關于機械加工技術高精度化、效率化的研究

摘 要：目前行業中旋轉電氣機器、鍋爐、鋼制船舶等的出貨量對這個行業的技術支援也很重要。根據調查了解了機器加工業的需求：第一要把現有的機床機器提高以達到高精度化、第二要把現有的機床自動化、第三要得到獨自機床改造和外圍設備開發的答案。為了滿足這些需求：一是機床的高精度化系統的開發、二是機種依存性的NC程序生成系統的構筑、三是CAD/CAE分析技術高度化。在文章中，需要做到報告了各自的開發結果。

關鍵詞：機械加工；技術；研究

1 概述

行業的主要產業有運輸機械、通用機器、電子元件、裝置。縱觀這些產品，旋轉電機械、鍋爐的部分品、鋼船舶的船體等的出貨值較大。而且這些產品是國內機械加工業的支持，這是技術支援的重要產業。根據調查了解了機器加工業的需求：（1）想把現有的機床機器提高以達到高精度化；（2）想把現有的機床自動化；（3）要得到獨自機床改造和外圍設備的開發的答案。為了滿足這些需求要做到：（1）機床的高精度化系統的開發、（2）機種依存性的NC程序生成系統的構筑、（3）CAD/CAE分析技術高度化。在文章中，我們報告了各自的開發結果。

2 機床的高精度化系統的開發

通過現有的機床的高精度化，通過測量探針的接觸壓力，進行在機測量，并使用結果的現有機床的準確度，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。

一般來說，作為加工中心的補正，只不過是進行了誤差的補正。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，這一功能沒有被利用，筆直度校正參數的修正方法也并沒有被充分的暴露給最終用戶。

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

2.1 開發系統的結構

開發機床的高精度化系統是根據機床銑刀的主軸安裝的位移傳感器（歐姆龍LD 20 S）的測定結果、機床的補正動作、提高平面加工的筆直度為目的的系統。

2.2 高精度化系統的加工方法

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

以下，對各個步驟進行說明。

（1）準備處理。為了使機床的筆直度提高，在實踐平面加工之前，要進行加工的準備處理。根據這個工作，降低了機床重量的變形的影響，對工作物進行正確的加工測量的事已經成為可能。加工的準備處理，有位移傳感器用機床的主要軸安裝。用這個位移傳感器，進行直邊的測量，獲取機床的筆直度的數據。其次，使用所開發的軟件，從筆直度的數據輸入到機床輸入的筆直度矯正參數。關于開發的軟件的算法，在后一節詳細說明。最后，要將筆直度矯正參數輸入到控制器。

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

（3）半精加工。在半精加工過程中，在相同的切割條件下，切割和精加工后處理。通過進行切割精加工相同的條件下，有可能在完成加工結果之前可以預測。

（4）編制完成。在精加工的制備中，并準備排除作為機床的失真以外的加工。配有在機床的主軸的位移傳感器，利用該位移傳感器測量半精加工結果，工件的直線數據。接著，使用所開發的軟件，產生用于從直線數據精加工機床的NC程序。最后，將NC程序結束輸入到控制器。

（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 開發的軟件算法

開發的軟件，從通過使用位移傳感器得到的機床的筆直度數據產生一個筆直度的校正數據，也具有從通過使用位移傳感器中相同的方式得到的工件的筆平直度數據生成精加工的NC程序的功能，下面介紹生成的方法。

筆直度矯正數據的生成，測定數據進行了反轉三等分，等這些直線近似后，算出近似直線的交點，生成了4點的補正點。用4點的補正點補正的理由是，控制器的輸入格式為4點矯正。另外，完成的NC也進行了同樣的補正。順便說一下，工具是通過這四點直線插補的途徑。

2.4 開發的系統的評價方法

為了評價所提出的系統，在按照加工精度的檢查方法，切割為300mm使用坐標測量機工件，測量線，和測量線的高度誤差的最大值，另外，為了確認再現性，切削實驗每每進行3次。但應該指出的是，在處理中，使用了Φ10的正方形立銑刀。

2.5 機床的高精度化系統測試結果

使用前一節中描述的評價方法，對筆直度進行了評價。根據系統使用的無工件的高度誤差的評價結果。每3次切削的工件各測定，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的場合，各工作物的高度誤差就是三次元測定的結果中的一個例子，在中心部分的高度誤差大大減小，是由開發系統確認的。從這些結果可以看出，在平面處理中，該系統被證實是有效的。

