轮胎模电火花机床的数控改造研究.pdf

耿在丹 等轮胎模 电火花机床的数控改造研究 中，只允许单方向旋转 ，不允许逆 向运行 。 3 步进电动机驱动接 口电路， 包括标准的步 图2 机械部要求与工作顺序图 为了避免圆盘工作台在静止状态 即加工轮胎 花纹时受外部力矩的影响，以及蜗轮副间隙的影 响，在圆盘工作台的圆周处安装一个环型磁铁，在 与环型磁铁对应的机床处安装 3个块型磁铁 ；当圆 盘工作台带动工件旋转运行 1 个花纹等份后 ，电磁 铁带电吸合，确保 圆盘工作台的准确位置，当工件 的等份花纹加工完毕，电磁铁先断 电，然后圆盘工 作台在带动工件旋转运行下 1 个花纹等份；电磁铁 的吸合与断开， 由数控系统通过发讯指令控制进行 。 图3 联接结构示意图 3 硬件系统 数控系统硬件 原理框 图如 图 4所示。它包括； 1 以MC S 一 5 1 系列单片机 8 0 3 1 为核心的主 板 电路，包括复位电路、时钟电路、掉 电保护电路、 译 码 电路 、输入 输 出电路 、存 储 器扩 展 电路 和 R S 2 3 2串行 口扩展电路等； 2 以芯片 8 2 9 7为核心的键盘显示 电路 ，包 括数码显示电路和键盘接 口电路等 速度 加大 力矩 分 段误 差 在 进电动机驱动模块与步进 电动机问接 口电路； 4 变频控制板将反映电火花 间隙大小及物理 状态 的信号转变为各种频率信号的脉冲 ，通过步进 驱动板带动传动系统，从而保证整个加工过程维持 在一个恒定的最佳放电间隙； 5 显示系统主要 由中央处理器 GMS 9 0 C 3 2 、 程序处理器 2 7 2 5 6 、数据存储器 6 2 6 4和液显示器 H7 1 6 5 0 1 组 成 。 图 4 硬件原理框图 4 软件系统 软件采用 自动编程系统。将数控 自动编程卡插 入主板上 的一扩展槽 ，正常启动后 即可 自动编程。 该卡 自带 电池保护 ， 自备 6 4 KB电子盘，用于储存 用户所编 的用户软件 。 应用软件 自动编程系统 ，仅需要根据提示，输 入轮胎模的花纹总数、 花纹深度、 花纹是否等距 即 等份 、花纹不等距 的最大距离差值和最小距离差 值、花纹不等距 的变化类型 依次变小、依次变大 或奇偶变化 等参数 ，软件 自动编程系统就会 自动 47 精密制造与 自动化 2 0 1 0 年第 3 期 生成预演分度程序、试加工程序、加工程序、精加 工程序 。加工程序对于精度要求不高的轮胎模是精 加工，对于精度要求较高的轮胎模是粗加工。加工 顺序参见数控加工流程图，如 图 5所示 。 l 工件旋转到加 工起始点 位置I l 数 控指 令 接通 吸合电 磁 铁 I 数控指令启动电火花主轴头向下运动 I 数控指令电火花主轴头到达加工深度终点位置后 ， 反馈信号到数控系统 数控指令启动电火花主轴头向上运动 数控指令电火花主轴头到达上极限点位置后，反馈 r信号到数控系统 数控指令切断电磁铁 数控指令延时一 秒 I 控指令控制圆工作台与工件旋转一个花纹等份角 忮 等速位移后变速位移 人 ／ l 葺 n1 一n n 、 ＼ 图 5 程序加工流程框图 精加工程序用于对精度要求较高的轮胎模进行 加工。它与加工程序 的区别有三点一为花纹的加 工深度不 同；二为加工时更换新的电解头 ；三为电 解头到达轮胎花纹的加工深度时，圆盘工作台需带 动轮胎模零件数次往复循环顺转、 逆转一微小角度， 使电解头瞬间的加工面积减半，由此提高轮胎花纹 表面的加工精度 。 5 改造后机床主要功能特点 可通过编辑修改加工参数、 花纹数、 花纹深度、 花纹是否等距 即等份 、 花纹不等距的最大距离差 值和最小距离差值、花纹不等距 的变化类型 依次 变小或依次变大或奇偶变化 和 间隙补偿值等。 能 自动跟踪分析加工参数输入的对与错。 能够 自动生成轮胎模零件的预演分度程序、试 加工程序、加工程序和精加工程序。 能 自动分析轮胎模零件旋转一周后封 闭与否并 具有手动控制运行功能。 2 结语 随着机动车辆种类 的日益增多，对轮胎的需求 也日益提高，特别是随着高速公路的建设发展，又 出现 了与其相适应 的轮胎花纹不等距 的全钢子午 胎 。对普通轮胎模电火花机床进行数控改造，使其 实现数控化 ，无疑具有重要意义 。 预演分度程序的目的在于实际检验轮胎模花纹 参考文献 总数的分度是否均匀 ，轮胎模花纹总数不等距时间 [ 1 ] 张新义． 经济型数控机床系统设计【 M】 ． 北京 机械工 是否达到要求 ；轮胎模零件旋转一周后是否能够准 业出版社， 1 9 9 4 ． 确地回到零点。预演分度程序 以高速运行 。 【 2 】 林其骏． 微机控制机械系统设计[ M] ． 上海 上海科学 试加工程序的 目的在于人工手动地调整轮胎花 技术出版社， 1 9 9 1 ． 纹的粗加工深度 ，以便确定程序编制的准确参数。 [ 3 ]3 余英良 ． 机床数控改造设计与实F E M] ． 北京 机械工 实际上是人机联动调整轮胎模的花纹深度零点。 业出版社， 1 9 9 8 ． ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 上接第 4 5页 4 加工内圆弧轮廓时， 设定的刀尖圆弧半径 【 2 ] 吴新佳． 数控加工工艺与编程[ M】 ． 北京 人民邮电出 不应大于工件轮廓中的最小圆弧半径 。 版社， 2 0 0 9 ． 5 在刀补功能有效的程序段 内， 不得出现跳 [ 3 ]3 赵德斌． 刀具补偿在数控编程中的应用[ J ] ． 现代制造 转、循环、子程序等，否则系统将产生报警 。 工程， 2 0 0 8 9 5 9 6 1 ． [ 4 ] 徐卫东． 刀尖圆弧半径补偿在数控车削加工中的正确 参考文献 应用[ J ] ． C AD ／ C A M与制造业信息化， 2 0 0 8 7 9 2 - 9 4 ． 【 1 ] 刘虹．数控加工编程与操作[ M】 ． 西安 西安电子科 [ 5 ] F A NUC S e r i e s O i Ma t e T C操作说明书[ z 】 ． 北京北 技大学出版社， 2 0 0 7 ． 京发那科机电有限公司， 2 0 0 4 ． 48