数控刀架范文

导语：如何才能写好一篇数控刀架，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：数控机床 故障排除

中国经济的的快速发展有效的推动了机械加工产业的技术革命，数控加工设备作为一种高科技密集型的机电一体化设备得到越来越广泛的应用。其中数控车床作为一种廉价而实用的普及型数控加工设备正在越来越多的被采用。数控技术及数控机床的应用，成功地解决了某些形状复杂，一致性要求高的中、小批零件的自动化问题，这不仅大大提高了生产效率和加工精度，还减轻了工人的劳动强度，缩短了生产准备周期。但是，在数控车床使用过程中，数控车床难免会出现各种故障，所以故障的维修就成了数控车床使用者最关键的问题。由于数控加工设备技术方面的复杂性，加之大多数中小企业当中数控设备维修人才严重短缺，维修技术力量薄弱造成了数控车床在使用过程中出现了“好用难修”的现象。一旦发生故障就会束手无策，严重制约了数控机床高效能的持续发挥。

出现该种现象的原因有二：

一方面销售公司售后服务不能得到及时保证，另一方面操作者水平有限。在此也对从业人员提出了要求，应尽量多的掌握一些维修技术可以快速判断故障所在，缩短维修时间，让设备尽快运转起来。

在日常故障中，我们经常遇见的是刀架类、主轴类、系统显示类、驱动类、通信类这五种故障。而刀架故障在其中占有很大比例。常用经济型数控车床一般都配有四工位自动回转刀架，它是根据计算机数控系统改造传统机床设备的需要，同时兼顾刀架在机床上能独立控制的需要而设计的。现有的自动回转刀架结构主要有插销式和端齿盘式。无论哪种刀架正常工作都要涉及机械，电子控制系统等几方面。一旦出现故障则可能是机械部分的，也可能是电子部分的。在这里，我介绍一下我在日常教学工作中遇见的一次四工位电动刀架故障及相应地解决方法，希望能给大家提供一些有益的借鉴。我们单位所用设备是沈阳数控机床设备有限公司所生产的TC系列数控车床，采用的是日本FANUC系统。

故障现象：刀架不转

在操作面板上有一个按键“自动换刀”，在正常情况下，数控车床操作系统处于手动方式时，每按下一次该键，则四工位自动刀架会按顺时针顺序转动一个工位，在转动以前会发出很清脆的“咔”一声响。而此次换刀时，声响发出了，但刀架不动。

原因分析：刀架电动机380V相位错误。

由于刀架只能顺时针转动（刀架内部有方向定位机械机构），若三相位接错，刀架电动机一通电就反转，则刀架不能转动。刀架电动机三相电缺相。刀架位置信号所用的24V电源故障。刀架体内中心轴上的推力球轴承被轴向定位盘压死，轴承不能转动，使得刀架电动机不能带动刀架转动。拆下零件检查原因，发现由于刀架转位带来的震动，使得螺钉松动，定位键长时间承受正反方向的切向力，得寸进尺定位键损坏，螺母和定位盘向下移动，给轴承施加较大轴向力，使其转动不得。控制系统内的“系统位置板”故障，刀架到位后，“系统位置板”应能检测到刀架位置信号。

排除方法：将刀架电机线中两条互调或检，首先将电动刀架上盖拆开，使其露出相互连接的电线（注意：此时机床必须处于停电状态）将其中任意两根线轻轻拧下，互相交换接头并拧紧。此时通电试验，自动换刀情况运转正常，故障排除。

此次机床刀架不转是众多机床故障当中常见现象之一，除以上故障外刀架类故障还有：无法机动换刀，刀架加紧后无回答信号等故障现象。出现这种故障后应先对刀架进行检查，看其用万用表检查电路，继电器是否正常，工作触电是否可靠，再看内部机械部分是否配合紧密。熟悉刀架结构，电路原理对我们及时有效的找到故障源头对症下药迅速排除故障有很大帮助。

此次维修得到了石家庄博深工具集团孙利民老师的大力帮助，在此表示感谢！

参考文献:

1、任建平 《现代数控机床故障诊断与维修》 北京 国防工业出版社 2002

篇2

双刀架数控车床采用多刀同时切削，能缩短工时，提高生产效率，在批量生产中得到应用。数控加工的几何数据和工艺数据，是NC机床工作的原始依据，由被加工零件的图纸确定。用自动编程系统进行数控编程，必须以某种CAPP的方式获取工艺路线、走刀轨迹、切削参数以及辅助功能(换刀、变速、冷却液开停等)。

对于毛坯尺寸偏差大的工件的数控加工，若按传统的编程方式，就必须按照最大毛坯尺寸编程。如果按最大尺寸编程，一则加工效率较低，再则会在某种情况下造成空切，而在另外某种情况可能会造成过切。过切的后果，轻则影响刀具耐用度，重则损坏刀具影响机床的精度。所以，毛坯偏差大的工件的数控加工最好是根据每个工件的具体情况，来确定加工该工件的切削参数(如切削余量、走刀次数等)。本编程系统借助数控系统的刀具监控功能，在线测量工件上的一些关键点(称作测量点)的加工余量分布情况，在加工过程规划中确定工步所通过的测量点(一个或多个)，由此得到本工步的切削参数。本文以我们为马钢公司车轮轮箍分公司开发的“双刀架数控车床图形自动编程系统”为例，研究双刀架数控编程系统的CAPP技术。该自动编程系统以Microstation为图形平台，实现了CAD/CAPP/NCP的系统集成。

2双刀架数控车床自动编程CAPP的特点

双刀架数控车床是一种高效的数控机床，由于采用双刀同时切削，所以能够有效地缩短单件加工时间，显著地提高了生产率。而生产率提高的程度取决于左右刀架重叠加工时间的长短，也就是说双刀应尽可能地同时加工工件的不同表面。本文以德国Diedesheim机床公司生产的VF120—RW双刀架立式数控车床(该机床配有两套SINUMERIK—810T数控系统)加工火车车轮为例进行分析研究。该机床的数控系统采用主从控制方式，其左刀架数控系统为主系统(机床主轴速度等由左数控系统控制)，右刀架数控系统为从系统，左、右两个数控系统以M21指令来协调两个刀架的动作，以R参数传递数据。据统计其加工效率可以比单刀架数控车床提高30%以上。

双刀架数控车床自动编程的加工过程规划CAPP有别于普通的单刀架数控车床自动编程的CAPP过程。因为在进行CAPP时，加工的切削参数是未知的，实际使用的切削参数是在加工过程中通过测量得到的。在进行CAPP时，必须要指定工步加工轨迹所经过的测量点(一个测量点或多个测量点)的信息。双刀架数控车床加工过程规划CAPP的复杂性还体现在必须保证能对用户的规划过程实施足够的监控，确保不会造成加工时工艺系统的几何干涉和工艺干涉。加工过程规划CAPP以数控系统的M21指令(左右刀架动作协调指令)来对用户的规划进行可行性检验，以确保加工时左、右刀架在任何情况下都能正确工作，不会有干涉现象发生。系统设计为用户的CAPP提供了极大的方便，左、右刀架工步的规划既可以轮流进行，也可以一边完成后再规划另一边的工步。

