簡易臥式旋壓機床設(shè)計(機床總體與運動參數(shù)設(shè)計)

1、廣東輕院機制專業(yè)畢業(yè)設(shè)計廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 題 目：簡 易 臥 式 旋 壓 機 床 設(shè) 計（機床總體與運動參數(shù)設(shè)計） 院 系： 機 電 工 程 系 專 業(yè)： 機械制造與自動化 學(xué) 號： 2011010402329 學(xué) 生 姓 名： 李 奕 文 指 導(dǎo) 教 師： 徐 進 起 止 日 期： 2014.32014.5 一、 前言旋壓是通過毛坯旋轉(zhuǎn)與施加外力兩者聯(lián)合作用使金屬板料或成形毛坯產(chǎn)生塑性變形的一種無切削加工成形技術(shù)。通過旋壓可以完成成形、縮徑、收口、翻邊、卷邊及壓筋等各種成形方式。20世紀60年代初，為了解決某些產(chǎn)品成形問題，部分軍工部門（例如航空部）開始應(yīng)用旋壓技術(shù)加工諸如

2、飛機副油箱、發(fā)動機燃燒室等產(chǎn)品，開始采用自制的非常簡單的旋壓設(shè)備來加工成形制品。這些設(shè)備大多為機械、手動和簡單液壓裝置。這是國內(nèi)自制的旋壓機初型。進入21世紀，大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且多數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機床，生產(chǎn)裝備和技術(shù)陳舊而落后。用這種裝備加工出來的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內(nèi)市場，軍品和民品市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業(yè)的產(chǎn)品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。本文以車床為基礎(chǔ)來進行簡易臥式旋壓機床設(shè)計，進一步對旋壓機的旋壓機機床總體與運動參數(shù)進行了解，并提高自己的動手、思考能力和如何在遇到難題時調(diào)動自

3、己的知識儲備來分析解決難題。2014年2月24日二、目錄一、前言2二、目錄3三、概括43-1旋壓43-2旋壓技術(shù)5四、旋壓機床總體設(shè)計64-1芯模74-2旋輪84-3旋輪座的設(shè)計104-4液壓裝置114-5旋輪運動軌跡控制134-6華中數(shù)控系統(tǒng)154-7伺服傳動系統(tǒng)16五、旋壓機床運動參數(shù)設(shè)計195-1進給量與進給速度195-2芯模和旋輪的間隙205-3減薄率215-4旋輪參數(shù)225-5數(shù)控系統(tǒng)編程與參數(shù)245-6液壓裝置參數(shù)26六、旋壓機床的研究現(xiàn)狀326-1國外數(shù)控旋壓機床的研究現(xiàn)狀326-2國內(nèi)數(shù)控旋壓機床的研究現(xiàn)狀33七、參考文獻35三、概括3-1旋壓旋壓是將平板或空心坯料固定在旋壓機

4、的模具上，在坯料隨機床主軸轉(zhuǎn)動的同時，用旋輪或趕棒加壓于坯料，使之產(chǎn)生局部的塑性變形。在旋輪的進給運動和坯料的旋轉(zhuǎn)運動共同作用下，使局部的塑性變形逐步地擴展到坯料的全部表面，并緊貼于模具，完成零件的旋壓加工。旋壓是一種綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環(huán)軋、橫軋和滾壓等工藝特點的少無切削加工的先進工藝。是利用旋壓工具對旋轉(zhuǎn)坯料施加壓力，使之產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性變形而成形為所需空心回轉(zhuǎn)零件的塑件加工方法，是制造薄壁回轉(zhuǎn)體零件常用的一種工藝方法，可以完成拉深、翻邊、收口等多種不同的成型工序。3-2旋壓技術(shù)旋壓技術(shù)，也叫金屬旋壓成形技術(shù)，通過旋轉(zhuǎn)使之受力點由點到線由線到面，同時在某個方向給予一定的壓力使金

5、屬材料沿著這一方向變形和流動而成型某一形狀的技術(shù)。這里，金屬材料必須具有塑性變形或流動性能，旋壓成形不等同塑性變形，它是集塑性變形和流動變形的復(fù)雜過程，特別需要指出的是，我們所說的旋壓成形技術(shù)不是單一的強力旋壓和普通旋壓，它是兩者的結(jié)合；強力旋壓用于各種筒、錐體異形體的旋壓成型殼體的加工技術(shù)，是一種比較老的成熟的方法和工藝，也叫滾壓法。金屬旋壓技術(shù)的基本原理相似于古代的制陶生產(chǎn)技術(shù)。旋壓成型的零件一般為回轉(zhuǎn)體筒形件或碟形件，旋壓件毛坯通常為厚壁筒形件或圓形板料。旋壓機的原理與結(jié)構(gòu)類似于金屬切削車床。在車床大拖板的位置，設(shè)計成帶有有軸向運動動力的旋輪架，固定在旋輪架上的旋輪可作徑向移動；與主軸同

