導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)控刀架，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床 故障排除

中國經(jīng)濟的的快速發(fā)展有效的推動了機械加工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革命，數(shù)控加工設(shè)備作為一種高科技密集型的機電一體化設(shè)備得到越來越廣泛的應(yīng)用。其中數(shù)控車床作為一種廉價而實用的普及型數(shù)控加工設(shè)備正在越來越多的被采用。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機床的應(yīng)用，成功地解決了某些形狀復(fù)雜，一致性要求高的中、小批零件的自動化問題，這不僅大大提高了生產(chǎn)效率和加工精度，還減輕了工人的勞動強度，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。但是，在數(shù)控車床使用過程中，數(shù)控車床難免會出現(xiàn)各種故障，所以故障的維修就成了數(shù)控車床使用者最關(guān)鍵的問題。由于數(shù)控加工設(shè)備技術(shù)方面的復(fù)雜性，加之大多數(shù)中小企業(yè)當(dāng)中數(shù)控設(shè)備維修人才嚴重短缺，維修技術(shù)力量薄弱造成了數(shù)控車床在使用過程中出現(xiàn)了“好用難修”的現(xiàn)象。一旦發(fā)生故障就會束手無策，嚴重制約了數(shù)控機床高效能的持續(xù)發(fā)揮。

出現(xiàn)該種現(xiàn)象的原因有二：

一方面銷售公司售后服務(wù)不能得到及時保證，另一方面操作者水平有限。在此也對從業(yè)人員提出了要求，應(yīng)盡量多的掌握一些維修技術(shù)可以快速判斷故障所在，縮短維修時間，讓設(shè)備盡快運轉(zhuǎn)起來。

在日常故障中，我們經(jīng)常遇見的是刀架類、主軸類、系統(tǒng)顯示類、驅(qū)動類、通信類這五種故障。而刀架故障在其中占有很大比例。常用經(jīng)濟型數(shù)控車床一般都配有四工位自動回轉(zhuǎn)刀架，它是根據(jù)計算機數(shù)控系統(tǒng)改造傳統(tǒng)機床設(shè)備的需要，同時兼顧刀架在機床上能獨立控制的需要而設(shè)計的?，F(xiàn)有的自動回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)主要有插銷式和端齒盤式。無論哪種刀架正常工作都要涉及機械，電子控制系統(tǒng)等幾方面。一旦出現(xiàn)故障則可能是機械部分的，也可能是電子部分的。在這里，我介紹一下我在日常教學(xué)工作中遇見的一次四工位電動刀架故障及相應(yīng)地解決方法，希望能給大家提供一些有益的借鑒。我們單位所用設(shè)備是沈陽數(shù)控機床設(shè)備有限公司所生產(chǎn)的TC系列數(shù)控車床，采用的是日本FANUC系統(tǒng)。

故障現(xiàn)象：刀架不轉(zhuǎn)

在操作面板上有一個按鍵“自動換刀”，在正常情況下，數(shù)控車床操作系統(tǒng)處于手動方式時，每按下一次該鍵，則四工位自動刀架會按順時針順序轉(zhuǎn)動一個工位，在轉(zhuǎn)動以前會發(fā)出很清脆的“咔”一聲響。而此次換刀時，聲響發(fā)出了，但刀架不動。

原因分析：刀架電動機380V相位錯誤。

由于刀架只能順時針轉(zhuǎn)動（刀架內(nèi)部有方向定位機械機構(gòu)），若三相位接錯，刀架電動機一通電就反轉(zhuǎn)，則刀架不能轉(zhuǎn)動。刀架電動機三相電缺相。刀架位置信號所用的24V電源故障。刀架體內(nèi)中心軸上的推力球軸承被軸向定位盤壓死，軸承不能轉(zhuǎn)動，使得刀架電動機不能帶動刀架轉(zhuǎn)動。拆下零件檢查原因，發(fā)現(xiàn)由于刀架轉(zhuǎn)位帶來的震動，使得螺釘松動，定位鍵長時間承受正反方向的切向力，得寸進尺定位鍵損壞，螺母和定位盤向下移動，給軸承施加較大軸向力，使其轉(zhuǎn)動不得?？刂葡到y(tǒng)內(nèi)的“系統(tǒng)位置板”故障，刀架到位后，“系統(tǒng)位置板”應(yīng)能檢測到刀架位置信號。

排除方法：將刀架電機線中兩條互調(diào)或檢，首先將電動刀架上蓋拆開，使其露出相互連接的電線（注意：此時機床必須處于停電狀態(tài)）將其中任意兩根線輕輕擰下，互相交換接頭并擰緊。此時通電試驗，自動換刀情況運轉(zhuǎn)正常，故障排除。

此次機床刀架不轉(zhuǎn)是眾多機床故障當(dāng)中常見現(xiàn)象之一，除以上故障外刀架類故障還有：無法機動換刀，刀架加緊后無回答信號等故障現(xiàn)象。出現(xiàn)這種故障后應(yīng)先對刀架進行檢查，看其用萬用表檢查電路，繼電器是否正常，工作觸電是否可靠，再看內(nèi)部機械部分是否配合緊密。熟悉刀架結(jié)構(gòu)，電路原理對我們及時有效的找到故障源頭對癥下藥迅速排除故障有很大幫助。

此次維修得到了石家莊博深工具集團孫利民老師的大力幫助，在此表示感謝！

參考文獻:

1、任建平 《現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修》 北京 國防工業(yè)出版社 2002

篇2

雙刀架數(shù)控車床采用多刀同時切削，能縮短工時，提高生產(chǎn)效率，在批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用。數(shù)控加工的幾何數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)，是NC機床工作的原始依據(jù)，由被加工零件的圖紙確定。用自動編程系統(tǒng)進行數(shù)控編程，必須以某種CAPP的方式獲取工藝路線、走刀軌跡、切削參數(shù)以及輔助功能(換刀、變速、冷卻液開停等)。

對于毛坯尺寸偏差大的工件的數(shù)控加工，若按傳統(tǒng)的編程方式，就必須按照最大毛坯尺寸編程。如果按最大尺寸編程，一則加工效率較低，再則會在某種情況下造成空切，而在另外某種情況可能會造成過切。過切的后果，輕則影響刀具耐用度，重則損壞刀具影響機床的精度。所以，毛坯偏差大的工件的數(shù)控加工最好是根據(jù)每個工件的具體情況，來確定加工該工件的切削參數(shù)(如切削余量、走刀次數(shù)等)。本編程系統(tǒng)借助數(shù)控系統(tǒng)的刀具監(jiān)控功能，在線測量工件上的一些關(guān)鍵點(稱作測量點)的加工余量分布情況，在加工過程規(guī)劃中確定工步所通過的測量點(一個或多個)，由此得到本工步的切削參數(shù)。本文以我們?yōu)轳R鋼公司車輪輪箍分公司開發(fā)的“雙刀架數(shù)控車床圖形自動編程系統(tǒng)”為例，研究雙刀架數(shù)控編程系統(tǒng)的CAPP技術(shù)。該自動編程系統(tǒng)以Microstation為圖形平臺，實現(xiàn)了CAD/CAPP/NCP的系統(tǒng)集成。

2雙刀架數(shù)控車床自動編程CAPP的特點

雙刀架數(shù)控車床是一種高效的數(shù)控機床，由于采用雙刀同時切削，所以能夠有效地縮短單件加工時間，顯著地提高了生產(chǎn)率。而生產(chǎn)率提高的程度取決于左右刀架重疊加工時間的長短，也就是說雙刀應(yīng)盡可能地同時加工工件的不同表面。本文以德國Diedesheim機床公司生產(chǎn)的VF120—RW雙刀架立式數(shù)控車床(該機床配有兩套SINUMERIK—810T數(shù)控系統(tǒng))加工火車車輪為例進行分析研究。該機床的數(shù)控系統(tǒng)采用主從控制方式，其左刀架數(shù)控系統(tǒng)為主系統(tǒng)(機床主軸速度等由左數(shù)控系統(tǒng)控制)，右刀架數(shù)控系統(tǒng)為從系統(tǒng)，左、右兩個數(shù)控系統(tǒng)以M21指令來協(xié)調(diào)兩個刀架的動作，以R參數(shù)傳遞數(shù)據(jù)。據(jù)統(tǒng)計其加工效率可以比單刀架數(shù)控車床提高30%以上。