3零件的几何信息和工艺信息的提取

加工过程规划CAPP是以人机交互方式规划零件加工的一个工序的各工步，工步是加工过程规划CAPP数据存取的基本单元，以工步ID来标识工步；以双向链表来组织规划数据，方便数据的存储和修改操作，从而确保加工过程规划CAPP有足够的灵活性(规划过程及工步工艺参数的可修改)。每个工步数据由刀具运动轨迹数据和切削工艺数据两个部分构成。由于记录工步数据量很大，故用结构来记录这些信息，以协调数据的内在联系，同时又方便了数据的操作。

系统充分利用Microstation系统的GUI技术，以对话框和符合Motif标准的控制进行人机交互。系统人机界面友好、操作方便。用户以鼠标和键盘进行人机交互，工步的几何数据用鼠标在CAPP图形文件中点取零件轮廓的方式获得；工步的工艺数据用鼠标和键盘结合的方式输入。

加工过程规划CAPP以测量过程规划的图形文件和测量点R参数文件为输入，以刀具清单为加工的装刀依据；输出加工规划图形文件，加工过程规划CAPP数据文件。

一般工步规划由五个部分组成，它们分别为：切削段、切入段、切出段、试刀段和工步ID放置。加工轮廓的切削段一般由若干个几何图素(直线或圆弧)组成，进行CAPP时按切削的顺序依次选取这些图素。工步规划的顺序为：切削段的规划，切入段的规划，切出段的规划，试刀段的规划(可选)和工步ID的放置。工步以工步ID进行标识。

在进行加工过程规划CAPP模块设计时(图1，图2)，为了适应不同类工件的加工，提高数控加工的柔性，设计了多种刀具切入模式以供选择，这主要有：

(1)法向到工件首先选择切入点所在图素，然后再选择切入段起点，加工时刀具从规划的切入段起点沿加工面的法向切入。这种方法主要用于已知切入段起点位置的场合。

(2)法向从工件先选择切入段的终点，然后再确定切入段起点的位置。这种方法主要用于已知切入段终点位置的场合。加工时沿加工面的法向切入。

(3)切向到工件首先选择切入点所在图素，然后再选择切入段起点，加工时刀具从规划的切入段起点沿加工面的切向切入。这种方法主要用于已知切入段起点位置的场合。加工时沿加工面的切向切入。

(4)切向从工件先选择切入段的终点，然后再确定切入段起点的位置。这种方法主要用于已知切入段终点位置的场合。加工时沿加工面的切向切入。

(5)斜向从工件先选择切入段的终点，然后再选择切入段起点的位置。这种方法主要用于已知切入段起点和终点位置的场合。加工时沿规划的切入段起点到终点切入。

为了满足毛坯制造精度低(例如：加工余量大，偏心大，曲率大或余量不均匀等)的工件的数控加工，若按常规的方法加工将会损坏刀具甚至无法加工。为了适应这种类型的毛坯的加工，因而定义了几种特殊类型的加工方法：

(1)变进给量切入当刀具进入切入段后，逐渐提高进给量。该方法主要用于毛坯偏心较大部分的加工。

(2)工步交叉切削当前工步走完某一刀后，转而跳到下一工步进行切削，完成下一工步的加工后，再继续完成当前工步未完成的走刀。该方法主要用于工件轮廓曲率较大而且加工余量不均匀处的加工。

(3)多刀切削差异允许多次走刀时，刀具切入点、切出点位置可变。该方法主要用于加工余量特别大处的加工，以防止刀具在切入点或切出点处包容量过大而发生过切现象损坏刀具。

(4)中断切入点允许加工过程中断后，刀具沿另外设定的进刀轨迹切入工件。该方法主要用于防止中断后继续进行切削时，可能发生的刀具和工件的干涉。

为了方便操作，一方面提供了完善的在线帮助和操作向导，使得用户可以在系统的提示下完成CAPP过程(图3)；另一方面为了方便规划，在切入、切出段规划时系统提供了刀具动态，用户可以直观地确定切入、切出段位置。

4加工过程规划CAPP数据的存储

加工过程规划CAPP数据以记录形式存储工步数据，一个记录存储一个工步的数据。由前述可知左、右刀架的工步由工步ID标识，左、右刀架的CAPP数据分两个文件存储。实际存储时，又将一个工步数据分为3个部分进行存储：其一为走刀轨迹几何数据，其二为工步工艺数据，此外还有测量点信息。

工艺数据又分为工步工艺数据和走刀工艺数据，前者决定整个工步的切削参数(如：主轴速度档，最大走刀次数，刀座号T，刀补地址D等)；而后者为工步中每个轮廓段(直线或圆弧)所独有(如：进给速度F，主轴转速S，刀具监控号递增值，精切余量，刀具半径补偿方式(G40，G41，G42)等)。工步走刀的几何数据一般由4个部分组成：切削段数据、切入段数据、切出段数据、试刀段数据。测量点信息由测量点ID标识。

双刀架数控机床加工时必须确保左右两个刀架不会发生几何干涉，而两个刀架的位置又由NC系统的左右刀架协调指令M21来协调，这就要求在加工过程规划CAPP时必须保证两个刀架的M21在数量上保持一致。所以当用户发出CAPP数据存盘命令后，系统首先将检查左右刀架的M21匹配情况，若不匹配，系统将在警告框中给出错误揭示，并拒绝存盘命令，在M21匹配情况对话框中给出左、右刀架M21匹配表。

5系统的修改功能和容错性设计

此外，系统给用户提供了强大的CAPP数据编辑修改工具。修改功能分为两个级别：其一是工步级的修改，它可以完成工步的插入、删除，左、右刀架工步的对调；其二为工步的工艺参数修改，用户可以在“工艺参数修改对话框”中对所有的工步工艺参数进行修改。当用户启动了修改命令并选定待修改的工步ID后，系统将在“工步工艺参数对话框”中显示该工步的工艺数据，用户修改完后即可将数据存入。

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关键词: 840D数控系统 双屏显 双通道双刀架数控重型卧式车床

0前言

数控重型卧式车床对加工一些超大超长零件,如大型发电机的转子、汽轮机转子等大型轴类零件(或筒形零件)时,一般配置为双刀架,即加工长零件时,两个刀架可同时对零件进行加工,提高了加工效率,传统的双刀架机床是两套独立的数控系统,在加工过程中是两个独立的个体,无法同时兼顾和显示两个刀架的加工状态。本文介绍采用西门子840D双通道双方式组功能,在加工工件时可以随时切换两个通道,显示观测到相互的加工状态,并通过两个通道内的数据采集、比较、交换,方便快捷的对工件进行加工。

1、系统硬件连接

双刀架数控卧式车床是由一个模拟主轴和两个刀架组成,所以数控系统需选择840D系统双通道双方式组功能。硬件由一个电源模块I/RF、一个NCU 模块、四个单轴驱动模块FDD、四个伺服电机、光栅尺、一个主轴模块ANA 组成。PLC采用S7 - 300,每一刀架都配有一个PCU模块、一个OP、一个手持单元、一个机床操作板MCP。左右刀架系统能独立操作,互不影响。

