摘 要：目前行業(yè)中旋轉(zhuǎn)電氣機(jī)器、鍋爐、鋼制船舶等的出貨量對(duì)這個(gè)行業(yè)的技術(shù)支援也很重要。根據(jù)調(diào)查了解了機(jī)器加工業(yè)的需求：第一要把現(xiàn)有的機(jī)床機(jī)器提高以達(dá)到高精度化、第二要把現(xiàn)有的機(jī)床自動(dòng)化、第三要得到獨(dú)自機(jī)床改造和外圍設(shè)備開發(fā)的答案。為了滿足這些需求：一是機(jī)床的高精度化系統(tǒng)的開發(fā)、二是機(jī)種依存性的NC程序生成系統(tǒng)的構(gòu)筑、三是CAD/CAE分析技術(shù)高度化。在文章中，需要做到報(bào)告了各自的開發(fā)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；技術(shù)；研究

1 概述

行業(yè)的主要產(chǎn)業(yè)有運(yùn)輸機(jī)械、通用機(jī)器、電子元件、裝置?？v觀這些產(chǎn)品，旋轉(zhuǎn)電機(jī)械、鍋爐的部分品、鋼船舶的船體等的出貨值較大。而且這些產(chǎn)品是國(guó)內(nèi)機(jī)械加工業(yè)的支持，這是技術(shù)支援的重要產(chǎn)業(yè)。根據(jù)調(diào)查了解了機(jī)器加工業(yè)的需求：（1）想把現(xiàn)有的機(jī)床機(jī)器提高以達(dá)到高精度化；（2）想把現(xiàn)有的機(jī)床自動(dòng)化；（3）要得到獨(dú)自機(jī)床改造和外圍設(shè)備的開發(fā)的答案。為了滿足這些需求要做到：（1）機(jī)床的高精度化系統(tǒng)的開發(fā)、（2）機(jī)種依存性的NC程序生成系統(tǒng)的構(gòu)筑、（3）CAD/CAE分析技術(shù)高度化。在文章中，我們報(bào)告了各自的開發(fā)結(jié)果。

2 機(jī)床的高精度化系統(tǒng)的開發(fā)

通過(guò)現(xiàn)有的機(jī)床的高精度化，通過(guò)測(cè)量探針的接觸壓力，進(jìn)行在機(jī)測(cè)量，并使用結(jié)果的現(xiàn)有機(jī)床的準(zhǔn)確度，提高加工精度的研究等。但是，在切削后的工作物筆直度提高的方法很少。

一般來(lái)說(shuō)，作為加工中心的補(bǔ)正，只不過(guò)是進(jìn)行了誤差的補(bǔ)正。但是，在控制器的一部分，在螺距誤差矯正中，重疊功能的基礎(chǔ)上也附加了筆直度矯正功能。在通常的加工中心，這一功能沒(méi)有被利用，筆直度校正參數(shù)的修正方法也并沒(méi)有被充分的暴露給最終用戶。

因此，在本研究中，利用這筆直度補(bǔ)正功能，對(duì)于切削后的工作物筆直度的提高的方法做了討論。

2.1 開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

開發(fā)機(jī)床的高精度化系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)床銑刀的主軸安裝的位移傳感器（歐姆龍LD 20 S）的測(cè)定結(jié)果、機(jī)床的補(bǔ)正動(dòng)作、提高平面加工的筆直度為目的的系統(tǒng)。

2.2 高精度化系統(tǒng)的加工方法

高精度化系統(tǒng)的平面加工的流動(dòng)，如下所示：（1）準(zhǔn)備處理；（2）粗加工；（3）半精加工；（4）編制完成；（5）整理窗體底端。

以下，對(duì)各個(gè)步驟進(jìn)行說(shuō)明。

（1）準(zhǔn)備處理。為了使機(jī)床的筆直度提高，在實(shí)踐平面加工之前，要進(jìn)行加工的準(zhǔn)備處理。根據(jù)這個(gè)工作，降低了機(jī)床重量的變形的影響，對(duì)工作物進(jìn)行正確的加工測(cè)量的事已經(jīng)成為可能。加工的準(zhǔn)備處理，有位移傳感器用機(jī)床的主要軸安裝。用這個(gè)位移傳感器，進(jìn)行直邊的測(cè)量，獲取機(jī)床的筆直度的數(shù)據(jù)。其次，使用所開發(fā)的軟件，從筆直度的數(shù)據(jù)輸入到機(jī)床輸入的筆直度矯正參數(shù)。關(guān)于開發(fā)的軟件的算法，在后一節(jié)詳細(xì)說(shuō)明。最后，要將筆直度矯正參數(shù)輸入到控制器。