6、軸聯(lián)接的是一芯模(軸)，旋壓毛坯套在芯模(軸)上；旋輪通過與套在芯模(軸)上的毛坯接觸產(chǎn)生的摩擦力反向被動旋轉(zhuǎn)；與此同時，旋輪架在軸向大推力油缸的作用下，作軸向運動。旋輪架在軸向、旋輪在徑向力的共同作用下，對坯料表面實施逐點連續(xù)塑性變形。在車床尾頂支架的位置上，設(shè)計成與主軸同一軸線的尾頂液壓缸，液壓缸對套在芯模(軸)上的坯料端面施加軸向力。四、旋壓機床總體設(shè)計Z軸電源華中數(shù)控變頻主軸電機PLC手搖輪電磁閥比例伺服閥液壓尾座液壓系統(tǒng)光柵尺旋輪座主軸快速進給電機數(shù)控剎車裝置Z軸X軸反饋檢測控制圖4.0旋壓機床總體設(shè)計框圖車床改造成旋壓機的整體思路 : 為提高精度, 對車床機械、電氣部分進行整修;

7、利用車床主體、橫向?qū)к?、縱向?qū)к墶⒅鬏S轉(zhuǎn)動裝置、三爪卡盤, 改造旋輪、旋輪架, 并將橫向和縱向?qū)к壐臑橐簤候?qū)動, 尾頂部分改為液壓裝置; 保留原有的主傳動系統(tǒng)和變速操作機構(gòu), 增加變頻器, 實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)動的無級變速; 控制系統(tǒng)部分采用先進的比例伺服閥及華中數(shù)控系統(tǒng)。 4-1芯模目前國內(nèi)用的旋壓機主要有車床改造而成的，其本身的通用夾具（三角卡盤）由于改造的需要，將其卸掉，查閱相關(guān)資料可知：主軸為空心的,端部為莫氏6號錐度。因此，在設(shè)計芯模時，只需就將芯模尾部設(shè)計成莫氏6號錐度，尾部按經(jīng)驗取L=100mm。其優(yōu)點是芯模的裝拆方便；能自動找正、定心。最終成品的外形取決于芯模的形狀。旋壓過程，毛坯受到外

8、力的作用，旋壓件，始終可看為芯模與旋壓件是緊緊靠在一起的，兩者之間的間隙視為0，因此芯模頭部的外形尺寸與旋壓件內(nèi)部尺寸一致。表4.1莫氏錐度的各個參數(shù)：公制錐度公制錐度以大端直徑標注，主要用于較大主軸錐度，刀套，刀桿號數(shù)錐度C外錐大徑基本尺寸D01：19.2129.04511：20.04712.06521：20.02017.7831：19.92223.82541：19.25431.26751：19.00244.39961：19.18063.348錐度C與圓錐角的關(guān)系為：C=2*tg（/2）4-2旋輪旋輪是旋壓加工的主要工具之一，也是使旋壓工藝獲得良好效果的一個重要影響因素。旋壓通常選用含釩的高

9、速鋼或優(yōu)質(zhì)的工具鋼。大量生產(chǎn)與旋輪直徑較小時，采用高速鋼。冷旋壓采用表面氮化處理的高速鋼，熱旋壓一般選用Gr12Mo、3Gr2W8V、P18等。圖4.1 為旋壓用的各種旋輪通常情況下，選用旋輪直徑需考慮旋壓件的最大直徑以及板坯的材料和厚度，但從圖3.2調(diào)查結(jié)果中，不難發(fā)現(xiàn)旋輪直徑并不隨旋壓件直徑的增大而增大，因此旋輪直徑的選擇沒有一個切卻的數(shù)值。選用旋輪圓角半徑主要根據(jù)表3.2旋輪圓角半徑的選用實例選取。表4.2 旋輪圓角半徑的選用實例材料工件直徑d/mm150>d300>d>150鋁材黃銅板681215普通冷軋鋼板（SPC）冷軋不銹鋼板（SUS）68104-3旋輪座設(shè)計利用

