有關(guān)雙刀架數控車(chē)床研究管理論文
1前言
雙刀架數控車(chē)床采用多刀同時(shí)切削，能縮短工時(shí)，提高生產(chǎn)效率，在批量生產(chǎn)中得到應用。數控加工的幾何數據和工藝數據，是NC機床工作的原始依據，由被加工零件的圖紙確定。用自動(dòng)編程系統進(jìn)行數控編程，必須以某種CAPP的方式獲取工藝路線(xiàn)、走刀軌跡、切削參數以及輔助功能(換刀、變速、冷卻液開(kāi)停等)。
對于毛坯尺寸偏差大的工件的數控加工，若按傳統的編程方式，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(huì )在某種情況下造成空切，而在另外某種情況可能會(huì )造成過(guò)切。過(guò)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控加工最好是根據每個(gè)工件的具體情況，來(lái)確定加工該工件的切削參數(如切削余量、走刀次數等)。本編程系統借助數控系統的刀具監控功能，在線(xiàn)測量工件上的一些關(guān)鍵點(diǎn)(稱(chēng)作測量點(diǎn))的加工余量分布情況，在加工過(guò)程規劃中確定工步所通過(guò)的測量點(diǎn)(一個(gè)或多個(gè))，由此得到本工步的切削參數。本文以我們?yōu)轳R鋼公司車(chē)輪輪箍分公司開(kāi)發(fā)的“雙刀架數控車(chē)床圖形自動(dòng)編程系統”為例，研究雙刀架數控編程系統的CAPP技術(shù)。該自動(dòng)編程系統以Microstation為圖形平臺，實(shí)現了CAD/CAPP/NCP的系統集成。
2雙刀架數控車(chē)床自動(dòng)編程CAPP的特點(diǎn)
雙刀架數控車(chē)床是一種高效的數控機床，由于采用雙刀同時(shí)切削，所以能夠有效地縮短單件加工時(shí)間，顯著(zhù)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(shí)間的長(cháng)短，也就是說(shuō)雙刀應盡可能地同時(shí)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雙刀架立式數控車(chē)床(該機床配有兩套SINUMERIK—810T數控系統)加工火車(chē)車(chē)輪為例進(jìn)行分析研究。該機床的數控系統采用主從控制方式，其左刀架數控系統為主系統(機床主軸速度等由左數控系統控制)，右刀架數控系統為從系統，左、右兩個(gè)數控系統以M21指令來(lái)協(xié)調兩個(gè)刀架的動(dòng)作，以R參數傳遞數據。據統計其加工效率可以比單刀架數控車(chē)床提高30%以上。
雙刀架數控車(chē)床自動(dòng)編程的加工過(guò)程規劃CAPP有別于普通的單刀架數控車(chē)床自動(dòng)編程的CAPP過(guò)程。因為在進(jìn)行CAPP時(shí)，加工的切削參數是未知的，實(shí)際使用的切削參數是在加工過(guò)程中通過(guò)測量得到的。在進(jìn)行CAPP時(shí)，必須要指定工步加工軌跡所經(jīng)過(guò)的測量點(diǎn)(一個(gè)測量點(diǎn)或多個(gè)測量點(diǎn))的信息。雙刀架數控車(chē)床加工過(guò)程規劃CAPP的復雜性還體現在必須保證能對用戶(hù)的規劃過(guò)程實(shí)施足夠的監控，確保不會(huì )造成加工時(shí)工藝系統的幾何干涉和工藝干涉。加工過(guò)程規劃CAPP以數控系統的M21指令(左右刀架動(dòng)作協(xié)調指令)來(lái)對用戶(hù)的規劃進(jìn)行可行性檢驗，以確保加工時(shí)左、右刀架在任何情況下都能正確工作，不會(huì )有干涉現象發(fā)生。系統設計為用戶(hù)的CAPP提供了極大的方便，左、右刀架工步的規劃既可以輪流進(jìn)行，也可以一邊完成后再規劃另一邊的工步。
3零件的幾何信息和工藝信息的提取
