机床的精度,机械传动链的状况,丝杠、导轨的状况,有无重大故障等,以确定机床是大修、项修。如果是非数控机床要改为数控机床,首先要考虑机械改装的可行性,zui重要的是导轨的形式及滚珠丝杠的安装。再有就是机械传动机构的传动间隙与传动刚度是否符合数控机床的要求。
(2)电气系统 在做数控机床改造方案时,用户可以根据机床的状态及工艺要求来选择数控系统。其一,是选择数控制造厂商,目前世界上性能及信誉较好的有:西门子(德国)、发那科(日本)、三菱(日本)、num(法国)、fagor(西班牙)等。用户可在详细了解上述厂商数控系统的特点及性能价格比等指标的基础上,与实施改造的工程公司一道,选择一个比较适合的数控系统。其二,是根据机床的功能要求选择相应控制系统的类型,做到既能满足机床全部功能要求又不提高标准。
我们建议,在选择数控系统方面,要特别注意:一要尽量向一个厂家的型号系列靠拢。这样既有利于维修和管理,也利于备件的购买。千万不要把企业的数控系统搞成万国牌。二要清楚所选厂家在国内的维修服务状况,以免将来后患无穷。
数控系统选定之后,用户根据机床实际状况,决定更换或不更换驱动系统。若不更换,则必须确认老驱动系统与数控系统是否可以匹配。
对于机床测量系统,目前数控系统的要求是增量式脉冲编码输入,所以老机床所配的感应同步尺或旋转变压器等测量元件均需用增量式脉冲编码器、光栅尺代替。
对于外围电路,改造可采取的方案有两种:“接口型改造”,即保留外围继电器电路,只对nc、plc进行改造,新plc不参与外围电路控制,只处理nc所需的指令信号。此方案改造设计、调试工作量较小。另一种是“*改造”,在继电器逻辑较复杂,故障率较高,用户又能提供清楚逻辑图的情况下,可用新nc所带的plc将外围电路全部改造,简化了外围电路,又合理利用了plc的控制能力。此方案可大大简化硬件电路,大大提高可靠性,但改造设计、调试工作量较大。
(3)各部分安装形式的确定 其一,控制系统的安装常见的有悬挂式、柜式、台式等。安装方式的选定,直接决定各种连接电缆的走线方式和电缆长度,也关系到操作与维修的方便性。其二,驱动系统的安装,原则上只能采取电气柜内安装这一种方式,应考虑的因素有通风冷却,电缆走线方式及长度,对其他电器的干扰等。其三,电动机的安装,根据机床的实际,确定电动机的安装方式:①法兰式,②底座式,③带底座法兰式,再加上轴伸方向、电动机接线盒的位置等,这些由电动机的订货辅助参数确定。其四,测量系统的安装,如选择电动机内装编码器的结构方式,电动机安装一确定,它也就确定了;外装式需要有弹性联轴节、安装卡子、电缆走线方向及长度等的考虑;对于光栅尺,安装的问题则应重视,除安装可行性外,定尺、动尺的安装配合、安装精度、温度影响等均需考虑。
三、项目的实施
1.施工队伍的选择
机床大修改造方案设计的好坏,大修改造成果的优劣,除了经济因素外,很大程度上依赖于施工队伍的素质。这是一项很重要的工作,参与项目施工的公司应具备下列条件。
(1)完整、的体系 关键是人的因素。该公司应具备一支包括机械、电气、液压、工艺工装等的、具有多年丰富的设计、制造、装配、调试工作经验的工程师队伍,同时还应有一支能打硬仗的现场施工队伍。这种工作模式是当今市场的经济条件下的流行模式。
(2)适应小凌乱 市场经济条件下的经dnf外挂营管理模式 关键还是人的因素。摈弃计划经济条件下企业管理中的一切阻碍发挥每个人积极性的组织形式和管理方法,组建起能快速响应市场需求的企业结构,并在市场经济的发展中不断改进、完善,同时还要考虑该公司的规模、资金状况等诸多因素。
2.硬件定货
经过如上的全面考虑,施工队伍已选定,技术方案的细节确定,订货清单即可列出。用户和工程公司可本着相互信任的态度,从降低成本和保证可靠性两方面综合考虑,确定国内外定货清单,并签订正式改造合同。在定货进行的同时,工程人员即可开始着手进行系统机械大
修、项修及电气软件编制、实验室调试工作。
3.现场调试
这是改造能否成功的关键环节,工程人员在这一阶段完成机、电联调,数控系统的zui终调试、驱动系统的参数*化调节等工作,并为验收作准备。
4.试加工验收
通常有两个内容:标准样件的试切削,按照标准,不同类型的机床都有相应的标准试切削程序;机床精度的校验,根据各厂测量水平的高低,采用相应手段,有条件的用户可采用激光干涉仪进行测量,这样机床位置测量系统的补偿可采用得到的数据,从而提高机床精度。
5.资料、培训及保修
在验收工作结束之后,还需要进行技术资料整理、归档并提供给用户,还要对用户进行技术
培训及保修工作。
旧机床的数控化改造事业方兴未艾,在我国目前形势下将大批故障机床尤其是一大批进口的数控机床、精密机床和二手设备进行改造、升级,以较小的投入尽快使这些设备在经济发展中发挥效能、创造效益,的确是许多企业的一项不可忽视的课题。
16:数控机床程序编制的一般步骤和手工编程