雙刀架數(shù)控車床自動編程的加工過程規(guī)劃CAPP有別于普通的單刀架數(shù)控車床自動編程的CAPP過程。因為在進行CAPP時，加工的切削參數(shù)是未知的，實際使用的切削參數(shù)是在加工過程中通過測量得到的。在進行CAPP時，必須要指定工步加工軌跡所經(jīng)過的測量點(一個測量點或多個測量點)的信息。雙刀架數(shù)控車床加工過程規(guī)劃CAPP的復(fù)雜性還體現(xiàn)在必須保證能對用戶的規(guī)劃過程實施足夠的監(jiān)控，確保不會造成加工時工藝系統(tǒng)的幾何干涉和工藝干涉。加工過程規(guī)劃CAPP以數(shù)控系統(tǒng)的M21指令(左右刀架動作協(xié)調(diào)指令)來對用戶的規(guī)劃進行可行性檢驗，以確保加工時左、右刀架在任何情況下都能正確工作，不會有干涉現(xiàn)象發(fā)生。系統(tǒng)設(shè)計為用戶的CAPP提供了極大的方便，左、右刀架工步的規(guī)劃既可以輪流進行，也可以一邊完成后再規(guī)劃另一邊的工步。

3零件的幾何信息和工藝信息的提取

加工過程規(guī)劃CAPP是以人機交互方式規(guī)劃零件加工的一個工序的各工步，工步是加工過程規(guī)劃CAPP數(shù)據(jù)存取的基本單元，以工步ID來標(biāo)識工步；以雙向鏈表來組織規(guī)劃數(shù)據(jù)，方便數(shù)據(jù)的存儲和修改操作，從而確保加工過程規(guī)劃CAPP有足夠的靈活性(規(guī)劃過程及工步工藝參數(shù)的可修改)。每個工步數(shù)據(jù)由刀具運動軌跡數(shù)據(jù)和切削工藝數(shù)據(jù)兩個部分構(gòu)成。由于記錄工步數(shù)據(jù)量很大，故用結(jié)構(gòu)來記錄這些信息，以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，同時又方便了數(shù)據(jù)的操作。

系統(tǒng)充分利用Microstation系統(tǒng)的GUI技術(shù)，以對話框和符合Motif標(biāo)準(zhǔn)的控制進行人機交互。系統(tǒng)人機界面友好、操作方便。用戶以鼠標(biāo)和鍵盤進行人機交互，工步的幾何數(shù)據(jù)用鼠標(biāo)在CAPP圖形文件中點取零件輪廓的方式獲得；工步的工藝數(shù)據(jù)用鼠標(biāo)和鍵盤結(jié)合的方式輸入。

加工過程規(guī)劃CAPP以測量過程規(guī)劃的圖形文件和測量點R參數(shù)文件為輸入，以刀具清單為加工的裝刀依據(jù)；輸出加工規(guī)劃圖形文件，加工過程規(guī)劃CAPP數(shù)據(jù)文件。

一般工步規(guī)劃由五個部分組成，它們分別為：切削段、切入段、切出段、試刀段和工步ID放置。加工輪廓的切削段一般由若干個幾何圖素(直線或圓弧)組成，進行CAPP時按切削的順序依次選取這些圖素。工步規(guī)劃的順序為：切削段的規(guī)劃，切入段的規(guī)劃，切出段的規(guī)劃，試刀段的規(guī)劃(可選)和工步ID的放置。工步以工步ID進行標(biāo)識。

在進行加工過程規(guī)劃CAPP模塊設(shè)計時(圖1，圖2)，為了適應(yīng)不同類工件的加工，提高數(shù)控加工的柔性，設(shè)計了多種刀具切入模式以供選擇，這主要有：

(1)法向到工件首先選擇切入點所在圖素，然后再選擇切入段起點，加工時刀具從規(guī)劃的切入段起點沿加工面的法向切入。這種方法主要用于已知切入段起點位置的場合。

(2)法向從工件先選擇切入段的終點，然后再確定切入段起點的位置。這種方法主要用于已知切入段終點位置的場合。加工時沿加工面的法向切入。

(3)切向到工件首先選擇切入點所在圖素，然后再選擇切入段起點，加工時刀具從規(guī)劃的切入段起點沿加工面的切向切入。這種方法主要用于已知切入段起點位置的場合。加工時沿加工面的切向切入。

(4)切向從工件先選擇切入段的終點，然后再確定切入段起點的位置。這種方法主要用于已知切入段終點位置的場合。加工時沿加工面的切向切入。

(5)斜向從工件先選擇切入段的終點，然后再選擇切入段起點的位置。這種方法主要用于已知切入段起點和終點位置的場合。加工時沿規(guī)劃的切入段起點到終點切入。

為了滿足毛坯制造精度低(例如：加工余量大，偏心大，曲率大或余量不均勻等)的工件的數(shù)控加工，若按常規(guī)的方法加工將會損壞刀具甚至無法加工。為了適應(yīng)這種類型的毛坯的加工，因而定義了幾種特殊類型的加工方法：

(1)變進給量切入當(dāng)?shù)毒哌M入切入段后，逐漸提高進給量。該方法主要用于毛坯偏心較大部分的加工。

(2)工步交叉切削當(dāng)前工步走完某一刀后，轉(zhuǎn)而跳到下一工步進行切削，完成下一工步的加工后，再繼續(xù)完成當(dāng)前工步未完成的走刀。該方法主要用于工件輪廓曲率較大而且加工余量不均勻處的加工。

(3)多刀切削差異允許多次走刀時，刀具切入點、切出點位置可變。該方法主要用于加工余量特別大處的加工，以防止刀具在切入點或切出點處包容量過大而發(fā)生過切現(xiàn)象損壞刀具。

(4)中斷切入點允許加工過程中斷后，刀具沿另外設(shè)定的進刀軌跡切入工件。該方法主要用于防止中斷后繼續(xù)進行切削時，可能發(fā)生的刀具和工件的干涉。

為了方便操作，一方面提供了完善的在線幫助和操作向?qū)?，使得用戶可以在系統(tǒng)的提示下完成CAPP過程(圖3)；另一方面為了方便規(guī)劃，在切入、切出段規(guī)劃時系統(tǒng)提供了刀具動態(tài)，用戶可以直觀地確定切入、切出段位置。

4加工過程規(guī)劃CAPP數(shù)據(jù)的存儲

加工過程規(guī)劃CAPP數(shù)據(jù)以記錄形式存儲工步數(shù)據(jù)，一個記錄存儲一個工步的數(shù)據(jù)。由前述可知左、右刀架的工步由工步ID標(biāo)識，左、右刀架的CAPP數(shù)據(jù)分兩個文件存儲。實際存儲時，又將一個工步數(shù)據(jù)分為3個部分進行存儲：其一為走刀軌跡幾何數(shù)據(jù)，其二為工步工藝數(shù)據(jù)，此外還有測量點信息。

工藝數(shù)據(jù)又分為工步工藝數(shù)據(jù)和走刀工藝數(shù)據(jù)，前者決定整個工步的切削參數(shù)(如：主軸速度檔，最大走刀次數(shù)，刀座號T，刀補地址D等)；而后者為工步中每個輪廓段(直線或圓弧)所獨有(如：進給速度F，主軸轉(zhuǎn)速S，刀具監(jiān)控號遞增值，精切余量，刀具半徑補償方式(G40，G41，G42)等)。工步走刀的幾何數(shù)據(jù)一般由4個部分組成：切削段數(shù)據(jù)、切入段數(shù)據(jù)、切出段數(shù)據(jù)、試刀段數(shù)據(jù)。測量點信息由測量點ID標(biāo)識。

雙刀架數(shù)控機床加工時必須確保左右兩個刀架不會發(fā)生幾何干涉，而兩個刀架的位置又由NC系統(tǒng)的左右刀架協(xié)調(diào)指令M21來協(xié)調(diào)，這就要求在加工過程規(guī)劃CAPP時必須保證兩個刀架的M21在數(shù)量上保持一致。所以當(dāng)用戶發(fā)出CAPP數(shù)據(jù)存盤命令后，系統(tǒng)首先將檢查左右刀架的M21匹配情況，若不匹配，系統(tǒng)將在警告框中給出錯誤揭示，并拒絕存盤命令，在M21匹配情況對話框中給出左、右刀架M21匹配表。

5系統(tǒng)的修改功能和容錯性設(shè)計

此外，系統(tǒng)給用戶提供了強大的CAPP數(shù)據(jù)編輯修改工具。修改功能分為兩個級別：其一是工步級的修改，它可以完成工步的插入、刪除，左、右刀架工步的對調(diào)；其二為工步的工藝參數(shù)修改，用戶可以在“工藝參數(shù)修改對話框”中對所有的工步工藝參數(shù)進行修改。當(dāng)用戶啟動了修改命令并選定待修改的工步ID后，系統(tǒng)將在“工步工藝參數(shù)對話框”中顯示該工步的工藝數(shù)據(jù)，用戶修改完后即可將數(shù)據(jù)存入。

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關(guān)鍵詞: 840D數(shù)控系統(tǒng) 雙屏顯 雙通道雙刀架數(shù)控重型臥式車床

