胡靖宇

一、螺桿機(jī)床的研究現(xiàn)狀

螺桿是橡塑擠出機(jī)的核心部件，其型線多為變螺距、變螺棱高、變螺棱寬、變底徑及變螺紋前后角中的一種或是多種的組合，這種尺寸多變的螺桿被稱為異型螺桿。目前國(guó)內(nèi)對(duì)這種螺桿的加工，采用專用數(shù)控銑床進(jìn)行角銑，其表面粗糙度很差，之后采用人工角磨或半機(jī)械式打磨方式去除接刀刀痕，效率低，質(zhì)量差，影響了擠出物料的性能指標(biāo)，也大大降低了橡膠擠出機(jī)的性價(jià)比。螺桿磨削目前大多數(shù)仍停留在理論研究上，制造出的機(jī)床產(chǎn)品仍然很單一。目前國(guó)內(nèi)只有漢江機(jī)床廠能夠生產(chǎn)數(shù)控絲桿磨床和數(shù)控頓桿磨床產(chǎn)品，這些機(jī)床的磨削砂輪為直線廓形，易于實(shí)現(xiàn)砂輪的修整，但異型螺桿螺旋面的磨削則很難實(shí)現(xiàn)。國(guó)外學(xué)者對(duì)異型螺桿的磨削研究較多，在二十世紀(jì)80年代末期，數(shù)家國(guó)外公司推出了相關(guān)的螺桿磨削設(shè)備，如德國(guó)Klingelnberg公司的HNC35VR、英國(guó)Holroyd公司的TG350E以及意大利SU公司的螺桿磨床等。

數(shù)控拋磨機(jī)床主要由機(jī)械部分、數(shù)字控制系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑及排屑裝置等組成。機(jī)械部分因各種機(jī)床的結(jié)構(gòu)不同而不同，主要包括機(jī)床的支承件、工作臺(tái)、導(dǎo)軌、主軸部件、刀庫(kù)和裝刀機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。數(shù)字控制包括數(shù)字計(jì)算機(jī)、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、PC控制部分。計(jì)算機(jī)用來(lái)完成加工過(guò)程中各種計(jì)算，利用這些數(shù)據(jù)由伺服系統(tǒng)完成各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)控制；檢測(cè)系統(tǒng)是用來(lái)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的坐標(biāo)位置，將測(cè)量的數(shù)量提供給計(jì)算機(jī)，與計(jì)算機(jī)插補(bǔ)運(yùn)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，控制機(jī)床各坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)位置；PC控制部分用來(lái)控制電器開關(guān)器件，例如主電動(dòng)機(jī)及其他控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止，各種液壓與氣壓閥的動(dòng)作，冷卻液的供給與停止等。數(shù)控機(jī)床是有程序控制的，各種控制軟件及零件的編程工作是數(shù)控機(jī)床加工的重要組成部分。

隨著數(shù)控技術(shù)和材料科學(xué)的發(fā)展，近年來(lái)世界數(shù)控拋磨機(jī)床向高速、精密、智能和綠色方向發(fā)展。具體表現(xiàn)為。

1、高速化：高速化機(jī)床近幾年來(lái)飛速發(fā)展，這是因?yàn)闄C(jī)床提高轉(zhuǎn)速之后生產(chǎn)率也隨之提高，生產(chǎn)成本降低，還可以顯著降低零件的表面粗糙度。

2、精密與超精密化：從精密加工到超精密加工是各國(guó)加工行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，精度越高，無(wú)論是使用壽命還是產(chǎn)品性能都會(huì)提高。

3、復(fù)合化：零部件目前一體化的程度越來(lái)越高，相似品種的整合越來(lái)越深入，而產(chǎn)品形狀卻越來(lái)越復(fù)雜多變，必須引入多軸化控制的機(jī)床方能實(shí)現(xiàn)。

4、智能化：現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床將要引入自適應(yīng)控制技術(shù)，通過(guò)檢測(cè)裝置監(jiān)測(cè)變化的工作條件反饋調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使設(shè)備保持較好的工作狀態(tài)，從而得到較高質(zhì)量的產(chǎn)品，同時(shí)提高了刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。

