触控机床加工技术（共9篇）
触控机床加工技术 篇1
随着高端制造业的不断完善和发展, 一些传统的机械加工设施已经完全被数控产品所替代, 因此加工制造行业对生产产品的精准度又提出了新的生产要求, 大幅度加快了产品的新老替换的速度, 这对数控机床的所有设备提出了高精度与高效率的硬性要求, 同时还要求其产品要有灵活性和通用性。加工制造业的发展和高端产品的成型都离不开数控机床设备, 数控机床成了一个地区乃至一个国家发展和壮大装备制造业的衡量标准。笔者结合自己的实际工作就目前数控机床的现状及应用做以如下的阐述。
1 数控系统的发展现状
在当前的制造体系中, 数控技术属于最关键、最重要的技术之一, 它是集计算机、微电子、自动检测、信息处理、自动控制等一系列的高新技术于一身, 具有柔性自动化、高效率、高精度等很多的有点, 在整个制造行业中, 对实现集成化、柔性自动化、智能化、一体化起着相当重要的作用。在集成化的基础之上, 数控系统逐步实现了超小型、超薄型化;在智能化的基础之上, 融进了多媒体、计算机、神经网络、模糊控制等多元化、多角度的学科技术, 数控系统进一步地实现了高精、高速、高效控制, 在加工制造的过程中能够自动修正、补偿与调节所有项的参数, 具体实现了智能化技术处理和在线诊断能力;在网络化的基础之上, 数控系统和CAD/CAM集于一体, 因为机床的联网, 从而实现了整个中央集中进行实时控制的群控加工技术。
2 数控机床的发展现状
我国属于工业制造的大国, 所以在整个世界的产业转移过程中我们要努力接受前端的技术转移, 以达到进一步掌握和吸收当前世界上较为先进的制造技术, 如果我们不能很好地抓住产业转移的核心技术, 我们必将会在新一轮的国际产业结构调整过程中, 演变成为制造业的“空芯”地带。我们用环境、资源、市场作为代价, 交换而得只能是新经济格局中的国际“组装中心”和跨国“加工中心”, 很难占据新时期世界制造业的制高点。这样的结局是我们不想看到的, 因为它不但会严重制约我们现代加工制造业的快速发展, 而且还将进一步地吞噬我们原有的优良传统制造行业, 我国制造行业当前具有如下几个方面的特点。
2.1 三高化的发展
效率、精度和速度是高端制造业的关键, 当前, 随着高速RISC芯片、CPU芯片、多CPU控制系统逐渐走进制造加工的各行各业, 加上一些带有高分辨率的绝对式检测元件, 实现具体的交流数字的伺服系统, 另外还可以进一步地完善和修改机床静态、动态特性, 通过多角度、多元化的改良和优化, 数控机床的加工越来越走向高精、高速、高效化的发展通道。
2.2 多轴化和工艺复合性
随着加工技术的不断完善, 一些单一的传统生产方式逐渐走出了历史的舞台, 取而代之的以减少辅助时间、工序为最终目的的组合式、复合型的加工方式。多轴、多系列的机床控制功能成了数控下一个发展的方向。现在的数控机床一次性可以同时加工数件同类别的工件, 在一台机床进行一次的装夹之后, 通过旋转主轴头、自动换刀或转台等相应的操作措施, 一次性地完成了多表面、多工序的复合型加工。
2.3 实时智能化
在数控技术发展的具体领域, 实时智能化控制的应用和研究正沿着不同的几个分支在向前发展, 最主要的几个分支有模糊控制、自适应控制、神经网络控制、学习控制、专家控制、前反馈控制等。比如在数控系统只中经常会配备相应的故障诊断专家系统、编程专家系统、刀具自动管理和参数自动设定及补偿等一系列可自适应调节的具体系统, 在所有高速加工的过程中, 综合运动的控制当中被引入了超前预算和预测相应功能以及动态前的实时反馈的功能, 在温度、速度控制、压力、位置等几个方面都是采用了模糊的控制, 让数控系统的具体控制性能将进一步地提高, 这样就会达到理想的控制目的。加上加工流程的多样性以及加工零部件的特殊性, 从而导致了数控机床的不同规格、不同品种、不同性能, 控制的具体参数也显得比较复杂, 调试的具体操作相对比较繁琐, 所以在电力电子技术和计算机通用技术、现代自动控制技术与数控体系结构被应用到下一代的数控机床的时候, 就必须要强调让新一代的控制系统一定要具有“智能化”和“开放式”的特点。
3 数控刀具的发展现状
从刀具生产领域看, 这几年在改革开放的硬环境下, 一些工具企业逐步引进了一些先进技术和高端装备, 生产出了一些高效的刀具, 并在具体的制造过程中得以推广, 也出现了替代进口产品的工件, 。但就整个行业的总体而言, 很多的工具企业, 还是依靠生产传统的标准刀具作为主打产业, 基本格局还是没有完整地过渡到生产高效刀具的轨道上来, 和西方一些发达国家相隔甚远。我国制造业中还有很多企业对刀具的使用停留在传统观念上, 倾向于采用廉价刀具来控制成本, 而不采用高效刀具来积极地提高效率。很多企业舍得花钱买机床, 却舍不得花较高的费用采用现代高效刀具来充分发挥机床的效率, 实际上是省了小钱, 丢了大钱。这方面, 应该认真研究一下国际制造业的有益经验。从传统工具企业发展到现代工具企业, 最关键、最本质的变化是工具企业从单纯的卖刀具转变为提供“解决方案”, 这是一次重大的战略转变。过去单纯卖刀具产品, 工具企业只对出厂的具体刀具质量负责, 不对用户的使用效果负责, 而现代刀具企业提供“解决方案”, 是承诺为用户的使用效果全面负责, 是为用户“降低成本、提高工效”出谋划策.提供全方位服务, 直到解决问题为止, 虽然也卖刀具, 但现在的刀具只是“解决方案”的一个载体, 和过去相比发生了质的变化。
4 结论
总而言之, 质量、效率就是高端制造技术的唯一主体。高精、高速加工制造技术能够大大地提高生产效率, 提高整个产品的档次和质量, 从而提高市场竞争能力和缩短生产周期。所以说, 制定符合我国国情的总体发展战略, 确立与国际数控加工技术接轨的发展道路是我国当前高端制造业的当务之急。
参考文献
[1]梁训.机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与装备市场, 2008 (3) .
[2]王成.浅谈数控加工技术在模具制造中的应用[J].机电信息, 2010 (18) .