0前言

數(shù)控重型臥式車床對加工一些超大超長零件,如大型發(fā)電機的轉(zhuǎn)子、汽輪機轉(zhuǎn)子等大型軸類零件(或筒形零件)時,一般配置為雙刀架,即加工長零件時,兩個刀架可同時對零件進行加工,提高了加工效率,傳統(tǒng)的雙刀架機床是兩套獨立的數(shù)控系統(tǒng),在加工過程中是兩個獨立的個體,無法同時兼顧和顯示兩個刀架的加工狀態(tài)。本文介紹采用西門子840D雙通道雙方式組功能,在加工工件時可以隨時切換兩個通道,顯示觀測到相互的加工狀態(tài),并通過兩個通道內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、比較、交換,方便快捷的對工件進行加工。

1、系統(tǒng)硬件連接

雙刀架數(shù)控臥式車床是由一個模擬主軸和兩個刀架組成,所以數(shù)控系統(tǒng)需選擇840D系統(tǒng)雙通道雙方式組功能。硬件由一個電源模塊I/RF、一個NCU 模塊、四個單軸驅(qū)動模塊FDD、四個伺服電機、光柵尺、一個主軸模塊ANA 組成。PLC采用S7 - 300,每一刀架都配有一個PCU模塊、一個OP、一個手持單元、一個機床操作板MCP。左右刀架系統(tǒng)能獨立操作,互不影響。

系統(tǒng)硬件接線如圖示:

2、系統(tǒng)、機床數(shù)據(jù)的設(shè)置

圖2、圖3,由于NCK/PLC、PCU (MMC) 、MCP都是OPI總線上的設(shè)備,所以各部件的總線地址不能沖突。修改PCU (MMC)的地址: 在OP上按壓起動MMC操作面板, 在“MMC 地址”項中修改PCU(MMC)的地址。修改MCP的地址:通過MCP面板后的DIP開關(guān)設(shè)定。

左刀架MCP面板后DIP開關(guān)設(shè)定為6;右刀架MCP面板后DIP開關(guān)設(shè)定為7。

圖2 建立左刀架OPI總線

圖3 建立右刀架OPI總線

圖4通用機床數(shù)據(jù)的設(shè)定

圖5、圖6,通道參數(shù)的設(shè)定。不同的通道可以執(zhí)行不同的插補運動,且各通道間互不影響。對于雙刀架數(shù)控臥式車床,需要使用兩個通道,方式組可以用一個也可以用兩個,即兩個刀架可以同時在JOG或AUTO方式加工,也可以一個刀架在JOG方式加工,另一個刀架在AUTO方式加工。

圖7,機床上所有直線軸必須設(shè)定以下軸參數(shù)

圖8,配置驅(qū)動器參數(shù)后, FDD模塊上的紅燈滅,這時各軸可以運行。

3.程序編寫及調(diào)試

圖5 左刀架道道參數(shù)設(shè)定

圖6 右刀架通道參數(shù)設(shè)定

圖7 軸參數(shù)設(shè)定

圖8 驅(qū)動設(shè)定

3.1 修改OB1

因為兩個通道分屬于兩個方式組,即面板1對應(yīng)方式組1 (通道1) 、面板2對應(yīng)方式組2 (通道2) ,所以在OB1 中需要調(diào)用2 個機床面板FC27 (左刀架) 、FC28 (右刀架)如下:

CALL FC 27

BAGNo: =B#16#11

ChanNo: =B#16#1

Sp indle IFNo: =B#16#5

FeedHold: =M1. 0

Sp indleHold: =M1. 1

CALL FC 28

BAGNo: =B#16#2

ChanNo: =B#16#2

Sp indle IFNo: =B#16#5

FeedHold: =M1. 2

Sp indleHold: =M1. 3

3.2 修改OB100

雙刀架要連接兩個面板,設(shè)置OB100中FB1的參數(shù)即可激活第二面板。

CALL FB 1,DB7

MCPNum: = 2

MCP1 In: = P# I 100. 0

MCP1Out: = P#Q 100. 0

MCP1StatSend: = P#Q 108. 0

MCP1StatRec: = P#Q 102. 0

MCP1BusAdr: = 7

MCP1Timeout: = S5T#700MS

MCP1Cycl: = S5T#200MS

MCP2 In: = P# I 0. 0

MCP2Out: = P#Q 0. 0

MCP2StatSend: = P#Q 8. 0

MCP2StatRec: = P#Q 12. 0

MCP2BusAdr: = 6

MCP2Timeout: = S5T#700MS

MCP2Cycl: = S5T#200MS

在完成上述硬件及軟件配置后, 按壓OP 上的“CHANNEL”健,就能切換兩個通道的狀態(tài)。這樣就使操作者能隨時掌握兩個刀架的加工狀況,以便操作者能對兩個刀架的加工及時作出相應(yīng)的調(diào)整。

4、結(jié)論

同一數(shù)控系統(tǒng)雙屏顯雙刀架單獨實現(xiàn)數(shù)字控制技術(shù)廣泛應(yīng)用在我公司的雙刀架數(shù)控重型機床上,其硬件電路設(shè)計比傳統(tǒng)的雙系統(tǒng)(802 D sl)簡單,軟件編程、參數(shù)設(shè)置更加方便,使機床兩個刀架在運行中,操作方式互相獨立,互不干涉,兩個顯示器隨時可互相觀測到對方的狀態(tài)。將機床兩個數(shù)控刀架溶為一體,不但操作方便且提高了機床的性能。同時也大大提高了臥式車床的加工效率。

參考文獻

SINUMERIK 840D功能描述,西門子(中國)有限公司,2004.

SIMOREG DC Master 6RA70系列 使用說明書,西門子電氣傳動有限公司,2005.

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【關(guān)鍵詞】數(shù)控車床 鉆孔夾具 彈簧夾筒

中圖分類號：TG751.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009―914X（2013）35―365―01

前言：

在普通車床上加工套類零件需要鉆孔時，通常是將鉆頭直接套在尾座套筒上，或附加變徑套或采用鉆夾頭等裝夾進行鉆孔，工人的勞動強度比較大，生產(chǎn)效率比較低。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，如今數(shù)控車床被廣泛應(yīng)用，我國在20 世紀(jì)七八十年代開始大力推廣，尤其是適合我國國情的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)，開始在機械制造等多個領(lǐng)域使用，但多數(shù)經(jīng)濟型數(shù)控車床，其尾座不能自動控制運動，鉆孔操作跟普通車床一樣，如廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的CSK6140-T 型數(shù)控車床。這樣，在中、小批量生產(chǎn)套類零件時，其生產(chǎn)效率相對低下，工人的勞動強度大，加工質(zhì)量難以保證。本文就上述情況考慮，自行設(shè)計一種專用夾具，此類問題就能迎刃而解。

一、夾具設(shè)計的思路啟發(fā)

在數(shù)控車床的刀架上裝上車刀后，可以通過數(shù)控系統(tǒng)里的加工程序控制車刀的運動軌跡，加工出外圓、槽和螺紋等等。同理，我們可以把鉆頭裝在刀架上，通過加工程序控制鉆頭的運動進行鉆孔。但是鉆頭的裝夾部分有直柄和錐柄，這兩種柄部都不能直接裝在刀架上，為此，我設(shè)計了自動鉆孔夾具。鉆頭或鉸刀等刀具安裝在車床的刀架上，問題就迎刃而解了。

二、擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案

刀具（鉆頭）的定位方案、定位方法和定位元件為了便于專業(yè)化生產(chǎn)，鉆頭的結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。為方便安裝使用，通常直徑小于16mm 的鉆頭做成直柄，直徑大于16mm 的鉆頭做成錐柄。這里所介紹的是直柄鉆頭的結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)當(dāng)選擇的是外圓柱表面為定位基準(zhǔn)，采用定心夾緊裝置為定位元件，刀具（鉆頭）的夾緊方案、夾緊方法和夾緊裝置根據(jù)鉆頭在加工中的使用特點，鉆頭的軸線必須與被加工孔的旋轉(zhuǎn)軸線重合。根據(jù)數(shù)控機床對夾具要求，即應(yīng)具有可靠的夾緊力，具有較高的定位精度，具有較強的剛性，結(jié)構(gòu)盡量簡單，以便于裝卸（鉆頭）和夾具在機床上的安裝，可采用已標(biāo)準(zhǔn)化的彈簧夾筒，即采用普通銑床上的銑刀彈簧夾筒，這樣可以滿足設(shè)計夾具（刀夾）要求，適應(yīng)不同尺寸規(guī)格的直柄鉆頭。該裝置是利用彈簧夾筒的彈性變形將鉆頭定心并夾緊的（這只是作為過渡裝置用），彈簧夾筒如圖1 所示。

