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软件技术在刀具磨床上的运用
来源:《现代金属加工》2月刊 作者:德铭纳 舒智勇 浏览次数:0
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北京德铭纳精密机械有限公司技术经理、工学硕土 舒智勇
加工中心等数控设备的广泛使用, 使年轻的工人摆脱手工技能的束缚,大批量地生产出高精密多品种工业化产品。作为越来越广泛使用的新兴刀具金刚石(PCD)刀具的制造却还过分地倚重人工技能。随着人力成本的提高和人们生活方式的变化,这种人工技能越来越不好找,用工成本越来越高。数控在这个行业的采用将是大势所趋。
  刀具磨床数控化不但降低了机床的操作难度,而且该技术和刀具磨床之间还存在着先天的联系。刀具的复杂性和多样性恰恰可以用软件的灵活性来满足,因此刀具磨床的控制单元应该放弃很多设备的共性,去满足刀具磨削这个特殊的要求。软件技术的采用可以减少机床结构的复杂程度,而这些机械零件都有很长的制造周期,这样大大的缩短了设备的研发周期,甚至可降低成本。其次,一般来讲刀具磨床的用户群不大,厂家贮备零备件的积极性不高,简单的机械结构也能降低日后设备运行的风险。由竞争而产生的产品更新换代,要求设备有一定“柔性”,软件的维护和升级正好能满足其需求。
  常规的“数控系统”和CAD/CAM 软件不是为这些“非主流”设备开发的,只能采用专用而简约的控制单元。其中软件技术在刀具磨床的数据处理和控制上起到关键的作用。
  和电子产品要权衡硬件和软件的分配的比重一样,机械产品也要仔细斟酌机械结构和电气装配的比重,以便使制造成本、制造周期、产品性能、使用方便和易于维修达到完美的统一。
  在我公司金刚石(PCD)工具磨床BT-150J 的开发过程中,影响刀具刃口质量的砂轮往复摆动处于最优先考虑的问题。我们放弃传统的曲轴连杆摆动机构,通过电子智能部件对摆动的位置、速度和加速度进行过程控制,大大地提高了摆动的运动精度和平稳性能。同时这也带来制造周期短、维修简单和操作方便等其它好处。作为一款经济型的设备,采用工业监视器而非电脑作为监测手段,不但降低了成本而且由电脑引发的故障率大大降低,比较适合中小企业这个用户群体。
  带多个同心圆刻划线的光屏是光学投影仪常见器件,BT-150 金刚石工具磨床对该器件进行了改良,使之成为由一个十字线和两个以十字线交点为中心的同心圆组成“软”光屏。十字线的位置可以通过按键上下移动,同心圆的大小也可以变化。这样刀具装卡上就可以按“寻找刀尖”键来捕捉刀具的圆弧中心,使十字线交点与之重合,这样不用移动刀具位置就可以对比测量。同时,不必要的同心圆不显示,也使测量更简洁清晰。
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作为一款全自动的刀具磨床BT-150B,其监测系统是数控单元的眼睛,眼睛看到哪数控系统走到哪。其监测系统(UNCOVER 2.1) 就弱化了CCD 支架机械结构的功能。取消CCD 相机横向拟向导轨,用电脑软件绘制的划刻线的移动来替代相机的微小位移,并设置操作口令,来确保刀具对中后的状态不变。这一设计主要来自两个原因:第一,机械手轮驱动丝杆的机械结构存在微小的弹性变形,对中后外力撤消的情况下,弹性变形恢复使中心再次偏离。第二,小小的CCD 支架上有四个自由度,任何微小的变化或不经意的动作都会使中心偏离,所以操作工在开始磨刀前要频繁地调整并确认中心对齐。软件技术的使用不但使CCD 支架刚性大大增加,并能有效的保持对中的状态。
  在实际开发过程中,软件开发人员深入研究设备的工艺要求和工人的使用习惯是非常重要的,而机械工程师应正确理解软件技术和控制技术(包括技术底线),了解最新技术现状及其发展方向,因为他们往往是提出问题和要求的人。
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