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Control-mind 锅筒钻床系统

一、简介:

目前世界上的数控系统种类繁多,如:西门子、发那科、三菱、发格、海德汉、广数、华中数控、凯恩帝等,大多是通用数控系统主要针对车床、铣床、加工中心等常用机床。数控钻床主要为点位控制,通常认为比较简单没有专用数控系统,基本使用铣床系统进行加工,铣床系统虽有一些钻孔智力,但是并不全面加工时改变参数比较困难。电站锅炉/工业锅炉锅筒一般尺寸大、重量大,旋转、挪动不方便,锅筒上孔的数量多、密度大,所以这类钻床多为2 头、3 头等多头钻轴同时进行加工。我公司基于Control-mind 开放式数控系统平台开发了锅筒钻床系统。此系统操作方便,可直接导入CAD 图形,根据孔密度自动分配给各头钻孔,先进的算法最大限度保障各头同时钻孔,不能同时钻的孔采用就近原则,哪个头离的近,哪个头进行钻孔,加工效率比手动编程大大提高。钻孔中可实时改变转速、钻孔速度,改变钻头型号进行分步钻孔。加工中钻过的孔颜色变化便于识别,运动轨迹动态变化,孔数统计等,仿真时相应状态也会变化。可进行断点加工,加装自动换刀装置,加装自动探针探测锅筒高度。






二、设备介绍:

1.工件介绍

图1 锅炉锅筒的机械结构,其上面的孔是需要由数控机床来完成加工的。从图中可

看出锅炉锅筒为回旋体零件,其上面需要钻的孔很多。图2 为加工后的孔,可见孔壁很

光滑,孔边缘界限清晰无毛刺。


3.机床结构

图4 中为3 头机床结构,中间的为定轴两边的为动轴,X 轴运动时3 个Z 轴一起运动,动轴和定轴通过U 轴调整距离,动定轴间距可设置。Control-mind 锅筒钻床系统支持2 头及3 头钻床,为了保证兼容性,2 头及3 头钻床定轴都是Z2。


三、Control-mind 锅筒钻床系统

1.通用数控系统

通用数控系统主要有西门子、发那科、三菱、海德汉、发格、广州数控、华中数控、凯恩帝等,能满足7 轴的锅筒钻床系统不多。这些系统做钻床加工时基本使用铣床系统进行加工,铣床系统虽有一些钻孔指令,但是并不全面加工时改变参数比较困难。这些系统应用于钻孔有如下缺陷:

(1)无专用钻孔指令或钻孔指令编程麻烦:

G01 指令,Z 轴进刀和退刀都使用此指令速度不同。一个单步钻孔动作需3 条指令完成:进刀,延时,退刀;多步钻孔需更多指令完成,且易混淆。使用钻孔循环指令,后面介绍。钻孔循环指令格式复杂,编程难度较大对编程人员要求较高。

G73 高速排序钻孔循环指令,格式G90/G91 G98/G99 G73 X_ Y_Z_R_Q_F_K_。

G81 浅孔/中心孔循环指令,格式G90/G91 G98/G99 G81 X_ Y_Z_R_F_K_。

G82 钻孔/逆镗孔循环指令,格式G90/G91 G98/G99 G82 X_ Y_Z_R_P_F_K_。

G83 啄式深孔钻孔/ 小孔排屑钻孔循环指令, 格式G90/G91 G98/G99 G83 X_

Y_Z_R_Q_F_K_。

(2)钻孔指令都存于G 代码文件中,加工时参数无法修改,暂停后才能修改,加工效果不理想时要反复修改执行停止运行,浪费时间。

(3)这些系统使用的G 代码文件都由第三方CAM 软件生成或操作人员编程实现。CAM 软件只能生成单头钻床文件,多头钻床无法进行轴分配所以无法生成合适文件。操作人员按照图纸编程可实现多头钻床加工,但是编程时要计算各孔间距,费时费力编出的程序不能最大限度的利用各头钻孔。

(4)这些系统只能显示各轴坐标,哪些孔是否钻过无法判断,若断点位置错误时,需人工手动找孔。

2.Control-mind 锅筒钻床系统

针对以上数控系统不足与缺陷,我公司特为此开发了专用数控系统。本系统可最大支持2 通道16 轴,256 输入/256 输出。本系统外观有两种,一种是类似传统数控系统机床面板形式,另一种是安装于工控机中。其主要功能如下(此处只介绍适用于钻床的功能和新添加的功能,其它机床的功能参见本公司相关系统介绍):

1) 其它数控系统都是加工系统,文件处理需CAM 软件完成,数控系统本身只能进行G代码修改或加工固定工件。Control-mind 锅筒钻床系统可进行G 代码读入,全部/断点钻孔,手动移动,手动钻孔。

