數(shù)控加工與數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控加工有何好處?
數(shù)控是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工在現(xiàn)代化生產(chǎn)中顯示出很大的優(yōu)越性。
對于現(xiàn)代制造業(yè),數(shù)控機(jī)床非常適合那些形狀復(fù)雜、精密和批量小的零件。而一般的普通機(jī)床根本無法滿足這個要求。就連仿形機(jī)床和組合機(jī)床也解決不了高精度與小批量這個矛盾。因此數(shù)控加工非常適合航空、航天、電力、交通和電子等制造業(yè)的零件加工技術(shù)。
零件加工面臨的一個主要問題是產(chǎn)品的高精度、多樣性和批量小的矛盾。這就要求從機(jī)床到數(shù)控都需要柔性。CNC數(shù)控系統(tǒng)由于采用軟件控制,具有了很大的柔性。
現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床其突出的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行高精度加工和多樣化加工,完全可以取代其他的加工方法。由于數(shù)控機(jī)床是按照預(yù)定的程序自動加工,加工過程不需要人工干預(yù),加工精度還可以通過軟件進(jìn)行校正及補(bǔ)償,因此可以提高零件的加工精度,穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。特別對于多品種、少批量的零件更是如此。
另外采用數(shù)控機(jī)床可以提高生產(chǎn)率,一般可以提高生產(chǎn)效率2~3倍,對于某些復(fù)雜零件的加工精度,生產(chǎn)率可提高10幾倍,甚至更高。一些數(shù)控機(jī)床,具有多工序、自動換刀裝置,因此可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用,不但提高了生產(chǎn)效率,也能節(jié)省廠房面積。
現(xiàn)在在我國市場使用較多的FANUC 0系列數(shù)控系統(tǒng)就是一種高精度、全功能的數(shù)控系統(tǒng)。它具有較好的柔性,非常適合機(jī)械零件的加工。
衡量數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)、劣的主要指標(biāo)是什么?
可靠性 這些指標(biāo)中最重要的是可靠性??煽啃缘闹笜?biāo)一般采用平均無故障時間(MTBF 單位為小時)。有的公司采用故障率(Failure rate 單位為次/月·臺)。數(shù)控機(jī)床的無故障時間一般為500h,這就要求數(shù)控系統(tǒng)的無故障時間大于它。現(xiàn)在國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的無故障時間可以達(dá)到5,000~10,000 h,甚至更高,國外為10,000h以上。FANUC公司的FS-O系統(tǒng)的故障率為0.008次/月·臺。相當(dāng)于無故障時間為90,000h。
功能首先要看數(shù)控系統(tǒng)的指令值范圍是否滿足機(jī)床的需要。這些指令值范圍包括:最小輸入增量、最小指令增量、最大編程尺寸、最大快移速度、進(jìn)給率范圍等。數(shù)控機(jī)床的分辨率與快速運(yùn)動的速度以及加工速度范圍的指標(biāo)表示機(jī)床的基本要求,也是數(shù)控系統(tǒng)的基本指標(biāo)。這些指標(biāo)與數(shù)控系統(tǒng)的檔次有關(guān)。分辨率表示系統(tǒng)的插補(bǔ)能力,而考慮整個指令范圍時,它還和伺服裝置的指標(biāo)有關(guān)。
功能主要是否能滿足機(jī)床的要求。一般數(shù)控系統(tǒng)具有兩種功能,基本功能和選擇功能。前者是數(shù)控系統(tǒng)具有的功能,后者是用戶選擇時才提供的功能,每增加一個選項(xiàng)就要增加一定的價格。因此,為了提高數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性,對數(shù)控系統(tǒng)的功能一定要根據(jù)需要,仔細(xì)選擇。數(shù)控系統(tǒng)的功能與數(shù)控系統(tǒng)的類別有關(guān),例如,數(shù)控車床與數(shù)控銑床的功能就不一樣,因此,對于不同類別的機(jī)床要選擇不同的系統(tǒng)功能。選擇功能時一定要根據(jù)數(shù)控機(jī)床的用途而定,不同檔次的系統(tǒng)功能也不同。片面地認(rèn)為功能越多越好的想法是不對的。在我國的加工車間,一般的數(shù)控機(jī)床用途比較專業(yè)化。因此,不必要選具有很多功能的系統(tǒng),那樣將會增加購買的價格。
經(jīng)濟(jì)性。
什么是數(shù)控系統(tǒng)的基本程序?