系统硬件接线如图示:

2、系统、机床数据的设置

图2、图3,由于NCK/PLC、PCU (MMC) 、MCP都是OPI总线上的设备,所以各部件的总线地址不能冲突。修改PCU (MMC)的地址: 在OP上按压起动MMC操作面板, 在“MMC 地址”项中修改PCU(MMC)的地址。修改MCP的地址:通过MCP面板后的DIP开关设定。

左刀架MCP面板后DIP开关设定为6;右刀架MCP面板后DIP开关设定为7。

图2 建立左刀架OPI总线

图3 建立右刀架OPI总线

图4通用机床数据的设定

图5、图6,通道参数的设定。不同的通道可以执行不同的插补运动,且各通道间互不影响。对于双刀架数控卧式车床,需要使用两个通道,方式组可以用一个也可以用两个,即两个刀架可以同时在JOG或AUTO方式加工,也可以一个刀架在JOG方式加工,另一个刀架在AUTO方式加工。

图7,机床上所有直线轴必须设定以下轴参数

图8,配置驱动器参数后, FDD模块上的红灯灭,这时各轴可以运行。

3.程序编写及调试

图5 左刀架道道参数设定

图6 右刀架通道参数设定

图7 轴参数设定

图8 驱动设定

3.1 修改OB1

因为两个通道分属于两个方式组,即面板1对应方式组1 (通道1) 、面板2对应方式组2 (通道2) ,所以在OB1 中需要调用2 个机床面板FC27 (左刀架) 、FC28 (右刀架)如下:

CALL FC 27

BAGNo: =B#16#11

ChanNo: =B#16#1

Sp indle IFNo: =B#16#5

FeedHold: =M1. 0

Sp indleHold: =M1. 1

CALL FC 28

BAGNo: =B#16#2

ChanNo: =B#16#2

Sp indle IFNo: =B#16#5

FeedHold: =M1. 2

Sp indleHold: =M1. 3

3.2 修改OB100

双刀架要连接两个面板,设置OB100中FB1的参数即可激活第二面板。

CALL FB 1,DB7

MCPNum: = 2

MCP1 In: = P# I 100. 0

MCP1Out: = P#Q 100. 0

MCP1StatSend: = P#Q 108. 0

MCP1StatRec: = P#Q 102. 0

MCP1BusAdr: = 7

MCP1Timeout: = S5T#700MS

MCP1Cycl: = S5T#200MS

MCP2 In: = P# I 0. 0

MCP2Out: = P#Q 0. 0

MCP2StatSend: = P#Q 8. 0

MCP2StatRec: = P#Q 12. 0

MCP2BusAdr: = 6

MCP2Timeout: = S5T#700MS

MCP2Cycl: = S5T#200MS

在完成上述硬件及软件配置后, 按压OP 上的“CHANNEL”健,就能切换两个通道的状态。这样就使操作者能随时掌握两个刀架的加工状况,以便操作者能对两个刀架的加工及时作出相应的调整。

4、结论

同一数控系统双屏显双刀架单独实现数字控制技术广泛应用在我公司的双刀架数控重型机床上,其硬件电路设计比传统的双系统(802 D sl)简单,软件编程、参数设置更加方便,使机床两个刀架在运行中,操作方式互相独立,互不干涉,两个显示器随时可互相观测到对方的状态。将机床两个数控刀架溶为一体,不但操作方便且提高了机床的性能。同时也大大提高了卧式车床的加工效率。

参考文献

SINUMERIK 840D功能描述,西门子(中国)有限公司,2004.

SIMOREG DC Master 6RA70系列 使用说明书,西门子电气传动有限公司,2005.

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【关键词】数控车床 钻孔夹具 弹簧夹筒

中图分类号：TG751.2 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―365―01

前言：

在普通车床上加工套类零件需要钻孔时，通常是将钻头直接套在尾座套筒上，或附加变径套或采用钻夹头等装夹进行钻孔，工人的劳动强度比较大，生产效率比较低。随着数控技术的发展，如今数控车床被广泛应用，我国在20 世纪七八十年代开始大力推广，尤其是适合我国国情的经济型数控系统，开始在机械制造等多个领域使用，但多数经济型数控车床，其尾座不能自动控制运动，钻孔操作跟普通车床一样，如广州数控设备厂生产的CSK6140-T 型数控车床。这样，在中、小批量生产套类零件时，其生产效率相对低下，工人的劳动强度大，加工质量难以保证。本文就上述情况考虑，自行设计一种专用夹具，此类问题就能迎刃而解。

一、夹具设计的思路启发

在数控车床的刀架上装上车刀后，可以通过数控系统里的加工程序控制车刀的运动轨迹，加工出外圆、槽和螺纹等等。同理，我们可以把钻头装在刀架上，通过加工程序控制钻头的运动进行钻孔。但是钻头的装夹部分有直柄和锥柄，这两种柄部都不能直接装在刀架上，为此，我设计了自动钻孔夹具。钻头或铰刀等刀具安装在车床的刀架上，问题就迎刃而解了。

二、拟定夹具的结构方案

刀具（钻头）的定位方案、定位方法和定位元件为了便于专业化生产，钻头的结构、尺寸已标准化和系列化。为方便安装使用，通常直径小于16mm 的钻头做成直柄，直径大于16mm 的钻头做成锥柄。这里所介绍的是直柄钻头的结构特征，应当选择的是外圆柱表面为定位基准，采用定心夹紧装置为定位元件，刀具（钻头）的夹紧方案、夹紧方法和夹紧装置根据钻头在加工中的使用特点，钻头的轴线必须与被加工孔的旋转轴线重合。根据数控机床对夹具要求，即应具有可靠的夹紧力，具有较高的定位精度，具有较强的刚性，结构尽量简单，以便于装卸（钻头）和夹具在机床上的安装，可采用已标准化的弹簧夹筒，即采用普通铣床上的铣刀弹簧夹筒，这样可以满足设计夹具（刀夹）要求，适应不同尺寸规格的直柄钻头。该装置是利用弹簧夹筒的弹性变形将钻头定心并夹紧的（这只是作为过渡装置用），弹簧夹筒如图1 所示。

图1 弹簧夹筒

三、夹具的设计

确定弹簧夹筒钻孔夹具的结构弹簧夹筒是该夹具中的主要元件，根据其构造特点，选择弹簧夹筒7∶24 的外圆锥表面为定位基准，夹具采用7∶24 的内圆锥表面作为定位元件。经济型数控车床的刀架采用的是一种简单的四工位自动换刀设备，只能安装普通方形刀把，不能安装回转体刀柄的刀具，所以该夹具外形应做成方形，依该数控车床四工位刀架安装刀具刀杆尺寸为25X25mm，并要求使麻花钻要安装在夹具上与主轴回转中心等高。该夹具为带有锥孔和凸出边缘的方块。厚度为23mm、宽度为25mm 的凸出边缘为装夹部分，A 面与B 面分别为定位面。带有锥孔部分是用来安装弹簧夹筒并带有钻头。在弹簧夹筒刀柄槽滑过防转销，为了避免弹簧夹筒在使用过程中，圆锥小端与夹具内圆锥孔小端发生不正常的干涉，可在内圆锥孔与内圆柱孔之间加段过渡槽。如图2所示。

