工具磨床数控系统改造（二）

研磨者

刀具数控磨削自动编程软件的结构如图3所示。软件主要由以下几部分组成： ' d) H, v5 b! b0 h, f 工艺数据库 编程软件收集了所要编程加工刀具的有关工艺数据，采用合适的数据结构进行组织和管理，形成工艺数据库。这些工艺数据包括数控系统信息、机床结构信息、刀具几何参数、砂轮外形参数、加工工序信息以及加工工艺参数。工艺数据库是整个编程软件的支撑。数控系统信息是描述所采用的数控系统的数控代码格式的信息，是后置处理中格式转换所必需的信息；机床结构信息用来描述数控工具磨床结构模型和结构参数，包括机床机构模型代码、机床运动链各坐标系之间的初始位置关系和机床各运动轴方向；刀具几何参数指被加工刀具的结构参数和切削参数，以刀具结构要素为基本对象进行描述；砂轮外形参数是用来描述磨削用砂轮的形状和尺寸的参数；加工工序信息用来描述所编程加工刀具的加工工艺，系统以刀具结构要素为基本单元将各种刀具的磨削加工工艺进行分类、组织和管理，形成加工工序库；加工工艺参数主要指刀具各加工工序中的进给速度、主切削速度、进给量、加工余量、冷却液开关等信息。 参数化输入模块 3 o, _. d* b# u. r 参数化输入模块是编程软件实现人机信息交互的接口。该模块通过输入加工信息，从工艺数据库中调出相关的工艺参数，然后根据具体加工对象、加工条件和加工要求，对工艺信息进行必要的修改，生成供后续刀位计算与刀位验证模块和后置处理模块使用的数据文件。具体有：数控系统设置，机床设置，刀具设置，工序设置，砂轮设置，工艺设置。 编程程序库和刀位计算与刀位验证模块 编程程序库是编程软件所有编程刀具的刀位计算程序、刀位验证程序的程序包。刀位计算与刀位验证模块的功能就是从加工工艺文件中顺序读出刀具每个加工工序的加工要素信息、砂轮切削表面信息和工艺信息，根据这些信息从编程程序库中调用相应的刀位计算程序和刀位验证，生成刀位数据文件和CC点数据文件。刀位计算与刀位验证是自动编程的关键，编程程序库是整个编程软件的核心。 * j# u' Q z" a: u; x 后置处理 % e4 T+ G o" y7 ^; T 后置处理就是将刀位计算后生成的刀位文件转换成数控工具磨床能够执行的数控代码的过程。包括机床运动求解、非线性加工误差校核与处理、进给速度的校核与修正和文件格式转换等。 6 x- Q1 U+ i+ Y0 [9 E ·刀具测量与自动对刀软件·该软件包括刀具测量和自动对刀两个相对独立的软件模块，两者基于共同的硬件结构。其中对刀软件的功能就是确定编程坐标系和机床坐标系之间的相对位置关系，只要硬件可靠，软件实现起来较为简单。 8 p4 d& T: e" l2 y$ ~& c& V2 Z* k ·对于刀具的重磨加工，由于有关刀具形状和切削参数的理论数据并不已知，数控编程和加工的唯一依据是刀具实物模型。刀具测量系统的功能就是通过对刀具实物模型进行采样，将刀具实物模型的几何模拟量转换成自动编程软件能够接收的几何数字量，以实现刀具编程和加工。刀具测量软件主要由测头运动控制模块、数据采集模块和数据处理模块组成，其中测头运动控制模块是整个软件的关键，对于不同的刀具种类及加工要求、不同的测头类型，具有不同的运动控制策略(限于篇幅，本文不再展开)。 3 数控系统改造实例 如图4所示为国内某飞机制造厂从德国引进的WALTER公司生产的Helitronic 30 NC数控工具磨床，该磨床具有5个机床运动轴(X、Y、Z、A、B)，可实现3轴(X、Z、A)数控两轴(X、A)联动，其余两轴(Y、B)为手动轴。该工具磨床实际上为手动/自动两用机床，手动操作方式下可完成内、外圆磨削简单功能；自动加工方式下，系统固化有三个自动加工程序，分别为：①外圆磨程序； ②直齿圆柱刀具分度磨削程序；③螺旋齿圆柱刀具(分度)磨削程序。

图4 所改造的数控工具磨床