《5轴联动加工和复合加工机床快速发展.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5轴联动加工和复合加工机床快速发展.doc（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（
2、含5面加工机床）的发展。 在emo2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由cnc系统控制或cad/cam直接或间接控制。（三）、 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便
3、的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的ngc(the next generation work-station/machine control)、欧共体的osaca(open system architecture for control within automation systems)、日本的osec(open
4、 system environment for controller)，中国的onc(open numerical control system)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是
5、近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在emo2001展中，日本山崎马扎克（mazak)公司展出的“cyberproduction center”（智能生产控制中心，简称cpc)；日本大隈（okuma）机床公司展出“it plaza”（信息技术广场，简称it广场)；德国西门子(siemens)公司展出的open manufacturing environment（开放制造环境，简称om
6、e）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。1.2 FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识在这一节中我们了解FANUC数控加工中心作的一些基础知识。由于内容的要求，我们只作简要的讲解。1.2.1坐标系/对刀点/换刀点坐标系：主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设定，工件坐标系：又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。刀点：主要分为对刀点和换刀点，前者刀具相对工件运动的起点（又叫程序起点或起刀点）。后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程序，在加工零件的时候，我们只要调刀就可以执行。1.2.2常用基本指令在校徽的加工过程中，我们要用到这些基本指令：进给功能字F用于指定切削
7、的进给速度。主轴转速功能字S用于指定主轴转速。 刀具功能字T用于指定加工时所用刀具的编号。辅助功能字M用于指定数控机床辅助装置的开关动作。准备功能G指令，用于刀具的运动路线 。如下表1.1是G代码表。表1.1G功能字含义表（FANUCOM系统）G00 快速移动点定位 G70 粗加工循环G01 直线插补 G71 外圆粗切循环G02 顺时针圆弧插补 G72 端面粗切循环G03 逆时针圆弧插补 G73 封闭切削循环G04 暂停 G74 深孔钻循环G17 XY平面选择 G75 外径切槽循环G18 ZX平面选择 G76 复合螺纹切削循环G19 YZ平面选择 G80 撤消固定循环G32 螺纹切削 G81
8、定点钻孔循环G40 刀具补偿注销 G90 绝对值编程G41 刀具半径补偿左 G91 增量值编程G42 刀具半径补偿右 G92 螺纹切削循环G43 刀具长度补偿正 G94 每分钟进给量G44 刀具长度补偿负 G95 每转进给量G49 刀具长度补偿注销 G96 恒线速控制G50 主轴最高转速限制 G97 恒线速取消G54G59 加工坐标系设定 G98 返回起始平面GG65 用户宏指令 G99 返回R平面1.2.3编程方式在编程的过程中，有两种编程方式：一种是手工编程；另一种是数控自动编程，自动数控编程又分为：图形数控自动变成、语言数控自动编程和语音数控自动编程三种。手工编程的特点是耗费时间长，容易
9、出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。国外资料统计，手工编程时间与机床实际加工时间平均比是30/1。20%30%机床不能开动的原因是由于手工编程的时间较长引起的。在这节我们以FANUC系统的编程知识来讲解，在这个设计中，我们是以图形数控自动编程来展开的。手工编程过程总结：程序的输入：打开程序保护锁，按下PROG键 ，方式开关选择到编辑状态 ，DIR检查内存占用情况，输入OXXXX，按INSERT键（报警的话，说明该文件名存），按RESET复位，重新输入文件名。当我们建立了文件名后，文件名要单独占一行，每行的结束要用“；”（按EOB，在按INSERT插入），如果顺序号没有出来，我们可以把顺序号的
