加工中心等數(shù)控設(shè)備的廣泛使用,使年輕的工人擺脫手工技能的束縛,大批量地生產(chǎn)出高精密多品種工業(yè)化產(chǎn)品。作為越來越廣泛使用的新興刀具,金剛石(PCD)刀具的制造卻還過分地倚重人工技能。隨著人力成本的提高和人們生活方式的變化,這種人工技能越來越不好找,用工成本越來越高。數(shù)控在這個(gè)行業(yè)的采用將是大勢(shì)所趨。
磨床刀具數(shù)控化不但降低了機(jī)床的操作難度,而且該技術(shù)和刀具磨床之間還存在著先天的聯(lián)系。刀具的復(fù)雜性和多樣性恰恰可以用軟件的靈活性來滿足,因此磨床刀具的控制單元應(yīng)該放棄很多設(shè)備的共性,去滿足刀具磨削這個(gè)特殊的要求。軟件技術(shù)的采用可以減少機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度,而這些機(jī)械零件都有很長(zhǎng)的制造周期,這樣大大的縮短了設(shè)備的研發(fā)周期,甚至可降低成本。其次,一般來講磨床刀具的用戶群不大,廠家貯備零備件的積極性不高,簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)也能降低日后設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。由競(jìng)爭(zhēng)而產(chǎn)生的產(chǎn)品更新?lián)Q代,要求設(shè)備有一定″柔性″,軟件的維護(hù)和升級(jí)正好能滿足其需求。
常規(guī)的″數(shù)控系統(tǒng)″和CAD/CAM軟件不是為這些″非主流″設(shè)備開發(fā)的,只能采用專用而簡(jiǎn)約的控制單元。其中軟件技術(shù)在磨床刀具的數(shù)據(jù)處理和控制上起到關(guān)鍵的作用。
和電子產(chǎn)品要權(quán)衡硬件和軟件的分配的比重一樣,機(jī)械產(chǎn)品也要仔細(xì)斟酌機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣裝配的比重,以便使制造成本、制造周期、產(chǎn)品性能、使用方便和易于維修達(dá)到完美的統(tǒng)一。
在金剛石(PCD)工具磨床BT-150J的開發(fā)過程中,影響刀具刃口質(zhì)量的砂輪往復(fù)擺動(dòng)處于最優(yōu)先考慮的問題。我們放棄傳統(tǒng)的曲軸連桿擺動(dòng)機(jī)構(gòu),通過電子智能部件對(duì)擺動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行過程控制,大大地提高了擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性能。同時(shí)這也帶來制造周期短、維修簡(jiǎn)單和操作方便等其它好處。作為一款經(jīng)濟(jì)型的設(shè)備,采用工業(yè)監(jiān)視器而非電腦作為監(jiān)測(cè)手段,不但降低了成本而且由電腦引發(fā)的故障率大大降低,比較適合中小企業(yè)這個(gè)用戶群體。
帶多個(gè)同心圓刻劃線的光屏是光學(xué)投影儀常見器件,BT-150金剛石工具磨床對(duì)該器件進(jìn)行了改良,使之成為由一個(gè)十字線和兩個(gè)以十字線交點(diǎn)為中心的同心圓組成″軟″光屏。十字線的位置可以通過按鍵上下移動(dòng),同心圓的大小也可以變化。這樣刀具裝卡上就可以按″尋找刀尖″鍵來捕捉刀具的圓弧中心,使十字線交點(diǎn)與之重合,這樣不用移動(dòng)刀具位置就可以對(duì)比測(cè)量。同時(shí),不必要的同心圓不顯示,也使測(cè)量更簡(jiǎn)潔清晰。
作為一款全自動(dòng)的磨床刀具BT-150B,其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是數(shù)控單元的眼睛,眼睛看到哪數(shù)控系統(tǒng)走到哪。其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(UNCOVER2.1)就弱化了CCD支架機(jī)械結(jié)構(gòu)的功能。取消CCD相機(jī)橫向擬向?qū)к?,用電腦軟件繪制的劃刻線的移動(dòng)來替代相機(jī)的微小位移,并設(shè)置操作口令,來確保刀具對(duì)中后的狀態(tài)不變。這一設(shè)計(jì)主要來自兩個(gè)原因:第一,機(jī)械手輪驅(qū)動(dòng)絲桿的機(jī)械結(jié)構(gòu)存在微小的彈性變形,對(duì)中后外力撤消的情況下,彈性變形恢復(fù)使中心再次偏離。第二,小小的CCD支架上有四個(gè)自由度,任何微小的變化或不經(jīng)意的動(dòng)作都會(huì)使中心偏離,所以操作工在開始磨刀前要頻繁地調(diào)整并確認(rèn)中心對(duì)齊。軟件技術(shù)的使用不但使CCD支架剛性大大增加,并能有效的保持對(duì)中的狀態(tài)。
在實(shí)際開發(fā)過程中,軟件開發(fā)人員深入研究平面磨床設(shè)備的工藝要求和工人的使用習(xí)慣是非常重要的,而機(jī)械工程師應(yīng)正確理解軟件技術(shù)和控制技術(shù)(包括技術(shù)底線),了解最新技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展方向,因?yàn)樗麄兺翘岢鰡栴}和要求的人。