图2 自动钻孔刀夹设计

夹具体材料为45# 钢，并进行调质处理，硬度为HBS280 左右，其目的是为了保证夹具体有足够的强度和硬度，经多次使用后仍有较高的尺寸精度和形位精度。

四、夹具加工的制作

在夹具设计的过程中要解决技术问题：是在制作过程中怎样保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴同轴。自动钻孔夹具的外部形状可以在铣床上加工。而加工孔与锥孔时要使用四爪卡盘数控车床，用四爪卡盘夹住自动钻孔夹具，找正自动钻孔夹具孔轴心线与数控车床主轴轴心线的重合（可用百分表校正）。其工序为：先用φ12钻头钻穿钻孔夹具，再用φ21钻头扩孔，深度为108mm，最后用镗刀镗出内孔（内圆锥孔）。

五、夹具的使用说明

本夹具适用于无尾座运动控制功能的经济型数控车床，如CSK6140-T 型；适用于孔径小于16mm 的钻孔、扩孔和铰孔等场合。采用不同直径的钻头钻孔、扩孔等操作，要相应地选择不同规格的弹簧夹筒。

1、夹具工作原理

当转动螺钉1 时，使得弹簧夹筒2向右移动，在夹具体3 内圆锥表面的作用力下，弹簧夹筒的锥体部分收缩，最终使得钻头定心夹紧。（如图3、4所示）

图3 夹具、刀具装配1 图4 夹具、刀具装配图2

2、保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴同轴

钻头在垂直方向上的中心高，由夹具的本身结构尺寸保证，为了方便对刀和检验夹具的锥孔是否和车床主轴同轴，我自制了辅助件1、辅助件2。其其使用过程为：将辅助件1安装在卡盘上（安装时要校正）；将辅助件2安装在钻孔夹具，并安装于刀架上。手动移动数控车床的X轴和Z轴，使辅助件1与辅助件2两尖端重合（如辅助件2尖端低，还可以加辅助刀垫）。这样就可以保证自动钻孔夹具的锥孔与数控车床主轴同轴。

图5 检查刀夹与车床同轴度

3、使用自动钻孔夹具钻孔时对刀

X轴：当辅助件1与辅助件2两尖端重合（如图5所示），可以保证X方向对准工件中心，在录入方式输入G50，X0；然后在刀补输入X=0。

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关键词：刀尖圆弧；半径补偿；左补偿；右补偿；刀尖位置

中图分类号：TG51 文献标识码：A

一、数控车削中刀尖圆弧半径补偿的作用

在数控车削加工中，为了提高刀具的强度、耐用度及工件的表面加工质量，一般使用机夹可转位车刀，而机夹可转位车刀的刀尖都有一个精度较高的刀尖圆弧，如图1所示，刀尖圆弧一般为R0.2~R0.8。

图1刀尖圆弧

当有刀尖圆弧后，由于数控加工程序的编制是按假想刀尖点进行的，切削端面和圆柱面时不存在误差，如图2所示；而在切削锥面和圆弧时，就会出现过切或欠切现象，如图3所示。这样当工件轮廓精度要求高时，就达不到精度要求。

如果单从编程的角度解决，需要根据所加工的零件轮廓计算刀尖圆弧中心的运动轨迹进行编程，这样会增加计算的工作量，而且也容易出现错误。为解决这一难题，我们引入刀尖圆弧半径补偿这一概念。由于数控系统拥有刀尖圆弧半径自动补偿功能，因此，加工程序的编制仍然按图纸所标注的尺寸编写，这样由刀尖圆弧半径而产生的过切或欠切问题可以通过刀具半径补偿功能，使刀具自动地沿加工轮廓方向偏置一个刀尖圆弧半径值，如图4所示。

二、刀尖圆弧半径补偿指令及使用技巧

1．刀尖半径补偿指令

G41――左补偿，沿刀具加工方向看，刀具位于工件左侧时即为左补偿。

G42――右补偿，沿刀具加工方向看，刀具位于工件右侧时即为右补偿。

G40――刀具补偿取消。

2．G41、G42的判别技巧

机床前置刀架与后置刀架方式下刀补的方向有一定的区别，如图5和图6所示，可得出一个结论就是：无论后置还是前置刀架使用右偏刀加工外圆时刀具半径补偿方向是G42，内孔是G41。

3．刀具假想刀尖方位的选择。机床前置刀架与后置刀架方式下，不同类型的刀具假想刀尖方位也有所不同。如图7和图8所示，从图中可看出无论后置还是前置刀架，我们常用的外圆右偏刀刀尖方位为3，内孔右偏刀刀尖方位为2。

4．刀具假想刀尖方位及刀尖圆弧半值的输入。要使刀尖圆弧补偿发挥作用，必须在数控系统的刀具补偿页面内填入刀具假想刀尖方位和刀尖圆弧半值，以FANUC―0i数控系统为例，如图9所示，刀尖方位填在T栏下，刀尖圆弧填在R栏下。

5．刀补指令G41、G42或G40必须写在G01或G00程序段上，否则会出现语法错误报警。例如：G42 G00 X50 Z5和G42 G01 X50 Z5 F0.1都是正确的，G42 G02 X50 Z5 R20 F0.1是错误的。

6．刀尖圆弧半径补偿的建立与取消都要在加工轮廓的外面进行，由于在刀尖圆弧半径补偿的建立与取消过程中，都要进行偏置过渡运动，如果该程序段已进入工件就可能产生误切。

7．刀尖圆弧半径补偿的建立与取消过渡线段长度必须大于刀尖圆弧半径值，例如：刀尖圆弧半径R=0.4mm，则Z轴移动量必须大于0.4mm，X轴移动量必须大于2×0.4mm=0.8mm。

三、刀尖圆弧半径补偿应用实例

零件图如图10所示，使刀尖圆弧半径补偿方法编写FANUC―0i数控系统精加工程序。

结论

刀尖圆弧半径补偿是数控车床系统的一个重要功能，正确灵活的使用此功能，可以在不需要通过繁琐计算而获得刀尖圆弧中心运动轨迹的情况下保证加工零件的轮廓尺寸精度，可以使零件的数控加工程序的编制更加简化。在实际加工时，使用刀尖圆弧补偿功能时可能会出现圆弧干涉报警，这时需要根据所加工的零件选择合适的刀尖圆弧的刀片或选择合适的补偿建立坐标点。