圖1 彈簧夾筒

三、夾具的設(shè)計

確定彈簧夾筒鉆孔夾具的結(jié)構(gòu)彈簧夾筒是該夾具中的主要元件，根據(jù)其構(gòu)造特點，選擇彈簧夾筒7∶24 的外圓錐表面為定位基準(zhǔn)，夾具采用7∶24 的內(nèi)圓錐表面作為定位元件。經(jīng)濟型數(shù)控車床的刀架采用的是一種簡單的四工位自動換刀設(shè)備，只能安裝普通方形刀把，不能安裝回轉(zhuǎn)體刀柄的刀具，所以該夾具外形應(yīng)做成方形，依該數(shù)控車床四工位刀架安裝刀具刀桿尺寸為25X25mm，并要求使麻花鉆要安裝在夾具上與主軸回轉(zhuǎn)中心等高。該夾具為帶有錐孔和凸出邊緣的方塊。厚度為23mm、寬度為25mm 的凸出邊緣為裝夾部分，A 面與B 面分別為定位面。帶有錐孔部分是用來安裝彈簧夾筒并帶有鉆頭。在彈簧夾筒刀柄槽滑過防轉(zhuǎn)銷，為了避免彈簧夾筒在使用過程中，圓錐小端與夾具內(nèi)圓錐孔小端發(fā)生不正常的干涉，可在內(nèi)圓錐孔與內(nèi)圓柱孔之間加段過渡槽。如圖2所示。

圖2 自動鉆孔刀夾設(shè)計

夾具體材料為45# 鋼，并進行調(diào)質(zhì)處理，硬度為HBS280 左右，其目的是為了保證夾具體有足夠的強度和硬度，經(jīng)多次使用后仍有較高的尺寸精度和形位精度。

四、夾具加工的制作

在夾具設(shè)計的過程中要解決技術(shù)問題：是在制作過程中怎樣保證自動鉆孔夾具的錐孔與數(shù)控車床主軸同軸。自動鉆孔夾具的外部形狀可以在銑床上加工。而加工孔與錐孔時要使用四爪卡盤數(shù)控車床，用四爪卡盤夾住自動鉆孔夾具，找正自動鉆孔夾具孔軸心線與數(shù)控車床主軸軸心線的重合（可用百分表校正）。其工序為：先用φ12鉆頭鉆穿鉆孔夾具，再用φ21鉆頭擴孔，深度為108mm，最后用鏜刀鏜出內(nèi)孔（內(nèi)圓錐孔）。

五、夾具的使用說明

本夾具適用于無尾座運動控制功能的經(jīng)濟型數(shù)控車床，如CSK6140-T 型；適用于孔徑小于16mm 的鉆孔、擴孔和鉸孔等場合。采用不同直徑的鉆頭鉆孔、擴孔等操作，要相應(yīng)地選擇不同規(guī)格的彈簧夾筒。

1、夾具工作原理

當(dāng)轉(zhuǎn)動螺釘1 時，使得彈簧夾筒2向右移動，在夾具體3 內(nèi)圓錐表面的作用力下，彈簧夾筒的錐體部分收縮，最終使得鉆頭定心夾緊。（如圖3、4所示）

圖3 夾具、刀具裝配1 圖4 夾具、刀具裝配圖2

2、保證自動鉆孔夾具的錐孔與數(shù)控車床主軸同軸

鉆頭在垂直方向上的中心高，由夾具的本身結(jié)構(gòu)尺寸保證，為了方便對刀和檢驗夾具的錐孔是否和車床主軸同軸，我自制了輔助件1、輔助件2。其其使用過程為：將輔助件1安裝在卡盤上（安裝時要校正）；將輔助件2安裝在鉆孔夾具，并安裝于刀架上。手動移動數(shù)控車床的X軸和Z軸，使輔助件1與輔助件2兩尖端重合（如輔助件2尖端低，還可以加輔助刀墊）。這樣就可以保證自動鉆孔夾具的錐孔與數(shù)控車床主軸同軸。

圖5 檢查刀夾與車床同軸度

3、使用自動鉆孔夾具鉆孔時對刀

X軸：當(dāng)輔助件1與輔助件2兩尖端重合（如圖5所示），可以保證X方向?qū)?zhǔn)工件中心，在錄入方式輸入G50，X0；然后在刀補輸入X=0。

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關(guān)鍵詞：刀尖圓弧；半徑補償；左補償；右補償；刀尖位置

中圖分類號：TG51 文獻標(biāo)識碼：A

一、數(shù)控車削中刀尖圓弧半徑補償?shù)淖饔?/p>

在數(shù)控車削加工中，為了提高刀具的強度、耐用度及工件的表面加工質(zhì)量，一般使用機夾可轉(zhuǎn)位車刀，而機夾可轉(zhuǎn)位車刀的刀尖都有一個精度較高的刀尖圓弧，如圖1所示，刀尖圓弧一般為R0.2~R0.8。

圖1刀尖圓弧

當(dāng)有刀尖圓弧后，由于數(shù)控加工程序的編制是按假想刀尖點進行的，切削端面和圓柱面時不存在誤差，如圖2所示；而在切削錐面和圓弧時，就會出現(xiàn)過切或欠切現(xiàn)象，如圖3所示。這樣當(dāng)工件輪廓精度要求高時，就達不到精度要求。

如果單從編程的角度解決，需要根據(jù)所加工的零件輪廓計算刀尖圓弧中心的運動軌跡進行編程，這樣會增加計算的工作量，而且也容易出現(xiàn)錯誤。為解決這一難題，我們引入刀尖圓弧半徑補償這一概念。由于數(shù)控系統(tǒng)擁有刀尖圓弧半徑自動補償功能，因此，加工程序的編制仍然按圖紙所標(biāo)注的尺寸編寫，這樣由刀尖圓弧半徑而產(chǎn)生的過切或欠切問題可以通過刀具半徑補償功能，使刀具自動地沿加工輪廓方向偏置一個刀尖圓弧半徑值，如圖4所示。

二、刀尖圓弧半徑補償指令及使用技巧

1．刀尖半徑補償指令

G41――左補償，沿刀具加工方向看，刀具位于工件左側(cè)時即為左補償。

G42――右補償，沿刀具加工方向看，刀具位于工件右側(cè)時即為右補償。

G40――刀具補償取消。

2．G41、G42的判別技巧

機床前置刀架與后置刀架方式下刀補的方向有一定的區(qū)別，如圖5和圖6所示，可得出一個結(jié)論就是：無論后置還是前置刀架使用右偏刀加工外圓時刀具半徑補償方向是G42，內(nèi)孔是G41。

3．刀具假想刀尖方位的選擇。機床前置刀架與后置刀架方式下，不同類型的刀具假想刀尖方位也有所不同。如圖7和圖8所示，從圖中可看出無論后置還是前置刀架，我們常用的外圓右偏刀刀尖方位為3，內(nèi)孔右偏刀刀尖方位為2。

4．刀具假想刀尖方位及刀尖圓弧半值的輸入。要使刀尖圓弧補償發(fā)揮作用，必須在數(shù)控系統(tǒng)的刀具補償頁面內(nèi)填入刀具假想刀尖方位和刀尖圓弧半值，以FANUC―0i數(shù)控系統(tǒng)為例，如圖9所示，刀尖方位填在T欄下，刀尖圓弧填在R欄下。

5．刀補指令G41、G42或G40必須寫在G01或G00程序段上，否則會出現(xiàn)語法錯誤報警。例如：G42 G00 X50 Z5和G42 G01 X50 Z5 F0.1都是正確的，G42 G02 X50 Z5 R20 F0.1是錯誤的。

6．刀尖圓弧半徑補償?shù)慕⑴c取消都要在加工輪廓的外面進行，由于在刀尖圓弧半徑補償?shù)慕⑴c取消過程中，都要進行偏置過渡運動，如果該程序段已進入工件就可能產(chǎn)生誤切。

7．刀尖圓弧半徑補償?shù)慕⑴c取消過渡線段長度必須大于刀尖圓弧半徑值，例如：刀尖圓弧半徑R=0.4mm，則Z軸移動量必須大于0.4mm，X軸移動量必須大于2×0.4mm=0.8mm。

三、刀尖圓弧半徑補償應(yīng)用實例

零件圖如圖10所示，使刀尖圓弧半徑補償方法編寫FANUC―0i數(shù)控系統(tǒng)精加工程序。

結(jié)論

刀尖圓弧半徑補償是數(shù)控車床系統(tǒng)的一個重要功能，正確靈活的使用此功能，可以在不需要通過繁瑣計算而獲得刀尖圓弧中心運動軌跡的情況下保證加工零件的輪廓尺寸精度，可以使零件的數(shù)控加工程序的編制更加簡化。在實際加工時，使用刀尖圓弧補償功能時可能會出現(xiàn)圓弧干涉報警，這時需要根據(jù)所加工的零件選擇合適的刀尖圓弧的刀片或選擇合適的補償建立坐標(biāo)點。