触控机床加工技术 篇2
刘成同学是山东蓝翔数控学院即将毕业的学生，他当时入学之前和其他来蓝翔技校数控机床加工专业的同学一样，对于该专业的数控机床加工技术和加工中心技术两者的关系和概念分不清，都普遍的认为它们是一种加工技术或是一种机床设备。今天山东蓝翔刘成学长就对即将来山东蓝翔高级技工学校学习数控的、不了解这些问题的家长和同学做个简单介绍。
数控机床加工技术和加工中心技术它们都是属于机加工的一种，都是通过刀具、主轴、工作台三者之间的相对关系完成零部件的加工。但也在一定程度上它们存在本质的区别：
1）加工对象；数控机床它的加工对象是能做360°回转体的零部件。如圆柱。圆锥等。
加工中心它的加工对象一般为箱体零件，如发动机、电脑外壳 手机面板等
2）切削运动；数控车床是零件随着主轴的旋转，形成主切削运动的。加工中心是刀具旋转形成主切削运动的。
3）刀库；数控机床一般为4把刀具或者8把
加工中心是指备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。
4）功能； 数控机床它可以加工车、钻、扩、铰、车螺纹等，但他们一般情况是分工序完成也就是逐一完成，加工中心，它是把铣、铰、钻、镗、扩、攻螺纹集中到一体，在一次装夹中完成所有工序的加工。
5）轴的数量；数控机床一般只有2--3个轴。
加工中心是3个以上多的为6轴
触控机床加工技术 篇3
摘要：在现代工业生产过程中，数控机床有着十分重要的作用，数控机床机械技术加工效率高低将直接影响着企业经济效益。在实际生产过程中，数控机床机械技术加工效率的问题越来越受到人们重视。因此，我们必须加强对其效率的提升。下面就对数控机床机械技术加工效率地措施进行分析，希望可供相关从业者参考。
关键词：数控机床；机械技术；加工效率
前言
随着计算机技术的不断发展，传统机械机床与计算机技术相融合，致使出现数控机床，数控技术主要包括：硬件与软件。为更好的发展数控机床，就必须不断的提高数控机床机械技术的加工效率。但是在实际工作中，还存在着影响加工效率的因素。为达到提高数控机床机械技术加工效率的目的，必须充分了解影响因素，进而制定出有效的提高效率方法。
一、数控机床机械加工特点
（1）生产自动化水平提高。数控机床的运行主要是通过数据系统发出指令，进而对相关动作进行优化控制，通过采用性能更好的伺服传统系统和无机变速主轴，逐渐取代了普通机床的进给系统，逐渐实现了生产自动化水平的提高。
（2）无人操作逐渐实现。数控机床的功能集成和工艺复合使无人操作逐渐地实现，并且成为了数控机床的重要特征之一，同时能够对产品进行更为深层次的加工和处理，提高机床的附加值，不断地将新的结构设备运用到生产中去。
（3）科技含量不断提升。数控机床运用越来越多的先进技术来提高自身自动化的运行水平，在提升生产效率的同时，进一步保证设备的稳定运行，提高了设备的生产精度。
二、影响数控机床机械技术加工效率的因素
1、程序编写
数控机床加工的主要基础是计算机程序的编写，它决定着机床的工作效率。优化的程序编写能够提高数控机床的工作效率，主要体现在三个方面：①优化的程序能够充分开发机床的功能，使机床的使用价值最大化；②优化的程序能够进一步节省人工调试时间，提高工作效率；③优化的程序能够避免机床走空刀的几率。由此可见，优化机床程序编写也是一项影响数控机床加工效率的重要因素。
2、操刀路线
操刀路线是机械数控技术加工过程中较为重要的一环，操刀位置的确定对于整个机床的加工效率有着很大的影响。在大规模的生产过程中，一般会使用具有一定规模的数控机床，根据生产的需要，需要合理的安排操刀路线，确定出最佳的换刀点，缩短换刀的时间，这样才能进一步的降低机械设备在生产过程中的损耗，有利于整体价格的体现和效率加快，同时还能够在一定程度上节约生产成本。
3、机床使用安排
机械数控技术加工在我国已经得到了基本的普及，有些企业的数控机床已经使用了一段时间了，经过人为和环境的因素，设备本身都有不可避免的折旧。在这样的前提下，企业在开展大规模生产的时候，就需要对磨损程度不同的机床进行合理的机床加工分配，对于不同类型的加工设備选择最为合适的机床，不能一味追求生产的速度，提高机械数控加工技术水平还需要不断改善设备的状态，只有不断定期维护、检修设备，才能严格保证机械数据加工产品的质量。
4、数控机床应用水平不高
数控设备在中国制造业中已经有了较长的使用时间，虽然，有严格的数控机床操作规范、良好的机床维护保养。但是其本身的精度损失是不可避免的，为了控制产品的加工质量，我们定期对数控设备进行检测维修，明确每台设备的加工精度，明确每台设备的加工任务、对于大批量成批生产的零件加工工厂，应严格区分粗、精加工的设备使用，因为粗加工时追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度，精加工则相反，要求高的加工精度。而粗加工时对设备的精度损害是最严重的，因此我们将使用年限较长、精度最差的设备定为专用的粗加工设备，新设备和精度好的设备定为精加工设备，做到对现有设备资源的合理搭配、明确分工，将机床对加工质量的影响降到了最低，同时又保护了昂贵的数摔设备，延长了设备的寿命。
三、提高数控机床机械技术加工效率的方法
1、人员管理方面
（1）提高操作人员专业水平
在数控机床加工环节中，操作人员的专业水平直接决定数控机床的工作效率。作为数控机床软件的操控者，其专业能力与职业素养均将对数控机床的加工效率产生深远影响。所以，提高数控机床一线操作人员专业水平很有必要。
（2）规范数控机床操作流程
相较于普通机床，数控机床的操作流程更为复杂，操作工艺也更加丰富多样化。为确保加工活动得以顺利开展，提前制定好科学、规范的数控机床操作流程很有必要。因此，加工企业有必要在实际工作中，制定规范数控机床的操作流程，要求全体操作人员在工作期间，严格按照相关规范执行各项操作。
（3）对现有管理模式进行改良
数控机床的稳定运行离不开科学管理，只有提高管理水平，才能充分发挥出数控机床的功能与优势，为生产加工活动做贡献。所以，在工作期间，有必要定期对数控机床管理模式进行调整与改良，根据生产加工活动的具体需求以及数控机床的规格、类型、加工工艺等方面，制定不同类型的管理模式，以确保在不同生产加工活动中，不同类型的数控机床能够得到有效利用。
2、技术设备方面
实际上，加强对数控机床机械技术设备方面的研究，从技术层面着手是提高数控机床机械技术加工效率的根本途径。在对数控机床技术设备方面进行研究时，务必要结合数控机床的工作特点，针对具体情况采取具体的应对措施，在考虑到可操作性的同时，加强成本管理，以确企业的整体效益。
（1）恒定电网供电水平
数控机床集互联网技术与机床技术于一体，因此对电网供电系统有着极高的要求。以目前应用范围最广的数据机床为例，在电网供电极度不稳定的情况下，该装置内部的欠压保护装置报警系统根本无法发挥出正常作用。从技术可行性与经济性的层面来看，结合运行中数控机床的在自身特性，于电网系统中设置交流稳压器是解决该问题的唯一途径。
（2）正确选择合适设备
在数控机床运行期间，操作人员应重视数据机床设备的选型，特别是有关数控系统方面的选型，设备选型是否合理将直接决定数控机床的相关工作能否顺利开展。因此，相关工作人员在选择相关设备的型号时，务必要对工作环境、工作条件、生产需求等多方面因素进行充分考量。
（3）落实机床维护管理工作
数控机床的管理与维护是确保数控机床得以正常工作的重要前提，也是延长数控机床使用寿命的关键。因此，相关工作人员可定期对机床进行维护与管理，通过机床润滑等方式，对数控机床进行维护与保养。另外，部分数控机床运行环境较为特殊，为确保数控机床的应用价值得以充分发挥，务必对机床采取合适的方式进行保养。同时，不同型号的数控机床保养维护方式也不一样，润滑油的类型与使用方式切不可混淆。只有认真落实好机床维护保养工作，才能有效提高数控机床机械技术加工效率。
结束语
总而言之，在社会主义现代化经济的发展下，数控机床在现代社会发展的作用也是越来越大。高效率的技术作业，可以直接关系到数控企业效益，稳定数控行业发展。影响机床技术因素较多，我们必须保障数控机床处于优质的发展状态，才可发挥机械技术的效率价值。既要满足市场对机械制品的需要，又要保障数控机床良好的工作状态，降低机械故障，完善生产流程和工艺，体现数控机床高水平的生产能力。
参考文献：
[1]彭丽华；提高数控机床机械加工效率的方法[J].机床与液压，2012（07）：29-31.