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一、加工方法及刀具选择

梯形螺纹一般作传动用，精度高（图1）。在数控车床上加工梯形螺纹，可沿用普通车床的加工方法加工。进刀方式有斜进法、直进法和左右借刀法。粗车选用斜进法，精车选用直进法和左右借刀法来控制精度和两侧的表面粗糙度。粗车时，为了缩短加工时间，转速可选高些，将过多的余量尽快去除。精车时，转速可选较低些，尽量控制好精度和降低两侧的表面粗糙度值。车刀选择：粗车刀选硬质合金刀具，精车刀选高速钢刀具。设1号刀为基准刀（90°外圆车刀）、2号刀为高速钢切槽刀（刀宽4mm、右刀尖对刀）、3号刀为硬质合金梯形螺纹粗车刀（刀宽1.5mm、右刀尖对刀）、4号刀为高速钢梯形螺纹精车刀（刀宽1.7mm、右刀尖对刀）。

二、加工时选择的指令

梯形螺纹与三角螺纹相比，螺距及牙深都比较大，且精度高，两侧表面粗糙度值要求较小。由于梯形螺纹成型前，余量多，切削力大，对刀具的强度也有影响。普通车床加工梯形螺纹灵活性较高，而数控车床加工完全是由程序来控制加工。因此，在车削梯形螺纹时，需根据螺纹指令的特点，灵活运用。笔者所在学校的数控系统为广州数控GSK980TD系统。车削螺纹的指令有G32、G92和G76。G32、G92，进刀方式为直进法，两侧的刀刃同时参加切削，切削力大，排屑困难，适合车削螺距小于2mm的三角螺纹。G76进刀方式为斜进法，车削时，切削深度为递减式，刀具从尾座方向沿车床主轴方向单侧刃车削，刀具切削力较小，易排屑。一般适合大螺距螺纹加工。所以，梯形螺纹粗加工时，选择G76指令编程。精加工时，选择G92指令编程。

三、装夹方案

一是先加工左侧外圆尺寸φ300-0.025、φ380-0.025部分并倒角1×45°（两个）。

用三爪自定心卡盘夹毛坯外圆φ40，伸出长度50mm，校正夹紧。由于零件外圆部分由直线构成，故采用G71循环指令编程粗车，用G70循环指令编程精车。

二是调头，再加工右侧退刀槽及梯形螺纹。

用三爪自定心卡盘夹外圆φ300-0.025，校正夹紧。先控制好总长尺寸。采用G71循环指令编程粗车梯形螺纹外圆（留量0.3mm）。用G75循环指令粗加工退刀槽，用G01指令精加工退刀槽。用G76循环指令粗加工梯形螺纹Tr32×6-8h（螺纹两侧留量0.2mm、槽底留量0.3mm）。用G70循环指令编程精车梯形螺纹Tr32×6-8h外圆至尺寸要求。用G92循环指令编程精车梯形螺纹Tr32×6-8h的槽底及螺纹两侧，控制好中径尺寸。

采用重庆第二机床厂双速电机前置四工位刀架车床（广州数控GSK980TD系统），加工左侧的程序省略，加工右侧退刀槽及梯形螺纹加工程序如下：

O2233；（程序号）

N10 X100 Z100 M08；

N20 M3 S1 T0101；（底速挡 500r/min）

N30 G0 X42 Z3；

N40 G71 U2 R0.5；

N50 G71 P60 Q120 U0.3 W0 F150；

N60 G0 X24；

N70 G01 Z0；

N80 X31.8 Z-4；

N90 Z-50；

N100 X36；

N110 X38 W-1；

N120 X42；

N130 G0 X100 Z100 M05；

N140 M00；

…… （省略粗、精加工退刀槽程序）

N260 M3 S1 T0303；（底速挡 500r/min）

N270 G0 X34 Z5；

N280 G76 P030030 Q300 R0.05;

N290 G76 X25 Z-45 P3500 Q800 F6;

N300 G0 X100 Z100 M05;

N310 M00;

N320 M3 S2 T0101；（高速挡 1300r/min）

N330 G0 X42 Z3；

N340 G70 P60 Q120 F150；（精车精车梯形螺纹外圆）

N350 G0 X100 Z100 M05；

N360 M00；

四、换刀、换速加工梯形螺纹的操作技巧

用G76粗车完梯形螺纹后，G70精车梯形螺纹外圆。用G92指令精车梯形螺纹的槽底及两侧，一定会出现乱牙。较有效的解决办法，就是正确对刀。高速钢车刀精车梯形螺纹主要是控制精度及两侧表面粗糙度，选低速车削更容易控制两侧表面粗糙度。另外，低速车削螺纹时，卡盘旋转和车刀进给速度都很慢，可以用眼睛目测来观察车削时螺纹精车刀与粗车后牙型槽偏差多少。具体做法是：用G92指令编程精车梯形螺纹，程序如下：

N370 M3 S1 T0404；（底速档 50r/min）

N380 G0 X34 Z5；

N390 G92 X33 Z-45 F6；

N400 G0 X100 Z100 M05;

N410 M00

3号刀、4号刀加工螺纹前已对好刀，直径方向尺寸肯定正确，关键是换刀、换低速后轴向尺寸方向会出现偏差。编程时“G92 X33 Z-45 F6；”就是使4号刀刀尖不接触牙顶。按编辑程序使光标移到N370处，自动方式循环启动，观察螺纹精车刀与粗车后牙型槽偏移多少。往正方向还是负方向偏移，假如往负方向偏移，大约2mm（图2）。当程序运行到程序段N410时，车刀回到螺纹起刀点X34 Z5的位置，主轴停、程序暂停。此时，按录入方式刀补使光标移到004处，按W-2输入。再按编辑程序使光标移到N370处，自动方式循环启动，观察螺纹刀与粗车后牙型槽偏移多少（图3）。

程序段N390，改为G92 X30 Z-45 F6；按编辑程序使光标移到N370处，自动方式循环启动，观察螺纹刀与粗车后牙型槽偏移多少（图4）。按上述方法，逐步调整刀补和修改程序段N390运行车削，直至使车刀对准粗车后牙型槽底（图5）。最后，修改程序段N390为G92 X24.7 Z-45 F6；按普通车床精车梯形螺纹的方法，空刀几次修清牙底。程序如下：

N370 M3 S1 T0404；

N380 G0 X34 Z5；

N390 G92 X24.7 Z-45 F6；

N400 X24.7；

N410 X24.7；

N420 G0 X100 Z100 M05;

N430 M00

篇7

关键词：自动回转刀架；刀架控制原理；刀架电气控制系统仿真

1 数控机床刀架的介绍

自动换刀系统是数控机床的重要组成部分。机床的加工性能受刀具夹持原件的结构特性及它与机床主轴的连接方式的直接影响。而机床的换刀效率受到刀库结构形式及刀具交换装置工作方式的影响，而整机的成本造价又受自动换刀系统本身及相关结构的复杂程度的直接影响。

2 数控刀架的工作原理及电气设计

电气是机械的控制中心，也就是说电气原理的设计可以实现机械动作的复杂操作控制。下面我们通过数控刀架的电气知识霍尔效应、刀架的接线原理图和具体的经济型刀架换刀过程等，对电气原理的运用做进一步的了解。