（2）粗加工。粗糙的加工，不考慮精度，用高速切削工件。使用開發(fā)系統(tǒng)的時(shí)候，也可以實(shí)施同樣的切削。

（3）半精加工。在半精加工過(guò)程中，在相同的切割條件下，切割和精加工后處理。通過(guò)進(jìn)行切割精加工相同的條件下，有可能在完成加工結(jié)果之前可以預(yù)測(cè)。

（4）編制完成。在精加工的制備中，并準(zhǔn)備排除作為機(jī)床的失真以外的加工。配有在機(jī)床的主軸的位移傳感器，利用該位移傳感器測(cè)量半精加工結(jié)果，工件的直線數(shù)據(jù)。接著，使用所開發(fā)的軟件，產(chǎn)生用于從直線數(shù)據(jù)精加工機(jī)床的NC程序。最后，將NC程序結(jié)束輸入到控制器。

（5）整理。用于精加工的NC程序是那些由精加工制備生成的。另外，切削條件，有必要和精加工具備一樣的條件。

2.3 開發(fā)的軟件算法

開發(fā)的軟件，從通過(guò)使用位移傳感器得到的機(jī)床的筆直度數(shù)據(jù)產(chǎn)生一個(gè)筆直度的校正數(shù)據(jù)，也具有從通過(guò)使用位移傳感器中相同的方式得到的工件的筆平直度數(shù)據(jù)生成精加工的NC程序的功能，下面介紹生成的方法。

筆直度矯正數(shù)據(jù)的生成，測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行了反轉(zhuǎn)三等分，等這些直線近似后，算出近似直線的交點(diǎn)，生成了4點(diǎn)的補(bǔ)正點(diǎn)。用4點(diǎn)的補(bǔ)正點(diǎn)補(bǔ)正的理由是，控制器的輸入格式為4點(diǎn)矯正。另外，完成的NC也進(jìn)行了同樣的補(bǔ)正。順便說(shuō)一下，工具是通過(guò)這四點(diǎn)直線插補(bǔ)的途徑。

2.4 開發(fā)的系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法

為了評(píng)價(jià)所提出的系統(tǒng)，在按照加工精度的檢查方法，切割為300mm使用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)工件，測(cè)量線，和測(cè)量線的高度誤差的最大值，另外，為了確認(rèn)再現(xiàn)性，切削實(shí)驗(yàn)每每進(jìn)行3次。但應(yīng)該指出的是，在處理中，使用了Φ10的正方形立銑刀。

2.5 機(jī)床的高精度化系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

使用前一節(jié)中描述的評(píng)價(jià)方法，對(duì)筆直度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。根據(jù)系統(tǒng)使用的無(wú)工件的高度誤差的評(píng)價(jià)結(jié)果。每3次切削的工件各測(cè)定，最大值，最小值，并求得平均值。

在300mm的切削上，高度誤差的平均值降低了約50%。此外，如果不是在使用系統(tǒng)的場(chǎng)合，各工作物的高度誤差就是三次元測(cè)定的結(jié)果中的一個(gè)例子，在中心部分的高度誤差大大減小，是由開發(fā)系統(tǒng)確認(rèn)的。從這些結(jié)果可以看出，在平面處理中，該系統(tǒng)被證實(shí)是有效的。

國(guó)內(nèi)企業(yè)持有的機(jī)床控制的NC程序的生成，有著機(jī)床的自動(dòng)化支援無(wú)法實(shí)施的困難。工作機(jī)器上，其中有一個(gè)垂直或水平的主軸例如那些同時(shí)移動(dòng)多個(gè)軸而進(jìn)行切削的，都有特有的硬件功能和動(dòng)作條件各機(jī)床由控制器控制，并配有特定的軟件特征到此控制器，所以幾乎都不一樣。

窗體頂端由于這些原因，應(yīng)糾正CL數(shù)據(jù)到各種機(jī)床和控制器的組合匹配，因?yàn)椴豢赡芸刂聘鞣N規(guī)格的機(jī)床。這種校正被稱為一個(gè)交過(guò)程。通過(guò)后處理CL數(shù)據(jù)，生成NC程序。處理過(guò)程中，以下元素是必不可少的。譯者：讀CL數(shù)據(jù)，程序重新格式化，以便它可以在與它相關(guān)聯(lián)的特定機(jī)器和控制器一起使用。

3 后處理器

程序可以設(shè)置轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方法在這項(xiàng)研究中，我們構(gòu)建考慮模型依賴性的NC程序生成系統(tǒng)中，以便允許產(chǎn)生用于控制由本地公司持有的各種規(guī)格的機(jī)床的NC程序，窗體頂端使用后生成器是一個(gè)軟件來(lái)創(chuàng)建一個(gè)后置處理器。