[2]石金艳；数控机床关键技术综述[J].唐山职业技术学院学报，2012（02）：78-80.
触控机床加工技术 篇4
现在各行各业的竞争力水平都很高, 所以在一定基础上工作效率是取胜的关键所在。对于机械加工业来说, 数控系统和相关设备的稳定性是提升新时期的数控机床机械加工工作效率的最关键所在。科学在飞速的发展, 经济在科学技术的发展推动下, 也有了质一般的飞跃。制造行业的繁荣发展使数控机床趋于制度化和政治化, 所以提高机械加工的技术不论是对于数控机床还是对于整个制造行业都是十分重要的。数控机床与不同的机床不同, 它的自动化水平更高, 且在加工过程中稳定性较高, 尤其是对于一些复杂的零件, 普通的机床甚至无法完成, 而数控机床则可以, 而且在工作过程中工序相对较少, 基本不用更换卡具。所以数控机床在生产加工过程显然比普通的机床更具优越性。能够降低生产的成本支出, 还减少了人力, 从而从整体上提高了机械加工的工作效率, 也提高了加工企业的经济收益。可见, 提高数控机床的生产效率对于机械加工企业的重要性。其中, 数控系统是数控机床加工的核心部分, 数控系统的工作可靠性直接影响了数控加工过程的效率, 所以一定要选择合理的数控系统。
2影响数控机床机械加工效率的因素
本人通过长期对数控加工环节的观察和总结, 以及对数控加工过程中的运用设备、制造技术和操作的编程等分析, 总结出了影响数控加工环节的关键性因素, 下面将详细列出。
数控机床应用水平不到位
数控加工在我国的制造业中虽然使用的时间不短, 在操作过程中也有相关的数控机床操作规范以及维护措施, 但是机床本身的精度损失是无法避免的。为了提高产品的质量以及加工的工作效率, 对数控设备的定期检测维修工作很重要。对于大型的工厂还要明确每台设备的加工精度和加工任务, 很多工厂没有将加工设备细化, 比如没有区分出粗加工设备和细加工设备, 因为粗细的加工设备在加工速度、去除率、加工精度等各个方面都不同。所以应该将使用时间较长的、加工精度相对较差的设备用来进行粗加工, 对于新的设备以及加工精度好的设备作为精加工设备。很多工厂做不到对设备资源的合理安排、明确分工, 再加上对这些先进机械设备了解程度不够, 所以最终使机床的加工质量和加工效率都会降低, 而且数控机床的加工寿命也会降低。
操刀次数及位置不合理
在进行大批量的生产时, 换刀方式的合理选择会减小换刀的辅助时间、减小机床的磨损程度以及降低加工的成本。很多工厂在换刀点上设置的不当或者是不合理。在夹具的选择上、走刀路线上、刀具的排列位置上以及刀具的使用顺序等方面都没有做到具体化, 设计方案不是最优的, 这样就影响到了运行的成本以及加工的工作效率。
编程程序不规范
数控的机床工作简历在计算机的编程程序的运行上, 计算机编程主要完成对整个加工环节的具体步骤和控制。目前, 我国在信息技术的支持下, 计算机编程程序在数控机床的加工中虽然有所使用, 但是没有达到最佳的运用程度, 计算机编程很多还是繁杂、步骤繁多, 在系统的调试以及机械的加工过程中有很多的失误。这样加工的效率就有了很大程度的降低。
3提高数控机械加工生产效率的方法
数控机床的加工过程是软件和硬件结合来完成的过程, 所以要提高工作效率, 硬件和软件都是要考虑的部分。以下是具体的方法。
软件系统方面的提高
数控加工过程是由操作人员和加工流程的统一结合, 所以软件方面可以对软件的系统和设备的改造体系的操作流程的编程方面、操作人员的技能方面以及加工环节的具体管理方面进行优化。
加工系统操作流程的优化
合理的加工系统操作流程是提高软件工作效率的一方面。在保证加工产品的工艺质量的前提下, 可以对加工机械设备的质地、配置、精度甚至结构上进行改进, 在保证产品的基础上, 也可以加工的环节, 减少加工的时间, 因为有些时间在加工过程中是没有必要的。缩短数控机床的加工周期, 在一定程度上可以提升机械加工的工作效率。
选择专业的操作人员
操作人员是与数控机床机械加工设备流程接触最密切的, 所以, 加工人员自身的职业道德、本身的素质以及专业技术的水平直接对机械加工的工作效率起到很大的影响作用。现在我国数控机床机械加工的环节中主要出现设备的停止运行、机床的非操作错误动以及精度差错等问题。所以操作人员一定要对这些常见的问题有充分的理论知识, 还要做到长期的培训和技能的检测。第一线的操作人员还要树立起正确的价值观, 正确认识到自身价值和企业效益的观念, 这时解决机床机械加工效率的最基本的方面。
加强管理
不同的机床有其自身的特殊性, 所以在日常的生产实际中, 不同的机床要想发挥出它的优势, 做到真正的扬长避短, 这对于生产企业的生产效率的提高起到关键性的作用。当然机床的生产工艺是一个重要的方面, 但是此过程的人为因素也是一个非常关键的影响因素。所以高效的生产离不开科学化的管理制度。
加强机械加工效率
数控机床与普通的机床有很大的差别, 所以沿用传统的机床管理模式来管理数控机床是不正确的。数控机床要根据自身的特点, 一台数控机床和另一台的管理还不尽相同。所以要针对不同的机床采取特殊的管理模式, 这样才能达到最佳的机械加工效率。
硬件系统及设备方面
提高数控机床的机械加工工作效率最有效的途径, 还是硬件方面的系统和设备的改良和更新上。根据设备的加工工艺的不同以及其自身的加工特点, 在硬件方面的效率提高主要有以下几个方面。
供电的稳定性作用
数控机床的工作是在计算机的支撑下进行的, 因此它对电网的稳定性要求较高。目前我国数控机床技术相对来说也较为成熟, 但是, 比如在数控机床内部的过电压保护装置的报警系统对电网的要求也是较为严格, 不稳定的电网就不能完成正常的工作, 一旦不能正常工作, 接下来系统的线路熔丝、仪器器件损坏以及安全跳闸装置都无法进行正常的工作, 这样整个机械加工系统在运行上也不能保证安全了。不过现在很多大型的数控机床为了解决电网的电压稳定问题上有了新的突破, 有选择和针对性的配置了交流稳压器, 这样能够减少用电峰值期间的供电不稳定给装置带来的安全影响。所以这方面的影响很大程度上有了改善。