2.1 数控车床四工位刀架换刀工作原理

电机会在接到换刀键或者换刀的指令后正转，蜗杆、涡轮、轴、轴套由于花键的定位作用，同联轴器一同转动。轴套外圆上有两处凸起，能够限位轴套，使轴套在套筒内孔中的螺旋槽内作滑动，因刀架与上端齿盘同套筒相连，此时会因套筒的滑动被举起，使上下齿盘分开，刀架抬起，当套筒继续转动时，刀架会被带动旋转90°（如不到刀位，刀架还可以继续转180°、270°、360°），而且此时控制装置能够收到由微动开关发出的检测信号，直到刀架转到指定位置，控制装置会根据微动开关提供的刀架已经到达指定位置的信号，使电动机反转，此时定位销会使刀架定位不再回转，刀架则向下移动，上下端齿盘重新压合。当蜗杆继续转动，产生轴向位移，压缩弹簧，曲面压缩开关使电机停止旋转，从而完成一次转位。微机系统的控制目的就是指四工位自动回转刀架上的四把刀具中的任意一把转到指定的工作位置。

2.2 数控刀架电气控制系统设计

2.2.1 霍尔原理在刀架中运用的简单概述 一台数控机床能够进行生产加工的衡量标准即是它的精度，如果精度不能满足需求，它就不能进行生产，而霍尔元件检测的精确性却在很大程度上保障着数控机床的精度。在数控机床上，常用霍尔接近开关来检测刀位。首先，在换刀开关接通时会发出换刀信号，随后放大器在电机的驱动下正转，刀架被抬起，电机则继续正转，霍尔元件会在刀架每转过一个工位时进行检测，判断是否为所需刀位。若不是所需刀位，电机继续正转，直到所需刀架转到工位。

那么从电路的角度来看，当整个电路被接通时，正转线圈自锁，换刀开关处于自动档的位置控制开关进行自动换刀。而霍尔元件会在刀架转到所需刀位时自动断开，停止电机。此时翻转电路接通，延迟反转，刀架下降并压紧。所以从这个过程中我们可以看出来霍尔元件在数控机床中不但起到了检测与反馈作用，也是数控机床精度的可靠性保障。

2.2.2 四工位刀架PLC接线原理图 机床PLC控制着数控机床刀架，而普通的四工位刀架用于普通机床，所以控制比较简单。我们要分析数控机床的控制原理，其实就是分析车床刀架的换刀过程，而换刀过程其实就是PLC对控制刀架所有I/O信号进行逻辑处理与计算。另外换刀过程也需要设置一些相对应的系统参数来保证正常进行。在我们分析之前，还得先了解关于刀架控制的电气部分。刀架控制电气部分如下图所示。图中a是控制刀架的正反转，是强电部分；图b控制的是两个交流接触器导通和关闭，实现图a中强电部分的控制，是弱电部分；图c部分是直接控制刀架的部分电路，控制继电器回路及PLC的输入及输出回路。

图中各器件的作用如下：

①M――刀架电动机；

②QF1――刀架电动机带过载保护的电源空开；

③Km1，Km2――刀架电动机正、反转控制交流接触器；

④KA1，KA2――刀架电动机正、反转控制中间继电器；

⑤S1～S4――刀位检测霍尔开关；

⑥SB1――启动按钮；

⑦SB2――停止按钮；

⑧C――电容给刀架单项电机不项。

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关键词：曲面；数控加工；刀具位置轨迹；CAPP；人工智能

引言

“中国制造2025”和“互联网+”背景下，整体制造业面临的竞争压力越来越大，企业既要控制生产成本和质量，又要不断优化、创新制造工艺体系，力求摆脱“大而不强”的制造现状。在汽车配件、航空发动机、船舶叶轮和模具型腔等复杂零件曲面的数控切削加工过程中，通常借助自动编程CAM，模拟刀具接触三维零件的参数模型，利用偏置曲线不断修正得到的切削轨迹。但该轨迹的生成过分依赖模拟刀具接触算法，不可避免地会造成CNC代码错误。因此，为确保数控切削复杂曲面的精度、效率和加工成本，可利用人工智能和CAPP优化控制CAM刀具接触计算过程，以获得满意的刀具切削轨迹和CNC加工代码。

1改进的曲面加工工艺

改进的数控加工曲面工艺过程如图1所示。工艺人员利用计算机和CAD获取零件（曲面）的参数化模型，对模型进行图样和工艺分析，确定行距和步长，初步规划刀具路径，刀具与曲面接触形成刀具接触路径，通过曲面及后置处理不断修正刀具的位置路径，通过CAM系统生成加工程序。改进的刀具轨迹即在生成加工程序前，利用人工智能和CAPP优化刀具位置路径，借助线性、插补及经验等优化位置运动关系。

2刀具轨迹控制算法

数控加工曲面的刀具轨迹算法有等参数轨迹法、截面线法、等残余高度法、多面体法等，实际切削时需要同时考虑实际切削和辅助切削路径[1-2]。2.1等参数轨迹规划等参数轨迹规划有参数筛选、等参数步长、参数线等分及对分、局部等参数步长等方法，多适用于网格较为规整的参数曲面加工。其原理是对规整的曲面沿参数线方向作Bezier曲线细分，获取细分点后用作刀具与曲面的接触点，以辅助形成刀具的接触路径F=F（u，v）。等参数轨迹规划计算方法简单，执行速度较快，但Bezier曲线细分不均匀时，获取的刀具接触路径可靠性较低，容易产生重复的接触路径。2.2截面线轨迹规划截面线轨迹规划多采用球形刀加工，其加工轨迹沿截面切割零件（曲面）表面形成的一系列接触点运动。截面多选择平面或回转曲面，且回转曲面的直母线要垂直于零件（曲面）表面。在直角坐标中，若截面切割零件（曲面）表面满足方程C（t）=S（U（t））=S（u（t）,v（t）），给定第k条截面线Uk（tk）时，与其平行的等间距Δm增量为Uk+1（tk+1）=（uk+Δuk，vk+Δvk），则给定u0和v0时，可获得初始曲线：鄣S鄣uu0-uminvv+鄣S鄣vv0-vminvvvv•M=Δm2.3等残余高度轨迹规划等残余高度轨迹规划是通过控制残余材料的高度分布来降低加工零件（曲面）误差。当改变刀具步距时，刀具沿零件（曲面）表面行进的高度误差一致，刀具间不会发生干涉和重叠。初始接触路径选择零件（曲面）边线为参考，每次生成的接触路径都基于前一次接触轨迹的控制和在线计算。2.4多面体轨迹规划多面体轨迹规划主要适用于逆向工程，通过一系列切点拟合复杂的零件（曲面）模型。其基本原理是先通过离散化将零件模型分为有限个三角片，切削时，校验刀具与零件（曲面）表面每个三角片几何条件间的干涉关系，根据刀具和三角片的干涉量修正刀具接触路径。若刀具球头半径和零件（曲面）允许加工误差之和不超过刀具接触点与球头中心距，对应的刀具与零件（曲面）表面接触点不能被加工，需要换球头半径较小的刀具对该区域进行加工。