10、功能打开（按OFFSET SETTING键，选择SETTING，移动光标键，下面有个顺序号，参数是“0”，说明没有顺序号，所以我们将它改为“1”，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改参数，否则要报警），进行程序的输入。程序比较长的时候，我们可以将程序号的间隔调小，操作如下：MDI方式下按OFFSET SETTING键，按PAGE，找到“10”所在的参数号，将“10”改为“5”，按INPUT键。程序输入完后，我们可以进行程序的修改：替换（在键盘缓冲区输入要替换的字符，按下ALTER键），删除（删除单个字符，光标移动到要删除的字符按DELETE；删除一段，将光标移动到要删除的那一段上），程
11、序输入完了后锁上。程序的检索，例如检索O313按下面步骤进行操作方式在编辑状态下按PRGRM（进入程序画面）输入查找的程序号O313按箭头向下的光标键找O313程序号。程序的删除，例如删除O313按下面步骤进行：操作方式在编辑状态下打开程序保护锁按PRGRM（进入程序画面）输入删除的程序号O313按箭头向下的光标键找O313程序号键入删除的程序号O313按DELET操作完毕、锁上程序保护锁按功能软件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。1.2.4对刀对刀的方法直接影响工件的加工精度。所以对于不同的加工零件，我们要选择不同的对刀方法。X和Y向对刀，对于圆柱孔（或圆柱面）零件时：（1）我们采
12、用杠杆百分表（或千分表）对刀，这种对刀方法精度高，但是比较麻烦。（2）采用寻边器对刀，对于精度不太高，比较直观。X和Y向对刀，当对刀点为互相垂直直线的交点时：（1）采用刀具试切对刀。（2）采用寻边器对刀，精度高。在Z向对刀，Z向对刀数据与刀具在刀柄上的装夹长度及工件坐标系的Z向零点位置有关，它确定工件坐标系的零点在机床坐标系中的位置。加工中心采用长度补偿来做。为了损伤工件表面，在本设计中我们采用采用对刀杆对刀。移动机床将刀杆分别从X、Y慢慢靠近工件，若X方向显示的是X1，Y方向显示的是Y1。再反方向得到X2，Y2则分别记下此数据。我们采用G54坐标系，记下X、Y的值，按POS键，输入到G54坐
13、标系中。程序原点X、Y的计算方法如下：X=（X1X2）/2 Y=（Y1Y2）/2Z轴偏值：将株洲移动到工件的上表面，并与工件有微量的切削，纪录此值。按SYSTEMSFF/SET偏值，把Z轴的工件坐标值输入到对应的刀号的刀偏表长度补偿中。把计算的结果输入工件偏置画面中的G54中。1.2.5刀具长度补偿设置加工中心上使用的刀具很多，每把刀具的长度和到 Z 坐标零点的距离都不相同， 这些距离的差值就是刀具的长度补偿值，在加工时要分别进行设置，并记录在刀具明细表中，以供机床操作人员使用。一般有两种方法： 1、机内设置 这种方法不用事先测量每把刀具的长度，而是将所有刀具放入刀库中后，采用 Z 向设定器依
14、次确定每把刀具在机床坐标系中的位置，具体设定方法又分两种。 （ 1 ）第一种方法 将其中的一把刀具作为标准刀具，找出其它刀具与标准刀具的差值，作为长度补偿值。具体操作步骤如下： 将所有刀具放入刀库，利用 Z 向设定器确定每把刀具到工件坐标系 Z 向零点的距离，如图 1.1所示的 A 、 B 、 C ，并记录下来； 选择其中一把最长（或最短）、与工件距离最小（或最大）的刀具作为基准刀，如图 5-2 中的 T03 （或 T01 ），将其对刀值 C （或 A ）作为工件坐标系的 Z 值，此时 H03=0 ； 确定其它刀具相对基准刀的长度补偿值，即 H01= C-A ， H02= C-B ，正负号由程
15、序中的 G43 或 G44 来确定。 将获得的刀具长度补偿值对应刀具和刀具号输入到机床中。图1.11.2.6刀具半径补偿设置进入刀具补偿值的设定页面，移动光标至输入值的位置，根据编程指定的刀具，键入刀具半径补偿值，按 INPUT 键完成刀具半径补偿值的设定。操作如下：按SYSTEMSFF/SET输入刀具的半径补偿值。1.2.7机床操作面板的简单介绍下图1.2操作面板是FANUC0I系统的操作面板，图1.3是操作棉板的功能键板。图1.2图1.3显示现在机床坐标的位置（绝对坐标、相对坐标、相对坐标）。程序功能键，显示编辑的程序或正在运行的程序。刀具补偿表，设定工件坐标系，参数等。换档键，在编辑中进行字母和数字的切换。取消键，用于删除已输入存储器里的最后一个字符。输入参数和补偿值。程序的删除。程序的插入，在程序的修改过程中经常用到。替换键，程序的编辑、修改。图形显示键，观察刀具在加工过程中的图形显示。报警信息显示按钮。页面键有两个，用来进行页面的前/后翻。机床参数键。1.3 PRO/E软件技术1.3.1PRO/E3.0软件的介绍及其安装Pro/E（Pro/Engin
