三旋輪強(qiáng)力旋壓機(jī)自動(dòng)編程系統(tǒng)的研究

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1、山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論工件材料金屬的微觀結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，表面硬度、精度和抗疲勞強(qiáng)度都有所提高【心J。1．2．2強(qiáng)力旋壓技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀旋壓技術(shù)起源于我國(guó)，據(jù)記載，早在商代的陶瓷制品以及唐代出土的銀器制品都有旋壓成型的痕跡。最早的旋壓設(shè)備是由人提供動(dòng)力，加工成型所需的驅(qū)動(dòng)力是靠巨大旋輪的旋轉(zhuǎn)。上世紀(jì)五六十年代，動(dòng)力旋壓機(jī)械開始出現(xiàn)，但旋壓的原理仍然延續(xù)早期的人力旋壓13]。六十年代末，出現(xiàn)了數(shù)控旋壓機(jī)床，當(dāng)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)是由數(shù)字邏輯電路來處理數(shù)據(jù)的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低。七十年代初期，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)，這種數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、編程精確度高。后來隨著計(jì)算機(jī)

2、和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了帶有錄返功能的數(shù)控旋壓設(shè)備，使機(jī)床具備“記憶力"，是旋壓工藝的一項(xiàng)重大突破14‘5J。我國(guó)近代對(duì)旋壓機(jī)床的研究始于上世紀(jì)60年代，但到目前為止，相關(guān)的研究人員仍然較少，且主要集中于航空、航天以及兵器工業(yè)集團(tuán)公司的一些科研院所。國(guó)內(nèi)研制的旋壓機(jī)床與國(guó)際先進(jìn)水平差距較大，特別是在強(qiáng)力旋壓方面，相當(dāng)于是國(guó)外上世紀(jì)80年代末的水平。國(guó)產(chǎn)旋壓機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等多采用進(jìn)口設(shè)備，這些設(shè)備受到國(guó)外出口法規(guī)的限制，在功能上都有不同程度的縮減，嚴(yán)重制約著我國(guó)旋壓技術(shù)的發(fā)展。目前，國(guó)外從事旋壓機(jī)床研發(fā)的公司有德國(guó)的Leifeld、WF公司和西班牙的DENN公司等。西

3、班牙的DENN公司是世界上技術(shù)最成熟的旋壓設(shè)備生產(chǎn)商。其制造的ZENN．100型旋壓機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)采用SINUMERIK840D系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)采用德國(guó)MANNESMANN產(chǎn)品，滾珠絲杠等傳動(dòng)系統(tǒng)采用瑞典的SKF系列產(chǎn)品，是現(xiàn)代數(shù)控旋壓機(jī)床的杰出代表16J。1．3自動(dòng)編程系統(tǒng)概述1．3．1自動(dòng)編程系統(tǒng)簡(jiǎn)介自動(dòng)編程系統(tǒng)是基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。編程人員只需在制圖軟件平臺(tái)繪制零件圖；系統(tǒng)自動(dòng)提取實(shí)體輪廓信息、輸入工藝參數(shù)、計(jì)算刀具軌跡；在編譯程序的支持下，經(jīng)過系統(tǒng)的后置處理，即可生成數(shù)控加工代碼。在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于幾何形狀簡(jiǎn)單的零件，可以通過手工編程來完成。但是對(duì)于形狀復(fù)雜，具有非直

4、線、非圓輪廓尤其是組合曲面的零件，手動(dòng)編程計(jì)算量很大，有些甚至無法進(jìn)行手動(dòng)編程。而自動(dòng)編程系統(tǒng)只需要確定零件的輪廓圖和加工工藝要2山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論求，即可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成數(shù)控加工代碼，大大縮減了編程周期，提高編程效率和精確度‘71。對(duì)于規(guī)?；默F(xiàn)代精密制造業(yè)來說，能夠快速、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)零件加工程序編制顯得尤為重要。1．3．2自動(dòng)編程系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理自動(dòng)編程功能是在CAD軟件的基礎(chǔ)上經(jīng)二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)的，要依賴于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的統(tǒng)一。用戶首先根據(jù)零件的尺寸、形狀和加工工藝要求，基于制圖軟件平臺(tái)輸入零件輪廓圖或者圖形的源代碼；然后通過高級(jí)語言程序和功能函數(shù)的支持，對(duì)輸入的圖

5、形或源代碼進(jìn)行提取、計(jì)算和后置處理，按照數(shù)控系統(tǒng)支持的程序格式，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的加工代碼；最后經(jīng)動(dòng)態(tài)仿真加工檢測(cè)無誤后，通過計(jì)算機(jī)通信接口，將加工代碼傳送給機(jī)床的存儲(chǔ)器，進(jìn)行實(shí)際加工。自動(dòng)編程系統(tǒng)流程圖【8】如圖1．1所示。制圖軟件零件圖b系—一圖形源代碼卜_i統(tǒng)計(jì)開●算■數(shù)控代碼——’數(shù)控機(jī)床發(fā)機(jī)貝—I編譯程序H．編程手冊(cè)卜f程序編譯系統(tǒng)圖卜1自動(dòng)編程系統(tǒng)原理流程圖從圖1一l可以看出，由零件圖形生成數(shù)控加工代碼需要經(jīng)過三個(gè)階段：1')輸入階段：輸入零件圖形和機(jī)床工藝參數(shù)；2)系統(tǒng)識(shí)別階段：將輸入對(duì)象編譯成系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)字符；3)后置處理階段：將前兩步得到的信息，按照一定的規(guī)則，經(jīng)

6、系統(tǒng)后置處理，轉(zhuǎn)換為適合機(jī)床的加工程序。1．3．3自動(dòng)編程系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀機(jī)床的自動(dòng)編程系統(tǒng)，起源于上世紀(jì)50年代美國(guó)空軍與麻省理工學(xué)院針對(duì)三坐標(biāo)數(shù)控銑床研制的APT系統(tǒng)。70年代，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)迅速發(fā)展，推動(dòng)了CAD／CAM向一體化方向發(fā)展。從90年代開始，CAD／CAM軟件不斷升級(jí)，自動(dòng)編程系統(tǒng)開發(fā)越來越專業(yè)，系統(tǒng)的智能化程度也越來越高。目前，數(shù)控機(jī)床CAD／CAM3山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的主要有以下三種：程序語言編程系統(tǒng)、會(huì)話式編程系統(tǒng)、自動(dòng)編程系統(tǒng)f81。1．程序語言編程系統(tǒng)程序語言編程系統(tǒng)是自動(dòng)編程系統(tǒng)的鼻祖，也是應(yīng)用最廣泛、功能最強(qiáng)、技術(shù)最成熟

7、的。APT自動(dòng)編程(見圖1．3)作為典型代表，它是一種對(duì)工件、刀具的幾何形狀及刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行定義時(shí)使用的符號(hào)。系統(tǒng)能夠把用APT語言書寫的工件的加工程序，通過系統(tǒng)模塊的后置處理，生成數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)控加工代碼，實(shí)現(xiàn)了CAD和數(shù)控加工程序的有效連接。APT語言自動(dòng)編程原理流程圖如圖1．2所示。上r開始、1r生成刀位文件～、、一√ATP編譯模塊1r上APT零件圖讀取、編譯]一-處理理J1r輸入工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成NC代碼}AP劭日工源程序上工藝處理傳送到機(jī)床}輸