3刀具轨迹生成及其优化改进

刀具位置轨迹的生成需要综合考虑刀具的接触路径，分析刀具接触轨迹和几何性质、零件（曲面）的曲率和局部几何性质，确定刀具与零件（曲面）间的运动、运动特征、刀具在运动过程中局部坐标变换和建立切削扫描零件（曲面）模型等。数控加工过程中，曲面造型多采用B样条NURBS曲面的参数化设计方法[3]：对刀具接触轨迹形成的刀位点数据进行拟合公差运算，确定NURBS曲面优化步长的收敛条件；设定初始控制刀位点数，由零件（曲线）在齐次坐标系中的切矢计算刀位顶点；根据弧长和弦长之比计算节点矢量，考虑插值条件，计算刀具轨迹的控制顶点，并通过NURBS曲线逼近，减少初始控制刀位点数限制；若加权后刀位点偏差范数大于拟合精度，算法返回重新计算刀具轨迹的控制顶点，并进一步逼近NURBS曲线，反之，利用NURBS曲线公式计算对应刀位点序列，当拟合精度满足规定值范围，输出优化后的刀位顶点。优化改进刀具轨迹考虑积累的专业经验，由刀具接触和位置轨迹CAPP作用于刀具接触轨迹和位置轨迹的生成，如图2所示。刀具接触和位置轨迹CAPP基于专家推理和规则判断，工艺人员通过编辑器编译知识和专家决策规则，CAPP系统输入为CAD生成的参数化模型、CAM生成的刀具接触和位置路径、数控加工代码等，系统输出为优化处理后的刀具位置路径和数控加工代码。数据库系统存储对应规则，并解析参数化模型、CAM生成的接触轨迹和数控加工代码，通过决策规则选取解析后数据特征参数，由专家系统（人工智能）推理后，输出对应的刀具运行特征（运动特征线、局部变换坐标和位置路径），并将该类运动特征反馈回数据库与历史经验相比较，通过专家决策推导出最优的位置路径和数控加工代码。基于等残余高度、图2所示的人工智能和专家推理，生成零件（曲面）的刀接触和位置轨迹流程如图3所示。等残余高度规划刀接触路径选择最长的边界曲线为初始刀具路径Si（i=1），人工智能和专家推理CAPP负责优化推理切削带参数Uk+1（uj，vj）和刀具坐标，便于调整刀具位置和方向角。

4数控切削效果

球刀半径20mm，误差0.08mm，数控加工某一曲面零件，如图4所示，实际加工能更好地拟合刀具位置路径控制，且应用图3的人工智能和专家推理优化后加工误差可控制在0.05mm以内，走刀干涉量小，加工效率高。5结语复杂曲面的数控加工一直是制约汽车及航空发动机、船舶叶轮、模具型腔等零配件精度、质量和制造成本的关键。由于曲面实体结构和参数化模型的复杂性，数控加工不能保证高度完备的切削成形，其中曲面加工工艺和刀具轨迹算法依赖的CAM系统往往存在干涉问题而影响数控加工精度和效率。在此背景下，提出了基于人工智能和专家推理的刀具接触和位置路径CAPP系统，借助该系统，辅助CAM推导最优的刀具位置路径和数控加工代码，可控制曲面数控加工的效率、成本和尺寸精度。

［参考文献］

[1]程耀楠，安硕，张悦，等.航空发动机复杂曲面零件数控加工刀具轨迹规划研究分析[J].哈尔滨理工大学学报，2013，18（5）：30-36.

[2]胡鹏，胡春燕，蒋念平.二维激光连续切割移动材料路径算法及约束[J].中国激光，2014，41（10）：113-118.

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关键词： 数控技术；蜗杆铣齿机；应用；效率

中图分类号：TG547 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0037-02

0 引言

经济的飞速发展，使得市场经济的竞争日益激烈，为了适应竞争激烈的市场环境，企业必须从经济效益和社会效益考虑，提高自身的生产效率，缩减成本，来适应市场经济。在市场调研过程中，企业对装备工业的技术水平和现代化程度要求随之增高，以提高制造能力和水平，提高对动态多变的市场经济的适应能力和竞争能力。

因此，数控技术在现代制造业中，占据主导地位。在A公司考察过程中，该公司提出将数控技术应用于蜗杆铣齿机（专用设备），以提高生产效率和加工质量，降低工人劳动强度，从而实现提高经济效益和社会效益。

1 蜗杆铣齿机工作原理及效率

蜗杆铣齿机，作为专用设备，主要用于圆弧多头蜗杆轴的加工。如图1所示，其工作原理为：工件10采用一夹一顶的装夹方式，主动力为主电机1带动工件10及刀架11旋转，刀架进给通过进给电机5带动进给丝杠13，传动刀架快速移动，进刀通过进给手轮6手摇使刀架匀速进给，工件10旋转与刀架11旋转比例通过挂轮调整比例，铣刀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ每一圈同时对工件同一螺旋槽的两侧及底部进行一次加工（单头蜗杆），如果为双头蜗杆，则调整挂轮，通过刀架旋转两圈对蜗杆进行一次加工，然后通过手摇轮进刀，再进行加工。由于次加工过程需要人工进给，并且记忆刀架旋转圈数，才可以进刀，并且加工余量大，操作人员劳动强度大，如出现遗漏，必须重新进行加工，且加工精度不高，必须专人专机，从而，使得加工效率低，操作人员劳动强度大，产品质量不高，废品率高。从而影响企业的生产效率及经济效益。

2 提出问题与方案设计

为了改变上述现状，A公司提出将数控技术应用于蜗杆铣齿机设备上，要求通过数控技术改变机床的加工精度和减小操作者的劳动强度，从而提高生产效率，降低成本。

通过对上述蜗杆铣齿机的工作原理及运行过程中出现的弊端的分析，要达到要求，必须改变设备的传动精度及进给方式，工件旋转采用主轴伺服电机，以实现分度精准，传动采用滚珠丝杠副传动，提高进给精度，刀架旋转采用分圈技术，并将旋转改为精密涡轮蜗杆副传动，伺服电机进行分度，可实现快速旋转和匀速切削，并能与工件旋转进行插补运动。经过改进可以全面提高产品的加工精度及其质量，减小操作者劳动强度，缩减操作人员数量，缩短加工时间，从而提高生产效率和经济效益。

3 数控技术在蜗杆铣齿机的应用工作原理及效率

将数控技术运用于蜗杆铣齿机，如图2所示，其工作过程是：加工程序经数控系统运行，对各轴发出运动指令，经过伺服驱动器控制各轴伺服电机运转。其数控系统的控制工作过程为：程序在数控系统运行，由运动指令控制各轴移动或旋转，具体完成过程如图3所示，数控系统发出指令给伺服驱动器，伺服驱动器驱动伺服电机运转，通过旋转编码器将位移反馈回驱动器进行比对，再有驱动器将信息返回系统，以保证位移的准确，从而保证加工精度。