篇6

一、加工方法及刀具選擇

梯形螺紋一般作傳動用，精度高（圖1）。在數(shù)控車床上加工梯形螺紋，可沿用普通車床的加工方法加工。進刀方式有斜進法、直進法和左右借刀法。粗車選用斜進法，精車選用直進法和左右借刀法來控制精度和兩側(cè)的表面粗糙度。粗車時，為了縮短加工時間，轉(zhuǎn)速可選高些，將過多的余量盡快去除。精車時，轉(zhuǎn)速可選較低些，盡量控制好精度和降低兩側(cè)的表面粗糙度值。車刀選擇：粗車刀選硬質(zhì)合金刀具，精車刀選高速鋼刀具。設(shè)1號刀為基準(zhǔn)刀（90°外圓車刀）、2號刀為高速鋼切槽刀（刀寬4mm、右刀尖對刀）、3號刀為硬質(zhì)合金梯形螺紋粗車刀（刀寬1.5mm、右刀尖對刀）、4號刀為高速鋼梯形螺紋精車刀（刀寬1.7mm、右刀尖對刀）。

二、加工時選擇的指令

梯形螺紋與三角螺紋相比，螺距及牙深都比較大，且精度高，兩側(cè)表面粗糙度值要求較小。由于梯形螺紋成型前，余量多，切削力大，對刀具的強度也有影響。普通車床加工梯形螺紋靈活性較高，而數(shù)控車床加工完全是由程序來控制加工。因此，在車削梯形螺紋時，需根據(jù)螺紋指令的特點，靈活運用。筆者所在學(xué)校的數(shù)控系統(tǒng)為廣州數(shù)控GSK980TD系統(tǒng)。車削螺紋的指令有G32、G92和G76。G32、G92，進刀方式為直進法，兩側(cè)的刀刃同時參加切削，切削力大，排屑困難，適合車削螺距小于2mm的三角螺紋。G76進刀方式為斜進法，車削時，切削深度為遞減式，刀具從尾座方向沿車床主軸方向單側(cè)刃車削，刀具切削力較小，易排屑。一般適合大螺距螺紋加工。所以，梯形螺紋粗加工時，選擇G76指令編程。精加工時，選擇G92指令編程。

三、裝夾方案

一是先加工左側(cè)外圓尺寸φ300-0.025、φ380-0.025部分并倒角1×45°（兩個）。

用三爪自定心卡盤夾毛坯外圓φ40，伸出長度50mm，校正夾緊。由于零件外圓部分由直線構(gòu)成，故采用G71循環(huán)指令編程粗車，用G70循環(huán)指令編程精車。

二是調(diào)頭，再加工右側(cè)退刀槽及梯形螺紋。

用三爪自定心卡盤夾外圓φ300-0.025，校正夾緊。先控制好總長尺寸。采用G71循環(huán)指令編程粗車梯形螺紋外圓（留量0.3mm）。用G75循環(huán)指令粗加工退刀槽，用G01指令精加工退刀槽。用G76循環(huán)指令粗加工梯形螺紋Tr32×6-8h（螺紋兩側(cè)留量0.2mm、槽底留量0.3mm）。用G70循環(huán)指令編程精車梯形螺紋Tr32×6-8h外圓至尺寸要求。用G92循環(huán)指令編程精車梯形螺紋Tr32×6-8h的槽底及螺紋兩側(cè)，控制好中徑尺寸。

采用重慶第二機床廠雙速電機前置四工位刀架車床（廣州數(shù)控GSK980TD系統(tǒng)），加工左側(cè)的程序省略，加工右側(cè)退刀槽及梯形螺紋加工程序如下：

O2233；（程序號）

N10 X100 Z100 M08；

N20 M3 S1 T0101；（底速擋 500r/min）

N30 G0 X42 Z3；

N40 G71 U2 R0.5；

N50 G71 P60 Q120 U0.3 W0 F150；

N60 G0 X24；

N70 G01 Z0；

N80 X31.8 Z-4；

N90 Z-50；

N100 X36；

N110 X38 W-1；

N120 X42；

N130 G0 X100 Z100 M05；

N140 M00；

…… （省略粗、精加工退刀槽程序）

N260 M3 S1 T0303；（底速擋 500r/min）

N270 G0 X34 Z5；

N280 G76 P030030 Q300 R0.05;

N290 G76 X25 Z-45 P3500 Q800 F6;

N300 G0 X100 Z100 M05;

N310 M00;

N320 M3 S2 T0101；（高速擋 1300r/min）

N330 G0 X42 Z3；

N340 G70 P60 Q120 F150；（精車精車梯形螺紋外圓）

N350 G0 X100 Z100 M05；

N360 M00；

四、換刀、換速加工梯形螺紋的操作技巧

用G76粗車完梯形螺紋后，G70精車梯形螺紋外圓。用G92指令精車梯形螺紋的槽底及兩側(cè)，一定會出現(xiàn)亂牙。較有效的解決辦法，就是正確對刀。高速鋼車刀精車梯形螺紋主要是控制精度及兩側(cè)表面粗糙度，選低速車削更容易控制兩側(cè)表面粗糙度。另外，低速車削螺紋時，卡盤旋轉(zhuǎn)和車刀進給速度都很慢，可以用眼睛目測來觀察車削時螺紋精車刀與粗車后牙型槽偏差多少。具體做法是：用G92指令編程精車梯形螺紋，程序如下：

N370 M3 S1 T0404；（底速檔 50r/min）

N380 G0 X34 Z5；

N390 G92 X33 Z-45 F6；

N400 G0 X100 Z100 M05;

N410 M00

3號刀、4號刀加工螺紋前已對好刀，直徑方向尺寸肯定正確，關(guān)鍵是換刀、換低速后軸向尺寸方向會出現(xiàn)偏差。編程時“G92 X33 Z-45 F6；”就是使4號刀刀尖不接觸牙頂。按編輯程序使光標(biāo)移到N370處，自動方式循環(huán)啟動，觀察螺紋精車刀與粗車后牙型槽偏移多少。往正方向還是負方向偏移，假如往負方向偏移，大約2mm（圖2）。當(dāng)程序運行到程序段N410時，車刀回到螺紋起刀點X34 Z5的位置，主軸停、程序暫停。此時，按錄入方式刀補使光標(biāo)移到004處，按W-2輸入。再按編輯程序使光標(biāo)移到N370處，自動方式循環(huán)啟動，觀察螺紋刀與粗車后牙型槽偏移多少（圖3）。

程序段N390，改為G92 X30 Z-45 F6；按編輯程序使光標(biāo)移到N370處，自動方式循環(huán)啟動，觀察螺紋刀與粗車后牙型槽偏移多少（圖4）。按上述方法，逐步調(diào)整刀補和修改程序段N390運行車削，直至使車刀對準(zhǔn)粗車后牙型槽底（圖5）。最后，修改程序段N390為G92 X24.7 Z-45 F6；按普通車床精車梯形螺紋的方法，空刀幾次修清牙底。程序如下：

N370 M3 S1 T0404；

N380 G0 X34 Z5；

N390 G92 X24.7 Z-45 F6；

N400 X24.7；

N410 X24.7；

N420 G0 X100 Z100 M05;

N430 M00

篇7

關(guān)鍵詞：自動回轉(zhuǎn)刀架；刀架控制原理；刀架電氣控制系統(tǒng)仿真

1 數(shù)控機床刀架的介紹

自動換刀系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。機床的加工性能受刀具夾持原件的結(jié)構(gòu)特性及它與機床主軸的連接方式的直接影響。而機床的換刀效率受到刀庫結(jié)構(gòu)形式及刀具交換裝置工作方式的影響，而整機的成本造價又受自動換刀系統(tǒng)本身及相關(guān)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度的直接影響。

2 數(shù)控刀架的工作原理及電氣設(shè)計

電氣是機械的控制中心，也就是說電氣原理的設(shè)計可以實現(xiàn)機械動作的復(fù)雜操作控制。下面我們通過數(shù)控刀架的電氣知識霍爾效應(yīng)、刀架的接線原理圖和具體的經(jīng)濟型刀架換刀過程等，對電氣原理的運用做進一步的了解。

