高精度数控凸轮轴磨床数控系统开发

      高精度数控凸轮轴磨床数控系统开发。

      我国全自动数控凸轮轴磨床加工的凸轮轴精度往往达不到要求，故凸轮轴的加工主要依靠进口设备，但进口设备售价相当昂贵。为此，开发了套价格适中的高性能数控凸轮磨床控制系统。本文着重从系统的硬件组成和软件建模方面来进行分析，给出了高精度数控系统的实现方法。 随着全球汽车工业的高速发展，使得对凸轮轴的需求量越来越大。凸轮轴对汽车而言是个关键的基础部件，它安装于发动机内，控制气缸的进气和排气，个气缸由个进气和个排气凸轮控制，广泛应用于汽油发动机和柴油发动机，如摩托车汽车’火车卡车等。每个凸轮轴是由若干个凸轮组成，如缸发动机，个凸轮轴由个凸轮组成。每个凸轮其形状为桃形，由基圆和许多次曲线，次曲线及圆弧组成，其构成的封闭曲线称为生成曲线。 生成曲线的线型误差将直接影响发动机汽缸内燃料燃烧质量，进而影响发动机工作性能。每个凸轮轴都要经过对毛坯的车铣钻粗磨精磨等多个工序才能完成。凸轮轴磨床主要用于汽车摩托车及内燃机行业中的关键零件凸轮轴的加工。 它主要用来完成凸轮轴最后个工序粗磨精磨凸轮轴上的每个凸轮。我国凸轮轴的加工大多还采用传统的机械靠模加工方式，加工质量受到靠加工铜件 模机构的影响，凸轮型线难以得到保证，在定程度上制约了汽车工业的发展。但是，目前仅有少数几个国家能够掌握数控凸轮轴磨床技术，故机床售价昂贵，台价高达60~80万美元，国内企业般无法承受。 因此，有必要研制出我国自己的数控凸轮轴磨床，重点是凸轮轴磨床数控系统，以满足国民经济发展的需要。高精度数控磨床设计的技术难度大，其最大的优点是磨削精度高产品质量稳定产品更换灵活方便生产效率高。今天，由于计算机信息技术的快速发展，为高精度数控磨床的实现注入了新的活力。使得在Windows平台上开发多任务型的控制程序变得分的方便。 这样，数控系统在完成加工的同时又能够实时地完成其它的任务，如状态跟踪数据的提取和处理故障诊断系统检测等。另外，这也给开放型数控系统的开发变为现实，利于系统的维护改造和升级换代。所以，依靠今天的计算机平台，开发高精度数控凸轮磨床并保证其高精度高稳定性高可靠性和安全性变为可能。下面，就针对硬件和软件的设计来深入对高精度数控磨床的开发过程进行探讨。 数控系统的硬件组成是保证系统精度可靠性和实时性的重要因素。在本系统中，采用上下位机的控制体系结构，即“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统结构如图1所示。它由开放体系结构运动控制卡和IPC机共同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。 它本身就是个数控系统，可以单独使用。它开放的函数库供用户在Windows平台下自行开发构造所应用于制造业自动化控制各个领域。如美国DeltaTau公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMACNC数控系统日本MAZAK公司用菱电机的。MELDASMAGIC64构造的MAZATROL640CNC等。 由于是基于高速DSP和高精度晶振的控制系统，它可以满足高速高精度磨床的高速运算和高精度伺服控制的需要。根据控制轴数，初步选用美国ProDex公司的PCIx202卡。PCIx系列是基于PCI总线的高性能运动控制卡，其中PCIx202可控制两轴步进和两轴伺服电机。PCIx202卡的特点光学隔离的输入]输出，正负限位开关和原点信号输入，以及微分编码压铸产品加工器反馈信号输入;每轴独立或同时运动;每轴持续的线,性插补;圆弧插补;反斜线补偿;自定义，抛物线!S曲线和直线轨迹轮廓;和IO68M外围板兼容;电子传动装置;配有WIN95/NT/98/200/XP下的动态链接库，方便客户编写自己的应用软件;提供调试示范软件，可演示此卡功能，方便客户测试控制卡以及电机驱动系统。 为了保证工件主轴的动态特性，C轴必须采用高转矩/惯量比的伺服电机。考虑到机械结构和工件的转速范围要求，采用PAKER公司的大惯量直接驱动伺服。它可省略机械减速装置，减少由于减速装置造成的传动误差，也满足需要的反馈分辨率和控制精度。 通过插补运算看出，X轴的运动(凸轮部分)为近似的正弦函数，其运动控制精度直接影响了磨削精度，幅值精度影响尺寸误差，相位精度影响凸轮轴的形状误差。跟踪精度由伺服系统的动态特性决定，由于机械传动部分的惯量很小，所以选用小惯量伺服电机可以得到较好的控制效果。系统的软件是整个数控系统的核心，是关系到系统的精度稳定性’可靠性和实时性的最重要的因素之。 因此，在设计中必须采用合理的开发平台和优化的算法来进行设计。以达到减少设计工作量提高系统运行性能的目的，使系统具有开放性多任务的特点，同时要有利于系统的升级换代。在本设计中，所采用的是基于Windows平台的VC++0开发环境，在VC++0中开发基于。Y#的应用程序，具有开放性和多任务性，程序代码相对较少，运行可靠。 限于篇幅，在这里仅对系统的软件结构进行介绍，如图2所示。主要分为上位机管理程序上下位通信程序和运动控制程序3个大的部分。从软件结构图上可以看出，每个大的模块又分为几个子程序模块，其功能如图2示。 加工曲线的插补计算和工艺设置采用特殊的插补算法求出两轴的运动规律，才能通过伺服控制完成相应的动作，保证恒线速的实现。同时要进行些参数的设置，包括凸轮轴型号凸轮轴上凸轮个数凸轮的升程表X轴速度Z轴速度C轴转速砂轮线速度等的设置。加工数据的生成与编辑包括参数设置的所有数据生成，分析加工后凸轮的轮廓精度，并将凸轮的理论轮廓与叠加了计算误差和插值误差的磨削加工后的实际凸轮轮廓进行比较，并给出分析结果。对结果可以直接打印或进行人工编辑。 系统故障和安全管理完成各种报警信号的清除，包括变频器报警，伺服驱动器报警及各进给轴行程超出等情况处理，同时要对系统的紧急异常情况做出实时的处理，保证系统和人的安全。凸轮加工前后顶尖将凸轮轴夹紧，工作台沿Z轴移动对刀，凸轮轴旋转对刀，砂轮快进，凸轮轮廓加工开始。当个凸轮加工完成后，砂轮快退，工作台沿Z轴移动开始下个加工循环，并给出个加工循环所用的。砂轮修整完成砂轮修整电机的启动和判断砂轮修整电机是否正常运行，若没有正常运行则做相应的处理。 数控凸轮轴的砂轮修整包括5个过程。(1)砂轮后退;(2)工作台沿3轴移动;(3)对刀砂轮快进工进，按修整量修整;(4)修整时工作台沿Z轴往复移动;(5)修整完毕，恢复原位。着重论述了具有高性价比的高精度凸轮数控磨床的控制系统的设计方法，给出在硬件和软件上的设计模型。经过连机调试，该系统达到了设计目的，符合场的要求。 在信息技术迅速发展的今天，运用虚拟软件仪器代替硬件已经变为可能，因此，在以后的设计中，可以考虑用软件代替硬件的办法以求得更高精度可靠性和实时性，具有更高性价比的数控系统。