数控机床程序编制(又称数控编程)是指编程者(程序员或数控机床操作者)根据零件图样和工艺文件的要求,编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说,数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。
一般数控编程步骤如下
1.分析零件图样和工艺要求
分析零件图样和工艺要求的目的,是为了确定加工方法、制定加工计划,以及确认与生产组织有关的问题,此步骤的内容包括:
1)确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。
2)采用何种装夹具或何种装卡位方法。
3)确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。
4)确定加工路线,即选择对刀点、程序起点(又称加工起点,加工起点常与对刀点重合)、走刀路线、程序终点(程序终点常与程序起点重合)。
5)确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。
6)确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。
2.数值计算
根据零件图样几何尺寸,计算零件轮廓数据,或根据零件图样和走刀路线,计算刀具中心(或刀尖)运行轨迹数据。数值计算的zui终目的是为了获得编程所需要的所有相关位置坐标数据。
3.编写加工程序单
在完成上述两个步骤之后,即可根据已确定的加工方案(或计划)及数值计算获得的数据,按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外,还应具备与机械加工有关的工艺知识,才能编制出正确、实用的加工程序。
4.制作控制介质,输入程序信息
程序单完成后,编程者或机床操作者可以通过cnc机床的操作面板,在edit方式下直接将程序信息键入cnc系统程序存储器中;也可以根据cnc系统输入、输出装置的不同,先将程序单的程序制作成或转移至某种控制介质上。控制介质大多采用穿孔带,也可以是磁带、磁盘等信息载体,利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入(输出)装置,可将控制介质上的程序信息输入到cnc系统程序存储器中。
5.程序检验
编制好的程序,在正式用于生产加工前,必须进行程序运行检查。在某些情况下,还需做零件试加工检查。根据检查结果,对程序进行修改和调整,检查-修改-再检查-再修改……这往往要经过多次反复,直到获得*加工要求的程序为止。
上述编程步骤中的各项工作,主要由人工完成,这样的编程方式称为“手式编程”。在各机械制造行业中,均有大量仅由直线、圆弧等几何元素构成的形状并不复杂的零件需要加工。这些零件的数值计算较为简单,程序段数不多,程序检验也容易实现,因而可采用手工编程方式完成编程工作。由于手工编程不需要特别配置专门的编程设备,不同文化程度的人均可掌握和运用,因此在国内外,手工编程仍然是一种运用十分普遍的编程方法。
17:计算机在数控设备管理与维修中的应用
1.前言
数控设备以其高精度、率、编程灵活、能实现自动加工等优点在我厂得到大量应用。我厂现有几十台数控设备,其中有日本mazrk加工中心、匈牙利ybm-90加工中心、意大利数控剃齿机、瑞士studer数控磨床等,所配数控系统有德国西门子公司的sinumerik系列3、8、81ot、840nc,美国ab-8400nc。日本fanuc 3t、ot nc,日本三菱公司的m32、m520系列nc等。为确保这么多数控设备和系统的正常使用,其管理和维修水平必须跟上。经过几年的技术准备,我们数控技术科开发了用个人计算机为辅助的数控设备与故障诊断维修系统。利用该系统可与数控设备在线联机,可对机床参数(包括tool-data、fix-data、amp-data、plc-data等)加工程序、plc程序进行输入和输出,也可作离线的编辑、修改、存贮、备份等,还可对机床作实时监控,及时发现故障点,进行维修。
2.正文
2.1 计算机的软硬件配置
系统的硬件配置:
1)386以上个人计算机(为方便车间现场使用,我们选用笔记本式386 ast个人计算机)
2)24针式打印机
3)接口、电缆等
系统的软件配置:
1)ms-dos6.22操作系统软件
2)与数控设备nc通讯的系统数据软件v24、pcin、pcio等
3)与数控设备plc通讯的软件:包括与fanuc pmc通讯的数据软件与系统软件fapt ladder;与sinumerik s-5系列plc(s5-100u、135u、115u等)通讯的系统数据软step5、graph5等。
2.2 计算机在数控设备管理与维修中的具体应用方法
