活塞是內(nèi)燃機(jī)的重要零件，是典型的非圓零件。活塞與缸體的配合程度是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在普遍采用的中凸變橢圓活塞，許多廠家采用靠模法加工，但由于硬靠模系統(tǒng)要用機(jī)械或液壓來實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)仿形，想要進(jìn)一步提篼精度和效率比較困難，而且靠模加工困難，制造成本昂貴因此要求設(shè)計(jì)一種新型的數(shù)控車床來滿足中凸變楠圓活塞的特殊加工。具有篼頻響應(yīng)特性的直線電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得這種需求成為可能在加工時(shí)，被加工零件安裝于機(jī)床主軸上，并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具安裝在直線電機(jī)上，并隨直線電機(jī)相對被加工零件徑向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于中凸變楠圓活塞形狀極為復(fù)雜，所以插補(bǔ)時(shí)需要處理的數(shù)據(jù)量大，同時(shí)響應(yīng)速度也要求很高。另外，加工該活塞時(shí)，需要同時(shí)控制兩種不同類型的電機(jī)，一種是位置伺服，另一種是加工非圓截面的專用伺服直線電機(jī)。通用數(shù)控軟件不能滿足加工活塞的這種特殊要求。本文所介紹的軟件系統(tǒng)是采用C語言和匯編語言混合編程，采用獨(dú)立模塊化設(shè)計(jì)，較好地解決了主軸旋轉(zhuǎn)和刀具直線進(jìn)給之間的關(guān)系。

　　1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主機(jī)采用工控586機(jī)，系統(tǒng)軟件存放在微機(jī)硬盤中，系統(tǒng)啟動(dòng)后，用戶可以通過菜單執(zhí)行各種操作。系統(tǒng)具有讀取加工程序、編譯、仿真、產(chǎn)生活塞加工數(shù)據(jù)、控制直線電機(jī)、插補(bǔ)、M、S、T在位檢測等CNC功能。其系統(tǒng)組成框圖如所示。

　　系統(tǒng)軟件采用分層次、模塊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件按功能可劃分為若干個(gè)模塊，各模塊可單獨(dú)編輯、編譯。它們之間通過參數(shù)或數(shù)據(jù)文件來傳遞信息，一個(gè)模塊的增加、修改、刪除等都不影響其它模塊。將系統(tǒng)軟件劃分為界面層、編譯層、控制層和輔助層，各部分的操作相對獨(dú)立。其總體結(jié)構(gòu)如所示。

　　手動(dòng)工11數(shù)據(jù)k入！

　　實(shí)時(shí)‘制丨I數(shù)丨補(bǔ)償丨I在位'測量丨2系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)由可以看出系統(tǒng)由六個(gè)模塊組成，并具有實(shí)敘控卑糸上容備戎生的砝氙避色方鉉史立新，楊勇（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院56信箱，江蘇南京210032）收搞日期：2000―07數(shù)控車床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，廣泛用于機(jī)械制造中。但其價(jià)格一般為普通車床的5~10倍，加工過程中如果發(fā)生碰撞，輕者會(huì)破壞產(chǎn)品的精度，造成廢品，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)使機(jī)床受到損壞，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。

　　筆者經(jīng)過觀察和分析，總結(jié)了在數(shù)控車床上容易發(fā)生碰撞的幾種可能性，并提出了在數(shù)控車床編程時(shí)避免發(fā)生碰撞的方法。

　　1使用G00指令時(shí)，極有可能發(fā)生碰撞如所示，工件需車槽，工件原點(diǎn)在右端面，換刀點(diǎn)為兒當(dāng)車槽加工完成時(shí)，為節(jié)省時(shí)間，想讓刀尖從起點(diǎn)fl步到達(dá)換刀點(diǎn)>1，用N150G00X80Z50程序段完成退刀，如果認(rèn)為軌跡是仄的連線，似乎沒問題，但實(shí)際刀尖軌跡為B好和線（如時(shí)幫助功能。在該系統(tǒng)中用戶可以首先根據(jù)零件圖樣的具體要求，以人機(jī)對話的方式在界面層進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的輸人及各功能的操作。在編譯層，對用戶輸人的信息進(jìn)行編譯以生成目標(biāo)代碼，它包括對NC源程序的格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、錯(cuò)誤檢、控制數(shù)據(jù)的計(jì)算以及列表曲線的插值、粗插補(bǔ)等；在控制層，發(fā)出控制系統(tǒng)工作的指令，協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分的功能；在輔助層，提供便于系統(tǒng)工作及方便用戶操作的各項(xiàng)輔助功能。整個(gè)系統(tǒng)均柴用鍵盤與鼠標(biāo)進(jìn)行控制，用戶欲選用某一菜單，只需按動(dòng)光標(biāo)、熱鍵或鼠標(biāo)即可。另外，系統(tǒng)還具有較強(qiáng)大的圖形功能，提供了活塞輸人數(shù)據(jù)的圖形顯示，刀具運(yùn)行軌跡的動(dòng)態(tài)仿真功能，以直觀的形式顯示輸人的數(shù)據(jù)和刀具的圖la所示），顯然刀具在運(yùn)動(dòng)過程中要與工件的臺(tái)階面碰撞，工件和刀具都要損壞，嚴(yán)重的還要破壞機(jī)床的精度。

　　點(diǎn)定位指令G00與直線插補(bǔ)指令G01的區(qū)別不單是速度的快慢，更主要的是前者的軌跡一般不是條直線，而后者必須是直線到達(dá)終點(diǎn)。如誤認(rèn)為G00也必然是直線到達(dá)終點(diǎn)就很危險(xiǎn)。刀尖從原來位置向G00程序段中指令的點(diǎn)位置移動(dòng)的軌跡一般是兩條角度不同的直線段，即在行進(jìn)過程中要拐一次彎，刀架X向和Z向都按各自設(shè)定的速度行進(jìn)，各自到走完該方向的增童為止。

　　來執(zhí)行退刀，則刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖lb所示，從而可避免碰撞。

　　運(yùn)行軌跡，使用戶能及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作錯(cuò)誤。

　　3總結(jié)該系統(tǒng)采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法，界面友好，具有實(shí)時(shí)幫助功能、圖形仿真功能、報(bào)警功能等，可以省掉許多在機(jī)床上空運(yùn)行檢和試切加工檢所耗的時(shí)間，提篼了機(jī)床的使用效率，降低了生產(chǎn)成本。該系統(tǒng)已在多個(gè)機(jī)床廠試用成功。

　　林奕鴻。機(jī)床數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.（編輯啟迪）1966年出生，講師，主冬研究方向?yàn)椋篊ADfCAM及相關(guān)領(lǐng)域。