加强对设备的类型选择
工厂在选择数控机床上一定要提前做好研究工作, 数控机床设备在选择购买时一定要选择信誉度高的产品, 这样产品的质量有保障, 厂家的售后服务也好。在以后投入使用时管理起来也较为方便。
做好机床的维护和管理
数控机床的工作寿命受维护和管理的影响较大。数控机床的润滑是维护过程中一个很重要的方面。在对数控机床进行维修时, 一定要严格按照统一规定进行, 润滑油一定要选择正规厂家的产品。数控机床与其他普通的机床不同, 它的成本较高, 精度要求也很高, 所以润滑油的作用很大, 不合格的润滑油会堵塞机床, 甚至影响机床的正常工作。
传感器问题
数控机床与普通的机床相比, 继承了普通机床的优良性能, 同时自身性能上也有了很大程度的提升。数控机床很大程度的实现了自动化的管理, 不过正是这种自动化的管理使得安全问题频发。在机械加工的过程中, 数控机床内部的传感器会受到各种杂质和粉尘的影响, 如果机床自身的密封性不好, 这时传感器就很容易出现状况, 进而就不能正常的进行工作, 甚至造成失效, 此时系统就不能进行正常的运行。所以一定要对机床的传感器密封问题进行定时的检测, 只有传感器正常工作才能对机床的工作各方面有正确的判别。
4 总结
触控机床加工技术 篇5
一、简单概括数控机床加工技术
当今,机械制造开始运用计算机技术,通过先进的数控技术加工各种各样的零部件,一方面可以提高生产的效率,另一方面可以使零件更加精密。螺纹类零件在生产过程中,充分运用数控机床,这是运用新技术的重要表现,需要对零件的总体性能进行详细了解,对工艺性能进行分析,再制定出数控加工需要分几步,然后再对零件进行准确定位,进而在做好之前的工作的基础上进行零件的加工。通过数控机床进行零件的生产比传统工艺有了很大提高,能过促进生产效率的提高,是零件质量有了更好的保障,从而为机械制造更好更快发展打下坚实基础,也适应了时代发展的需要。
二、数控加工技术中工艺处理螺纹类零件的方法
针对机械螺纹类零件在进行数控加工中的工艺处理,需要采用集中引注和坐标式尺寸手段,对其中所有全方位的尺寸以及位置,比如点、线、面的全方位角度,都需要掌握好编程的原点作为基本,因为在数控加工的过程中是不会产生比较大的误差累计的,这就能够改动局部分散标注法的一些尺寸。同时在利用数控技术的过程当中,还要求刀路的使用也应该尽可能的简单,能够选择使用0b或者90b的方向进行切削程序,由于机械螺纹类零件的加工是不存在轮廓误差的出现的,所以说在加工的过程是需要保证零件的直线轮廓与坐标轴相平行的,这样能够使机械螺纹类零件的加工的精度得到保证。在数控加工中对于拐点的处理应该避免直角过渡,刀路材料的去除要合理均匀,尽量使冲击减少,最终提高零件的加工精度。
三、车削加工技艺——螺纹类零件中数控加工技术
车削加工技艺是是螺纹类零件的非常重要的一项工艺,运用这些技艺对提升零件质量有着非常重要作用。对于螺纹类零件的数控加工,第一步是需要对螺纹类零件做出图形,对图形作出数学处理来计算出加工点刀具的必需具备的最小角,进一步算出在循环工作中所需要的退刀的总的数量;要想对螺纹零件进行制作,就需要对其形状了如指掌,规划好奇形状特征,并进行周密设计,然后通过数控机床设定一系列的指令,从而实现对零件的数控加工工艺。切削过程中,一段要保证其稳定程度,不能有任何的马虎大意,另外刀具的切割过程中,要选择合适的刀具,加工中要有切实可行的措施作为保障,循环的次数要合理地设置好,这样可以很好地保证机械螺纹类零件的加工以及生产的高效率的。要想提高零件表面质量以及加工的精确度,就必须准确确定切削用量,在进行粗车切割的时候,一定要保证切割的效率,要做到及时、准确,还需要保证刀具的耐用度;精车车削中,一定要保证加工余量的均匀、适度,在刀具制造上,材料要用性高的,保证刀具的硬度,在切割中要保证其速度,不能有半点的拖泥带水。
四、数控仿真机械螺纹类零件
以上,本文介绍的数控加工对螺纹类零件的切割程序都做好了以后,那么紧接着就能用数控加工系统进行数控,从而实现高效配置。要想提升零件的精确度,就需要准确运用数控技术,任何一点的疏忽都可能影响零件的精密程度,都可能功亏一篑。另外,图样的使用也是提高精确度的一个重要方法。图样里面给出的多个精度尺寸数据里面,在编程人员进行选择数据的时候要选择中间值;而且,在进行加工的时候,要考虑到轮廓曲线,虽然这是微乎其微的,但是哪怕一毫米都对零件的精密度有重要影响,所以要考虑机械间的差距,尽可能把所有因素都考虑进去。在数控过程中,计算机自动编辑程序是不可缺少的,是实施数控的重要工具,也是保证零件精密度的重要保障。准确运用技术就编程,就不容易出现一些问题,降低误差的产生,进而保证编程的准确度。在走刀路线安排上,要做到科学、合理,这对零件的精密度也有很重要的作用。在数控过程中,加工的内容是需要缜密选择的,并制定详细的方法步骤,并画出工作图纸,以工序简图作为依据,下一步确定好走刀的路线,还要在图纸上画出来走刀的路线,对编程的步骤进行合理的简化;机械螺纹类零件在数控加工中,还应该考虑到控制系统的限制性,减少程序的出现错误的次数,进而提高数控加工机械螺纹类零件的制作加工的质量。
结论
总之,通过对以上内容的详细介绍,我们发现通过数控的利用,可以提升零件的加工效率和效果,这种数控工艺要在机械制造方面得到广泛运用,只有这样才能保证机械制造的准确无误,才能提升工作效能,为企业腾飞插上科技的翅膀。在计算机和网络发展的今天,数控也会焕发勃勃生机,相信,在科技发展的今天,数控会越来越广泛,会给社会和经济发展带来旺盛的生命力。
参考文献
[1]李立桂.机械螺纹类零件的数控机床加工技术探讨[J].湖北农机化,2014(1):50-50.
[2]王尚银.对《数控机床加工技术》中部分内容的纠正[J].学周刊c版,2010(10):208-208.