2) Control-mind 锅筒钻床系统可直接导入CAD 文件,根据孔密度自动分配给各头钻孔。

3) Control-mind 锅筒钻床系统刀具设置相当人性化,目前可设置9 把刀,不钻的孔不用删除可改为刀号0,想钻时再恢复。

4) 钻孔中可实时改变转速、钻孔速度、改变钻头类型等参数,可进行分步钻孔。

5) 设立G05 代码代替通用数控系统钻孔循环,一条代码实现多条代码功能,方便查看修改。

6) 加工中钻过的孔颜色变化便于识别,运动轨迹动态变化,孔数统计等,仿真时相应状态也会变化。

7) 预留自动换刀装置接口,自动探针探测锅筒高度接口(根据客户需要添加)。

2.1 图形处理功能

Control-mind 锅筒钻床系统首创在数控系统中添加图形编辑功能。如图5 所示,此软件功能强大具有类似AutoCAD 的部分功能。具有的详细功能介绍如下:

5Control-mind锅筒钻床系统.jpg


1) 新建cgr 文件,打开cgr 文件、DXF 文件,保存为cgr 文件,导出自动分配钻头后的G 代码文件,G 代码文件逆生成DXF 文件(在CAD 中验证分配是否有误差)。cgr 文件为打开DXF 文件后输入工件参数如宽度、直径等,加入自绘的线孔等图形的文件。

2 )可进行图形的选中、查找、筛选、复制、粘贴、剪切、删除、旋转、镜像、反向、测量、移动、钻/不钻、撤消、重做等编辑操作。

3)可绘制孔、线、3 点弧、起终点半径弧、3 点圆、圆心半径圆、弧线、椭圆、矩形、跑道形、正多边形等;通过图形属性可修改相关特性参数。

4)可进行鼠标滚轮自由缩放、框选放大、适合图形、适合窗口、刻度显示隐藏、导航等视图查看。

5)导入DXF 文件时,自动进行重复孔删除,按孔多少自动排序,自动识别原点,并根据不同孔径识别为不同刀号进行显示。

6)可选择2 头或3 头机床,在卡盘手抓位置可生成暂停代码。G 代码文件生成时钻孔指令为G05,进刀及退刀速度,深度在刀具表内设定,加工时读取刀具表内数据。

2.2 独特钻孔功能

此功能由两部分实现,G05 指令和刀具参数表组成。这两部分配合实现该功能,此功能可实时改变钻孔参数,钻孔类型,提供加工效率。并且由于G05 指令,执行“单步”模式时可手动钻一个孔。刀具参数表Control-mind 锅筒钻床系统专为钻床工艺设计了独特的刀具参数表,如图6 所示。


6Control-mind锅筒钻床系统.jpg


N 号刀为不钻孔的刀具号颜色,其它的可设置相关参数。类型:0-为高速钻,1-为麻花钻,这里麻花钻分3 步钻孔,各部分介绍参见图7。

7Control-mind锅筒钻床系统.jpg

图形处理时转换钻孔指令G05,数控系统在执行G05 时根据刀具号从刀具参数表内读取参数。自动根据类型决定是否分步钻,此表可在加工前/中/后更改,改完后在钻下一个孔时起作用,若改变当前钻孔速度可调节进给倍率。


G05 指令

此指令使用异常简单,直接书写G05 换行即可,执行效果为在当前XY 位置使用当前刀具钻一个孔。执行“MDI”模式要注意确保主轴有刀,主轴旋转,冷却水吸尘打开等辅助操作。

2.3 动态显示功能

由图形处理完成后显示图8 所示界面,未钻孔为绿色显示,不同直径孔大小不同,不同颜色线条为对应刀具的加工路径。钻孔加工(或仿真)时,光标为刀具所在XY 位置,钻过的孔显示灰色,同时钻的孔同时变灰。断点执行时,前面自动变灰从断点处开始继续加工。

8Control-mind锅筒钻床系统.jpg


2.4 换刀功能

1) 手动换刀,进行不同刀具加工时当执行到刀号位置时提示更换刀具。手动换刀主轴旋转前一定要确认是否有刀具,防止损坏主轴。

2) 自动换刀,可进行盘式及链式刀库换刀。此种加工方式主轴能自动记忆刀具刀号及直径,不会出现差错。


四、结束语

Control-mind 锅筒钻床系统的开发使得钻孔操作更简便效率更高,由于篇幅所限内容介绍的不详细。此钻床系统能读取CAD 文件,自动分配多头钻孔,解决了手动编程带来的错误,加工路径不好等问题。独特的钻孔设计,可方便调试钻床,修改加工参数。此钻床系统经过少量改动可应用于其它行业钻床,能大大提高钻床加工效率。很多国外系统要想更改或添加某个功能国内代理商无法更改,国外公司不愿给更改。而Control-mind 数控系统为源于德国的平台,我公司技术实力强大可定制开发各行各业的数控系统。