计算机系统只有在与数控设备的nc与plc实现联机后,才能实现有效的管理与维修功能。
2.2.1 计算机与数控设备nc的通讯方式及实现的功能
我们所用笔记本式ast计算机有9针的rs-232标准串行接口,而数控设备nc装置上一般只有25针的rs-232s标准接口,两者之间须经电缆相连,才能通过软件的设置,进行相互信息交换。
nc与计算机(pc)的rs-232接口连接电缆信号关系图如下所示:
对于fanuc nc系列3t、ot等,有的设备只备有m5接口,须电缆转换成标准rs-232串行口,才能与计算机通讯。其转换电缆信号连接图如下:
现在上已有较完善的系统软件和数据软件用于计算机与数控设备的nc之间的通讯,目前常用的有:v24、pcin、pcio、pccs等几种。我们常用的是德国西门子公司的ag通讯软件pcio。 pcio软件拥有软键及丰富的菜单单元,操作简单迅速,功能齐全。
nc通讯软件主要能实现以下功能:
1)串行口初始化设定接口号、波特率、数据位、停止位、校验位等参数。在计算机通讯软件中设置的这些参数必须与数控设备nc内部装置的参数相一致,nc与计算机之间才能顺利联机,进行通讯。
2)将数控设备nc内部数据送人至计算机内存。
3)将计算机内存数据输出至nc中。
4)对机床参数、加工程序等数据进行编辑、打印、删除等。
如果电缆信号连接准确,能正确运用接口通讯软件,计算机与数控设备的nc之间的信息就能顺利交换,通过pcio系统数据软件即可对机床参数、加口工程序等进行输入/输出、编辑、存贮、备份等操作。
2.2.2 计算机与数控设备plc的通讯方式及实现的功能
数控设备的plc有两类:一类是专为实现数控机床顺序控制而设计制造的“内装型”(butlt一in type)plc;另一类是标准的“独立型(stand一alone type)plc。
目前我厂带内装式plc的nc系统有fanuc 3t,ot等系统;siemens公司的sinumerik810;ab公司的ab一84oo系统等。带独立型plc的nc系统有sinumerik3,8系统,其plc为simatics5一100u,135u等。计算机须通过的接口和电缆与plc相连,通过运用的系统软件和数据软件,才能与plc进行数据交换与处理。计算机可对plc作“在线”或“离线”式编程、传送、调试、机床状态监控等。
计算机与fanuc pmc的通讯有专门的系统软件和数据软件fapt ladder,和接口。(篇幅有限,这里不作详细介绍)通讯。我们将计算机上所用的abc开关转换器改制成接口转换器,此转换器与plc接口和计算机rs一232接口之间的电缆连接方式如下图所示:
a口接as511板,对于sinumerik s5独立型plc系列,须经as511转换板才能与计算机通讯。
b口接sinumerik 810系统的25针标准rs232串行口。810nc内部有软件可自行设置转换,可与abc转换器直接相联。西门子s5系列plc与计算机的通讯软件有step5、graph5等。step5是一种功能齐全的系统数据软件,有丰富的软键和菜单单元,操作简便。
计算机与数控系统的plc之间的通讯主要可实现以下功能:
1)利用键盘或软盘将plc程序输入计算机中。计算机可将所有plc程序存于软盘或打印成程序单、梯形图。
2)在液晶显示器上可显示plc顺序程序。可通过键盘或光笔等进行编辑,并对编辑出现的程序错误进行诊断,并将诊断结果显示出来。
3)计算系统与plc联机后,可将计算机内的程序送至cnc装置的pmc一ram板中。也可将机床内ram板上plc程序送至计算机。
4)可以对plc的运行状态进行监控,根据计算机的显示来分析plc程序,分析机床的各种状态情况如温度是否过高,电磁阀是否动作等,及时发现故障点,尽快进行维修。
2.3 应用实2011-6-7 人大主任坠亡例
利用计算机,我们将所有数控设备的机dnf外挂床参数、加工程序等进行备份、打印,建立档案,专门管理;还将部分plc程序进行计算机备案,这对数控设备的维修、管理带来很多便利。
杭维柯变速器厂的青海加工中心,其nc为美国ab8400系统,一次由于电池故障,所有存于ram板中的机床参数、加工程序全部丢失。此机床承担加工依维柯变速器壳体任务,任务急,而参数、程序量大,如象以前一样由手工面板输入,须几天时间,严重影响生产进程。但我们利用此计算机系统进行输入,只用了十几分钟时间,便将以前备份好的机床数据、加工程序等重新输回机床的nc中。这样大大减少了停机时间,提高了设备的使用效率。
一台数控磨床出现故障:机床不能启动,程序被锁住不能运行。此磨床的nc系统为simerik810 cnc。经检查,外围线路均完好,故判断故障出自nc内部。由于机床无法启动,我们对机床进行数据大清,将原有机床nc内的机床参数、加工程序等全部清除,然后将以前备份好的数据用计算机送至nc能正常启动了,但机床的润滑、磨头等仍不能动作。我们再用计算机对机床的plc程序进行分析,与原来备份好的plc程序作了比较,发现机床的plc程序出错,我们对其作了一一修改,重新输入后,终于使机床恢复动作。这样我们在计算机系统的帮助下,使机床全部恢复正常。