触控机床加工技术 篇6
1 概述
本文以轴流转浆式水轮机的转轮零件为例, 分析曲面零件在普通机床的加工工艺技术。轴流转浆式水轮机可分成两大部分, 即转动叶片与转轮体。轴流转浆式水轮机的叶片通常有4-6片, 其形状有弧度的扇形, 整体外缘线型也为曲面。该类曲面零件在普通机床加工事, 需要按照其特定的形状、大小以及外缘线型特征进行, 以保证零件与轴流转浆式水轮机的吻合。普通机床加工轴流转浆式水轮机曲面零件——叶片的原理是:利用模型间的相互活动 (带有弹簧的刀杆带动着刀具, 依照着靠模的形状运转, 刀具在这样的运转下就会在加工的零件上留下其户型的运动轨迹) 对零件的弧形曲面进行加工。
2 曲面零件在普通机床上加工工艺技术的改进
2.1 改进加工曲面的普通车床
普通车床加工曲面零件必须有足够的切削运动方式。普通车床加工普通零件的切削运动只有简单的主运动、横向进给运动、纵向进给运动几种, 而加工曲面零件则必须按照铣床加工曲面必须的切削运动要求, 在主运动、横向进给运动、纵向进给运动的基础上再加入垂直进给运动、纵横合成进给运动, 并在增加相应切削运动方式的同时进一步改造加工车床。
2.2 切削运动改造部件分析
普通车床切削运动具备主轴旋转、纵向进给运动部分、横向进给运动部分。主轴旋转由卡盘与工件一同做旋转运动, 是车床主运动部分。然而, 曲面槽切削加工时不需要这一部分参与。从人员安全与设备安全方面考虑, 应当对卡盘进行拆卸, 并给主轴安装防护罩。纵向进给运动是大滑板在丝杆的带动下, 沿着车床导轨进行反复运动。这一部分与加工曲面槽的纵向进给运动相符合, 可以原样保留。横向进给运动是根据垂直于车床的导轨做水平垂直方向的进给运动, 与加工曲面槽所需的横向进给运动相符合, 也可原样保留。加工曲面槽还需要在车床上加入控制切削深度的垂直进给运动, 该进给运动需垂直于车床导轨进行。此外, 还需加入切削S型曲面槽的纵横合成进给运动。
2.3 加工曲面零件所需的立铣头设计
传统的铣刀传动机制为:电动机电源接通→皮带轮随之旋转→三角带带动塔形皮带轮旋转→皮带轮带动立铣头主轴旋转→主轴带动铣刀旋转。传统的铣刀垂直进给运动流程为:放松锁紧器→旋转齿轴→齿轮与齿条啮合带动机架做上下直线移动→铣刀做垂直进给运动。加工曲面零件时, 需设计特定的立铣头。首先, 在立柱的侧面安装一根齿条。齿条由2只圆锥体销子定位和2只M12螺栓固定在立柱上。机架中间的内孔与立柱的外圆配合, 齿轮箱的齿轮与齿条啮合。当转动齿轴时, 机架随着齿轮沿着齿条上下移动, 即铣刀可以做垂直方向的进给运动。然后, 再在机架一端安装电动机, 塔形皮带轮的内孔与电动机的转轴配合, 拆去车床上的小滑板和刀架, 将中滑板转盘T形槽上的两只螺栓与立铣头立柱上的两个固定孔配合固定。
2.4 曲面槽的靠模法
曲面槽的靠模法是指滚轮在车床大滑板进行纵向进给运动时, 沿着固定靠模板的模型曲面做运动, 当滚轮进行纵横合成进给运动时, 铣刀加工出与固定模版中模型曲面一致的工件表面。
2.5 普通车床铣削加工工作台的添置
曲面零件的加工技术中, 铣削加工工作台是必不可少的装置, 如图1所示。可在普通车床两端的导轨上设置2副支撑座、2副压板, 以螺栓等将支撑座、压板与车床床身进行固定。在固定好的装置上放置工作台, 以螺栓等对支撑座与工作台进行加固。这样就可得到一个与车床导轨平行度高的铣削工作台面。
3 普通机床曲面叶片优化设计
3.1 普通机床曲面零件加工原理
由于轴流转桨式水轮机的转轮叶片外缘为弧形曲面, 其叶片形状多为扇形。普通机床加工该类零件时, 加工刀运动轨迹必须贴合叶片外缘。为加工出符合转轮体曲面与间隙的叶片, 通常普通车床需通过两个刀架和弧形靠模以及弹簧刀杆的配合运动完成。具体表现为, 刀具在弹簧刀杆的带动下沿着靠模进行运动, 通过刀具的运动轨迹得出加工零件所需的弧形轨迹, 从而完成曲面零件的加工。
3.2 普通车床加工曲面零件的基础设备要求
普通机床通常用以加工造型较为简单的零件。在加工曲面零件时, 需要对普通机床进行适当改造, 使其至少具备2个刀架、适用的靠模、弹簧刀杆、合理的加工尺寸范围。加工尺寸范围的设定, 可以根据2倍的弹簧刀杆尺寸、加工转轮的直径距离以及靠模的长度三方面尺寸的总和来进行。由于转桨水轮机的转轮一般都有约3m的直径, 那么加工的弹簧刀杆长度、加工转轮的直径、靠模长度分别为0.6m、2.5m、0.3m。根据以上尺寸计算, 加工立车尺寸应大于5m。尺寸在5m左右的立车设备配备与生产安排难度较大, 若投入大尺寸的立车与大尺寸的靠模装置, 其成本非常高。因此需要尽量缩小立车尺寸, 并尽量在不使用靠模装置的条件下完成水轮机转轮的叶片外圆加工。
此处之所以要省去靠模装置, 是因为当水轮机转轮叶片的转轮直径过大时要利用普通3.4m左右的立车完成加工, 而靠模装置的尺寸与水轮机转轮叶片的转轮直径差距很大, 无法使用。普通机床在不使用靠模装置的条件下加工水轮机转轮叶片, 需选择正确的刀具。其中, 刨床加工中的弧形部件加工样板刀, 加工出的工件形状以及精确度能与加工要求基本相符。但是, 该样板刀在加工水轮机转轮叶片时, 与工件的接触面积较大。工件与刀具双方所承受的刀削力都过大, 因此直接使用刨床弧形部件加工样板刀的方式显然也不可取。因为立床与刨床在结构上存在较大区别, 其加工方式不同, 两者的刀具要求与刀具使用方法也不同。所以, 可在刨床样板刀的基础上, 加工定制适用于立床用的样板刀。同时, 需正确对立床样板刀安装进行找正、装夹以及对刀, 避免工件挤动或刀具松动等给加工过程造成阻碍。特别是夹装过程与对刀环节必须密切注意, 以免对加工进度造成不利影响。此外, 需注意, 当加工过程中使用了靠模装置时, 加工的位置应选在叶片关闭处, 以利于样板刀运动。
3.3 加工操作注意事项
(1) 为保证加工质量与精确度, 进行轴流转桨式水轮机的转轮叶片加工前, 需对叶片旋转的中心线进行标注, 同时对叶片旋转的垂直线进行正确标注。正确的标注可以保证加工道具固定位置在牢固稳定的同时具备准确度, 刀具的中心线也可以叶片旋转中心为目标进行重合。
(2) 曲面叶片加工时, 为减小精加工中的切削力、进刀量以及刀具磨损等, 需改进切削方式。此外, 在粗加工过程中, 需计算出精确的转轮叶片直径、球形轨迹长度, 以确定走刀轨迹。
(3) 由于精加工时, 立车与刨刀的走刀方式不同, 自动走刀的方式又不可取, 因此可采取手动进刀方式以控制进刀量的精确度。进刀过程中, 最需要关注的是刀具与工件的接触面积, 因为刀具与工件接触面积的微妙变化会造成进程异常。当刀具与工件接触面过大, 产生刀台剧烈抖动或者产生怪响等现象时, 应停止加工。
(4) 应随时对加工精度进行检查。可在刀架上安装样板, 并保持工件旋转状态, 以塞尺对样板与工件进行衡量对比, 以适时检查两者差距。
4 结语
当前, 普通机床加工曲面零件的工艺技术较为复杂。由于普通机床自身欠缺直接加工弧形曲面零件的条件, 因此加工前, 必须对普通机床进行改造。例如, 适当删减与加设切削运动, 根据曲面零件加工要求设计立铣头, 选择、开发合适的靠模, 设置铣削加工台等。在曲面零件加工过程中, 需要注意保证加工精确度, 控制好切削力和进刀量。同时, 要时刻注意检查加工精度。
参考文献
[1]李闪林.浅谈普通机床加工的曲面零件工艺[J].山东工业技术, 2015, (15) :9.