10、車床拖板用于固定車床刀架的底座（本設(shè)計的車床刀架為四方刀架）。如圖 4.3所示, 設(shè)計旋輪座底座,在旋輪的柄上鉆三個與四方刀架上三個螺栓配合的螺紋孔，這樣可以同時安裝四個不同的旋輪（圖4.1），在不停車的前提下，完成成形、縮徑、收口、翻邊、卷邊等滿足不同的旋壓要求。旋輪架安裝在旋輪座上, 為使旋輪在輪軸上無法軸向移動, 在旋輪內(nèi)安裝了一對圓錐滾子軸承, 用壓蓋將軸承固定。這樣在不同的旋壓過程中, 可以更換旋輪、旋輪架而不需要更換旋輪座, 經(jīng)濟實用。圖4.3旋壓座設(shè)計示意圖 圖4.5專用旋輪設(shè)計俯視圖圖4.4四方刀架圖4.5專用旋輪設(shè)計俯視圖圖4.4四方刀架4-4液壓裝置旋壓機床在的旋輪和尾座的

11、受力都比較大，液壓驅(qū)動和做夾緊是不二的選擇。液壓擁有以下優(yōu)點：1）可以無級調(diào)節(jié)速度2）可以實現(xiàn)運轉(zhuǎn)的距離控制3）可以實現(xiàn)高壓化，能以較小的體積獲得較大的輸出力4）能夠?qū)崿F(xiàn)力、速度和方向等的自動控制5）操作簡單。圖4.6旋壓機床整體的液壓系統(tǒng)設(shè)計下圖為旋壓機床整體的液壓系統(tǒng)設(shè)計：采用橫向油缸、縱向油缸驅(qū)動旋輪的橫向和縱向運動, 采用尾頂油缸實現(xiàn)工件的頂緊。橫向油缸與縱向油缸分別由各自的伺服閥控制,尾頂油缸由電磁閥控制。在液壓系統(tǒng)設(shè)計過程中（詳細內(nèi)容可參考液壓與氣壓傳動課程設(shè)計任務(wù)指導(dǎo)書）, 通過對液壓缸直徑、比例閥流量、液壓泵功率及運動速度等的詳細計算, 并綜合考慮空間尺寸、重量、剛度、成本和密

12、封性等方面的要求, 選擇相應(yīng)的液壓元器件。圖4.7液壓設(shè)計原理4-5旋輪運動軌跡控制數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，對國際民生的一些重要行業(yè)國防、汽車等的發(fā)展起著越來越重要的作用，這些行業(yè)裝備數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢，數(shù)控技術(shù)朝著精密化發(fā)展、開放化發(fā)展、復(fù)合化發(fā)展。旋輪運動軌跡控制，在過去的時候主要靠靠模板，控制運動軌跡，相對去數(shù)控旋壓機，存在諸多缺點：單一、一模一零件、易損、精度不高、安裝麻煩而用數(shù)控旋壓機不存在以上問題，還有以下優(yōu)點： a) 加工精度高，具有較高的加工質(zhì)量；b) 可進行多坐標的聯(lián)動，能

13、加工形狀復(fù)雜的零件；c) 加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間；d) 機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通旋壓機床的35倍）；e) 機床自動化程度高，可以減輕勞動強度。本旋壓機設(shè)計經(jīng)過充分考慮，決定采用國內(nèi)較成熟的華中數(shù)控系統(tǒng)（經(jīng)濟型）和比例伺服閥控制配合控制旋輪運動軌跡控制。旋壓機的主要制品為對稱的旋轉(zhuǎn)件，零件基本上可以通過一條母線旋轉(zhuǎn)得到。因此運動軌跡比較簡單，只需兩軸聯(lián)動就可以滿足要求?？刂苮和z軸即可。機械部分采用滾珠絲杠傳動的模塊化十字工作臺，用于實現(xiàn)目標軌跡和動作。X軸、Z軸的位移由比例伺服閥控制實現(xiàn), X軸、Y軸的位移閉環(huán)控制

14、過程為: 給定一個位移控制目標值, 根據(jù)光柵尺位移傳感器對實際位移量的檢測值和計數(shù)器計數(shù)的反饋信息進行比較,得到一個差值, 通過 PID控制算法, 輸出比例伺服閥開度控制電壓, 通過比例伺服閥控制液壓缸的運動。X軸、Y軸壓力檢測通過壓力傳感器實現(xiàn), 其過程與位移控制一樣, 通過比例伺服閥實現(xiàn)力的閉環(huán)控制。給定量PID控制伺服閥計數(shù)器光柵尺液壓缸圖4.8 數(shù)控旋壓機 X軸、Z軸的位移閉環(huán)控制邏輯圖的位移閉環(huán)控制邏輯圖4-6華中數(shù)控系統(tǒng)華中數(shù)控系統(tǒng)用HNC-21 系列數(shù)控裝置HNC-21T HNC-21M 采用先進的開放式體系結(jié)構(gòu)內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC 機，高性能32 位中央處理器，配置7.5” 彩色