结束
实践证明,利用计算机对数控设备进行辅助的管理与维修,方法简便,诊断维修效率高,使数控设备的管理与维修水平上了一个台阶,同时也可解决一些用常规方法的设备故障问题,减少了维修费用及停工时间,提高了设备的使用效率。
18:螺纹的数控铣削加工 引言
传统的螺纹加工方法主要为采用螺纹车刀车削螺纹或采用丝锥、板牙手工攻丝及套扣。随着数控加工技术的发展,尤其是三轴联动数控加工系统的出现,使更*的螺纹加工方式———螺纹的数控铣削得以实现。螺纹铣削加工与传统螺纹加工方式相比, 在加工精度、加工效率方面具有极大优势,且加工时不受螺纹结构和螺纹旋向的限制,如一把螺纹铣刀可加工多种不同旋向的内、外螺纹。对于不允许有过渡扣或退刀槽结构的螺纹,采用传统的车削方法或丝锥、板牙很难加工,但采用数控铣削却十分容易实现。此外,螺纹铣刀的耐用度是丝锥的十多倍甚至数十倍,而且在数控铣削螺纹过程中,对螺纹直径尺寸的调整极为方便,这是采用丝锥、板牙难以做到的。由于螺纹铣削加工的诸多优势, 目前发达国家的大批量螺纹生产已较广泛地采用了铣削工艺。
2 螺纹铣削加工实例 图1所示为m6标准内螺纹的铣削加工实例。工件材料:铝合金;刀具:硬质合金螺纹钻铣刀;螺纹深度:10mm;铣刀转速:2,000r/min;切削速度:314m/min; 钻削进给量:0.25mm/min;铣削进给量: 0.06mm/齿;加工时间:每孔1.8s。 图1所示加工工位流程为:①位,螺纹钻铣刀快速运行至工件安全平面;②位,螺纹钻铣刀钻削至孔深尺寸;③位,螺纹钻铣刀快速提升到螺纹深度尺寸;④位,螺纹钻铣刀以圆弧切入螺纹起始点;⑤位,螺纹钻铣刀绕螺纹轴线作x、y方向插补运动,同时作平行于轴线的+z方向运动,即每绕螺纹轴线运行360°,沿+z方向上升一个螺距,三轴联动运行轨迹为一螺旋线;⑥位,螺纹钻铣刀以圆弧从起始点(也是结束点)退刀;⑦位,螺纹钻铣刀快速退至工件安全平面,准备加工下一孔。该加工过程包括了钻孔、 倒角、内螺纹铣削和螺纹清根槽铣削,采用一把刀具一次完成,加工效率*。 3 螺纹铣刀主要类型 在螺纹铣削加工中,三轴联动数控机床和螺纹铣削刀具是*的两要素。以下介绍几种常见的螺纹铣刀类型: (1) 圆柱螺纹铣刀 圆柱螺纹铣刀的外形很像是圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体(见图2上,图2下为锥管螺纹铣刀),但它的螺纹切削刃与丝锥不同,刀具上无螺旋升程,加工中的螺旋升程靠机床运动实现。由于这种特殊结构,使该刀具既可加工右旋螺纹,也可加工左旋螺纹,但不适用于较大螺距螺纹的加工。 常用的圆柱螺纹铣刀可分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种。出于对加工效率和耐用度的考虑,螺纹铣刀大都采用硬质合金材料制造,并可涂覆各种涂层以适应特殊材料的加工需要。圆柱螺纹铣刀适用于钢、铸铁和有色金属材料的中小直径螺纹铣削,切削平稳,耐用度高。缺点是刀具制造成本较高,结构复杂,价格昂贵。 (2) 机夹螺纹铣刀及刀片 机夹螺纹铣刀适用于较大直径(如d>25mm)的螺纹加工。其特点是刀片易于制造,价格较低,有的螺纹刀片可双面切削,但抗冲击性能较整体螺纹铣刀稍差。因此,该刀具常推荐用于加工铝合金材料。图3 所示为两种机夹螺纹铣刀及刀片。图3a为机夹单刃螺纹铣刀及三角双面刀片,图 3b为机夹双刃螺纹铣刀及矩形双面刀片。 (3) 组合式多工位螺纹镗铣刀 组合式多工位螺纹镗铣刀的特点是一刀多刃, 一次完成多工位加工,可节省换刀等辅助时间,显著提高生产率。图4所示为组合式多工位螺纹镗铣刀加工实例。工件需加工内螺纹、倒角和平台d4。若采用单工位自动换刀方式加工,单件加工用时约30s。而采用组合式多工位螺纹镗铣刀加工,单件加工用时仅约5s。 4 螺纹铣削轨迹 螺纹铣削运动轨迹为一螺旋线,可通过数控机床的三轴联动来实现。图5为左旋和右旋外螺纹的铣削运动示意图。 与一般轮廓的数控铣削一样,螺纹铣削开始进刀时也可采用1/4圆弧切入或直线切入。铣削时应尽量选用刀片宽度大于被加工螺纹长度的铣刀,这样, 铣刀只需旋转360°即可完成螺纹加工。螺纹铣刀的轨迹分析如图6所示。 5 螺纹铣削编程 现结合m30×1.5右旋内螺纹铣削加工实例说明螺纹铣削的编程方法。工件材料:42crmo4;螺纹底孔直径:di=28.38mm;螺纹直径:do=30mm;螺纹长度l=20mm;螺距:p=1.5mm;机夹螺纹铣刀直径:d2=19mm;铣削方式:顺铣。 (1) 参数计算 主轴转速n为 n=1000v/(d2×p=1000×150/(19×3.14)=2512r/min 铣刀齿数z=1,每齿进给量f=0.1mm,铣刀切削刃处进给速度f1为 f1=fz×n=0.1×1×2512=251.2mm/min 铣刀中心进给速度f2为 f2=f1(d0-d2)/d0=251.2×(30-19)/30=92.1mm/min 设安全距离cl=0.5mm,切入圆弧半径re为 re=[(ri-cl)²+r0²]/(2r0)=[(14.19-0.5)²+15²]/(2×15)=13.747mm 切入圆弧角度b为 b=180°-arcsin[(ri-cl)/re]=180°-arcsin[(14.19-0.5)/13.747]=95.22° 为便于计算, ! 可近似取值为90°。切入圆弧时的z轴位移za为 za=pa/360°=1.5×90°/360°=0.375mm 切入圆弧起始点坐标为 (2)螺纹铣削程序(fanuc系统) % n10 g90 g00 g57 x0. y0. n20 g43 h10 z0. m3 s2512 n30 g91 g00 x0. y0. z-20.375 n40 g41 d60 x0. y-13.690 z0. n50 g03 x15. y13.69 z0.375 r13.747 f92 n60 g03 x0. y0. z1.5 i-15. j0. n70 g03 x-15. y13.69 z0.375 r13.747 n80 g00 g40 x0. y-13.690 z0. n90 g49 g57 g00 z200. m5 n100 m30
19:nc刀具轨迹生成方法研究发展现状
数控编程的核心工作是生成刀具轨迹,然后将其离散成刀位点,经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。 基于点、线、面和体的nc刀轨生成方法cad技术从二维绘图起步,经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段,一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段,数控加工主要以点、线为驱动对象,如孔加工,轮廓加工,平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高,交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段,出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体(一般为csg和b-rep混合表示的),它由一些基本体素经集合运算(并、交、差运算)而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工,大面积切削掉余量,提高加工效率,而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发,是特征加工的基础。 实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法(slice),即用一组水平面去切被加工实体,然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要角度出发,在acis几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。 基于特征的nc刀轨生成方法 参数化特征造型已有了一定的发展时期,但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息(如:点、线、面、实体)进行操作,而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程,大大提高了编程效率。 w.r.mail和a.j.mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的nc代码生成子系统,这个系统的工作原理是:零件的每个加工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特征或形状特征组的nc代码可自动生成。目前开发的系统只适用于2.5d零件的加工。 lee and chang开发了一种用虚拟边界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是:在凸自由曲面内嵌入一个zui小的长方块,这样凸自由曲面特征就被转换成一个凹特征。