國內企業持有的機床控制的NC程序的生成，有著機床的自動化支援無法實施的困難。工作機器上，其中有一個垂直或水平的主軸例如那些同時移動多個軸而進行切削的，都有特有的硬件功能和動作條件各機床由控制器控制，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，應糾正CL數據到各種機床和控制器的組合匹配，因為不可能控制各種規格的機床。這種校正被稱為一個交過程。通過后處理CL數據，生成NC程序。處理過程中，以下元素是必不可少的。譯者：讀CL數據，程序重新格式化，以便它可以在與它相關聯的特定機器和控制器一起使用。

3 后處理器

程序可以設置轉換器的轉換方法在這項研究中，我們構建考慮模型依賴性的NC程序生成系統中，以便允許產生用于控制由本地公司持有的各種規格的機床的NC程序，窗體頂端使用后生成器是一個軟件來創建一個后置處理器。

3.1 如何創建一個后處理器

CL數據，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機械與控制器的各組合相關的指令集處理CL數據，通過這些不同的指令 集，定義不同的加工樣式和各活動的機器的執行方法。此外，該定義文件是包含與特定機器和控制器的組合的靜態信息的文件。定義文件中，機器的一般屬性，本機支持的地址，屬性（格式，最大，最小）的每 個地址進行說明。定義文件的事件處理程序是使用TCL（工具命令語言）創建的。而TCL，是翻譯的語言，這是由美國加州大學伯克利分校的約翰·K.Ousterhout先生開發的。TCL是一個公共領域的軟件，目前Unigraphics NX能夠支持所有平臺得到利用。記述的后處理器的創作已經成為可能。

3.2 國內企業的機床的自動化方法

編寫的后處理器，可以在國內企業的機床的自動化中使用。國內企業的機床在以下的過程中可以自動化。

（1）國內企業準備目標形狀的模型。（2）本中心的CAM使用CL數據。（3）創建一個企業后置處理器，以產生在機床企業可用NC程序。（4）用生成的數控程式，控制國內企業的機床，零部件等的制作。

3.3 后置處理器的開發評估

為了評估該用的是數控銑床電火花線切割機，數控車床，加工中心的原型后置處理器，對于從模型數據到生產目標工作物都進行了確證試驗。

數控銑床銑刀加工后的結果，加工后導線放電加工機，就像設想的那樣，后置處理器有著很有效地創建功能，而且對工作機器的舞臺和附屬的機器控制的事進行了確認。

4 窗體頂端，窗體底端，分析技術采用CAD/CAE的復雜性

對于機械加工的高精度化、效率化的機床改造和周邊設備的開發，都是需要CAE用分析技術的。為了做出具體的分析，存在以下問題。（1）分析結果的合理性的多少。（2）設定的邊界條件的優化、模型的簡化，對于選擇元模型的不熟悉。（3）在進行復雜分析的時候，需要各種各樣的解析軟件，需要大量的費用。

為了解決這些問題，能顧分析案件中的參考，并擬以支持使用大規模的計算，而且在本中心，還可以分析案件的登記以及在行業使用遠程分析支持系統的使用環境的建設。

作為遠程分析支持系統的發展的結果，能夠證實分析結果與實際的結果有多大差異？同時，能夠更容易的設定最佳的邊界條件，此外，還有結構分析、機構分析，熱流體分析等也可以在本中心實現。

可替代地，還能在講習會等可以介紹分析事例，不只是計算結果，還能夠進行現實的講習會。

5 結束語

對應于加工工業的需求，對其結果進行的研究和開發，人們認識到并實現了下面的內容。對于高精度化系統的機床，有可能成為現在所使用的機械工具，更是提高了平面加工的精度。考慮到利用機種依存性的NC程序的生成系統，能夠產生用于控制本地公司的一臺機床的NC程序。基于機械加工的高精度化和效率化的原因，已經支持CAE解析支援環境。在未來，該技術將要通過使用主計進行校正，開發出圓筒體的自動測定裝置的。此外，為了普及機床自動化，CAD/CAM系演習將實施。并且，預定使用當地公司的設備設計的CAD/CAE技術。

參考文獻

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