基于数控技术的机械加工机床分析 篇7
本文讨论的所谓数控技术, 是指狭义概念上的在机械加工过程中, 对加工运动过程进行控制, 从而实现所需要的被加工件形状及精度的切削、焊接或挤压成型进行控制的技术, 是基于数控控制理论。与传统机械加工技术最大的差异在于, 数控技术更为强调自动化的检测与运动补偿, 因此会涉及到传感检测、计算机控制等多领域的技术。由于其具有极高的计算机亲和性, 因此还能有效促进CAD技术的发展。目前, 数控技术已逐步成为先进机械加工的主要技术, 受到了科研人员的密切关注, 其性能在不断提升、功能被大幅拓展, 适用的领域越来越广。
数控技术工作原理主要是通过计算机系统, 按照编制好的程序, 控制工作台或刀具的移动。在开始加工前, 一般需要利用外部输入设备, 将预先编制好的各种数据信息、加工程序输入到计算机中;随后计算机内部解码系统逐步解码各条指令, 直接控制各驱动电机, 以符合运动要求的参数控制加工运动, 在此步骤中, 插补功能极为重要, 同时为了保证运动路径的准确性, 对各类夹具的固定效果也有极高的要求;在加工过程中, 传感检测装置会持续对加工对象进行数据采集和分析, 及时将修正数据反馈给计算机系统, 以此保证加工的精密度。
二、基于数控技术的机械加工机床分析
(一) 数控技术在机械加工机床中的应用现状
1数控技术在机床设备中的应用
机床设备是直接参与各类零件加工的主要设备, 实现数字化控制, 能够有效提升机床的工作效率。数控技术在机床设备上的应用, 主要是将计算机控制装置与机床设备联系起来而实现的。计算机控制装置分析输入的数控程序, 向机床中心系统发出一定的控制指令, 使其按照一定的顺序执行加工操作, 即能实现数字化加工。
数控技术的最大优势在于, 可以对零件的几何信息进行数字化处理, 可以精确操作人眼无法有效识别的细微进给, 能够保证复杂曲面的精确度, 同时还能实现零件加工的一体化操作, 减少了频繁更换夹具、机床造成的误差。
以一个极为简单的零件加工为例, 如果我们需要加工一个底面为φ21mm圆、顶面为φ20mm圆、高度为10mm的均匀变化柱状体, 在传统机床上, 熟练的工人或许能够保证底面和顶面的直径, 但肯定也无法保证沿母线方向的均匀变化, 故而难以保证加工的有效性。但在数控机床下, 计算机能精确计算出每次横向进给时的纵向进给量, 使其满足加工精度要求。
以家具机械中的钻床为例, 目前已成功研制出具备钻头自动转换功能的单排木工钻床, 其示意图如下。该数控机床钻头库中共包含8个钻头, 通过更换主轴, 能够很方便地进行钻头的切换, 使得数控机床能够一次性完成全部钻孔加工, 能够大幅降低操作人力消耗。
2数控技术在机床生产线上的应用
数控技术在机床生产线上的应用, 实现了零部件各个加工工序的有序组织, 减少了人力参与, 使得部分及其困难, 甚至人工无法开展的工序实现了自动化操作, 有效提升了生产线的工作效率。与此同时, 当生产流水线出现故障时, 设备能够实现紧急停止, 能够有效保证正常的加工秩序不受大范围打乱, 同时还能保护加工机床, 在维修方面, 由于控制计算机记录了相关的数据, 能够方便我们进行故障的排查、解决。
以汽车车身的生产与组装为例, 如果不能在流水线上实现数字控制, 自动调整车身的方位, 而以人力去翻转, 自然难以保证各点的对位准确度, 从而也就无法保证零部件的组装精确度。而通过编制好的程序, 配合辅助机器人, 则能够大幅简化这一阶段的工作。
图2所示, 为某生产线上的开环数控转台示意图。
3数控技术在机械加工系统中的应用
随着数控技术的发展, 各类机械加工系统也逐渐实现了数字自动化操作, 虽然具体的工艺领域不同, 但实现了数控操作, 最大的作用同样在于降低最终的人力及物力投入。
以机壳毛坯制造为例, 目前数控技术应用较为广泛的机床是气割机床, 能够有效进行单件下料, 实现加工过程的连续性;又以数控铣床为例, 相较于传统铣床, 其加工孔洞的外形更为广泛, 同时因为其全封闭加工, 还能够协助我们有效进行废料回收, 对于实现节能减排具有一定的积极意义。
(二) 数控技术在机械加工机床中的发展方向分析
从上面的分析能够看出, 数控技术应用于机械加工机床, 确实能够在一定程度上满足目前的零件加工需求, 但是从长远上看, 还是需要我们继续开展深入的研究与实践的。具体而言, 我们需要从以下几方面做出改进。
首先, 提升自动化技术在数控机床中的应用, 早日实现机械加工的无人化生产。数控技术最大的优势在于提升了机床的工作效率, 然而从目前的现状看来, 还是很少有机床能够实现无人化生产。因此, 数控技术未来的主要发展方向, 应该是结合各种专家系统、智能化技术、神经网络技术、学习控制技术, 实现加工智能化, 进而实现加工自动化。同时, 智能化还将带来更为全面的加工网络系统, 这对提升相关企业信息集成度具有一定的积极意义。
其次, 数控系统需要从效率和质量两方面入手进行优化。效率和质量一直都是现代制造业强调的重中之重, 基于此, 速度和精度也一直都是数控系统的重要设计指标, 可以预想, 在未来了很长一段时间内, 我们的主要研究方向依旧是提升数控机场的加工效率和加工精度。
再次, 数控系统需要实现更为有效柔性化生产。柔性化对数控系统的要求主要体现在两个方面上:第一, 单一的数控系统需要具备较高的柔性, 需要利用模块化设计, 提升功能覆盖面, 并提升系统的可裁剪性, 以更好地满足更多用户的需求;第二, 同一群控系统必须能够适应不同的生产流程, 动态调整物料和信息流动, 保证生产的有序进行。
最后, 数控机床还应向着开放化、提升兼容性, 多轴化、提高设备利用率, 集成化、减少设备体积并提升安全性等方向发展, 以更好地促进机械制造领域的发展。
结语
机械制造属于重要的基础工业, 能够有效促进国家的发展。为了有效提升零件生产加工的精度及效率, 我们应该在机械加工机床中大力引进各种数控技术。基于此, 本文重点分析了何谓数控技术, 并就数控技术在机械加工领域的应用现状做了深入浅出的探讨, 在文章的最后, 对数控技术的未来发展方向做出了一定的展望, 旨在提升该技术的应用效果, 为我国数控产业和设备制造业可持续发展奠定基础。
摘要：随着社会的发展, 人们对各类机械设备的需求越来越高, 机械加工机床面临的考验越来越严格, 优良的机床, 必须能够有效应对高精度、异型、复杂曲面的零件加工, 传统的人工操作已逐渐无法满足这种需求, 因此我们亟需将数控技术更为深入地引入到机械加工领域。本文立足于此, 首先探讨了数控技术的原理, 随即分析了其在机械加工领域的应用, 观点仅供参考。
关键词：数控技术,机械加工,机床,应用展望
参考文献
[1]施金良, 刘飞, 许弟建, 等.变频调速数控机床主传动系统的功率平衡方程[J].机械工程学报, 2010 (03) .