二、基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)

我國(guó)具有代表性的產(chǎn)品有藍(lán)天I型和中華I型、華中I型、航天I型。四種產(chǎn)品基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)均采用了開放性、模塊化、多通道的軟硬件結(jié)構(gòu)，既可升級(jí)，又可簡(jiǎn)化。這些基本系統(tǒng)的升級(jí)型，最多可控制24軸，聯(lián)動(dòng)可控制2？9軸；具備多種形式的插補(bǔ)功能，快速性可達(dá)24，最小分辨率可達(dá)0.1；具有不同類型的加速減速功能；可進(jìn)行多線程控制。目前國(guó)際上進(jìn)行著眾多的開放式數(shù)控技術(shù)研究，最具代表性的有美國(guó)的OMAC和NGC計(jì)劃、日本的OSEC計(jì)劃、歐盟的OSACA計(jì)劃，這三個(gè)計(jì)劃的情況反映了發(fā)達(dá)國(guó)家開放式數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。在這幾個(gè)開放式數(shù)控系統(tǒng)研究計(jì)劃的基礎(chǔ)上，許多公司推出了開放式數(shù)控系統(tǒng)的產(chǎn)品-Siemens AG在840D數(shù)控系統(tǒng)中采用了開放式結(jié)構(gòu)，使用雙PC來(lái)完成人機(jī)接口和實(shí)時(shí)控制工作，采用RISC或PC和實(shí)時(shí)控制內(nèi)核來(lái)完成實(shí)時(shí)控制，人機(jī)接口采用的是在Windows環(huán)境下開發(fā)的圖形接口。在操作系統(tǒng)中提供了各類控制算法和C++開發(fā)工具，用戶可根據(jù)實(shí)際需自行選擇或開發(fā)控制算法。開放式結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)盡量建立在一個(gè)開放、標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)、可靠的軟硬件平臺(tái)之上。

1、PC連接NC型。通常指PC是通過(guò)通用的串行線與現(xiàn)有的NC系統(tǒng)相連，使得系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，可避免任何修改而直接利用，并可利用通用軟件。其缺點(diǎn)是原型NC不能實(shí)現(xiàn)開放化，系統(tǒng)的通信和響應(yīng)速度較慢。

2、PC嵌入NC型。此類型系統(tǒng)是將PC系統(tǒng)裝入到NC中，PC與NC之間通過(guò)專用的總線進(jìn)行連接。該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)傳輸速度快，響應(yīng)迅速等特點(diǎn)。同時(shí)，原型NC也可避免任何修改即可使用。缺點(diǎn)是不能直接使用通用PC，其開放性受到一定限制，并且通用PC的強(qiáng)大功能和豐富軟硬件資源也未能得到充分的使用。

3、NC嵌入PC型。該類型系統(tǒng)是在PC內(nèi)部插入專用NC卡構(gòu)成，它能夠充分確保系統(tǒng)的性能，軟件通用性強(qiáng)，且編程處理非常靈活，缺點(diǎn)是原有NC系統(tǒng)資源難以得到充分利用。這是目前廣泛采用的一種結(jié)構(gòu)，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般采用“PC+運(yùn)動(dòng)控制器”的形式來(lái)搭建數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，其中以工控機(jī)為主控計(jì)算機(jī)，采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊組件，總線形式多采用PCI，以多軸運(yùn)動(dòng)控制器作為擴(kuò)展從機(jī)，從而構(gòu)成主從式的結(jié)構(gòu)。本課題研究開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)就是采用這種結(jié)構(gòu)形式。

參考文獻(xiàn)

[1] 樂(lè)美豪.我國(guó)螺桿制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2000，（2）：5～6.

[2] 尤德崑.我國(guó)螺桿加工技術(shù)現(xiàn)狀及水平[J].石油機(jī)械，1993，（5）：5～10.

[3] 王立新.淺談數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào).2007.

[4] 郭艷玲，趙萬(wàn)生，董本志等.數(shù)控發(fā)展的趨勢(shì)-開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2000 （9） ：148～150..