螺桿拋磨機床的研究現狀及數控系統簡介

胡靖宇

一、螺桿機床的研究現狀

螺桿是橡塑擠出機的核心部件，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。目前國內對這種螺桿的加工，采用專用數控銑床進行角銑，其表面粗糙度很差，之后采用人工角磨或半機械式打磨方式去除接刀刀痕，效率低，質量差，影響了擠出物料的性能指標，也大大降低了橡膠擠出機的性價比。螺桿磨削目前大多數仍停留在理論研究上，制造出的機床產品仍然很單一。目前國內只有漢江機床廠能夠生產數控絲桿磨床和數控頓桿磨床產品，這些機床的磨削砂輪為直線廓形，易于實現砂輪的修整，但異型螺桿螺旋面的磨削則很難實現。國外學者對異型螺桿的磨削研究較多，在二十世紀80年代末期，數家國外公司推出了相關的螺桿磨削設備，如德國Klingelnberg公司的HNC35VR、英國Holroyd公司的TG350E以及意大利SU公司的螺桿磨床等。

數控拋磨機床主要由機械部分、數字控制系統、進給伺服系統、冷卻潤滑及排屑裝置等組成。機械部分因各種機床的結構不同而不同，主要包括機床的支承件、工作臺、導軌、主軸部件、刀庫和裝刀機構及傳動機構等。數字控制包括數字計算機、伺服系統、檢測系統、PC控制部分。計算機用來完成加工過程中各種計算，利用這些數據由伺服系統完成各坐標軸的運動控制；檢測系統是用來檢測運動部件的坐標位置，將測量的數量提供給計算機，與計算機插補運算的數據進行比較，控制機床各坐標軸的運動位置；PC控制部分用來控制電器開關器件，例如主電動機及其他控制電機的啟動與停止，各種液壓與氣壓閥的動作，冷卻液的供給與停止等。數控機床是有程序控制的，各種控制軟件及零件的編程工作是數控機床加工的重要組成部分。

隨著數控技術和材料科學的發展，近年來世界數控拋磨機床向高速、精密、智能和綠色方向發展。具體表現為。

1、高速化：高速化機床近幾年來飛速發展，這是因為機床提高轉速之后生產率也隨之提高，生產成本降低，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加工行業發展的趨勢，精度越高，無論是使用壽命還是產品性能都會提高。

3、復合化：零部件目前一體化的程度越來越高，相似品種的整合越來越深入，而產品形狀卻越來越復雜多變，必須引入多軸化控制的機床方能實現。

4、智能化：現代數控機床將要引入自適應控制技術，通過檢測裝置監測變化的工作條件反饋調節工作參數，使設備保持較好的工作狀態，從而得到較高質量的產品，同時提高了刀具的使用壽命和設備的生產效率。

二、基于PC的開放式數控系統

我國具有代表性的產品有藍天I型和中華I型、華中I型、航天I型。四種產品基于PC的開放式數控系統均采用了開放性、模塊化、多通道的軟硬件結構，既可升級，又可簡化。這些基本系統的升級型，最多可控制24軸，聯動可控制2？9軸；具備多種形式的插補功能，快速性可達24，最小分辨率可達0.1；具有不同類型的加速減速功能；可進行多線程控制。目前國際上進行著眾多的開放式數控技術研究，最具代表性的有美國的OMAC和NGC計劃、日本的OSEC計劃、歐盟的OSACA計劃，這三個計劃的情況反映了發達國家開放式數控技術的發展狀況。在這幾個開放式數控系統研究計劃的基礎上，許多公司推出了開放式數控系統的產品-Siemens AG在840D數控系統中采用了開放式結構，使用雙PC來完成人機接口和實時控制工作，采用RISC或PC和實時控制內核來完成實時控制，人機接口采用的是在Windows環境下開發的圖形接口。在操作系統中提供了各類控制算法和C++開發工具，用戶可根據實際需自行選擇或開發控制算法。開放式結構的數控系統應盡量建立在一個開放、標準、經濟、可靠的軟硬件平臺之上。

1、PC連接NC型。通常指PC是通過通用的串行線與現有的NC系統相連，使得系統實現簡單，可避免任何修改而直接利用，并可利用通用軟件。其缺點是原型NC不能實現開放化，系統的通信和響應速度較慢。

2、PC嵌入NC型。此類型系統是將PC系統裝入到NC中，PC與NC之間通過專用的總線進行連接。該系統具有數據傳輸速度快，響應迅速等特點。同時，原型NC也可避免任何修改即可使用。缺點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。該類型系統是在PC內部插入專用NC卡構成，它能夠充分確保系統的性能，軟件通用性強，且編程處理非常靈活，缺點是原有NC系統資源難以得到充分利用。這是目前廣泛采用的一種結構，這種系統結構一般采用“PC+運動控制器”的形式來搭建數控系統的硬件結構，其中以工控機為主控計算機，采用標準化模塊組件，總線形式多采用PCI，以多軸運動控制器作為擴展從機，從而構成主從式的結構。本課題研究開發的數控系統就是采用這種結構形式。

參考文獻

[1] 樂美豪.我國螺桿制造技術的發展趨勢[J].制造技術與機床，2000，（2）：5～6.

[2] 尤德崑.我國螺桿加工技術現狀及水平[J].石油機械，1993，（5）：5～10.

[3] 王立新.淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報.2007.

[4] 郭艷玲，趙萬生，董本志等.數控發展的趨勢-開放式體系結構數控系統[J].東北林業大學學報.2000 （9） ：148～150..