2.1 數(shù)控車床四工位刀架換刀工作原理

電機會在接到換刀鍵或者換刀的指令后正轉(zhuǎn)，蝸桿、渦輪、軸、軸套由于花鍵的定位作用，同聯(lián)軸器一同轉(zhuǎn)動。軸套外圓上有兩處凸起，能夠限位軸套，使軸套在套筒內(nèi)孔中的螺旋槽內(nèi)作滑動，因刀架與上端齒盤同套筒相連，此時會因套筒的滑動被舉起，使上下齒盤分開，刀架抬起，當(dāng)套筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，刀架會被帶動旋轉(zhuǎn)90°（如不到刀位，刀架還可以繼續(xù)轉(zhuǎn)180°、270°、360°），而且此時控制裝置能夠收到由微動開關(guān)發(fā)出的檢測信號，直到刀架轉(zhuǎn)到指定位置，控制裝置會根據(jù)微動開關(guān)提供的刀架已經(jīng)到達指定位置的信號，使電動機反轉(zhuǎn)，此時定位銷會使刀架定位不再回轉(zhuǎn)，刀架則向下移動，上下端齒盤重新壓合。當(dāng)蝸桿繼續(xù)轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生軸向位移，壓縮彈簧，曲面壓縮開關(guān)使電機停止旋轉(zhuǎn)，從而完成一次轉(zhuǎn)位。微機系統(tǒng)的控制目的就是指四工位自動回轉(zhuǎn)刀架上的四把刀具中的任意一把轉(zhuǎn)到指定的工作位置。

2.2 數(shù)控刀架電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 霍爾原理在刀架中運用的簡單概述 一臺數(shù)控機床能夠進行生產(chǎn)加工的衡量標(biāo)準(zhǔn)即是它的精度，如果精度不能滿足需求，它就不能進行生產(chǎn)，而霍爾元件檢測的精確性卻在很大程度上保障著數(shù)控機床的精度。在數(shù)控機床上，常用霍爾接近開關(guān)來檢測刀位。首先，在換刀開關(guān)接通時會發(fā)出換刀信號，隨后放大器在電機的驅(qū)動下正轉(zhuǎn)，刀架被抬起，電機則繼續(xù)正轉(zhuǎn)，霍爾元件會在刀架每轉(zhuǎn)過一個工位時進行檢測，判斷是否為所需刀位。若不是所需刀位，電機繼續(xù)正轉(zhuǎn)，直到所需刀架轉(zhuǎn)到工位。

那么從電路的角度來看，當(dāng)整個電路被接通時，正轉(zhuǎn)線圈自鎖，換刀開關(guān)處于自動檔的位置控制開關(guān)進行自動換刀。而霍爾元件會在刀架轉(zhuǎn)到所需刀位時自動斷開，停止電機。此時翻轉(zhuǎn)電路接通，延遲反轉(zhuǎn)，刀架下降并壓緊。所以從這個過程中我們可以看出來霍爾元件在數(shù)控機床中不但起到了檢測與反饋作用，也是數(shù)控機床精度的可靠性保障。

2.2.2 四工位刀架PLC接線原理圖 機床PLC控制著數(shù)控機床刀架，而普通的四工位刀架用于普通機床，所以控制比較簡單。我們要分析數(shù)控機床的控制原理，其實就是分析車床刀架的換刀過程，而換刀過程其實就是PLC對控制刀架所有I/O信號進行邏輯處理與計算。另外換刀過程也需要設(shè)置一些相對應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)來保證正常進行。在我們分析之前，還得先了解關(guān)于刀架控制的電氣部分。刀架控制電氣部分如下圖所示。圖中a是控制刀架的正反轉(zhuǎn)，是強電部分；圖b控制的是兩個交流接觸器導(dǎo)通和關(guān)閉，實現(xiàn)圖a中強電部分的控制，是弱電部分；圖c部分是直接控制刀架的部分電路，控制繼電器回路及PLC的輸入及輸出回路。

圖中各器件的作用如下：

①M――刀架電動機；

②QF1――刀架電動機帶過載保護的電源空開；

③Km1，Km2――刀架電動機正、反轉(zhuǎn)控制交流接觸器；

④KA1，KA2――刀架電動機正、反轉(zhuǎn)控制中間繼電器；

⑤S1～S4――刀位檢測霍爾開關(guān)；

⑥SB1――啟動按鈕；

⑦SB2――停止按鈕；

⑧C――電容給刀架單項電機不項。

篇8

關(guān)鍵詞：曲面；數(shù)控加工；刀具位置軌跡；CAPP；人工智能

引言

“中國制造2025”和“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，整體制造業(yè)面臨的競爭壓力越來越大，企業(yè)既要控制生產(chǎn)成本和質(zhì)量，又要不斷優(yōu)化、創(chuàng)新制造工藝體系，力求擺脫“大而不強”的制造現(xiàn)狀。在汽車配件、航空發(fā)動機、船舶葉輪和模具型腔等復(fù)雜零件曲面的數(shù)控切削加工過程中，通常借助自動編程CAM，模擬刀具接觸三維零件的參數(shù)模型，利用偏置曲線不斷修正得到的切削軌跡。但該軌跡的生成過分依賴模擬刀具接觸算法，不可避免地會造成CNC代碼錯誤。因此，為確保數(shù)控切削復(fù)雜曲面的精度、效率和加工成本，可利用人工智能和CAPP優(yōu)化控制CAM刀具接觸計算過程，以獲得滿意的刀具切削軌跡和CNC加工代碼。

1改進的曲面加工工藝

改進的數(shù)控加工曲面工藝過程如圖1所示。工藝人員利用計算機和CAD獲取零件（曲面）的參數(shù)化模型，對模型進行圖樣和工藝分析，確定行距和步長，初步規(guī)劃刀具路徑，刀具與曲面接觸形成刀具接觸路徑，通過曲面及后置處理不斷修正刀具的位置路徑，通過CAM系統(tǒng)生成加工程序。改進的刀具軌跡即在生成加工程序前，利用人工智能和CAPP優(yōu)化刀具位置路徑，借助線性、插補及經(jīng)驗等優(yōu)化位置運動關(guān)系。

2刀具軌跡控制算法

數(shù)控加工曲面的刀具軌跡算法有等參數(shù)軌跡法、截面線法、等殘余高度法、多面體法等，實際切削時需要同時考慮實際切削和輔助切削路徑[1-2]。2.1等參數(shù)軌跡規(guī)劃等參數(shù)軌跡規(guī)劃有參數(shù)篩選、等參數(shù)步長、參數(shù)線等分及對分、局部等參數(shù)步長等方法，多適用于網(wǎng)格較為規(guī)整的參數(shù)曲面加工。其原理是對規(guī)整的曲面沿參數(shù)線方向作Bezier曲線細分，獲取細分點后用作刀具與曲面的接觸點，以輔助形成刀具的接觸路徑F=F（u，v）。等參數(shù)軌跡規(guī)劃計算方法簡單，執(zhí)行速度較快，但Bezier曲線細分不均勻時，獲取的刀具接觸路徑可靠性較低，容易產(chǎn)生重復(fù)的接觸路徑。2.2截面線軌跡規(guī)劃截面線軌跡規(guī)劃多采用球形刀加工，其加工軌跡沿截面切割零件（曲面）表面形成的一系列接觸點運動。截面多選擇平面或回轉(zhuǎn)曲面，且回轉(zhuǎn)曲面的直母線要垂直于零件（曲面）表面。在直角坐標(biāo)中，若截面切割零件（曲面）表面滿足方程C（t）=S（U（t））=S（u（t）,v（t）），給定第k條截面線Uk（tk）時，與其平行的等間距Δm增量為Uk+1（tk+1）=（uk+Δuk，vk+Δvk），則給定u0和v0時，可獲得初始曲線：鄣S鄣uu0-uminvv+鄣S鄣vv0-vminvvvv•M=Δm2.3等殘余高度軌跡規(guī)劃等殘余高度軌跡規(guī)劃是通過控制殘余材料的高度分布來降低加工零件（曲面）誤差。當(dāng)改變刀具步距時，刀具沿零件（曲面）表面行進的高度誤差一致，刀具間不會發(fā)生干涉和重疊。初始接觸路徑選擇零件（曲面）邊線為參考，每次生成的接觸路徑都基于前一次接觸軌跡的控制和在線計算。2.4多面體軌跡規(guī)劃多面體軌跡規(guī)劃主要適用于逆向工程，通過一系列切點擬合復(fù)雜的零件（曲面）模型。其基本原理是先通過離散化將零件模型分為有限個三角片，切削時，校驗刀具與零件（曲面）表面每個三角片幾何條件間的干涉關(guān)系，根據(jù)刀具和三角片的干涉量修正刀具接觸路徑。若刀具球頭半徑和零件（曲面）允許加工誤差之和不超過刀具接觸點與球頭中心距，對應(yīng)的刀具與零件（曲面）表面接觸點不能被加工，需要換球頭半徑較小的刀具對該區(qū)域進行加工。