      鸿威盛精密科技是家专业致力于高精密数控机械对外加工的实力厂家，提供的加工业务包含数控走心机数控走刀机车铣复合CNC加工中心等对外加工，今天，鸿威盛精密科技为您总结了在大型机械加工过程中，大家应该注意的些安全事故有哪些，起来看看具体内容。数控机床在加工过程中，如果操作不慎的话有可能会带来危险造成事故，在实际的运行过程中，很多中小型企业忽略了安全方面的培训，导致很多操作不慎发生的些悲剧事件，加工过程中我们需要注意以下几点。首先，压力机械的是呀部分会导致些危险的存在，比如说冲床剪床粉碎和磨具等都属于压力类加工机械，因此，这类设备需要人为的进行操作，人为操作的情况就有可能因为疲惫或者是情绪化波动造成误操作，所以会有安全隐患，容易发生安全事故。其次，传动装置在实际的运行过程中发生的危险开率也比较高，机床的传动部件般为皮带或齿轮传动链条传动等几种所构成，这些部件在设计的时候般会考虑机械性能而忽视安全性能，很多甚至都没有进行保护层的设计，更有甚者传动部件裸露在外，容易对人的手部衣服头发绞入其中，从而导致伤害的发生。
      钻削上述材料时，钻头般应选用W6Mo5Cr4V2AlW2Mo9Cr4Co8等材质的钻头，这些材质钻头缺点是价格比较昂贵，而且难以采购。而采用常用的W18Cr4V普通标准高速钢钻头钻孔时，由于存在顶角较小切屑太宽而不能及时排出孔外切削液不能及时冷却钻头等缺点，再加上不锈钢材料导热性差，造成集中在刀刃上的切削温度升高，容易导致两个后刀面和主刃烧伤及崩刃，使钻头的使用寿命降低。

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