[2]杨兆军, 陈传海, 陈菲, 等.数控机床可靠性技术的研究进展[J].机械工程学报, 2013 (20) .
[3]董伟, 杨向东.多轴多刀数控技术研究进展[J].机床与液压, 2013 (10) .
基于数控技术的机械加工机床探析 篇8
关键词：机械加工,数控技术,探究
数控机床在加工过程中, 编程和计算过程都会对加工质量产生重要的影响。数控机床在编程的时候, 细节很重要, 很小的误差都会产生很大的偏差。一旦产生了误差, 就得重新加工, 造成了工序和时间的浪费情况。数控机床工艺设计对零件加工过程的合理和准确性都会产生影响, 对数控加工的效率和零部件的质量也会产生影响。数控机床加工程序复杂, 综合性很强, 对加工工艺有很高的要求, 所以需要认真研究并且提出增效措施。
1 数控技术的原理
数控机床使用计算机嵌入式系统, 能够在计算机上远程控制和定位工作台, 还具备了和数控机床匹配的功能模块结构, 很大程度上提高了工作的效率。对固定工件进行位置处理, 能够保证程序正常运行。使用数控机床的时候, 把每个坐标轴移动分量传送到驱动光源中, 这样机床的切削运动就可以按照编制的路线进行。使用装置中的插补功能进行数据的记录, 控制系统把数据信号传送到控制装置中从而进行管理。中央处理器分析数据信息, 让每个部件都可以正常运转, 对零件进行精密加工处理。
数控机床使用的是数字信息控制运动过程和机械加工。设定编程程序, 让编辑好的程序控制设备。所以数控技术极大的提高了机械加工的设备的灵活性, 促进了加工机床的发展。在制造行业中, 数控技术已经是加工的主体, 数控技术的高低直接关系到产品的质量。
2 数控技术在制造行业应用
2.1 在机床设备中应用
数控机床是现代机电的重要组成, 能够有效的提高制造业的工作效率。数控机床的应用改变了原来的零件加工方式, 能够使用数字化技术处理零件的加工工艺, 使用编程发布指令, 让人工操作得到了取代, 提高了加工效率。在机床设备中应用数控技术, 能够让生产工序和各项设备有机配合, 不再调整机床工作台的位置, 能够实现复杂零件的加工。
2.2 在工业中应用
在工业中, 主要是将数控技术应用在机械设备生产线上。采用编程方法, 把需要的指令输入到了计算机中, 然后通过控制计算机实现机械设备远程自动化控制技术, 不再使用人工控制。数控技术具有很高的精确度, 在保证了加工质量的同时, 还能够提高生产效率, 人工工作的环境也得到了改善。在工业中应用数控机床能够完成复杂的加工任务, 在精度方面也有很好的精确度, 在工作效率方面更是比人工操作快速。一旦出现了故障, 数控机床的相关传感和检测系统, 就能够把故障的相关信息传输到计算中, 计算机就会停止机床的工作, 能够很好的保护数控机床设备。这样能够很大的节省人力资源, 让企业的成本降低。
2.3 在机械加工中应用
我国科学技术发展非常迅速, 不进行数控车床技术的更新就不能跟上时代发展的步伐。很多的机械制造商已经意识到了先进技术的潜力, 不断地引进先进的焊件。数控气割技术轻松的解决了单件下料难的问题, 在工作的时候, 只要保证压缩接触面积均匀, 就能够实现很好的密封功能, 对于产品的内外环凹凸面加工提供了保证, 实现毛坯到成品持续加工。数控技术在机械浮动油封中也得到了很大的应用, 能够将数控镗铣床编程和现代机械设备进行结合, 通过提前编制好齿形子程序, 调整结合角度就可以满足质量的要求。在机械加工中, 使用数控车床技术, 还能够提高零件焊接的精度, 进行密封, 能够从毛坯到成品持续加工, 很大程度上提高了加工效率。
3 数控机床增效措施
数控机床加工工艺和加工设备中有一些问题, 缺乏数控机床加工工艺的知识库和数据库, 缺乏加工切削参数, 缺乏数字化管理系统和制造系统。数控机床在加工的时候, 需要很长的准备时间和等待时间, 发生故障之后调试的时间也很长, 这些都降低了数控机床的效率。对我国数控机床加工工艺现状进行认真分析之后, 研究出了一些增加数控机床效率的方法。
3.1 提高自动化程度
数控技术在发展过程中, 会逐渐的提高自动化程度, 这是数控技术发展的趋势, 也是制造领域的要求。自动化程度加快之后, 能够减少加工的时间, 提高加工的效率。经过柔性生产线和柔性制造单元以及复合加工技术, 能够提高数控技术的自动化和连续性, 这样可以有效的降低加工所需要的辅助时间, 提高了生产效率。
3.2 优化加工过程
数控车床加工过程还存在一定的缺陷, 通过优化生产加工过程, 能够减少加工准备时间。在加工中, 使用先进配套的管理方式、生产技术、机械零件制造执行系统、刀具自动配送、机械设备管理等, 能够增强设备的开动率和完整性, 对于数控机床的持续运行和高效管理具有很好的作用。
3.3 优化加工设计和工艺
数控机床加工工艺需要优化, 在保证零件质量的前提下, 通过减少加工的时间, 提高加工的效率。数控机床使用先进的刀具或者是高性能的数控机械机床等, 能够仿真模拟数控机床的加工, 从而优化控制数控机床程序。优化加工工艺和加工设计, 能够提高加工的性能, 提高切削效率和主轴的加工效率。
4 总结
机械加工行业直接关系到我国经济水平发展的情况, 而数控技术的水平代表着机械加工行业的水平, 所以数控机床在国家科学技术等方面都占据着重要的地位。数控机床技术在很多的领域都有很广泛的应用, 同时也有一些方面需要提高。数控机床提高自动化程度, 优化加工过程和加工工艺, 提高加工的零件精准度, 都能够有效的提高数控机床的生产效率, 降低企业的生产成本, 提高制造行业的水平。
参考文献
[1]胡建忠.基于斜置锥台的五轴数控机床加工精度预测技术[J].高技术通讯, 2011 (12) :52-53.