加工過(guò)程規劃CAPP是以人機交互方式規劃零件加工的一個(gè)工序的各工步，工步是加工過(guò)程規劃CAPP數據存取的基本單元，以工步ID來(lái)標識工步；以雙向鏈表來(lái)組織規劃數據，方便數據的存儲和修改操作，從而確保加工過(guò)程規劃CAPP有足夠的靈活性(規劃過(guò)程及工步工藝參數的可修改)。每個(gè)工步數據由刀具運動(dòng)軌跡數據和切削工藝數據兩個(gè)部分構成。由于記錄工步數據量很大，故用結構來(lái)記錄這些信息，以協(xié)調數據的內在聯(lián)系，同時(shí)又方便了數據的操作。
系統充分利用Microstation系統的GUI技術(shù)，以對話(huà)框和符合Motif標準的控制進(jìn)行人機交互。系統人機界面友好、操作方便。用戶(hù)以鼠標和鍵盤(pán)進(jìn)行人機交互，工步的幾何數據用鼠標在CAPP圖形文件中點(diǎn)取零件輪廓的方式獲得；工步的工藝數據用鼠標和鍵盤(pán)結合的方式輸入。
加工過(guò)程規劃CAPP以測量過(guò)程規劃的圖形文件和測量點(diǎn)R參數文件為輸入，以刀具清單為加工的裝刀依據；輸出加工規劃圖形文件，加工過(guò)程規劃CAPP數據文件。
一般工步規劃由五個(gè)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(gè)幾何圖素(直線(xiàn)或圓弧)組成，進(jìn)行CAPP時(shí)按切削的順序依次選取這些圖素。工步規劃的順序為：切削段的規劃，切入段的規劃，切出段的規劃，試刀段的規劃(可選)和工步ID的放置。工步以工步ID進(jìn)行標識。
在進(jìn)行加工過(guò)程規劃CAPP模塊設計時(shí)(圖1，圖2)，為了適應不同類(lèi)工件的加工，提高數控加工的柔性，設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(diǎn)所在圖素，然后再選擇切入段起點(diǎn)，加工時(shí)刀具從規劃的切入段起點(diǎn)沿加工面的法向切入。這種方法主要用于已知切入段起點(diǎn)位置的場(chǎng)合。
(2)法向從工件先選擇切入段的終點(diǎn)，然后再確定切入段起點(diǎn)的位置。這種方法主要用于已知切入段終點(diǎn)位置的場(chǎng)合。加工時(shí)沿加工面的法向切入。
(3)切向到工件首先選擇切入點(diǎn)所在圖素，然后再選擇切入段起點(diǎn)，加工時(shí)刀具從規劃的切入段起點(diǎn)沿加工面的切向切入。這種方法主要用于已知切入段起點(diǎn)位置的場(chǎng)合。加工時(shí)沿加工面的切向切入。
(4)切向從工件先選擇切入段的終點(diǎn)，然后再確定切入段起點(diǎn)的位置。這種方法主要用于已知切入段終點(diǎn)位置的場(chǎng)合。加工時(shí)沿加工面的切向切入。
(5)斜向從工件先選擇切入段的終點(diǎn)，然后再選擇切入段起點(diǎn)的位置。這種方法主要用于已知切入段起點(diǎn)和終點(diǎn)位置的場(chǎng)合。加工時(shí)沿規劃的切入段起點(diǎn)到終點(diǎn)切入。
為了滿(mǎn)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)的工件的數控加工，若按常規的方法加工將會(huì )損壞刀具甚至無(wú)法加工。為了適應這種類(lèi)型的毛坯的加工，因而定義了幾種特殊類(lèi)型的加工方法：
(1)變進(jìn)給量切入當刀具進(jìn)入切入段后，逐漸提高進(jìn)給量。該方法主要用于毛坯偏心較大部分的加工。
(2)工步交叉切削當前工步走完某一刀后，轉而跳到下一工步進(jìn)行切削，完成下一工步的加工后，再繼續完成當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(shí)，刀具切入點(diǎn)、切出點(diǎn)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(diǎn)或切出點(diǎn)處包容量過(guò)大而發(fā)生過(guò)切現象損壞刀具。
