【正文】 折斷現(xiàn)象。由圖 3（ b）還可看出，主切削力 Fy 的波動(dòng)幅度最大，這是因?yàn)樯鲜鲇勺尩?、彈刀以及刀具偏擺引起的欠切和過切表現(xiàn)在垂直于刀具進(jìn)給方向的幅度最大，因而切削力的波動(dòng)最顯著。此外，薄壁的高度越高， 加工所需要的刀具越長 ， 刀具在高速旋轉(zhuǎn)下由安裝誤差或動(dòng)平衡偏心量 而 造成的偏擺就越大，刀具對薄壁產(chǎn)生過切和沖擊就越嚴(yán)重，過切也就越嚴(yán)重（如圖 2（ c）所示），此時(shí)若沖擊過大，將導(dǎo)致薄壁從根部發(fā)生折斷（圖 1（ b））。當(dāng)薄壁彈性變形結(jié)束后又 將朝向刀具發(fā)生回彈，并與刀具發(fā)生碰撞產(chǎn)生沖擊，當(dāng)沖擊過大時(shí)，將導(dǎo)致薄壁發(fā)生邊角崩碎。 （ 2）讓刀和彈刀 刀具切入工件時(shí)，薄壁在切削力作用下 將 背離刀具發(fā)生彈性變形并產(chǎn)生讓刀（如圖 2（ a）所示），導(dǎo)致刀具的實(shí)際切削量小于名義切削量而產(chǎn)生欠切。 (b) 折斷 23 高速切削過程中刀具在圓角或拐角處機(jī)床進(jìn)給方向的改變時(shí)，機(jī)床的加減速特性將導(dǎo)致在拐角處的進(jìn)給量減小以及銑刀切入角增大， 從而引起切削力增大和加工振動(dòng) [13]；刀具切入切出以及刀具磨損和破損等等，都有可能加大刀具對薄壁產(chǎn)生的沖擊載荷，從而導(dǎo)致薄壁電極發(fā)生邊角脆性崩碎（如圖 1 所示）。 邊角崩碎 精密 薄壁結(jié)構(gòu)石墨電極容易發(fā)生邊角崩碎 主要是由切削沖擊 、 讓刀和 彈刀 以及 切削力波動(dòng) 所造成 。 1 工藝 難點(diǎn) 分析 據(jù)石墨電極加工企業(yè) 的 調(diào)研資料 表明 ， 薄壁結(jié)構(gòu)石墨電極 由于具有高、薄、細(xì)、尖、脆等 形狀特殊 性而難于加工，其高速加工過程中存在邊角 易 崩碎、已加工表面質(zhì)量和尺寸精度難以保證等亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題 。例如， 用于筋板和翅片類形狀零件制造的模具需要使用的薄壁 石墨 電極 其 高度可達(dá) 120 mm 左右，而壁厚僅 1mm左右，加工難度非常大。最后，我要向在百忙之中抽時(shí)間對本文進(jìn)行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！ 22 參考文獻(xiàn) 1．《數(shù)控加工工藝學(xué)》 2. 黃勇 陳子辰 浙江學(xué) 《機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 》 3. 作者：李佳 《數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用》 4. 2020 年第 30 卷第 1期 《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程》 5. 2020 年第 12 期 《機(jī)電新產(chǎn)品導(dǎo)報(bào)》 6. 2020 年第 34 卷第 8期 《 機(jī)械》 7. 2020 年第 4 期 《世界制造技術(shù)與裝備市場》 前言 薄壁是石墨電極中的典型結(jié)構(gòu)，在復(fù)雜 精密 模具加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在未來的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對我的殷殷期望！我一定會(huì)好好孝敬和報(bào)答他們！， 還有許多人，也許他們只是我生命 中匆匆的過客，但他們對我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。感恩之情難以用語言量度，謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語致以最崇高的敬意。 三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識(shí)，更重要的是在閱讀、實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。在這個(gè)美好的季節(jié)里，我在電腦上敲出了最后一個(gè)字，心中涌現(xiàn)的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。在此基礎(chǔ)上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機(jī)床整機(jī)等的具體技術(shù)途徑。 結(jié) 語 制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對 21 世紀(jì)我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè) 的發(fā)展至關(guān)重要。 (4)前饋控制與反饋相反，它是將指令值取出部分預(yù)加到后面的調(diào)節(jié)電路，其主要作用是減小跟蹤誤差以提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性從而提高位置控制精度。 位置反饋 (參見上節(jié)“位置測量” )有三種情況：一種是沒有位置測量元件，為位置開環(huán)控制即無位置反饋，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般即為開環(huán)；一種是半閉環(huán)控制，即位置測量元件不在坐標(biāo)軸最終運(yùn)動(dòng)部件上，也就是說還有部分傳動(dòng)環(huán)節(jié)在位置閉環(huán)控制之外，這種情況要求環(huán)外傳動(dòng)部分應(yīng)有相當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)剛度和傳動(dòng)精度，加入反向間隙補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償之后，可以得到很高的位置控制精度；第三種是全閉環(huán)控制，即位置測量元件安裝在坐標(biāo)軸的最終運(yùn)動(dòng)部件上，理論上這種控制的位置精度情況最好，但是它對整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求更高而不是低，如若不然，則會(huì)嚴(yán)重影響兩 坐標(biāo)的動(dòng)態(tài)精度，而使得機(jī)床只能在降低速度環(huán)和位置精度的情況下工作。 