淺析多軸聯(lián)動數(shù)控機床
2009/12/10 8:53:40
通過采用正交試驗法設計試驗方案，優(yōu)選出最佳工藝方案，機床的加工精度滿足整體葉輪的技術要求，表面粗糙度Ra0.8～0.2?m，加工效率比手工拋光高19倍左右。 濾清器數(shù)控展成電解磨削也可以加工一些具有復雜型面的高硬度的零件，例如各種硬合金
刀具、量具、模具等。隨著我國科學技術的飛速發(fā)展，一些尖端科學部門和新興工作領域的許多裝備常在高溫、高壓以及惡劣環(huán)境中工作。因而高硬、難熔及具有特殊物理性能的材料得到廣泛應用，材料愈來愈難以加工。這必將為數(shù)控展成電解磨削這一新技術提供廣闊的應用前景。
整體葉輪是火箭發(fā)動機、飛機發(fā)動機以及航空機載設備的重要零件之一。整體葉輪工作在高溫、高壓、高轉速條件下，選用材料多為不銹鋼、高溫耐熱合金和鈦合金等難切削材料，再加上其為整體結構
北京漢陽，帶有復雜型面的葉片，使得它的制造非常困難，成為航空制造技術中的關鍵。
目前，整體葉輪的制造方法有精密鑄造、數(shù)控銑和特種加工。不管采用哪一種方法，加工余量都比較大，一般要靠手工拋光去除余量來達到葉型的形位、尺寸精度。手工拋光主要存在以下一些問題：葉型精度難以保證，廢品率高：要求工人技藝水平高：勞動生產(chǎn)率低，成本高：工人勞動條件惡劣，噪聲大，粉塵污染嚴重，而且易出現(xiàn)工傷事故。采用多軸聯(lián)動數(shù)控展成電解磨削可以很好地解決整體葉輪的精加工問題。
展成運動分析為了實現(xiàn)整體葉輪復雜型面的電解磨削加工，導電磨輪相對于工件的展成運動必須是多軸聯(lián)動。展成運動可分解為X、Y和Z向三個直線運動分量以及繞Z軸和Y軸的兩個轉動分量，其中前4個運動分量需要X 軸聯(lián)動，最后一個為勻速轉動。
展成運動的實現(xiàn)
根據(jù)加工整體葉輪的要求，已設計、制造出多軸聯(lián)動數(shù)控電解磨床（獲國家實用新型專利，專利號:96231072.7）。該機床運動機構的功能如下：
導電磨輪相對于工件的Z軸方向直線運動分量，由機床導電磨輪彈性支承帶動導電磨輪沿Z軸的直線運動來實現(xiàn)（0.0005mm/脈沖）：
導電磨輪相對于工件的X 軸方向直線運動分量塑料工業(yè)網(wǎng)版權所有，由機床工作臺帶動工件沿X 軸的直線運動來實現(xiàn)（0.001mm/脈沖）：
導電磨輪相對于工件的Y軸方向直線運動分量，由機床工作臺帶動工件沿Y軸的直線運動來實現(xiàn)（0.001mm/脈沖）：
導電磨輪相對于工件的轉動分量，由機床工作臺轉盤繞其心軸Cw的轉動來實現(xiàn)，工件的分度運動也由機床工作臺轉盤繞其心軸Cw的轉動來完成（0.001°/脈沖）：
導電磨輪的磨削運動為繞Y軸的勻速轉動。
組合式多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)
在滿足公差要求的前提下，葉片上由型值點坐標給出的型面有相當一部分可以用直紋面來近似。所以這類零件的加工可以采用直線刃邊的展成加工來實現(xiàn)。在磨削加工過程中，導電磨輪沿各聯(lián)動軸分別作均勻進給運動（包括直線運動和轉動），數(shù)控系統(tǒng)為各軸的驅(qū)動電動機均勻分配輸入脈沖。數(shù)控展成電解磨削加工的導電磨輪相對于工件的展成運動，就是由數(shù)控系統(tǒng)控制步進電動機帶動機床的運動機構來實現(xiàn)的。
該數(shù)控系統(tǒng)由經(jīng)濟型二軸數(shù)控單元組合而成，稱組合式多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)。該設計思想的核心是以單個數(shù)控單元相對獨立地控制單個聯(lián)動軸，由多個單軸的簡單運動組合成復雜的多軸聯(lián)動。而機床的多軸聯(lián)動主要通過獨特的數(shù)控編程方案來實現(xiàn):首先通過計算將導電磨輪軸線的運動軌跡以運動分量的形式分配給各聯(lián)動軸。然后為控制每根軸的數(shù)控單元確定一個共同的基準軸，在此基礎上對各個數(shù)控單元分別編程，以保證每個數(shù)控單元具有相同的運行周期，每個聯(lián)動軸具有相同的運動時間。由于各數(shù)控單元之間是相對獨立的，它們在加工過程中同時工作，實現(xiàn)了對機床各軸的并行控制，這與集中式微處理器數(shù)控系統(tǒng)依靠分時進行多軸控制的工作方式不同造車網(wǎng)版權所有，是真正的多軸聯(lián)動。這樣，只要在加工開始的時候，使所有數(shù)控單元同時起動，即可按預定的運動軌跡實現(xiàn)展成加工。為了達到各數(shù)控單元同時起動的目的，為整個數(shù)控系統(tǒng)制作了一個總的起動按鈕，在加工開始時刻按下該按鈕，統(tǒng)一的起動信號將同時傳送給組成系統(tǒng)的各數(shù)控單元，從而保證各數(shù)控單元同時起動。
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