(4)中斷切入點(diǎn)允許加工過(guò)程中斷后，刀具沿另外設定的進(jìn)刀軌跡切入工件。該方法主要用于防止中斷后繼續進(jìn)行切削時(shí)，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(xiàn)幫助和操作向導，使得用戶(hù)可以在系統的提示下完成CAPP過(guò)程(圖3)；另一方面為了方便規劃，在切入、切出段規劃時(shí)系統提供了刀具動(dòng)態(tài)，用戶(hù)可以直觀(guān)地確定切入、切出段位置。
4加工過(guò)程規劃CAPP數據的存儲
加工過(guò)程規劃CAPP數據以記錄形式存儲工步數據，一個(gè)記錄存儲一個(gè)工步的數據。由前述可知左、右刀架的工步由工步ID標識，左、右刀架的CAPP數據分兩個(gè)文件存儲。實(shí)際存儲時(shí)，又將一個(gè)工步數據分為3個(gè)部分進(jìn)行存儲：其一為走刀軌跡幾何數據，其二為工步工藝數據，此外還有測量點(diǎn)信息。
工藝數據又分為工步工藝數據和走刀工藝數據，前者決定整個(gè)工步的切削參數(如：主軸速度檔，最大走刀次數，刀座號T，刀補地址D等)；而后者為工步中每個(gè)輪廓段(直線(xiàn)或圓弧)所獨有(如：進(jìn)給速度F，主軸轉速S，刀具監控號遞增值，精切余量，刀具半徑補償方式(G40，G41，G42)等)。工步走刀的幾何數據一般由4個(gè)部分組成：切削段數據、切入段數據、切出段數據、試刀段數據。測量點(diǎn)信息由測量點(diǎn)ID標識。
雙刀架數控機床加工時(shí)必須確保左右兩個(gè)刀架不會(huì )發(fā)生幾何干涉，而兩個(gè)刀架的位置又由NC系統的左右刀架協(xié)調指令M21來(lái)協(xié)調，這就要求在加工過(guò)程規劃CAPP時(shí)必須保證兩個(gè)刀架的M21在數量上保持一致。所以當用戶(hù)發(fā)出CAPP數據存盤(pán)命令后，系統首先將檢查左右刀架的M21匹配情況，若不匹配，系統將在警告框中給出錯誤揭示，并拒絕存盤(pán)命令，在M21匹配情況對話(huà)框中給出左、右刀架M21匹配表。
5系統的修改功能和容錯性設計
此外，系統給用戶(hù)提供了強大的CAPP數據編輯修改工具。修改功能分為兩個(gè)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；其二為工步的工藝參數修改，用戶(hù)可以在“工藝參數修改對話(huà)框”中對所有的工步工藝參數進(jìn)行修改。當用戶(hù)啟動(dòng)了修改命令并選定待修改的工步ID后，系統將在“工步工藝參數對話(huà)框”中顯示該工步的工藝數據，用戶(hù)修改完后即可將數據存入。
為了簡(jiǎn)化用戶(hù)的操作，系統設計有廣泛的容錯性。例如：通過(guò)限制工藝參數的范圍，可有效地防止數據的誤輸入；通過(guò)分析找出具有相互依賴(lài)關(guān)系的數據，當用戶(hù)設定這些數據時(shí)，系統以軟件中常見(jiàn)的數據項灰色顯示來(lái)限定用戶(hù)的操作。容錯性設計有效地提高了數據輸入的準確性，提高了編程效率。
本系統提出的以實(shí)測余量進(jìn)行毛坯精度低的工件的數控自動(dòng)編程概念，實(shí)踐證明切實(shí)可行，實(shí)現了各種型號的火車(chē)車(chē)輪的數控車(chē)削自動(dòng)編程。該方法對大型鑄鍛件的自動(dòng)數控編程具有很好的推廣價(jià)值。
【雙刀架數控車(chē)床研究管理論文】相關(guān)文章：
(熱)企業(yè)管理創(chuàng )新的研究論文05-21
企業(yè)行政管理研究論文范文10-04
基本公共衛生服務(wù)項目管理研究論文08-31
小學(xué)雙減管理方案09-23
企業(yè)財務(wù)管理研究論文12-22