15、液晶顯示屏和標準機床工程面板，集成進給軸接口主軸接口，手持單元接口，內(nèi)嵌式PLC 接口，遠程I/O 板接口于一體，支持硬盤電子盤等程序存儲方式以及軟、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能；配置靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，易于使用可靠性高的特點。開關(guān)量輸入/輸出軟驅(qū)圖4.9華中數(shù)控系統(tǒng)總體控制體系開關(guān)電源華中數(shù)控系統(tǒng)進給單元主軸單元主軸驅(qū)動裝置三相異步電動機液壓比例伺服閥測量裝備光柵尺4-7伺服系統(tǒng)從上面的內(nèi)容可知，該課題的伺服裝置主要是電液伺服閥。伺服閥是一種根據(jù)輸入信號及輸出信號反饋量連續(xù)成比例地控制流量和壓力的液壓控制閥。電液伺服閥將小功率的電信號轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能輸出，實現(xiàn)執(zhí)行元件的位移、速度、加速度及力

16、的控制。伺服閥控制精度高，響應(yīng)速度快，電液伺服系統(tǒng)容易實現(xiàn)計算機控制。 圖4.10電液控制系統(tǒng)方塊圖電液伺服閥在電液控制系統(tǒng)中的地位如圖4.10所示。電液伺服閥包括電力轉(zhuǎn)換器、力位移轉(zhuǎn)換器、前置級放大器和功率放大器等四部分。 圖4.11電液伺服工作原理圖4.12位置反饋伺服閥結(jié)構(gòu)1閥體；2閥套；3固定節(jié)流口；4二級閥芯；5固定節(jié)流口；6一級閥 芯；7線圈；8下彈簧；9上彈簧；10磁鋼本課題的電液伺服系統(tǒng)選用位置反饋式伺服閥，如圖4.12，為二級滑閥式位置反饋伺服閥結(jié)構(gòu)。該類型電液伺服閥由電磁部分，控制滑閥和主滑閥組成。電磁部分是一只力馬達，原理如前所述。動圈靠彈簧定位。前置放大器采用滑閥式（一

17、級滑閥）。如圖所示，在平衡位置（零位）時，壓力油從P腔進入，分別通過P腔槽，閥套窗口，固定節(jié)流孔3、5到達上、下控制窗口，然后再通過主閥（二級閥芯） 的回油口回油箱。 輸入正向信號電流時，動圈向下移動，一級閥芯隨之下移。這時，上控制窗口的過流面積減小，下控制窗口的過流面積增大。所以上控制腔壓力升高而下控制腔的壓力降低，使作用在主閥芯（二級閥芯）兩端的液壓力失去平衡。主閥芯在這一液壓力作用下向下移動。主閥芯下移，使上控制窗口的過流面積逐漸增大，下控制窗口的過流面積逐漸縮小。當(dāng)主閥芯移動到上、下控制窗口過流面積重新相等的位置時，作用于主閥芯兩端的液壓力重新平衡。主閥芯就停留在新的平衡位置上，形成一

18、定的開口。這時，壓力油由P腔通過主閥芯的工作邊到A腔而供給負載?；赜蛣t通過B腔，主閥芯的工作邊到T腔回油箱。輸入信號電流反向時，閥的動作過程與此相反。油流反向為PB，AT。上述工作過程中，動圈的位移量，一級閥芯（先導(dǎo)閥芯）的位移量與主閥芯的位移量均相等。因動圈的位移量與輸入信號電流成正比，所以輸出的流量和輸入信號電流成正比。該型電液伺服閥具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，容易維護，可在現(xiàn)場進行調(diào)整， 對油液清潔度要求不太高。圖4.13 位置反饋式電液伺服閥方框圖五、旋壓機床運動參數(shù)設(shè)計五、旋壓機床運動參數(shù)設(shè)計5-1進給量與進給速度芯模每轉(zhuǎn)一圈時旋輪沿芯模母線移動的距離稱為進給量。其數(shù)值的大小對旋壓過程影

19、響很大，與零件的尺寸精度、旋壓力的大小和毛胚的減薄率都有密切關(guān)系。進給量較大，有利于旋壓件的貼模；其數(shù)值較小，有利于提高表面光潔度。對于大多數(shù)的體心立方晶格的金屬材料，進給量可取0.11.5mm/r（體心立方晶格的金屬為a-Fe、Cr、V、Ni、Mo、W等約30多種；面心立方晶格的金屬為-Fe、Cu、Ni、Al、Ag等約20鐘金屬）。采用多旋輪強力旋壓筒形件時，各種材料的實際進給速度Vi可由下式得出：所以 式中初始進給速度，mm/min。5-2芯模和旋輪的間隙芯模和旋輪的間隙可由旋壓道次規(guī)范或正弦律決定，它直接影響工藝過程的零件精度。在進行錐形件旋壓時，值需調(diào)整合適的量值，按正弦律旋壓時，應(yīng)等