3刀具軌跡生成及其優(yōu)化改進

刀具位置軌跡的生成需要綜合考慮刀具的接觸路徑，分析刀具接觸軌跡和幾何性質(zhì)、零件（曲面）的曲率和局部幾何性質(zhì)，確定刀具與零件（曲面）間的運動、運動特征、刀具在運動過程中局部坐標(biāo)變換和建立切削掃描零件（曲面）模型等。數(shù)控加工過程中，曲面造型多采用B樣條NURBS曲面的參數(shù)化設(shè)計方法[3]：對刀具接觸軌跡形成的刀位點數(shù)據(jù)進行擬合公差運算，確定NURBS曲面優(yōu)化步長的收斂條件；設(shè)定初始控制刀位點數(shù)，由零件（曲線）在齊次坐標(biāo)系中的切矢計算刀位頂點；根據(jù)弧長和弦長之比計算節(jié)點矢量，考慮插值條件，計算刀具軌跡的控制頂點，并通過NURBS曲線逼近，減少初始控制刀位點數(shù)限制；若加權(quán)后刀位點偏差范數(shù)大于擬合精度，算法返回重新計算刀具軌跡的控制頂點，并進一步逼近NURBS曲線，反之，利用NURBS曲線公式計算對應(yīng)刀位點序列，當(dāng)擬合精度滿足規(guī)定值范圍，輸出優(yōu)化后的刀位頂點。優(yōu)化改進刀具軌跡考慮積累的專業(yè)經(jīng)驗，由刀具接觸和位置軌跡CAPP作用于刀具接觸軌跡和位置軌跡的生成，如圖2所示。刀具接觸和位置軌跡CAPP基于專家推理和規(guī)則判斷，工藝人員通過編輯器編譯知識和專家決策規(guī)則，CAPP系統(tǒng)輸入為CAD生成的參數(shù)化模型、CAM生成的刀具接觸和位置路徑、數(shù)控加工代碼等，系統(tǒng)輸出為優(yōu)化處理后的刀具位置路徑和數(shù)控加工代碼。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲對應(yīng)規(guī)則，并解析參數(shù)化模型、CAM生成的接觸軌跡和數(shù)控加工代碼，通過決策規(guī)則選取解析后數(shù)據(jù)特征參數(shù)，由專家系統(tǒng)（人工智能）推理后，輸出對應(yīng)的刀具運行特征（運動特征線、局部變換坐標(biāo)和位置路徑），并將該類運動特征反饋回數(shù)據(jù)庫與歷史經(jīng)驗相比較，通過專家決策推導(dǎo)出最優(yōu)的位置路徑和數(shù)控加工代碼?；诘葰堄喔叨?、圖2所示的人工智能和專家推理，生成零件（曲面）的刀接觸和位置軌跡流程如圖3所示。等殘余高度規(guī)劃刀接觸路徑選擇最長的邊界曲線為初始刀具路徑Si（i=1），人工智能和專家推理CAPP負責(zé)優(yōu)化推理切削帶參數(shù)Uk+1（uj，vj）和刀具坐標(biāo)，便于調(diào)整刀具位置和方向角。

4數(shù)控切削效果

球刀半徑20mm，誤差0.08mm，數(shù)控加工某一曲面零件，如圖4所示，實際加工能更好地擬合刀具位置路徑控制，且應(yīng)用圖3的人工智能和專家推理優(yōu)化后加工誤差可控制在0.05mm以內(nèi)，走刀干涉量小，加工效率高。5結(jié)語復(fù)雜曲面的數(shù)控加工一直是制約汽車及航空發(fā)動機、船舶葉輪、模具型腔等零配件精度、質(zhì)量和制造成本的關(guān)鍵。由于曲面實體結(jié)構(gòu)和參數(shù)化模型的復(fù)雜性，數(shù)控加工不能保證高度完備的切削成形，其中曲面加工工藝和刀具軌跡算法依賴的CAM系統(tǒng)往往存在干涉問題而影響數(shù)控加工精度和效率。在此背景下，提出了基于人工智能和專家推理的刀具接觸和位置路徑CAPP系統(tǒng)，借助該系統(tǒng)，輔助CAM推導(dǎo)最優(yōu)的刀具位置路徑和數(shù)控加工代碼，可控制曲面數(shù)控加工的效率、成本和尺寸精度。

［參考文獻］

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[2]胡鵬，胡春燕，蔣念平.二維激光連續(xù)切割移動材料路徑算法及約束[J].中國激光，2014，41（10）：113-118.

篇9

關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù)；蝸桿銑齒機；應(yīng)用；效率

中圖分類號：TG547 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）01-0037-02

0 引言

經(jīng)濟的飛速發(fā)展，使得市場經(jīng)濟的競爭日益激烈，為了適應(yīng)競爭激烈的市場環(huán)境，企業(yè)必須從經(jīng)濟效益和社會效益考慮，提高自身的生產(chǎn)效率，縮減成本，來適應(yīng)市場經(jīng)濟。在市場調(diào)研過程中，企業(yè)對裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度要求隨之增高，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變的市場經(jīng)濟的適應(yīng)能力和競爭能力。

因此，數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中，占據(jù)主導(dǎo)地位。在A公司考察過程中，該公司提出將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于蝸桿銑齒機（專用設(shè)備），以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，降低工人勞動強度，從而實現(xiàn)提高經(jīng)濟效益和社會效益。

1 蝸桿銑齒機工作原理及效率

蝸桿銑齒機，作為專用設(shè)備，主要用于圓弧多頭蝸桿軸的加工。如圖1所示，其工作原理為：工件10采用一夾一頂?shù)难b夾方式，主動力為主電機1帶動工件10及刀架11旋轉(zhuǎn)，刀架進給通過進給電機5帶動進給絲杠13，傳動刀架快速移動，進刀通過進給手輪6手搖使刀架勻速進給，工件10旋轉(zhuǎn)與刀架11旋轉(zhuǎn)比例通過掛輪調(diào)整比例，銑刀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ每一圈同時對工件同一螺旋槽的兩側(cè)及底部進行一次加工（單頭蝸桿），如果為雙頭蝸桿，則調(diào)整掛輪，通過刀架旋轉(zhuǎn)兩圈對蝸桿進行一次加工，然后通過手搖輪進刀，再進行加工。由于次加工過程需要人工進給，并且記憶刀架旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，才可以進刀，并且加工余量大，操作人員勞動強度大，如出現(xiàn)遺漏，必須重新進行加工，且加工精度不高，必須專人專機，從而，使得加工效率低，操作人員勞動強度大，產(chǎn)品質(zhì)量不高，廢品率高。從而影響企業(yè)的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟效益。

2 提出問題與方案設(shè)計

為了改變上述現(xiàn)狀，A公司提出將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于蝸桿銑齒機設(shè)備上，要求通過數(shù)控技術(shù)改變機床的加工精度和減小操作者的勞動強度，從而提高生產(chǎn)效率，降低成本。

通過對上述蝸桿銑齒機的工作原理及運行過程中出現(xiàn)的弊端的分析，要達到要求，必須改變設(shè)備的傳動精度及進給方式，工件旋轉(zhuǎn)采用主軸伺服電機，以實現(xiàn)分度精準(zhǔn)，傳動采用滾珠絲杠副傳動，提高進給精度，刀架旋轉(zhuǎn)采用分圈技術(shù)，并將旋轉(zhuǎn)改為精密渦輪蝸桿副傳動，伺服電機進行分度，可實現(xiàn)快速旋轉(zhuǎn)和勻速切削，并能與工件旋轉(zhuǎn)進行插補運動。經(jīng)過改進可以全面提高產(chǎn)品的加工精度及其質(zhì)量，減小操作者勞動強度，縮減操作人員數(shù)量，縮短加工時間，從而提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

3 數(shù)控技術(shù)在蝸桿銑齒機的應(yīng)用工作原理及效率

將數(shù)控技術(shù)運用于蝸桿銑齒機，如圖2所示，其工作過程是：加工程序經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)運行，對各軸發(fā)出運動指令，經(jīng)過伺服驅(qū)動器控制各軸伺服電機運轉(zhuǎn)。其數(shù)控系統(tǒng)的控制工作過程為：程序在數(shù)控系統(tǒng)運行，由運動指令控制各軸移動或旋轉(zhuǎn)，具體完成過程如圖3所示，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器驅(qū)動伺服電機運轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)編碼器將位移反饋回驅(qū)動器進行比對，再有驅(qū)動器將信息返回系統(tǒng)，以保證位移的準(zhǔn)確，從而保證加工精度。

