凸轮转子泵扭叶转子的数控刨削加工结论与展望

2013/10/30 11:52:03      点击:
文本以研究凸轮转子泵扭叶转子的数控刨削加工的实践为基础,建立了扭叶转子的数学模型,对其加工工艺进行了分析。根据扭叶转子的工艺特点,确定了数控刨削的加工方法。然后在华中“世纪星”开放式数控系统的平台之上进行二次开发,利用系统本身的API 函数及内置式PLC,实现专用数控刨削系统,完成了凸轮转子泵的数控刨削加工。该专用数控系统采用工艺卡编程方式,可实现加工过程的动态显示,具有良好的操作性能和友好的人机界面。
具体来说本文的主要工作包括:
1)介绍了凸轮转子泵的工作原理和发展趋势,指出凸轮转子泵转子加工的重要意义。分析国内外转子的加工方法,指出数控加工是加工凸轮转子泵转子的必然趋势。
2)凸轮转子泵转子型号的选择。通过建立转子端面型线的数学模型,分析确定:“内外圆弧加摆线型”为三叶转子的最佳型线。同时,对直叶转子和扭叶转子进行风压脉动比较,得出“扭叶转子比直叶转子的进排气流量脉动要小,因而能降低凸轮转子泵的运转噪声”的结论。为后面的工艺分析奠定数学基础。
3)对零件的工艺进行分析,比较了几种数控加工方法,从而选择数控刨削加工工艺。同时对数控刨削过程中的精度控制问题进行了分析。
4 )根据现有凸轮转子泵生产厂家的技术条件和设备情况,确定数控刨削的总体方案。包括机床结构的改进,运动控制和位置控制方式等。
5)在华中“世纪星”数控平台上,开发实现专用数控刨削系统。介绍了数控刨削系统的软硬件结构及基于API 的加工功能的实现。对调试和加工中的一些实际问题,提出了具体可行的解决方法。
用数控刨床加工凸轮转子泵扭叶转子,既满足了控制灵活,精确加工的要求,又大大提高了生产效率,降低了加工的成本。同时,数控系统与刨床加工两者的结合,成功实现了大功率切削与空间曲面的加工,为经济型数控机床的研究与开发提供了一条新思路。


本文所讨论的专用数控刨削系统直接应用于工业现场,具有很强的工业实用性,特别是涉及的领域比较多,包括机、电、传感器、计算机应用等很多方面。根据本人在开发调试中遇到的问题以及和国外数控系统相比较,认为在以下几个方面还有许多值得研究和探讨的问题:

1)在华中“世纪星”数控平台上,运用API 函数进行二次开发,具有很大的优点,能完成很多G 代码达不到的功能。但是,在界面显示方面,API 二次开发只能是单线层,显示模式之间不能切换。用户只能在自动加工之前选择一种显示模式(如:图形显示、大坐标显示、正文显示等),加工过程中就不能再进行显示模式的切换了。这在一定程度上为操作人员带来了不便。
2)加工过程中的自适应控制。在刨削加工中,由于各方面因素的影响(如:液压波动,工作电压波动,零件表面材质等),会造成主运动轴的速度发生波动,这样就要求另两个伺服轴的速度做相应的调整。如何做到自适应控制,提高加工精度,还有待进一步探讨。
3)如何充分利用面向对象的方法和组件(COBRA)这一方法来实现数控系统,以提高数控系统的开放性,还有待进一步研究。

这些都是在今后工作当中可能碰到和需要解决的问题,如果得到解决,数控系统的性能将会大大提高,数控系统的开发也会提升到一个新的水平。


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