数控蜗杆铣齿机的工作原理：伺服主轴电机2接受到运动指令，进行旋转，带动工件旋转或定向、分度等位移，根据蜗杆螺距与头数不同，系统根据程序发出相应的指令。同时，进给电机8带动滚珠丝杠副7转动，使刀架做前后位移（进刀或退刀），主轴旋转时，刀架旋转伺服电机5接收运动指令，进行旋转与主轴做插补运动，带动刀架快速转动或匀速转动，快速转动一个角度，当铣刀Ⅰ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽一侧的切削加工，刀具转过固定的角度离开工件，刀架开始做快速转动，当转过固定角度，铣刀Ⅱ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽另一侧的切削加工，刀具转过固定的角度离开工件，刀架开始做快速转动，当转过固定角度，铣刀Ⅲ接近工件时，匀速转动，进行螺旋槽底部的切削加工，当刀具转过固定的角度离开工件，第一次切削加工结束，信号开关10将取到刀架旋转一周的信号，送入系统，系统将发出进刀指令，进行下次切削加工（单头蜗杆）；双头蜗杆时，系统在接收到刀架旋转一周的信号时，将发出指令，让主轴分度，然后，与刀架进行插补运动，加工第二条螺旋线，当刀架旋转一周后，向系统发出信号，系统将发出进刀指令，进行下次切削加工，如此重复，直到螺旋槽加工深度到位。该工件加工完成。

将数控技术应用于该机床，提高各轴的传动精度，保证了零件的加工精度，减轻了操作者的劳动强度，缩短了加工时间，保证了工件的质量和一致性，而且，改变了专人专机的局面，实现一人多机的生产模式，降低了生产成本，从而提高经济效益和社会效益。

综上所述，数控技术及数控装备做为现代制造业的核心设备，将数控技术应用于专用设备是企业发展的一个创新，为企业、为社会的发展起到了推动作用，加速了企业的经济发展，提高了企业的制造能力和水平，同时，提高了企业对动态多变的市场经济的适应能力和竞争能力。

参考文献：

[1]彭平.试论机械制造中数控技术的运用[J].科技致富向导，2011（26）.

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【关键词】数控机床；故障；诊断

我们知道数控机床是机电一体化高精度、高附加值、高自动化设备,尽管它也具有高可靠性稳定性,但在实际生产工程中,由于环境复杂,干扰多,对数控机床实时控制系统的正常工作会产生很大的影响,加之人为因素及元器件特性变化，故障会随时产生,因此对常见电控故障的快速诊断和维修就显得格外重要。下面就结合FANUC数控系统机床具体故障，说明诊断分析方法。

1.FANUC 0i-MC数控机床开机急停报警

分析思路:由原理图可知，急停故障是由急停回路产生,使系统处于停止工作状态,通过线路分析可知,X8.4为外电路输入数控系统的急停信号,正常工作时,X8.4为1(高电平24V),出现急停报警时除了软件原因,X8.4必然为0(低电平0V),引起原因主要由急停按钮X/Y/Z轴的限位开关或KA2继电器引起。

诊断过程:首先进入PMC状态列表,查看X8.4的状态,为0,然后检查24V电压及继电器线圈触头,依次断电测量急停回路的开关,逐一排除后,更换相应的器件,开机故障消除。

2.回零故障

分析思路:回零故障分为,回零失效和X或进给轴找不到会零点,过行程。

1)回零失效,由系统原理图知,方式转换开关对应输入至系统的地址信号为X3.0-X3.3。

正常情况下,在转换方式时,会有24V的变化,如无变化,则不会有正确的工作方式,重点是X3.2 X3.3的状态。

诊断过程:进入系统的PMC状态列表,查看X3.0-X3.3的状态,转动方式开关,观察它们的状态变化,然后进入CB105接线处,用万用表测量X3.2.X3.2与0V的电压,正常情况下,转换开关,会有24V电压变化,不变化,则故障得以查处。

2)X轴找不到回零点,X轴回零减速开关输入至系统的地址为X9.0,正常情况下为0,当回零当快压到SQ时,X9.0变为1,诊断过程:首先进入系统PMC状态列表界面,检查X9.0状态变化(通过移动X轴),到达减速开关处,X9.0无变化,则进一步检查减速开关好坏。

3.手轮失效

分析:手轮只有在其方式时,才起作用。

分析过程:除了软件参数方面的原因,就是线路故障引起,通过原理图可知,首轮是通过I/O接口与系统相连,有4根线,5V电源及A、B两根信号线,首先检查线的通断,然后检查5V电源,逐一检查,问题得以解决。

4.主轴不能启动

分析;主轴不能启动，从硬件方面分析有二,1主轴按钮故障,2变频器接线故障。

1)按钮故障:停止按钮地址X3.0,常态下为0,断开为1,进入PMC状态列表界面,检查X3.0的状态,,然后检查CB104接线处,查X3.0与0V电压,若为24V,则不能启动,检查开关.线路,故障排除。

2)变频器接线故障:主轴变频器供电的接触器KM2,查进出线及电源,查接触器线圈及电源,其次检查给KM2线圈回路的KA10的常开触头,逐一排查,问题迎刃而解。

5.刀架故障

分析过程:刀架故障主要表现有:电动刀架锁不紧，找不到某到位,刀架找不到任何刀位连续转动。

1)电动刀架锁不紧,发信盘位置不正:拆开刀架的顶盖，旋动并调整发信盘位置，使刀架的霍尔元件对准磁钢，使刀位停在准确位置。

2)电动刀架找不到某到位,对应刀位的霍尔元件损坏或断线:确认是哪个刀位使刀架转不停，在系统上输入指令转动该刀位，用万用表量该刀位信号触点对+24V触点是否有电压变化，若无变化，可判定为该位刀霍尔元件损坏。

3)刀位转不停,检查发信盘及霍尔传感器电源及线路。

总之，数控机床的故障类型很多,有机械故障,电气故障,软件故障等,不管是那类故障,要正确快速诊断维修，首先必须对数控机床的结构及工作过程及工艺过程搞清楚并掌握一般的操作技能,其次对系统的原理图及实际分布要极为熟悉,同时要对系统的组成及连接心中有数,关键要对系统参数及PMC程序要熟练,特别是重要的参数和程序,其次要正确使用常用的诊断工具(包括软件工具)。同时平时注意收集数控机床技术资料以备随时使用，这些知识和技能是维修数控机床的必要条件。

诊断维修的原则基本遵循从简单到复杂，由外而内，由浅而深过程，逐步循序渐进，胆大而心细。首先是可以看得见摸得着的器件，然后线路电源，其次系统部分的外观接线及状态指示，再次之就是PCB板级，最后就是软件和参数，同时遵循一个原则就是遵循原系统技术要求，不得随意更换改变系统要求，不得扩大故障范围；做好维修记录及故障原因的分析。

具备了上述条件,还必须有正确的方法和技巧,方法和技巧不是教条的文字,是长期理论联系实践的产物,一句话,熟能生巧,达到巧,就能游刃有余,无往而不胜。

参考文献