數(shù)控蝸桿銑齒機的工作原理：伺服主軸電機2接受到運動指令，進行旋轉(zhuǎn)，帶動工件旋轉(zhuǎn)或定向、分度等位移，根據(jù)蝸桿螺距與頭數(shù)不同，系統(tǒng)根據(jù)程序發(fā)出相應(yīng)的指令。同時，進給電機8帶動滾珠絲杠副7轉(zhuǎn)動，使刀架做前后位移（進刀或退刀），主軸旋轉(zhuǎn)時，刀架旋轉(zhuǎn)伺服電機5接收運動指令，進行旋轉(zhuǎn)與主軸做插補運動，帶動刀架快速轉(zhuǎn)動或勻速轉(zhuǎn)動，快速轉(zhuǎn)動一個角度，當(dāng)銑刀Ⅰ接近工件時，勻速轉(zhuǎn)動，進行螺旋槽一側(cè)的切削加工，刀具轉(zhuǎn)過固定的角度離開工件，刀架開始做快速轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)過固定角度，銑刀Ⅱ接近工件時，勻速轉(zhuǎn)動，進行螺旋槽另一側(cè)的切削加工，刀具轉(zhuǎn)過固定的角度離開工件，刀架開始做快速轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)過固定角度，銑刀Ⅲ接近工件時，勻速轉(zhuǎn)動，進行螺旋槽底部的切削加工，當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)過固定的角度離開工件，第一次切削加工結(jié)束，信號開關(guān)10將取到刀架旋轉(zhuǎn)一周的信號，送入系統(tǒng)，系統(tǒng)將發(fā)出進刀指令，進行下次切削加工（單頭蝸桿）；雙頭蝸桿時，系統(tǒng)在接收到刀架旋轉(zhuǎn)一周的信號時，將發(fā)出指令，讓主軸分度，然后，與刀架進行插補運動，加工第二條螺旋線，當(dāng)?shù)都苄D(zhuǎn)一周后，向系統(tǒng)發(fā)出信號，系統(tǒng)將發(fā)出進刀指令，進行下次切削加工，如此重復(fù)，直到螺旋槽加工深度到位。該工件加工完成。

將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于該機床，提高各軸的傳動精度，保證了零件的加工精度，減輕了操作者的勞動強度，縮短了加工時間，保證了工件的質(zhì)量和一致性，而且，改變了專人專機的局面，實現(xiàn)一人多機的生產(chǎn)模式，降低了生產(chǎn)成本，從而提高經(jīng)濟效益和社會效益。

綜上所述，數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備做為現(xiàn)代制造業(yè)的核心設(shè)備，將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于專用設(shè)備是企業(yè)發(fā)展的一個創(chuàng)新，為企業(yè)、為社會的發(fā)展起到了推動作用，加速了企業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展，提高了企業(yè)的制造能力和水平，同時，提高了企業(yè)對動態(tài)多變的市場經(jīng)濟的適應(yīng)能力和競爭能力。

參考文獻：

[1]彭平.試論機械制造中數(shù)控技術(shù)的運用[J].科技致富向?qū)В?011（26）.

篇10

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床；故障；診斷

我們知道數(shù)控機床是機電一體化高精度、高附加值、高自動化設(shè)備,盡管它也具有高可靠性穩(wěn)定性,但在實際生產(chǎn)工程中,由于環(huán)境復(fù)雜,干擾多,對數(shù)控機床實時控制系統(tǒng)的正常工作會產(chǎn)生很大的影響,加之人為因素及元器件特性變化，故障會隨時產(chǎn)生,因此對常見電控故障的快速診斷和維修就顯得格外重要。下面就結(jié)合FANUC數(shù)控系統(tǒng)機床具體故障，說明診斷分析方法。

1.FANUC 0i-MC數(shù)控機床開機急停報警

分析思路:由原理圖可知，急停故障是由急?；芈樊a(chǎn)生,使系統(tǒng)處于停止工作狀態(tài),通過線路分析可知,X8.4為外電路輸入數(shù)控系統(tǒng)的急停信號,正常工作時,X8.4為1(高電平24V),出現(xiàn)急停報警時除了軟件原因,X8.4必然為0(低電平0V),引起原因主要由急停按鈕X/Y/Z軸的限位開關(guān)或KA2繼電器引起。

診斷過程:首先進入PMC狀態(tài)列表,查看X8.4的狀態(tài),為0,然后檢查24V電壓及繼電器線圈觸頭,依次斷電測量急?；芈返拈_關(guān),逐一排除后,更換相應(yīng)的器件,開機故障消除。

2.回零故障

分析思路:回零故障分為,回零失效和X或進給軸找不到會零點,過行程。

1)回零失效,由系統(tǒng)原理圖知,方式轉(zhuǎn)換開關(guān)對應(yīng)輸入至系統(tǒng)的地址信號為X3.0-X3.3。

正常情況下,在轉(zhuǎn)換方式時,會有24V的變化,如無變化,則不會有正確的工作方式,重點是X3.2 X3.3的狀態(tài)。

診斷過程:進入系統(tǒng)的PMC狀態(tài)列表,查看X3.0-X3.3的狀態(tài),轉(zhuǎn)動方式開關(guān),觀察它們的狀態(tài)變化,然后進入CB105接線處,用萬用表測量X3.2.X3.2與0V的電壓,正常情況下,轉(zhuǎn)換開關(guān),會有24V電壓變化,不變化,則故障得以查處。

2)X軸找不到回零點,X軸回零減速開關(guān)輸入至系統(tǒng)的地址為X9.0,正常情況下為0,當(dāng)回零當(dāng)快壓到SQ時,X9.0變?yōu)?,診斷過程:首先進入系統(tǒng)PMC狀態(tài)列表界面,檢查X9.0狀態(tài)變化(通過移動X軸),到達減速開關(guān)處,X9.0無變化,則進一步檢查減速開關(guān)好壞。

3.手輪失效

分析:手輪只有在其方式時,才起作用。

分析過程:除了軟件參數(shù)方面的原因,就是線路故障引起,通過原理圖可知,首輪是通過I/O接口與系統(tǒng)相連,有4根線,5V電源及A、B兩根信號線,首先檢查線的通斷,然后檢查5V電源,逐一檢查,問題得以解決。

4.主軸不能啟動

分析;主軸不能啟動，從硬件方面分析有二,1主軸按鈕故障,2變頻器接線故障。

1)按鈕故障:停止按鈕地址X3.0,常態(tài)下為0,斷開為1,進入PMC狀態(tài)列表界面,檢查X3.0的狀態(tài),,然后檢查CB104接線處,查X3.0與0V電壓,若為24V,則不能啟動,檢查開關(guān).線路,故障排除。

2)變頻器接線故障:主軸變頻器供電的接觸器KM2,查進出線及電源,查接觸器線圈及電源,其次檢查給KM2線圈回路的KA10的常開觸頭,逐一排查,問題迎刃而解。

5.刀架故障

分析過程:刀架故障主要表現(xiàn)有:電動刀架鎖不緊，找不到某到位,刀架找不到任何刀位連續(xù)轉(zhuǎn)動。

1)電動刀架鎖不緊,發(fā)信盤位置不正:拆開刀架的頂蓋，旋動并調(diào)整發(fā)信盤位置，使刀架的霍爾元件對準(zhǔn)磁鋼，使刀位停在準(zhǔn)確位置。

2)電動刀架找不到某到位,對應(yīng)刀位的霍爾元件損壞或斷線:確認是哪個刀位使刀架轉(zhuǎn)不停，在系統(tǒng)上輸入指令轉(zhuǎn)動該刀位，用萬用表量該刀位信號觸點對+24V觸點是否有電壓變化，若無變化，可判定為該位刀霍爾元件損壞。

3)刀位轉(zhuǎn)不停,檢查發(fā)信盤及霍爾傳感器電源及線路。

總之，數(shù)控機床的故障類型很多,有機械故障,電氣故障,軟件故障等,不管是那類故障,要正確快速診斷維修，首先必須對數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)及工作過程及工藝過程搞清楚并掌握一般的操作技能,其次對系統(tǒng)的原理圖及實際分布要極為熟悉,同時要對系統(tǒng)的組成及連接心中有數(shù),關(guān)鍵要對系統(tǒng)參數(shù)及PMC程序要熟練,特別是重要的參數(shù)和程序,其次要正確使用常用的診斷工具(包括軟件工具)。同時平時注意收集數(shù)控機床技術(shù)資料以備隨時使用，這些知識和技能是維修數(shù)控機床的必要條件。

診斷維修的原則基本遵循從簡單到復(fù)雜，由外而內(nèi)，由淺而深過程，逐步循序漸進，膽大而心細。首先是可以看得見摸得著的器件，然后線路電源，其次系統(tǒng)部分的外觀接線及狀態(tài)指示，再次之就是PCB板級，最后就是軟件和參數(shù)，同時遵循一個原則就是遵循原系統(tǒng)技術(shù)要求，不得隨意更換改變系統(tǒng)要求，不得擴大故障范圍；做好維修記錄及故障原因的分析。

具備了上述條件,還必須有正確的方法和技巧,方法和技巧不是教條的文字,是長期理論聯(lián)系實踐的產(chǎn)物,一句話,熟能生巧,達到巧,就能游刃有余,無往而不勝。

參考文獻