20、于零件壁厚t，但是，由于旋壓過程中旋壓機的彈性變形，仿型系統(tǒng)的液壓退讓以及旋輪圓角半徑的大小和進給的快慢等都會使工件壁厚產(chǎn)生不同程度的彈性回跳，因此，實際生產(chǎn)，因此，實際生產(chǎn)中<t,其差值量稱為退讓量。旋壓機的結(jié)構(gòu)和毛胚的材料性能對退讓量的影響也很大。在間隙的調(diào)整中，不僅考慮旋輪退讓量和金屬的彈性恢復(fù)，還應(yīng)根據(jù)旋輪圓角半徑和進給量等具體條件來調(diào)整。這需要有豐富的工藝知識和操作經(jīng)驗。此外，還應(yīng)嚴格控制芯模的偏擺量，因為芯模的偏擺差值會使原定旋輪和芯模的間隙發(fā)生變化。5-3減薄率在強力旋壓過程中，減薄率是變形區(qū)的一個主要工藝參數(shù)，因為它直接影響到旋壓力的大小和旋壓精度的好壞。由平板坯旋壓成錐

21、形件時，遵循正弦規(guī)律，減薄率與半錐角有如下關(guān)系：筒形件旋壓時，減薄率取決與旋壓道次、旋壓設(shè)計和旋壓機功率等因素。在設(shè)備與工藝裝備允許下，筒形件一次旋壓能達到的減薄率比旋壓錐形件時要高一些。鋁合金可達70%75%左右；鋼60%75%；鈦合金（加熱旋壓）60%75%。根據(jù)美國Lukens公司的試驗結(jié)果，許多材料一次旋壓中通常取減薄率30%40%（個別材料的一次減薄率=20%30%），就可保證零件可達到較高的尺寸精度。5-4旋輪參數(shù)1、旋輪安裝角芯模曲線和旋輪軸線構(gòu)成的角稱為旋輪安裝角。日本學(xué)者葉山益次郎推薦：值可在0<<+（/2）的范圍內(nèi)任意選擇。通?？扇?或=（/2）。安裝角不能過大

22、，以免旋壓輪前沿過深壓入毛坯和零件過度區(qū)去，使金屬流向旋輪前面，從而造成極粗糙的銼齒形表面。為消除這種現(xiàn)象，可增大旋輪圓角半徑或小進給量和減薄率。2、旋輪的圓角半徑Rp 它是旋輪對旋壓過程影響的一個最重要因素之一。當(dāng)Rp增大時，可使旋輪運動軌跡的重疊部分增加，從而提高工件外表面（內(nèi)旋壓內(nèi)表面）的很、光潔度和旋壓速度，但旋壓力）（徑向力和軸向力）卻增大，并易造成毛坯凸緣部分失穩(wěn)的現(xiàn)象。反之，當(dāng)Rp減小，雖使變形區(qū)的單位接觸壓力增大，但它與毛坯的接觸面積減少比例要更大些，所以總的結(jié)果使旋壓力減小，并有環(huán)節(jié)形成（圖2-7）使工件更好的貼模。但是，Rp過小，則又會造成切削現(xiàn)象，是工件表面光潔度變差，甚

23、至出現(xiàn)裂紋。工件的毛坯越厚，則旋輪圓角半徑的變化范圍要越窄一些。旋輪圓角半徑Rp的大小主要取決于毛坯材料，熱處理狀態(tài)，厚度和減薄率等因素，塑形好的材料Rp值可選得大一些；塑形差的材料Rp值可選得小一些。表3-1列出了日本旋輪尺寸的標準（對照圖3-11）。3、旋輪成型角ap 對于筒形變薄旋壓，成型角a越大，旋輪前端金屬隆起就越高而造成金屬的非穩(wěn)定流動，所以a有個上限。鋁及其合金更容易產(chǎn)生隆起，古a不能取大值。但當(dāng)a去的太小是，就會使旋輪與毛坯的接觸面積增大，進而使旋壓力增大，因此成型角a在20度-30度的范圍內(nèi)選定。4、旋輪直徑Dp旋輪直徑Dp的大小對旋壓過程影響不大，但取得過小時，是金屬的周向