3.1 如何創(chuàng)建一個(gè)后處理器

CL數(shù)據(jù)，包括事件處理程序（*.tcl）指令，和包括定義文件（*.def）的后處理格式在這里，事件處理程序是根據(jù)機(jī)械與控制器的各組合相關(guān)的指令集處理CL數(shù)據(jù)，通過(guò)這些不同的指令 集，定義不同的加工樣式和各活動(dòng)的機(jī)器的執(zhí)行方法。此外，該定義文件是包含與特定機(jī)器和控制器的組合的靜態(tài)信息的文件。定義文件中，機(jī)器的一般屬性，本機(jī)支持的地址，屬性（格式，最大，最?。┑拿?個(gè)地址進(jìn)行說(shuō)明。定義文件的事件處理程序是使用TCL（工具命令語(yǔ)言）創(chuàng)建的。而TCL，是翻譯的語(yǔ)言，這是由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校的約翰·K.Ousterhout先生開發(fā)的。TCL是一個(gè)公共領(lǐng)域的軟件，目前Unigraphics NX能夠支持所有平臺(tái)得到利用。記述的后處理器的創(chuàng)作已經(jīng)成為可能。

3.2 國(guó)內(nèi)企業(yè)的機(jī)床的自動(dòng)化方法

編寫的后處理器，可以在國(guó)內(nèi)企業(yè)的機(jī)床的自動(dòng)化中使用。國(guó)內(nèi)企業(yè)的機(jī)床在以下的過(guò)程中可以自動(dòng)化。

（1）國(guó)內(nèi)企業(yè)準(zhǔn)備目標(biāo)形狀的模型。（2）本中心的CAM使用CL數(shù)據(jù)。（3）創(chuàng)建一個(gè)企業(yè)后置處理器，以產(chǎn)生在機(jī)床企業(yè)可用NC程序。（4）用生成的數(shù)控程式，控制國(guó)內(nèi)企業(yè)的機(jī)床，零部件等的制作。

3.3 后置處理器的開發(fā)評(píng)估

為了評(píng)估該用的是數(shù)控銑床電火花線切割機(jī)，數(shù)控車床，加工中心的原型后置處理器，對(duì)于從模型數(shù)據(jù)到生產(chǎn)目標(biāo)工作物都進(jìn)行了確證試驗(yàn)。

數(shù)控銑床銑刀加工后的結(jié)果，加工后導(dǎo)線放電加工機(jī)，就像設(shè)想的那樣，后置處理器有著很有效地創(chuàng)建功能，而且對(duì)工作機(jī)器的舞臺(tái)和附屬的機(jī)器控制的事進(jìn)行了確認(rèn)。

4 窗體頂端，窗體底端，分析技術(shù)采用CAD/CAE的復(fù)雜性

對(duì)于機(jī)械加工的高精度化、效率化的機(jī)床改造和周邊設(shè)備的開發(fā)，都是需要CAE用分析技術(shù)的。為了做出具體的分析，存在以下問(wèn)題。（1）分析結(jié)果的合理性的多少。（2）設(shè)定的邊界條件的優(yōu)化、模型的簡(jiǎn)化，對(duì)于選擇元模型的不熟悉。（3）在進(jìn)行復(fù)雜分析的時(shí)候，需要各種各樣的解析軟件，需要大量的費(fèi)用。

為了解決這些問(wèn)題，能顧分析案件中的參考，并擬以支持使用大規(guī)模的計(jì)算，而且在本中心，還可以分析案件的登記以及在行業(yè)使用遠(yuǎn)程分析支持系統(tǒng)的使用環(huán)境的建設(shè)。

作為遠(yuǎn)程分析支持系統(tǒng)的發(fā)展的結(jié)果，能夠證實(shí)分析結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果有多大差異？同時(shí)，能夠更容易的設(shè)定最佳的邊界條件，此外，還有結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)分析，熱流體分析等也可以在本中心實(shí)現(xiàn)。

可替代地，還能在講習(xí)會(huì)等可以介紹分析事例，不只是計(jì)算結(jié)果，還能夠進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的講習(xí)會(huì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)應(yīng)于加工工業(yè)的需求，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行的研究和開發(fā)，人們認(rèn)識(shí)到并實(shí)現(xiàn)了下面的內(nèi)容。對(duì)于高精度化系統(tǒng)的機(jī)床，有可能成為現(xiàn)在所使用的機(jī)械工具，更是提高了平面加工的精度。考慮到利用機(jī)種依存性的NC程序的生成系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生用于控制本地公司的一臺(tái)機(jī)床的NC程序。基于機(jī)械加工的高精度化和效率化的原因，已經(jīng)支持CAE解析支援環(huán)境。在未來(lái)，該技術(shù)將要通過(guò)使用主計(jì)進(jìn)行校正，開發(fā)出圓筒體的自動(dòng)測(cè)定裝置的。此外，為了普及機(jī)床自動(dòng)化，CAD/CAM系演習(xí)將實(shí)施。并且，預(yù)定使用當(dāng)?shù)毓镜脑O(shè)備設(shè)計(jì)的CAD/CAE技術(shù)。

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