其次要滿足各聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸的 Kv 值必須相同，以保證合成運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度。 min)，若 v 的單位為 mm/s，則 Kv 的單位應(yīng)為 mm/(mm關(guān)于 Kv值的設(shè)置要注意兩個(gè)問題，首先要滿足下列公式： Kv=v/Δ 式中 v—— 坐標(biāo)運(yùn)行速度， m/min Δ —— 跟蹤誤差， mm 注意，不同的數(shù)控系統(tǒng)采用的單位可能不同，設(shè)置時(shí)要注意數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的單位。在速度環(huán)最佳化調(diào)節(jié)后 Kv 值的設(shè)定則成為反映機(jī)床性能好壞、影響最終精度 的重要因素。 二是位置環(huán)增益系數(shù) Kv 值的正確設(shè)定與調(diào)節(jié)。測量元件單位移動(dòng)距離發(fā)出的脈 沖數(shù)目經(jīng)過外部倍頻電路和 /或 CNC 內(nèi)部倍頻系數(shù)的倍頻后要與數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的分辨率相符。位置環(huán)將最終影響坐標(biāo)軸的位置精度及工作精度。 速度環(huán)的反饋環(huán)節(jié)見前面“速度測量”一節(jié)。速度調(diào)節(jié)器是比例積分 (PI)調(diào)節(jié)器，其 P、 I 調(diào)整值完全取決于所驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸的負(fù)載大小和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) (導(dǎo)軌、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) )的傳動(dòng)剛度與傳動(dòng)間隙等機(jī)械特性，一旦這些特性發(fā)生明 顯變化時(shí)，首先需要對機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)工作，然后重新調(diào)整速度環(huán) PI 調(diào)節(jié)器。一般情況下它與電動(dòng)機(jī)的匹配調(diào)節(jié)已由制造者作好了或者指定了相應(yīng)的匹配參數(shù)，其反饋信號(hào)也在伺服系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)接完成，因此不需接線與調(diào)整。 控機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的電氣控制 數(shù)控機(jī)床一個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的電氣控制由電流 (轉(zhuǎn)矩 )控制環(huán)、速度控制環(huán)和位置控制環(huán)串聯(lián)組成 。 (10)外部設(shè)備一般指 PC 計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等輸出設(shè)備，多數(shù)不屬于機(jī)床的基本配置。它們對機(jī)床坐標(biāo)軸在運(yùn)行中的實(shí)際位置進(jìn)行直接或間接的測量，將測量值反饋到 CNC 并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置，從而實(shí)現(xiàn)對位置的精確控制。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反 或者斷線所致。它將電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為速度反饋信號(hào)，與指令速度電壓值相比較，從而實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。 這里可能的主要故障多數(shù)屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。 18 (7)機(jī)床 (電器部分 )包括所有的電動(dòng)機(jī)、電磁閥、制動(dòng)器、各種開關(guān)等。 (6)電器硬件電路隨著 PLC 功能的不斷強(qiáng)大，電器硬件電路主要任務(wù)是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執(zhí)行電器 (繼電器、接觸器 )，很少還有繼電器邏輯電路的存在。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的，應(yīng)該在位置開環(huán)的條件下作最佳化 調(diào)節(jié)，既不過沖又要保持一定的硬特性。 (5)進(jìn)給伺服系統(tǒng)接受來自 CNC 對每個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸分別提供的速度指令，經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩 )調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，同時(shí)接受速度反饋信號(hào)實(shí)施速度閉環(huán)控制。 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定，這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性，其中有些不可丟失或改變 的，例如指示電動(dòng)機(jī)規(guī)格的參數(shù)等，有些是可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)改的，例 如零漂等。 (4)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接受來自 CNC 的驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩 (功率 )調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。 