24、流動增加從而使工件的精度變差。旋輪的最小直徑還受有關(guān)零部件（如軸和軸承）機械強度的限制。因此，竟可能使旋輪直徑大些。 表5.1 日本旋輪尺寸的標準旋輪直徑Dp/mm旋輪寬度B/mm 旋輪圓角半徑Rp/mmabcde1404522.565641604723.5861041804723.584,3,104,8,1042004723.5101012422052261010124250623110101245-5數(shù)控系統(tǒng)編程與參數(shù)1、華中數(shù)控相關(guān)指令介紹：表5.2準備功能序號代碼組別功能序號代碼組別功能1234G00G01G02G0301快速定位直線插補圓弧插補順時針圓弧插補逆時針1617181920

25、21G54G55G56G57G58G5911坐標系選擇5G0400暫停22232425262728G71G72G73G76G80G81G8206外徑、內(nèi)徑車削復(fù)合循環(huán)端面車削復(fù)合循環(huán)固定形狀車削復(fù)合循環(huán)螺紋切削復(fù)合循環(huán)外徑、內(nèi)徑車削固定循環(huán)端面車削固定循環(huán)螺紋車削固定循環(huán)67G20G2108英制輸入米制輸入89G28G2900返回參考點由返回參考點1011G36G3717直徑編程半徑編程2930G90G9113絕對編程相對編程31G9200工件坐標系設(shè)定12G3201螺紋切屑3233G94G9514每分鐘進給每轉(zhuǎn)進給131415G40G41G4209道具補償取消左刀補右刀補3435G96G97

26、16恒線速度切屑取消恒線速度切屑表5.3輔助功能M代碼與功能序號代碼模態(tài)功能1M00非模態(tài)程序停止2M02程序結(jié)束3M30程序結(jié)束并返回程序起點4M98調(diào)用子程序5M99子程序結(jié)束6M03模態(tài)主軸正轉(zhuǎn)7M04主軸反轉(zhuǎn)8M05主軸停止9M07切屑液開10M08切屑液開11M09切屑液停止2、數(shù)控參數(shù)數(shù)控參數(shù)是數(shù)控系統(tǒng)所用軟件的外在裝置，它決定了機床的功能、控制精度等。機床參數(shù)使用的正確與否，直接影響到了機床的正常工作及機床性能的充分發(fā)揮。系統(tǒng)參數(shù)不正確也會使系統(tǒng)報警。另外，工作中常常遇到工作臺不能回到零點、位置顯示值不對或是用MDI鍵盤不能輸入刀偏量等數(shù)值，這些故障往往和參數(shù)值有關(guān)，因此維修時若

27、確認PMC信號或連線無誤，應(yīng)檢查有關(guān)參數(shù)。 5-6液壓裝置參數(shù)1動力元件參數(shù)選擇動力元件是伺服系統(tǒng)的關(guān)鍵元件。它的一個主要作用是在整個工作循環(huán)中使負載按要求的速度運動。其次，它的主要性能參數(shù)能滿足整個系統(tǒng)所要求的動態(tài)特性。此外，動力元件參數(shù)的選擇還必須考慮與負載參數(shù)的最佳匹配，以保證系 統(tǒng)的功耗最小，效率高。 動力元件的主要參數(shù)包括系統(tǒng)的供油壓力、液壓缸的有效面積（或液壓馬達排量）、伺服閥的流量。當(dāng)選定液壓馬達作執(zhí)行元件時，還應(yīng)包括齒輪的傳動比。 1.1 供油壓力的選擇 選用較高的供油壓力，在相同輸出功率條件下，可減小執(zhí)行元件液壓缸的活塞面積（或液壓馬達的排量），因而泵和動力元件尺寸小重量輕，

28、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，同時油腔的容積減小，容積彈性模數(shù)增大，有利于提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但是隨供油壓力增加，由于受材料強度的限制，液壓元件的尺寸和重量也有增加的趨勢，元件的加工精度也要求提高，系統(tǒng)的造價也隨之提高。同時，高壓時，泄漏大，發(fā)熱高，系統(tǒng)功率損失增加，噪聲加大，元件壽命降低，維護也較困難。 所以條件允許時，通常還是選用較低的供油壓力。 常用的供油壓力等級為7MPa到28MPa，可根據(jù)系統(tǒng)的要求和結(jié)構(gòu)限制條件 選擇適當(dāng)?shù)墓┯蛪毫Α?1.2 伺服閥流量與執(zhí)行元件尺寸的確定 如上所述，動力元件參數(shù)選擇除應(yīng)滿足拖動負載和系統(tǒng)性能兩方面的要求外，還應(yīng)考慮與負載的最佳匹配。下面著重介紹與負載最佳匹配問題。

