活塞是內燃機的重要零件，是典型的非圓零件?；钊c缸體的配合程度是衡量發(fā)動機質量的重要標準?，F(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)要用機械或液壓來實現(xiàn)隨動仿形，想要進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計一種新型的數控車床來滿足中凸變楠圓活塞的特殊加工。具有篼頻響應特性的直線電機技術的發(fā)展，使得這種需求成為可能在加工時，被加工零件安裝于機床主軸上，并隨主軸一起旋轉，刀具安裝在直線電機上，并隨直線電機相對被加工零件徑向作往復運動。由于中凸變楠圓活塞形狀極為復雜，所以插補時需要處理的數據量大，同時響應速度也要求很高。另外，加工該活塞時，需要同時控制兩種不同類型的電機，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。通用數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，采用獨立模塊化設計，較好地解決了主軸旋轉和刀具直線進給之間的關系。
1系統(tǒng)的總體設計本系統(tǒng)主機采用工控586機，系統(tǒng)軟件存放在微機硬盤中，系統(tǒng)啟動后，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、產生活塞加工數據、控制直線電機、插補、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、模塊化設計。系統(tǒng)軟件按功能可劃分為若干個模塊，各模塊可單獨編輯、編譯。它們之間通過參數或數據文件來傳遞信息，一個模塊的增加、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立。其總體結構如所示。
手動工11數據k入！
實時‘制丨I數丨補償丨I在位'測量丨2系統(tǒng)的組成及特點由可以看出系統(tǒng)由六個模塊組成，并具有實敘控卑糸上容備戎生的砝氙避色方鉉史立新，楊勇（南京農業(yè)大學農業(yè)工程學院56信箱，江蘇南京210032）收搞日期：2000―07數控車床是典型的機電一體化產品，廣泛用于機械制造中。但其價格一般為普通車床的5~10倍，加工過程中如果發(fā)生碰撞，輕者會破壞產品的精度，造成廢品，嚴重時將會使機床受到損壞，造成重大的經濟損失和人員傷害。
筆者經過觀察和分析，總結了在數控車床上容易發(fā)生碰撞的幾種可能性，并提出了在數控車床編程時避免發(fā)生碰撞的方法。
1使用G00指令時，極有可能發(fā)生碰撞如所示，工件需車槽，工件原點在右端面，換刀點為兒當車槽加工完成時，為節(jié)省時間，想讓刀尖從起點fl步到達換刀點>1，用N150G00X80Z50程序段完成退刀，如果認為軌跡是仄的連線，似乎沒問題，但實際刀尖軌跡為B好和線（如時幫助功能。在該系統(tǒng)中用戶可以首先根據零件圖樣的具體要求，以人機對話的方式在界面層進行各項數據的輸人及各功能的操作。在編譯層，對用戶輸人的信息進行編譯以生成目標代碼，它包括對NC源程序的格式轉換、坐標轉換、錯誤檢、控制數據的計算以及列表曲線的插值、粗插補等；在控制層，發(fā)出控制系統(tǒng)工作的指令，協(xié)調系統(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輔助功能。整個系統(tǒng)均柴用鍵盤與鼠標進行控制，用戶欲選用某一菜單，只需按動光標、熱鍵或鼠標即可。另外，系統(tǒng)還具有較強大的圖形功能，提供了活塞輸人數據的圖形顯示，刀具運行軌跡的動態(tài)仿真功能，以直觀的形式顯示輸人的數據和刀具的圖la所示），顯然刀具在運動過程中要與工件的臺階面碰撞，工件和刀具都要損壞，嚴重的還要破壞機床的精度。
點定位指令G00與直線插補指令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終點。如誤認為G00也必然是直線到達終點就很危險。刀尖從原來位置向G00程序段中指令的點位置移動的軌跡一般是兩條角度不同的直線段，即在行進過程中要拐一次彎，刀架X向和Z向都按各自設定的速度行進，各自到走完該方向的增童為止。
來執(zhí)行退刀，則刀具的運動軌跡如圖lb所示，從而可避免碰撞。
運行軌跡，使用戶能及時發(fā)現(xiàn)操作錯誤。
3總結該系統(tǒng)采用了自頂向下的設計方法，界面友好，具有實時幫助功能、圖形仿真功能、報警功能等，可以省掉許多在機床上空運行檢和試切加工檢所耗的時間，提篼了機床的使用效率，降低了生產成本。該系統(tǒng)已在多個機床廠試用成功。
林奕鴻。機床數控技術及其應用M.北京：機械工業(yè)出版社，1994.（編輯啟迪）1966年出生，講師，主冬研究方向為：CADfCAM及相關領域。
