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开放式数控系统螺纹修复技术的开发研究

王素艳  
【摘要】: 机床数控技术最显著的变革发生在计算机数字控制(Computerized Numerical Control,CNC)领域中。数控技术是一种集微电子技术、计算机技术、信息处理技术、自动检测技术、自动控制等技术于一体的现代制造技术,机床数控技术就是以数字化的信息实现机床自动控制(如主轴转速、进给速度、换刀、切削液开关等)的专门技术,其中,刀具与工件运动轨迹的自动控制、刀具与工件相对运动速度的自动控制是机床数字控制的最主要的内容,自20世纪50年代出现CNC以来,数控技术了飞速发展。数控机床是一种具有高效率、高质量和高柔性的自动化加工机床,是提高产品质量和生产率必不可少的物质手段。数控维修改造是是目前国内的新兴产业,也是恢复机床生命力的有效方法,其成本低、周期短,并能增强原机床技术性能指标。目前,工业部门迫切需要数控加工技术对不合格的或已用旧的螺纹重复加工,现有的数控设备不具备这方面的功能,因而,研究跟踪原有的螺纹进行二次加工具有十分重要的意义。 本文在研究国内外数控技术基础上,提出了建立开放式数控系统的必要性。通过分析标准机床上螺纹工件的定位问题,确定了在已有螺纹工件轴向和周向均不确定的情况下任意装夹,通过对某一螺纹沟槽的对刀,结合位置确定方法把螺纹跟踪工件的位置、螺纹跟踪轨迹完全定位于工件坐标系中。采用PC+运动控制单元结构的数控系统,将CAK6150简易数控车床改造成为集开放式数控系统和闭环控制于一身的数控车床。该数控系统的建立包括软件和硬件的结构设计。应用数控系统的运动控制单元的高速位置捕获功能及与主轴完全同步的光电编码器的反馈信号,补偿车床起刀点信号和原螺纹轨迹起点之间的偏差,在车床上完成了螺纹跟踪修复技术的应用研究,实现了“螺纹重复切削”功能。进一步完成了自动编程和加工动态仿真软件的设计,软件包括主控模块、跟踪参数输入模块、数控代码生成模块、跟踪螺纹仿真模块。在软件中只需输入几何参数,即可生成螺纹的数控加工程序并进行加工动态仿真,以检验数控程序的正确性。改造后的数控系统可靠性高、性能稳定、操作界面友好、降低了操作者的劳动强度,提高了生产率,达到了预期的目标。


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