29、 （1） 動力元件的輸出特性 將伺服閥的流量壓力曲線經(jīng)坐標變換 繪于FL平面上，所得的拋物線即為動力元件穩(wěn)態(tài)時的輸出特性，見圖5.1。圖5.1 參數(shù)變化對動力機構(gòu)輸出特性的影響 a） 供油壓力變化；b）伺服閥容量變化；c）液壓缸面積變化 圖中 FL負載力，F(xiàn)L=pLA； pL伺服閥工作壓力； A液壓缸有效面積；液壓缸活塞速度，qL伺服閥的流量； q0伺服閥的空載流量； ps供油壓力由圖5.1可見，當(dāng)伺服閥規(guī)格和液壓缸面積不變，提高供油壓力，曲線向外擴展，最大功率提高，最大功率點右移，如圖5.1a。     當(dāng)供油壓力和液壓缸面積不變，加大伺服閥

30、規(guī)格，曲線變高，曲線的頂點Aps不變，最大功率提高，最大功率點不變，如圖5.1b。     當(dāng)供油壓力和伺服閥規(guī)格不變，加大液壓缸面積A，曲線變低，頂點右移，最大功率不變，最大功率點右移，如圖5.1c。     （2）近似計算法 在工程設(shè)計中，設(shè)計動力元件時常采用近似計算法，即按最大負載力FLmax選擇動力元件。在動力元件輸出特性曲線上，限定       FLmaxpLA=   ，并認為

31、負載力、最大速度和最大加速度是同時出現(xiàn)的，這樣液壓缸的有效面積可按下式計算：式1按式1求得A值后，可計算負載流量qL，即可根據(jù)閥的壓降從伺服閥樣本上選擇合適的伺服閥。近似計算法應(yīng)用簡便，然而是偏于保守的計算方法。采用這種方法可以保證系統(tǒng)的性能，但傳遞效率稍低。     （3）按液壓固有頻率選擇動力元件     對功率和負載很小的液壓伺服系統(tǒng)來說，功率損耗不是主要問題，可以根據(jù)系統(tǒng)要求的液壓固有頻率來確定動力元件。四邊滑閥控制的液壓缸，其活塞的有效面積為 式2  &#

32、160;  二邊滑閥控制的液壓缸，其活塞的有效面積為   式3    液壓固有頻率h可以按系統(tǒng)要求頻寬的（510）倍來確定。對一些干擾力大，負載軌跡形狀比較復(fù)雜的系統(tǒng)，不能按上述的幾種方法計算動力元件，只能通過作圖法來確定動力元件。     計算閥控液壓馬達組合的動力元件時，只要將上述計算方法中液壓缸的有效面積A換成液壓馬達的排量D，負載力FL換成負載力矩TL，負載速度換成液壓馬達的角速度，就可以得到相應(yīng)的計算公式。當(dāng)系統(tǒng)采用了減速機構(gòu)時，應(yīng)注意把負載慣量、負載力、

33、負載的位移、速度、加速度等參數(shù)都轉(zhuǎn)換到液壓馬達的軸上才能作為計算的參數(shù)。減速機構(gòu)傳動比選擇的原則是：在滿足液壓固有頻率的要求下，傳動比最小，這就是最佳傳動比。    1.3伺服閥的選擇     根據(jù)所確定的供油壓力ps和由負載流量qL（即要求伺服閥輸出的流量）計算得到的伺服閥空載流量q0，即可由伺服閥樣本確定伺服閥的規(guī)格。因為伺服閥輸出流量是限制系統(tǒng)頻寬的一個重要因素，所以伺服閥流量應(yīng)留有余量。通?？扇?5%左右的負載流量作為伺服閥的流量儲備。     除

34、了流量參數(shù)外，在選擇伺服閥時，還應(yīng)考慮以下因素：     1）伺服閥的流量增益線性好。在位置控制系統(tǒng)中，一般選用零開口的流量閥，因為這類閥具有較高的壓力增益，可使動力元件有較大的剛度，并可提高系統(tǒng)的快速性與控制精度。     2）伺服閥的頻寬應(yīng)滿足系統(tǒng)頻寬的要求。一般伺服閥的頻寬應(yīng)大于系統(tǒng)頻寬的5倍，以減小伺服閥對系統(tǒng)響應(yīng)特性的影響。     3）伺服閥的零點漂移、溫度漂移和不靈敏區(qū)應(yīng)盡量小，保證由此引起的系統(tǒng)誤差不超出設(shè)計要求。 &#