zui小的长方块与zui终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成方法分成三步完成:(1)、切削多面体特征;(2)、切削自由曲面特征;(3)、切削相交特征。 jong-yun jung研究了基于特征的非切削刀具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类,并定义了这两类加工的切削方向,通过减少切削刀具轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征(孔、内凹、台阶、槽),讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具选择和加工顺序等,并通过ip(inter programming)技术避good bye my wow 免重复走刀,以优化非切削刀具轨迹。另外,jong-yu第九大陆收费外挂n jong还在他1991年的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。 特征加工的基础是实体加工,当然也可认为是更的实体加工。但特征加工不同于实体加工,实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同: 从概念上讲,特征是组成零件的功能要素,符合工程技术人员的操作习惯,为工程技术人员所熟知;实体是低层的几何对象,是经过一系列布尔运算而得到的一个几何体,不带有任何功能语义信息;实体加工往往是对整个零件(实体)的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次加工完,往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步,零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工;有时一个零件既要用到车削,也要用到铣削。因此实体加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题;特征加工具有更多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法,特别是那些已在step标准规定的特征更是如此。如果我们对所有的标准特征都制定了特定的加工方法,那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若capp系统能提供相应的工艺特征,那么ncp系统就可以大大减少交互输入,具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的;特征加工有利于实现从cad、capp、ncp及cnc系统的全面集成,实现信息的双向流动,为cims乃至并行工程(ce)奠定良好的基础;而实体加工对这些是无能为力的。 现役几个主要cad/cam系统中的nc刀轨生成方法分析 现役cam的构成及主要功能 目前比较成熟的cam系统主要以两种形式实现cad/cam系统集成:一体化的cad/cam系统(如:ugii、euclid、pro/engineer等)和相对独立的cam系统(如:mastercam、surfcam等)。前者以内部统一的数据格式直接从cad系统获取产品几何模型,而后者主要通过中性文件从其它cad系统获取产品几何模型。然而,无论是哪种形式的cam系统,都由五个模块组成,即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些的cad/cam系统的nc加工方法进行讨论。 ugii加工方法分析 一般认为ugii是业界中,代表性的数控软件。其特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能: point to point:完成各种孔加工; panar mill:平面铣削。包括单向行切,双向行切,环切以及轮廓加工等; fixed contour:固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动,控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹,一系列点或一组曲线; variable contour:可变轴投影加工; parameter line:等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工; zig-zag surface:裁剪面加工; rough to depth:粗加工。