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1、设计分析 叶佩青等 轧辊铣床 nullnull null 系统的设计 null null轧辊铣床nullnull null 系统的设计叶佩青杨育平廖文和 周儒荣 null南京航空航天大学null南通机床股份有限公司 江苏南通 邮编南京 邮编 nullnull null null null null nullnullnull null null null null nullnull 摘 要null 本文介绍了螺纹钢轧辊数控锐床的工作原理 , 阐述了乳辊铣床数控系统的软件 、硬件结构 null 实现方法和软迹插补算法 。 该系统软、硬件均已调试成功 null 并已在多家冶炼厂投入使用 null 在
2、应 用中取得了良好的效果 。null关键词】 乳辊 插补 计算机数控系统nullnull nullnull nullnull null nullnullnull null null null nullnull null nullnull nullnullnullnull null null null null nullnullnull null nullnullnullnullnullnull null nullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnull null , null nullnull null null
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10、o lle r In te r p o la tio n C o m p u te r n u m e riea l e o n tro l (C N C ) , y s t e m引言随着建筑业的发展.螺纹钢用量不断增多.轧制螺纹钢的轧辊需求量也增多。 由于加工和修复这种轧辊的机床尚无定型产品 , 一般均由卧式铣床或车床改装而成。 改装铣床的工作原理是:根据螺纹钢规格大小做成不同粗细的镬杆及刀头.加上不同组合的挂轮幢刮一个个“ 月牙槽” 。 由于锉刀及键杆的限制 , 槽形必须分多次切削而成, 这样势必影响整个轧辊的制造速度;而且因为撞杆直径必须小于“孔形”槽的直径.所以规格越小的“孔形”越难
11、加工 , 为了保证质量.只得降低进刀量.这样效率就更低。 另外.根据冶金部标准.每根螺纹钢必须打上本厂的标记、等级和钢号等 , 还需采用电火花机床加工.这样一对螺纹钢轧辊加工周期较长。 为此我们合作开发了轧辊数控铣床.由我们承担轧辊铣床数控系统的研制工作。1 机床工作原理该机床利用车床改装.轧辊由卡盘和尾架装夹.由C 轴控制转动;Z 轴控制大拖板左右移动:小拖板装在大拖板上受 X 轴的控制作前后移动:装有高速铣头受Y 轴控制能在一定范围内摆动的刀具机构装在小拖板上。 通过C 轴的转动、 X 轴的直线往复运动, Y 轴的摆动组成复合运动来实现月牙槽的加工.Z 轴的移动可控制多槽的自动加工:整个加
12、工过程如下:l)工作分度后.铣刀体快速进给至图 1(a)位置.使铣刀头与工件刚好接触.准备切削 。2 ) 铣刀沿 X 轴方向进行铣削进给.同时工件开始由C 轴控制绕 2轴旋转.铣刀体绕 Y 轴顺时针水平摆动.形成月牙槽的加工 按照螺旋升角的大小和月牙槽深浅.在参数化编程中输人合适的参数.系统自动生成各轴的加工指令3)铣刀切削进给至图 1(b )位置到达月牙槽最深点后.开始沿 X 轴作负方向进给:4)铣刀 至图 l(c )位置月牙槽加工完毕时.即沿X 轴快速退至图 1(d)位置C铣刀体绕Y 轴逆时针方向摆至图 1(a )位置.开始下一槽的加工 轧辊的跳槽距离可根据需要通过编程来设定 当一圈的槽加
13、工好后.刀具可以根据程序要求在空位上 刻上有关规格.代号和等级标记:2 数控系统的设计收稿日期:199丁一03 一。丁年4 月 机械科学与技术 第26 卷 第2期根据要求 , 系统应完成如下功能:!息图1 札棍月牙糟加工过程 友好的用户界面; 能方便地进行对刀 、对月牙槽中心线等调试工作; 根据输人的轧辊尺寸、 月牙槽形状位置等进行参数化编程; 四座标三联动控制; 操作、零位、限位等开关输人信号处理 , 继电器、电磁阀等开关量输出信号处理。2.1 硬件结构设计为完成上述功能 , 并考虑到工业现场的要求, 轧辊铣床数控系统建立在工业PC 平台基础上 , 采用模块化功能板 , 整体式结构。 系统主
14、要由操作面板、标准键盘、 14 时彩显、 含运动控问卡的工控机、反应式步进电机及其驱动器、电源变压器等构成 。 系统控制结构如图2。咫232井口 健盘 软驱硬盘! l! ! 刀! 幽挤下护覃洲g开环步进电饥控制哭发性1/0 实时性1/0图2 轧辘锐床CNC 系统控制结构系统采用工控机作为其控制核心 , 在结构上将总线底板与主 CPU 板分开。 总线底板采用四层印制板 , 主CPU 板集主板 、多功能板(软驱 、硬盘、并口 、串口等控制)于一体.采用六层印制板 , 以减小布线密度.增加了抗干扰和耐灰尘的能力, 整个机箱采取了电磁屏蔽和防震措施 , 并有空气灰尘过滤装置以维持箱内清洁。 系统采用整
15、体式结构 , 缩短了控制系统与驱动器的连线长度 , 三只轴流风机抽风散热。 所有这些措施既保证了硬件的高可靠性 , 能够适应生产现场的恶劣环境 , 又与PC 机完全兼容 , 为软件的开发与扩展提供了有力的支持。系统采用双 CPU 方式进行控制 , 主 CPU 为80486, 从 CPU 为 8052, C P U 之间采用双端 口R A M 、并口中断、计数等方式进行全方位的立体通讯, 各种通讯途径间相互协调 , 相互补充, 保证了通讯的稳定、 可靠。 主 CPU 通过双端口 R A M 及并口向从CPU 发出各种命令 , 运动状态及中断申请等。从CPU 通过双端口 R A M , 向主CPU
16、 发出超程、机械原点等运动状态、待执行的指令段数等 。 当待执行的指令段数少于一定数值时 , 从CPU 可通过并口向主CPU 发出中断申请, 让主 CPU 暂停处理其它事情 , 优先进行指令分析 , 并通过双端口 R A M 送往从CPU .在从CPU 进行插补控制的同时 , 8 2 5 3 对开环步进控制中发出的脉冲进行计数, 主 CPU 通过10ms定时采用读取 8253的计数值。2.2 执迹挽划与播补算法2.2.1 当量分析X 轴控制小拖板进给, 用 n o步进电机与4mm丝杠直连 , 电机步距角为 0.75 。 , 则其当量为(5/60。)m m 。 C 轴 13 。步进电机经1:75 减速与主轴联接 ,电机步距角为 。.60 , 则其当量为:。.0 8二D 。/ 360mm,即兀D 。/ 4 5 0 0 ) m m, 其中D。 为轧辊直径 。Y 轴 130步进电机经1:30 减速控制高速铣头架的摆动, 电机步距角为0.60 , 则Y 轴当量为0.02 。 。 Z 轴 13 0步进电机 经4 :5减速与 6mm