35、160;   4）其它要求，如對零位泄漏、抗污染能力、電功率、壽命和價格等，都有一定要求。     1.4 執(zhí)行元件的選擇     液壓伺服系統(tǒng)的執(zhí)行元件是整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，直接影響系統(tǒng)性能的好壞。執(zhí)行元件的選擇與設(shè)計，除了按本節(jié)所述的方法確定液壓缸有效面積A（或液壓馬達排量D）的最佳值外，還涉及密封、強度、摩擦阻力、安裝結(jié)構(gòu)等問題。     1.5反饋傳感器的選擇   

36、  根據(jù)所檢測的物理量，反饋傳感器可分為位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器和力（或壓力）傳感器。它們分別用于不同類型的液壓伺服系統(tǒng)，作為系統(tǒng)的反饋元件。閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度主要決定于系統(tǒng)的給定元件和反饋元件的精度，因此合理選擇反饋傳感器十分重要。     傳感器的頻寬一般應(yīng)選擇為控制系統(tǒng)頻寬的510倍，這是為了給系統(tǒng)提供被測量的瞬時真值，減少相位滯后。傳感器的頻寬對一般系統(tǒng)都能滿足要求，因此傳感器的傳遞函數(shù)可近似按比例環(huán)節(jié)來考慮。六、旋壓機床的研究現(xiàn)狀6-1國外旋壓機床的研究現(xiàn)狀目前國外從事旋壓機床生產(chǎn)的比較著名的公司有

37、德國的萊弗爾德公司、WF 公司和西班牙的 DENN 公司等。萊弗爾德公司首先在能單向多道次進給的、電氣、液壓程序控制的半自動旋壓機床的基礎(chǔ)上發(fā)展了數(shù)控旋壓機床和錄返式旋壓機床 , 使普通旋壓技術(shù)應(yīng)用于中批量和大批量生產(chǎn)中。1993 年特為大批量生產(chǎn)帶短齒的零件開發(fā)了 DW326型 CNC旋壓成形機10。由于采用數(shù)控 , 可沿軸向任意改變工件的形狀 , 而且在工藝上實現(xiàn)了創(chuàng)新 , 其精度已超過了金屬切削技術(shù)所達到的精度。德國的 WF 公司開發(fā)了多種規(guī)格的面向內(nèi)齒旋壓的機床。例如 , WF VSTR 400/ 3 旋壓機床是該公司生產(chǎn)的一款杰出的具有高柔性和高生產(chǎn)率的強力旋壓成形機床 , 特別適于

38、制造用在傳送和離合器中的內(nèi)齒輪零件 , 它采用最先進的 4 軸 CNC 系統(tǒng)和緊湊、穩(wěn)固、無震的 3 旋輪強力旋壓機構(gòu) , 可以加工外徑 50mm400mm 的內(nèi)齒輪零件 。西班牙的 DENN 公司 (Industrias PUIGJANER1s1a1 的簡稱) , 是目前世界上最知名、產(chǎn)品系列最全的專業(yè)旋壓機床生產(chǎn)廠家之一。ZENN - 100 型旋壓機床是 DENN 憑借多年設(shè)計與制造 CNC 旋壓機床經(jīng)驗的基礎(chǔ)上開發(fā)的新一代多功能旋壓機床。控制系統(tǒng)采用 DENN CONTROLVS 511 ,它基于西門子 Sinumerik840D , 帶有 Simodrive 611 驅(qū)動系統(tǒng)。設(shè)備采

39、用 DENN2CAD2CAM 繪圖編程功能 , 并具有錄返功能 ; 可選配旋輪自動更換裝置 , 配置多種旋輪或切刀等附件; 也可配置成雙滑架結(jié)構(gòu)進行普旋、強旋、還可配置成熱旋壓機床。6-2國內(nèi)數(shù)控旋壓機床的研究現(xiàn)狀近年來國內(nèi)的一些旋壓機床的控制系統(tǒng)內(nèi)裝 PLC , 通過分布式輸入輸出設(shè)備 , 實現(xiàn)開關(guān)量的采集和控制。系統(tǒng)的操作采用友好的人機界面 , 應(yīng)用超薄的 TFT 彩色監(jiān)視器。字母、數(shù)字、功能鍵可用于編程及設(shè)置。加工程序、子程序、零點偏置等通過操作面板上的按鍵輸入 , 操作支持則通過軟件及菜單實現(xiàn)。在采用全閉環(huán)和半閉環(huán)位置控制和速度控制的前提下 , 采取提高檢測的分辨率以及調(diào)節(jié)放大器 PID 參數(shù)的方法 , 在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下提高系統(tǒng)的控制精度。華南理工大學(xué)機械工程學(xué)院于近年成功研制出 HGPXWSM 型多功能數(shù)控旋壓機床 , 該旋壓機床不但可以旋制氣瓶、齒輪等軸對稱零件 , 還可用于旋制汽車尾氣排氣歧管和消音