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非圓零件磨削加工
在加工非圓形狀的零件時,外圓磨床正在提高生產力。從事非圓磨削的車間、過去采用凸輪驅動磨床或結合使用平面磨床與工其磨床,這些方法已被證明在生產中不靈活,而比安裝麻煩。
另一方面,外圓磨床在其能夠處理的磨削工件類型時具有靈話性,同時具有車間降低生產成本必須的精確度與剛性。此外,外圓磨床能夠使車間安裝較少的機床,就能夠加工更多的零件。
非圓零件在外圓磨床上磨削的成功,取決于準確的機床運動,因為此方法是兩個機床軸C軸與X軸之間的內插法。C軸即工件旋轉軸,X軸是磨頭軸。磨頭從工件進出,跟隨非圓零件輪廓的輪廓線。通常與X軸是反向,同時,工件夾頭主軸加速與減速,維持磨輪上負載恒定,避免零件表面缺陷。
為了確保軸的運動準確.許多外圓磨床制造商在X軸上結合了靜壓方法、線性電機、高分辭率標尺及在C軸上安裝整體式電機、直接馭動靜壓主軸及旋轉編碼器。所有這此部件一起作用.幾乎可以消除X軸與C軸的背隙與微小移動。
公司的項目投標經理Dwight Myers稱,“在非圓磨削中,當機床軸反向時,車間最該關注的是‘沖擊運動’,例如,帶滾珠螺桿的機床,當軸反向時,經歷了柔性(跳動與/或偏轉)。另一方面,線性電機及靜壓方法系統具有可消除此種現象所必須的剛性。”
據 稱:“靜壓方法可以讓磨床進行極慢地運動,不會發生微小位移,位移會在零件表面與輪廓上產生微小的反向痕跡。Beaulieu還指出,靜壓主軸消除了主軸反向錯誤,當在中心線之上或之下磨削時,這種錯誤可從零件表面及磨削負載的波動引起的錯誤中顯露出來,在非圓零件磨削中通常會出現這種情況。他補充所,甚至當其上負荷發生變化時,靜壓主軸仍能保持剛性。
除靜壓軸承之外,大多數制造商使用整體式直接驅動主軸,用于非圓零件磨削的外圓磨床的C軸。此種主軸是直接與驅動它們的伺服電機耦合。這些電機實際上是嵌在旋轉軸內,不需要皮帶或齒輪。 磨床公司主軸分部的主管Eugene Supernor說皮帶或齒輪會形響軸的準確度。
然而,并不是所有制造商都使用液壓主軸,Studer為其外圓磨床配備的就是采用高精度滾珠軸承的直接驅動主軸。 r外圓磨床分公司的全國銷售經理Hans Ueltschi稱,公司發現,滾珠軸承主軸在速度變化的悄況下,可提供的剛性增加,對非圓零件工藝條件的改變能夠做出更好的反應。
而靜壓方法,線性電機及直接驅動仁軸可提供準確的運動.它采用特殊的軟件及CNC來編制程序,使其運動同步。若無上述軟件,在外圓磨床上磨削非圓零件,需要手動編制工件速度與滾輪進給變化的程序。
在非圓零件磨削中,工件速度與磨床滾輪進給必須經常改變,以與金屬去除率的變化相一致。例如,車間可能在一種非圓零件的旋轉過程中,運行三種或四種不同的工件旋轉速度,軟件必須能夠啟動工件速度與滾輪進給的這些變化。
特殊的軟件包還讓車間能夠采用高速加工技術,進行非圓磨削,進一步優化工藝。實質上.磨削采用的高速加工技術,與維持恒定磨削表面長度的工件旋轉速度的變化有關。若在非圓磨削過程中工件轉速保持恒定,工件的某些部分將會轉得太慢,同時,其它部分可能轉得太快。轉動得太慢的區域,因磨輪在其上停留時間太長,顯示出凹痕與燒傷。反之,轉動得太快的區城.因切削不當,形成偏差。
Ueltschi解釋道:“以砂輪作切削刀具。當磨削一個零件時,車間并不使用固定的進給速度。它們在平直的地方加速,而在各拐角速度減慢,以在刀具上維持穩定的切削力。對高速非圓磨削來說,情況同樣如此”。
除保持穩定的切削力這一難題之外,非圓磨削的車間必須能夠從一個零件特點平穩過渡與相切到下一個特點。例如,在零件中要調合兩種特征.曲而與平面之間需要適當的直徑,就象在沖床中那樣。
機床運動的滯后,刀具或安裝的問題,軟件的反應時間及機床的程序編制,這些都能導致切面及部件特征之間的過渡質量很差。但是,非圓零件的磨削質量差常常是因為缺少剛度。這就是為什么幾乎每家外圓機床制造商部認為,要想非圓磨削操作準確,必須擁有剛性的機床平臺。這種平臺包括安裝在具有熱穩定性與機械穩定性的底板上的重型部件。
系統的總體設計本系統主機采用工控586機,系統軟件存放在微機硬盤中,系統啟動后,用戶可以通過菜單執行各種操作。系統具有讀取加工程序、編譯、仿真、產生活塞加工數據、控制直線電機、插補、M、S、T在位檢測等CNC功能。
系統軟件采用分層次、模塊化設計。系統軟件按功能可劃分為若干個模塊,各模塊可單獨編輯、編譯。它們之間通過參數或數據文件來傳遞信息,一個模塊的增加、修改、刪除等都不影響其它模塊。將系統軟件劃分為界面層、編譯層、控制層和輔助層,各部分的操作相對獨立。
使用G00指令時,極有可能發生碰撞如所示,工件需車槽,工件原點在右端面,換刀點為兒當車槽加工完成時,為節省時間,想讓刀尖從起點fl步到達換刀點>1,用N150G0080Z50程序段完成退刀,如果認為軌跡是仄的連線,似乎沒問題,但實際刀尖軌跡為B好和線(如時幫助功能。在該系統中用戶可以首先根據零件圖樣的具體要求,以人機對話的方式在界面層進行各項數據的輸人及各功能的操作。在編譯層,對用戶輸人的信息進行編譯以生成目標代碼,它包括對NC源程序的格式轉換、坐標轉換、錯誤檢、控制數據的計算以及列表曲線的插值、粗插補等;在控制層,發出控制系統工作的指令,協調系統各部分的功能;在輔助層,提供便于系統工作及方便用戶操作的各項輔助功能。整個系統均柴用鍵盤與鼠標進行控制,用戶欲選用某一菜單,只需按動光標、熱鍵或鼠標即可。另外,系統還具有較強大的圖形功能,提供了活塞輸人數據的圖形顯示,刀具運行軌跡的動態仿真功能,以直觀的形式顯示輸人的數據),顯然刀具在運動過程中要與工件的臺階面碰撞,工件和刀具都要損壞,嚴重的還要破壞機床的精度。