一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有3種基本的插補(bǔ)功能,即定位(G00)、直線插補(bǔ)(G01)、圓弧插補(bǔ)(G02,G03)。把這3種插補(bǔ)的程序稱為基本程序(請見“數(shù)控系統(tǒng)的功能”)。
請對 G00、 GO1、 G02、 G03三種播補(bǔ)功能的程序舉出實(shí)例說明。
例(1)定位插補(bǔ):其程序?yàn)镚00 X25.0 Y 10.0;它的路徑如圖1。
圖1 G00示例
圖3 G02示例
圖2 G01示例
例(2)直線插補(bǔ):其程序?yàn)?G91)G01 X200.0 Y100.0 F200.0;它的路徑如圖 2。
例(3)圓弧插補(bǔ):其程序?yàn)?①的圓?。?80°) G02 X60.0 Y20.0 R50.0 F300.0;它的路徑如圖3。
例(4)圓弧插補(bǔ):其程序?yàn)?②的圓?。?80°) G02 X60.0 Y20.0 R-50.0 F300.0;它的路徑如圖3。
什么是“機(jī)床零點(diǎn)”?
由機(jī)床制造商規(guī)定的機(jī)械原點(diǎn)。
什么是“參考點(diǎn)”?
所謂“參考點(diǎn)”是沿著坐標(biāo)軸的一個固定點(diǎn),它可以以機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)為參考基準(zhǔn)。
什么是“返回參考點(diǎn)”?
定位到參考點(diǎn)的過程稱為返回參考點(diǎn)。由手動操作返回參考點(diǎn)的過程稱為“手動退回參考點(diǎn)”。而根據(jù)規(guī)定的G代碼自動返回零點(diǎn)的過程稱為“自動返回參考點(diǎn)”。
圖4 手動退回參考點(diǎn)
圖5 自動退回參考點(diǎn)的過程
圖4為一般手動返回參考點(diǎn)的過程。在坐標(biāo)軸的參考點(diǎn)附近設(shè)定一個減速點(diǎn)。
自動返回參考點(diǎn)由G28指令,在G28的程序段中,存入了指令軸的中間點(diǎn)坐標(biāo)值。G28程序段的指令操作如下:①把指令的軸移向中間點(diǎn)定位(A點(diǎn)向B點(diǎn))。②從中間點(diǎn)向參考點(diǎn)定位(B點(diǎn)向R點(diǎn))。③如果不是機(jī)床鎖住狀態(tài),返回參考點(diǎn)燈亮。在向參考點(diǎn)和中間點(diǎn)定位時,各軸用快速度移動。該指令一般用以自動換刀(ATC)。因此,執(zhí)行該指令時需要取消刀具半徑補(bǔ)償和刀具長度補(bǔ)償。
返回參考點(diǎn)是制訂數(shù)控機(jī)床與數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)接的參考基準(zhǔn)。因此是非常重要的。
G29 指令的意義是什么?
G29是從參考點(diǎn)自動返回的指令。它表明指定的軸經(jīng)過中間點(diǎn)向指定的位置定位的過程。通常在G28或G30(返回第2參考點(diǎn))之后使用。G29操作如圖5中的(4)和(5);(4)被指定的軸,向G28或G30定義的中間點(diǎn)定位(R點(diǎn)向B點(diǎn));(5)從中間點(diǎn)向被指定的點(diǎn)定位(B點(diǎn)向C點(diǎn));以快速的速度向中間、指定的點(diǎn)移動。
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