CNC车削非圆形零件的软件控制系统

2021-08-14

CNC车削非圆形零件的软件控制系统

活塞是内燃机的重要部件，是典型的非圆形零件。活塞与气缸的配合程度是衡量发动机好坏的重要标准。现在常见的凸可变椭圆活塞，很多厂家都采用仿形法加工。但由于硬仿形系统需要使用机械或液压来实现后续仿形，难以进一步提高仿形精度和效率，且仿形加工难度大，制造成本昂贵。因此，需要设计一种新型的数控车床，以满足凸变圆活塞的特殊加工。

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具有频率响应特性的直线电机技术的发展使这种需求成为可能。加工时，被加工零件安装在机床主轴上并随主轴旋转，刀具安装在直线电机上，直线电机相对于被加工零件作径向往复运动。由于中心凸变圆活塞的形状极其复杂，插补时需要处理的数据量很大，对响应速度也要求很高。

另外，在加工活塞时，需要同时控制两种不同类型的电机，一种是位置伺服，另一种是加工非圆形截面的专用伺服直线电机。通用数控软件无法满足加工活塞的这种特殊要求。本文介绍的软件系统采用C语言和汇编语言混合编程，并采用独立的模块化设计，较好地解决了主轴旋转与刀具直线进给的关系。

1 系统总体设计

本系统主机采用工控586，系统软件存储在微机硬盘中。系统启动后，用户可以通过菜单进行各种操作。系统具有读取加工程序、编译、模拟、生成活塞加工数据、控制直线电机、插补、M、S、T到位检测等数控功能。

系统软件采用分层模块化设计。系统软件按功能可分为若干模块，各模块可单独编辑编译。它们之间通过参数或数据文件传递信息，一个模块的添加、修改、删除不影响其他模块。系统软件分为接口层、编译层、控制层和辅助层，各部分的操作相对独立。

2 系统组成及特点

可以看出，该系统由六个模块组成，广泛应用于机械制造。但价格一般是普通车床的5～10倍。如果在加工过程中发生碰撞，打火机会损坏产品的精度，造成浪费。严重时会损坏机床，造成重大经济损失和人身伤害。

笔者经过观察和分析，总结了数控车床发生碰撞的几种可能，并提出了数控车床编程时避免碰撞的方法。

1 使用 G00 指令时，很可能发生碰撞。如图，工件需要开槽，工件原点在右端，换刀点在槽加工完成时，为了节省时间，我想让刀尖从起点移动佛罗里达州点当到达换刀点>1时，使用N150G00X80Z50程序段完成退刀。如果路径被认为是直线，似乎没有问题，但实际的刀尖路径是B和直线（例如时间帮助功能。在本系统中，用户可以首先根据具体要求零件图的各种数据的输入和各功能的操作在界面层以人机对话的方式进行，在编译层对用户输入的信息进行编译生成目标代码，包括NC源程序格式转换、坐标转换、误差检测、控制数据计算和列表曲线插补、粗插等；在控制层，控制系统发出指令，协调系统各部分功能;在辅助层，提供各种方便系统工作和用户操作的辅助功能，整个系统由键盘和鼠标控制，选择菜单，用户只需按cu rsor、热键或鼠标。此外，系统还具有更强大的图形功能，提供活塞输入数据的图形显示、刀具运动轨迹的动态模拟功能，并以直观的形式显示输入数据和刀具图la)。显然，刀具需要在工件台阶面碰撞时，会损坏工件和刀具，损坏机床的精度。

点定位指令G00与直线插补指令G01的区别不仅在于速度，更重要的是前者的轨迹一般不是直线，后者必须直线到达终点线。如果误认为 G00 必须直线到达终点，那是非常危险的。刀尖从原点移动到 G00 程序段中指令的点位置的轨迹一般是两条不同角度的直线段，即在行进过程中需要转动一次，X、Z 方向刀架的位置都根据各自的设置进行设置。以一定的速度行进，直到那个方向的增通完毕。

为了执行退刀，刀具的运动路径如图 XNUMXb 所示，这样可以避免碰撞。

运行轨迹使用户能够及时发现操作错误。