将毛坯粗加工到深度; cavity mill:多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工; sequential surface:曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供zui大程度的控制。 eds unigraphics还包括大量的其它方面的功能,这里就不一一列举了。 strata加工方法分析 strata是一个数控编程系统开发环境,它是建立在acis几何建模平台上的。 它为用户提供两种编程开发环境,即nc命令语言接口和nc操作c++类库。它可支持三轴铣削,车削和线切割nc加工,并可支持线框、曲面和实体几何建模。其nc刀具轨迹生成方法是基于实体模型。 strata基于实体的nc刀具轨迹生成类库提供的加工方法包括: profile toolpath:轮廓加工; areaclear toolpath:平面区域加工; solidprofile toolpath:实体轮廓加工; solidareaclear toolpath:实体平面区域加工; solidface toolpath:实体表面加工; solidslice toolpath:实体截平面加工; language-based toolpath:基于语言的刀具轨迹生成。 其它的cad/cam软件,如euclid, cimitron, cv,catia等的nc功能各有千秋,但其基本内容大同小异,没有本质区别。 现役cam系统刀轨生成方法的主要问题 按照传统的cad/cam系统和cnc系统的工作方式,cam系统以直接或间接(通过中性文件)的方式从cad系统获取产品的几何数据模型。cam系统以三维几何模型中的点、线、面、或实体为驱动对象,生成加工刀具轨迹,并以刀具定位文件的形式经后置处理,以nc代码的形式提供给cnc机床,在整个cad /cam及cnc系统的运行过程中存在以下几方面的问题: cam系统只能从cad系统获取产品的低层几何信息,无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。因此,整个cam过程必须在经验丰富的制造工程师的参与下,通过图形交互来完成。 如:制造工程师必须选择加工对象(点、线、面或实体)、约束条件(装夹、干涉和碰撞等)、刀具、加工参数(切削方向、切深、进给量、进给速度等)。整个系统的自动化程度较低。 在cam系统生成的刀具轨迹中,同样也只包含低层的几何信息(直线和圆弧的几何定位信息),以及少量的过程控制信息(如进给率、主轴转速、换刀等)。因此,下游的cnc系统既无法获取更高层的设计要求(如公差、表面光洁度等),也无法得到与生成刀具轨迹有关的加工工艺参数。 cam系统各个模块之间的产品数据不统一,各模块相对独立。例如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数,三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞,而不记录与其发生干涉和碰撞的加工对象及相关的加工工艺参数。 cam系统是一个独立的系统。cad系统与cam系统之间没有统一的产品数据模型,即使是在一体化的集成cad/cam系统中,信息的共享也只是单向的和单一的。cam系统不能充分理解和利用cad系统有关产品的全部信息,尤其是与加工有关的特征信息,同样cad系统也无法获取cam系统产生的加工数据信息。这就给并行工程的实施带来了困难。
20:发那克900以后参数意义
900 #5 公英制转换; 1,公制 #4 主轴模拟/串行输出; 1,用离合器 #3 手摇轮; 1,用 901 #7 复合固定循环; 1,有 #5 倒方角c,倒圆角r; 1,有 902 #6 用户宏程序a; 1,有 #5 丝杠螺距误差补偿; 1,有 #2 恒速切削控制; 1,有 903 #7 背景编辑 ; 1,有 #3 偏置量测定直接输入b; 1,有 #1 实际主轴转速输出; 1,有 904 #2 中文显示; 1,中文(p23 #3设1) 906 #7 外部刀具补偿; 0,有 #6 自动刀具补偿; 0,有 #5 刀具形状损失补偿; 1,有 #0 菜单编程; 0,有 907 #6 刀尖补偿; 1;有 #4 加工时间加工品数; 1,有 909 #1 外部信息; 1,有 #0 图形显示; 1,有 911 #3 时间功能; 1,有 932 #7 mdi—b; 1,有 #6 表面恒速; 1,有 #3 用户宏程序b; 1,有 #2 用户宏程序a; 1,有(#2、#3不能同时选择) 934 #4 特殊g代码输入; 1,有 935 #5 出现600号参数; 1,有 #2 加工复循环; 1,有 #1 工件坐标系; 1,有 #0 刀具寿命管理; 1,有

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