PLC 與 CNC 的集成是采取軟件接口實(shí)現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)各接口信 號(hào)的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)加以分析判斷，據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令，完成對運(yùn)動(dòng)或功能的控制。它將來自 CNC 的各種運(yùn)動(dòng)及功能指令進(jìn)行邏輯排序，使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序地安全運(yùn)行；同時(shí)將來自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給 CNC，使 CNC 能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令，如此實(shí)現(xiàn)對整個(gè)機(jī)床的控制。 數(shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作，而日 17 常的維護(hù)則主要是對硬件使用環(huán)境的保護(hù)和防止系統(tǒng)軟件的破壞。它可以是穿孔帶閱讀機(jī) (已很少使用 )， 軟盤驅(qū)動(dòng)器， CNC鍵盤 (一般輸入操作 )，數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動(dòng)裝置 (用于大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)保護(hù) )、磁帶機(jī) (較少使用 )、 PC 計(jì)算機(jī)等等。 數(shù)控車削加工是基于數(shù)控程序的自動(dòng)化加工方式，實(shí)際加工中，操作者只有具備較強(qiáng)的程序指令運(yùn)用能力和豐富的實(shí)踐技能，方能編制出高質(zhì)量的加工程序，加工出高質(zhì)量的工件。對此，筆者采用修改程序和刀補(bǔ)的方法進(jìn)行補(bǔ)救，方法如下： a. 修改程序 16 原程序中的 X30 不變， X23 改為 ， X16 改為 ，這樣一來，各軸段均有超出名義尺寸的統(tǒng)一公差 ； b. 改刀補(bǔ) 在 1號(hào)刀刀補(bǔ) 001 處輸入 。 . 修改程序和刀補(bǔ)控制尺寸 數(shù)控加工中，我們經(jīng)常碰到這樣一種現(xiàn)象：程序自動(dòng)運(yùn)行后，停車測量，發(fā)現(xiàn)工件尺寸達(dá)不到要求，尺寸變化無規(guī)律。如圖 2b 中，除尺寸 外，其余均屬直接按圖 2a 標(biāo)注尺寸經(jīng)換 算后而得到的編程尺寸。數(shù)控車削工件時(shí)，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，故在編寫程序時(shí)，徑向尺寸最好采用絕對編程，考慮到加工及編寫程序的方便，軸向尺寸常采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸，最好采用絕對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線上，各線段的終點(diǎn)位置以該線段起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)而確定的坐標(biāo)系。經(jīng)過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩(wěn)定。這時(shí)，我們可在粗加工之后，進(jìn)行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用 1號(hào)外圓刀加工某處軸段，尺寸長了 ，可在 001 刀補(bǔ)處輸入 。 b. 相對坐標(biāo)法 如上例， 002 刀補(bǔ)處輸入 ，亦可收到同樣的效果。中國金屬加工在線 . 修改刀補(bǔ)值保證尺寸精度 由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿足加工要求時(shí)，可通過修改刀補(bǔ)使工件達(dá)到要求尺寸，保證徑向尺寸方 法如下： a. 絕對坐標(biāo)輸入法 根據(jù)“大減小，小加大”的原則，在刀補(bǔ) 001～ 004 處修改。即使發(fā)生斷電等意外情況，重啟系統(tǒng)后，在編輯方式下將光標(biāo)移至能安全加工又不影響工件加工進(jìn)程的程序段，按自動(dòng)運(yùn)行方式繼續(xù)加工即可。鑒于上述程序首句使用 G50 建立工件坐標(biāo)系的種種弊端，筆者想辦法將工件坐標(biāo)系固定在機(jī)床上，將程序首句 G50 Xα Zβ改為 G00 Xα Zβ后，問題迎刃而解。有過加工經(jīng)驗(yàn)的人都知道，上述將刀具定位到 Xα Zβ處的過程繁瑣，一旦出現(xiàn)意外， X 或 Z 軸無伺服，跟蹤出錯(cuò)，斷電等情 況發(fā)生，系統(tǒng)只能重啟，重啟后系統(tǒng)失去對 G50 設(shè)定的工件坐標(biāo)值的記憶，“復(fù)位、回零運(yùn)行”不再起作用，需重新將刀具運(yùn)行至 Xα Zβ位置并重設(shè) G50。 1. 對刀后，裝夾好工件毛坯； 2. 主軸正轉(zhuǎn)，手輪基準(zhǔn)刀平工件右端面 A； 3. Z 軸不動(dòng)，沿 X軸釋放刀具至 C點(diǎn)，輸入 G50 Z0，電腦記憶 該點(diǎn)； 4. 程序錄入方式，輸入 G01 W8 F50，將工件車削出一臺(tái)階； 5. X 軸不動(dòng)，沿 Z 軸釋放刀具至 C 點(diǎn)，停車測量車削出的工件臺(tái)階直徑γ，輸入 G50 Xγ，電腦記憶該點(diǎn)； 6. 程序錄入方式下，輸入 G00 Xα Zβ，刀具運(yùn)行至編程指定的程序原點(diǎn)，再輸入 G50 Xα Zβ，電腦記憶該程序原點(diǎn)。根據(jù)該指令，可設(shè)定一個(gè)坐標(biāo)系，使刀具的某一點(diǎn)在此坐 14 標(biāo)系中的坐標(biāo)值為 (Xα Zβ )(本文工件坐標(biāo)系原點(diǎn)均設(shè)定在工件右端面 )。 . 夾具安裝要點(diǎn) 目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的，液壓卡盤夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。 . 加工路線與加工余量的聯(lián)系 13 目前，在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過多的余量，特別是