螺杆抛磨机床的研究现状及数控系统简介

胡靖宇

一、螺杆机床的研究现状

螺杆是橡塑挤出机的核心部件，其型线多为变螺距、变螺棱高、变螺棱宽、变底径及变螺纹前后角中的一种或是多种的组合，这种尺寸多变的螺杆被称为异型螺杆。目前国内对这种螺杆的加工，采用专用数控铣床进行角铣，其表面粗糙度很差，之后采用人工角磨或半机械式打磨方式去除接刀刀痕，效率低，质量差，影响了挤出物料的性能指标，也大大降低了橡胶挤出机的性价比。螺杆磨削目前大多数仍停留在理论研究上，制造出的机床产品仍然很单一。目前国内只有汉江机床厂能够生产数控丝杆磨床和数控顿杆磨床产品，这些机床的磨削砂轮为直线廓形，易于实现砂轮的修整，但异型螺杆螺旋面的磨削则很难实现。国外学者对异型螺杆的磨削研究较多，在二十世纪80年代末期，数家国外公司推出了相关的螺杆磨削设备，如德国Klingelnberg公司的HNC35VR、英国Holroyd公司的TG350E以及意大利SU公司的螺杆磨床等。

数控抛磨机床主要由机械部分、数字控制系统、进给伺服系统、冷却润滑及排屑装置等组成。机械部分因各种机床的结构不同而不同，主要包括机床的支承件、工作台、导轨、主轴部件、刀库和装刀机构及传动机构等。数字控制包括数字计算机、伺服系统、检测系统、PC控制部分。计算机用来完成加工过程中各种计算，利用这些数据由伺服系统完成各坐标轴的运动控制；检测系统是用来检测运动部件的坐标位置，将测量的数量提供给计算机，与计算机插补运算的数据进行比较，控制机床各坐标轴的运动位置；PC控制部分用来控制电器开关器件，例如主电动机及其他控制电机的启动与停止，各种液压与气压阀的动作，冷却液的供给与停止等。数控机床是有程序控制的，各种控制软件及零件的编程工作是数控机床加工的重要组成部分。

随着数控技术和材料科学的发展，近年来世界数控抛磨机床向高速、精密、智能和绿色方向发展。具体表现为。

1、高速化：高速化机床近几年来飞速发展，这是因为机床提高转速之后生产率也随之提高，生产成本降低，还可以显著降低零件的表面粗糙度。

2、精密与超精密化：从精密加工到超精密加工是各国加工行业发展的趋势，精度越高，无论是使用寿命还是产品性能都会提高。

3、复合化：零部件目前一体化的程度越来越高，相似品种的整合越来越深入，而产品形状却越来越复杂多变，必须引入多轴化控制的机床方能实现。

4、智能化：现代数控机床将要引入自适应控制技术，通过检测装置监测变化的工作条件反馈调节工作参数，使设备保持较好的工作状态，从而得到较高质量的产品，同时提高了刀具的使用寿命和设备的生产效率。

二、基于PC的开放式数控系统

我国具有代表性的产品有蓝天I型和中华I型、华中I型、航天I型。四种产品基于PC的开放式数控系统均采用了开放性、模块化、多通道的软硬件结构，既可升级，又可简化。这些基本系统的升级型，最多可控制24轴，联动可控制2？9轴；具备多种形式的插补功能，快速性可达24，最小分辨率可达0.1；具有不同类型的加速减速功能；可进行多线程控制。目前国际上进行着众多的开放式数控技术研究，最具代表性的有美国的OMAC和NGC计划、日本的OSEC计划、欧盟的OSACA计划，这三个计划的情况反映了发达国家开放式数控技术的发展状况。在这几个开放式数控系统研究计划的基础上，许多公司推出了开放式数控系统的产品-Siemens AG在840D数控系统中采用了开放式结构，使用双PC来完成人机接口和实时控制工作，采用RISC或PC和实时控制内核来完成实时控制，人机接口采用的是在Windows环境下开发的图形接口。在操作系统中提供了各类控制算法和C++开发工具，用户可根据实际需自行选择或开发控制算法。开放式结构的数控系统应尽量建立在一个开放、标准、经济、可靠的软硬件平台之上。

1、PC连接NC型。通常指PC是通过通用的串行线与现有的NC系统相连，使得系统实现简单，可避免任何修改而直接利用，并可利用通用软件。其缺点是原型NC不能实现开放化，系统的通信和响应速度较慢。

2、PC嵌入NC型。此类型系统是将PC系统装入到NC中，PC与NC之间通过专用的总线进行连接。该系统具有数据传输速度快，响应迅速等特点。同时，原型NC也可避免任何修改即可使用。缺点是不能直接使用通用PC，其开放性受到一定限制，并且通用PC的强大功能和丰富软硬件资源也未能得到充分的使用。

3、NC嵌入PC型。该类型系统是在PC内部插入专用NC卡构成，它能够充分确保系统的性能，软件通用性强，且编程处理非常灵活，缺点是原有NC系统资源难以得到充分利用。这是目前广泛采用的一种结构，这种系统结构一般采用“PC+运动控制器”的形式来搭建数控系统的硬件结构，其中以工控机为主控计算机，采用标准化模块组件，总线形式多采用PCI，以多轴运动控制器作为扩展从机，从而构成主从式的结构。本课题研究开发的数控系统就是采用这种结构形式。

参考文献

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