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原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-02 原文发表时间:2007-07-03 人气:1

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1.主轴控制过程
双主轴柔性组合机床的主轴控制过程同一般数控机床一样,零件加工程序进入数控系统后,应用计算机运行实时操作系统,组织和调用相应的数控软件和硬件,输出主轴转速、位置等命令给伺服控制系统,由伺服控制系统驱动主轴转动和移动,如图1所示。不同的是,由于是双主轴系统,主轴驱动需要8个伺服系统。对于组合钻床进行加工时(包括工进、工退、下刀、抬刀)计算机依次输出1轴转速、2轴转速、1轴Z向进给、2轴Z向进给命令。当主轴快进、快退时,多轴控制器依次输出1轴X1n、2轴X2n、1轴Y1n、2轴Y2n4个位置。对于计算机而言,不仅仅是增加了1个轴的控制,而且还要对双主轴的位置进行检验,以避免2个主轴发生干涉。

图1 主轴系统控制示意图

图2 双主轴箱结构示意图

图3 主轴干涉检验逻辑框图

2.主轴干涉检验
双主轴箱的机械结构示意图见图2。由图2可以看到,双主轴在X-Y方向移动过程中有可能发生干涉、碰撞。为了避免发生主轴干涉的情况,计算机实时操作系统必须向各伺服系统输出准确的位置指令。因此,计算机主CPU必须在输出NC指令之前对主轴的运动过程进行仿真模拟。仿真过程中如果没有发生干涉,则可以向多轴运动控制器输出这些指令。如果发生干涉,对于工进指令,就要进行单主轴加工,对于跳刀指令则要对主轴运动过程中的双主轴间距逐点进行计算,并判断是否小于规定尺寸S(发生干涉的最大距离):若双主轴间距大于S则不会发生干涉,计算机进行下一点计算;若小于S,则发生干涉,计算机必须对主轴运动指令进行处理。干涉检验处理的程序逻辑方框图见图3。
在一般的数控系统中,跳刀指令一般是将坐标位置送达伺服驱动系统,伺服系统分别驱动各轴伺服电机按照跳刀速度直接到达各坐标位置,中间位置不作控制。一般X、Y轴的跳刀速度相同。图4为双主轴轨迹发生干涉示意图。A1、A2分别是双主轴跳刀的起始点,C1、C2分别是双主轴跳刀的终点。如果不对主轴的运动指令进行处理,主轴的运动轨迹分别是A1-B1-C1和A2-B2-C2。图中双主轴在A1-B1和A2-B2段的G1和G2点发生了干涉,直至Y2轴到位后,Y1轴再前进一段距离,2轴才脱离干涉。

图4 双主轴轨迹发生干涉示意图

图5 修改后双主轴轨迹示意图

假设X1、Y1、X2、Y2为1轴、2轴某一点的位置坐标,显然,如果|X1-X2|或|Y1-Y2|>S则肯定不会发生干涉,反之则需要继续验算。如果验算结果表明该点没有干涉,则进行下一点验算3若该点确实会发生干涉,则将上一点作为跳刀插入点输出。然后再将该插入点的X轴坐标和Y轴的终点坐标作为跳刀的第2插入点输出。最后执行跳刀的终点指令。如图5所示,干涉检验后的2个主轴的轨迹分别是A1-G1-H1-C1和A2-G2-H2-C2。由于G1-H1和G2-H2段的距离不相等,将使2个主轴不能分别同时到达H1和H2点。因此NC指令要等待2个主轴都能到达Y轴终点。其等待时间将视具体情况而定。
上述是主轴在X-Y方向做跳刀运动时的干涉检验。对于加工程序目标点干涉的情况,进行上述检验如不能解决干涉问题,就必须进行单轴加工。可以事先规定1轴先加工,然后2轴再加工的程序,反之亦可。
为了避免主轴误动作导致双主轴发生干涉、撞击,2个主轴应安装相互距离感应装置,当其感应到相互距离小于安全距离后,立即给控制系统发出停机信号,控制系统立即响应,停止走刀。

3.加工工艺规划方法
应用双主轴柔性组合机床加工机械零件时,因其双主轴结构既不同于一般的组合机床,又不同于一般的NC机床,因此,有必要对其加工工艺路线进行研究、规划,总结、归纳出一系列规律、方法,并用于实际加工中。

图6 工件示意图

图7 双主轴工作区域划分示意图

如图6中所示的加工零件,其中的小孔多达37个,如果采用组合钻床,由于孔距过于密集,主轴较难布置。如果采用NC机床,由于是单轴加工,加工效率较低,而采用双主轴柔性组合机床加工则将成倍提高加工效率,同时起到节约投资、场地的效果。
 

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