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时间:2019-01-09
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1、数控加工技术与在线检测 【摘要】数控加工技术是科学技术发展带来的重要成果之一,对机械制造意义重大。基于其自动化程度极高,想要控制零件精度,必然需要在加工过程中进行多次检测。本文重点探讨了在线检测方案,首先指出了此类系统的一般组成、工作原理等,进而对其的应用与发展做出了一定的展望,旨在为该技术的发展做出贡献。 【关键词】数控加工;在线检测;应用;发展 数控加工对零件测量的要求极高,不经过有效的零件测量,是无法有效控制零件质量、指导后续生产,同时对整个加工工艺提供优化信息的。传统上,我们往往依赖高精度测量机进行离线测量,其测量环境可控,因此误差极
2、小,但需要对零件进行多次搬运,装夹麻烦,且效率不高,同时对加工状态不稳定的零件,适应性不高。近年来,随着科研人员的深入研究,在线测量成为了可能,通过该技术,我们能够在保持零件位置不变的前提下,直接对其进行测量,虽然在一定程度上降低了机床的加工使用率,且测量环境不可控,容易影响测量精度,但操作却极其方便,零件适应性也极高。本文首先深入研究了数控加工技术及在线检测系统的基本原理,进而对在线检测的发展进行了一定的展望。 1数控加工技术的特点7 数控加工的基本含义比较模糊,一般只要是在数控机床上进行的零件加工,均可归入到数控加工领域(其具体加工工艺如图
3、1所示)。这里的数控机床与普通机床最大的差异在于,其控制通过计算机实现,使得机械生产过程中“人”的影响降到了最低。用于实现这个控制过程的计算机,被称作数控系统。数控系统能根据基本程序控制数控机床的运动,其基本程序则是程序员在深入研究工件材质、机床性能、加工需要等问题后,联系系统指令格式编制而成的。系统的输出指令一般需要包括机床和主轴的启停指令、主轴的旋转及转速控制指令、进给运动控制指令、刀具更换及运动指令等。其主要优点包括如下四点: 首先,精度高。因为采用了计算机插补技术,即便是机床各部件存在着一定的误差,也能够通过及时的反馈,修正这一误差,从而
4、实现高精度加工。 其次,加工速度快。数控加工工序集中,自动化程度高,同一批零件许多工序都能够在同一台机床上进行加工,不仅省去了频繁编写程序的麻烦,且不会出现人为误差,更重要的是,工序集中后,省去了繁杂的零件装卸工序,有效提升了加工速度。 再次,能够实现复杂加工。由于计算进控制精度较高,能够实现及其极为的进给变化,因此数控加工能够实现复杂零件的加工。 最后,数控加工能够实现高效批量的生产。 2数控加工对在线检测的需求 由于数控加工具备一系列的优点,因此得到了广泛的应用,然而从上面的分析可以看出,在加工过程中,必须对零件进行有效的检测,不然无
5、法找出误差进行及时的处理,这无疑会降低数控加工的有效性。数控加工对检测的需求主要体现在以下几方面上:7 首先,检测需要具备快速响应能力。一方面,响应速度提升后,能够有效减少零件加工全过程的时间;另一方面,极快的响应速度又能够使零件的检测具备一个实时性,能够有效指导数控加工。 其次,检测还需要具备实时测量条件。零件的加工往往在瞬间就会产生很大的变化,因此需要得到及时的检测,但是其加工环境往往温度较高,空间受限,难以放置更多的传感器,这就需要我们进行深入的研究,以使检测能够具备实时测量条件。 再次,检测需要有灵敏的传感性。一方面,测量得到的数据必
6、须准确传输至上层设备,另一方面,数据储存装置还需要从传感器中获得极为准确的数据。 最后,检测还需要具备数据搜集整理、在线传输的能力。 3在线检测技术基本原理 数控加工在线检测的一般步骤如下:首先,计算机系统自动生成检测程序,并将其传输给机床测量系统;随后测量系统编译程序,生成控制代码,控制测头,按照要求移动;移动过程中,测头一旦接触到(直接或间接均可)零件,即发出一个触发信号,并将其传输到转换器中,经过转换后,传输到数控系统中;数控系统接收到信号后,记录点位坐标,发出运动停止的信号,使机床停止运动,并将点位坐标传输至计算机。如此循环往复,直到
7、完成所有的测量动作。上位机可以在整个测量工作中,进行及时的数据处理。7 几何形状的检测步骤,主要为:首先,确定零件的几何要素和精度特征;随后,确定检测点的数量和位置分布;接下来建立合理的数学计算方法;最后,根据计算方法及点位分布,确定工件坐标系和检测路径。 4在线检测装置构成实例分析 数控加工在线检测技术需要基于一定的宏程序工作,因此其基本组成可以分为软件和硬件两个部分。其中硬件部分主要包括:机床本体、数控系统、伺服系统、测量系统、计算机系统等,分述如下: (1)机床本体。即直接负责零件加工及检测的部分,其工作部件实现了整个工序的基本运动,
8、其传动部件直接影响着零件精度。 (2)数控系统。即CNC系统,又可以细分为中央处理存储器和I/O接口,前者实现了输入存储
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