[2]宋秀峰.浅议数控机床加工技术[J].科技资讯, 2013 (12) :85-86.
触控机床加工技术 篇9
1 虚拟加工环境建模
采用实体几何法建模思想, 层次化、结构化构建机床模型, 将机床的复杂建模过程转换为简单形体的建模活动的组合, 具体建模思路:以实际机床为对象, 忽略机床内部传动装置以及伺服装置等;对机床几何结构层层细分, 对部件形体按照相似性规则进行几何造型简化处理[1]。数控机床建模可通过VC++程序调用一些图形库 (如Open Inventor) 生成, 也可借助比较完善的三维建模软件 (如UG、Pro/E等) , 由于机床是由许多零部件组成, 结构较为复杂, 采用三维图形库软件Open Inventor进行造型非常困难, 而且也不可能一次性地在内存中编写绘图语句, 所以本文利用三维建模软件UG对数控机床零部件进行三维建模。刀具、夹具等的建模与机床建模类似。
虚拟数控机床是一个由许多零部件构成的装配体, 所以对上述建立的数控机床各零部件的三维几何模型组合, 根据各零部件物理模型间的装配关系装配成一台完整的虚拟机床。装配模型中定义了各零部件之间的相对位置和装配层次关系, 它反映了部件间的相互约束关系。对于零部件间装配的表达, 应当表达零部件拓扑关系。拓扑关系表达零部件间的连接性、层次性。虚拟机床的基本装配主要考虑机床各零部件的位置关系, 它表达了基本模型几何元素之间直接的相互关系。
由于整个仿真过程需要在三维图形软件Open Inventor所建立的虚拟环境下完成, 先将UG建成的模型导出成三维图形软件Open Inventor能够识别的以wrl为后缀的VRML文件 (基于网络的虚拟现实文件格式) , 然后将导出的机床零部件几何模型调入到三维图形软件Open Inventor虚拟环境中, 再对机床零部件进行旋转变换和平移变换, 使其处在准确的位置, 同时Open Inventor在这过程中采用深度缓冲算法对模型进行自动消隐处理, 得到理想的视觉效果。模型导入、变换的部分VC++程序代码如下:
机床各零部件模型根据它们之间的位置、约束关系进行装配后, 形成了完整的车床模型, 如图1所示。
2 工件毛坯模型建立
由于工件毛坯模型在切削仿真加工过程中要不断地改变, 而用三维建模软件所建的模型调入到虚拟加工环境下, 不能对其形状属性进行编辑, 所以工件毛坯的建模在三维图形库软件Open Inventor环境下进行, 能满足虚拟制造实时、交互的特点。
基于实体造型的方法所表达的几何模型, 对实体造型的技术要求高、计算量大, 相当耗时;基于图像空间的方法速度快得很多, 能够实现实时仿真, 但由于原始数据都已转化为像素值, 不易进行精确的检测;离散矢量求交法基于零件的表面处理, 能精确描述零件表面的加工误差, 避免了实体仿真时复杂的实体模型表示和布尔运算[2], 但如果离散方法不合适, 也会造成计算量大, 运算速度慢的缺点。
基于三角网格的方法[3,4]综合了基于图像空间的方法和基于离散矢量求交法的一些优点, 在良好的系统交互性效果下, 简化了模型, 考虑到显示速度与显示度的折中, 提高了绘制实时性。三角网格模型适用于2-3轴零件的数控加工过程的仿真。
由于车削工件毛坯多为回转体, 且多用于加工回转表面。所以采用基于三角网格的方法构建工件毛坯模型, 利用VC++和Open Inventor编程, 将工件毛坯的外表面离散为均匀点阵, 再将这些点阵按照规律构造成三角形网格, 然后将车削工件旋转面的两个端面, 以圆心为公用顶点与端面上的离散点组成三角网格, 就得到工件毛坯三角网格模型。三角网格密度越大, 则仿真结果越准确, 但数据存储量也越大, 这样就会对计算机的运行速度带来影响;但当三角网格过疏时, 就会影响仿真效果。因此, 三角网格密度不宜过密, 也不能过疏, 达到精度要求即可。工件毛坯模型如图2所示。
3 加工仿真技术研究
数控加工仿真是数控机床在虚拟环境中的映射[5], 它能实现功能特征、几何特征与实际机床的一致性。数控加工仿真主要分为机床运动仿真和去除材料仿真两个部分。
3.1 机床运动仿真
机床运动仿真表现为大拖板与导轨之间相对运动, 小拖板与大拖板之间相对运动以及卡盘随主轴的旋转运动。运动仿真可以通过VC++编程软件调用三维图形软件Open Inventor的类节点函数组成虚拟进给系统, 利用So Timer Sensor类函数获得运动部件坐标位置, 再通过So Rotor及So Translation类函数控制虚拟车床主轴的旋转和大小拖板的平移运动。
3.2 去除材料仿真
去除材料仿真过程是利用计算机图形技术, 通过动画的形式, 形象直观地模拟切削过程。对NC代码进行读入和解析, 获得刀具的坐标位置, 在虚拟加工环境中进行切削加工。其流程如图3所示。
根据数控车削加工的特点, 工件随主轴作回转运动, 刀具作进给运动。刀具切削工件的过程属二维运动, 可以看作平面坐标系中刀具位置和工件截面位置的比较, 如图4所示。当刀尖位置的z坐标大于或等于工件截面的z坐标时, 不改变工件半径, 如图4 (a) ;当刀尖位置z坐标小于截面的z坐标时, 则用刀尖的z坐标值替代工件半径, 如图4 (b) ;从而改变工件整个一周的网格节点坐标, 生成新的三角网络模型, 来实时模拟工件材料的去除加工过程。
在实时加工仿真中, 刀具模型与工件模型之间进行切削运算, 根据运算结果更新工件实体模型数据链表中的信息, 然后调用实体显示程序, 获取链表中的数据并将工件的模型显示在屏幕上, 由于NC代码运行和数据更新速度比实体显示的过程快得多, 所以整个加工过程中, 利用Open Inventor的双缓存技术、定时器技术以及界面更新技术可获得平滑逼真的动画效果。如图5为工件平面图, 图6为车削仿真效果图。
4 结语
三维建模技术是整个仿真系统实现的基础, 仿真模型的好坏决定着仿真系统实现性能的优劣。本文采用实体几何法对数控车床进行建模, 用基于三角网格方法建立工件仿真模型, 结合VC++和Open Inventor编程, 利用虚拟进给系统, 对车床运动和工件切削进行仿真, 得到了良好的仿真效果。
参考文献
[1]周静, 陆宝春.数控仿真系统三维建模技术研究[J].机床与液压, 2007 (4) :68-70.
[2]余湛悦, 周来水, 张臣, 等.提高数控加工仿真速度和效果的关键技术研究[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2004, 16 (5) :642-647.
[3]Jaler V, Lar RWH, GreenM.Real-timeMulti-resolutionModeling for Complex Virtual Environments[C]//Proc VRST96, Hong Kong, 1996:109-118.
[4]Heekbert P S, Garland M.Multi-resloution Modeling for Fast Rendering[C]//Proc, Graphics Interface, Canadian, 1994:43-50.