西门子828D数控系统里巴斯绳槽加工工艺以及宏程序的开发流程

在石油钻采行业中里巴斯绳槽卷筒的应用,有效地解决了石油钻机绞车中钢丝绳的乱绳、磨损等技术难题,能够延长钢丝绳的寿命500%以上。里巴斯绳槽卷筒传统的加工方法,加工效率低,精度保证性差,本文以大连机床集团生产的cka6180平床身数控车加工为例,介绍了基于西门子828d数控系统,里巴斯绳槽加工工艺以及宏程序的开发流程,实现一次性加工成型,彻底颠覆了传统加工方法,大大地提高了加工表面质量、加工精度以及加工效率,打破了国外对此项加工技术的垄断,填补了国内空白。在国内的cnc工业机器人牌子有很多,每一款品牌都有自身的定位,也有不同的报价。而且在国内的cnc加工中心牌子并非就一定是国产机,国内还有很多台资企业。
一、加工工艺分析
里巴斯绳槽又叫双折线卷绕绳槽,简单地说,就是在一个螺距的圆周上由两条斜线和两条直线连接。jc18型里巴斯绳槽成品加工简图(绳槽旋向为左旋)如图1所示,绳槽展开图如图2所示,绳槽横截面局部剖面图如图3所示。
图1?jc18型里巴斯绳槽成品加工简图
图2?jc18型里巴斯绳槽展开图
图3jc18型里巴斯绳槽横截面局部剖面图
jc18型里巴斯绳槽卷筒的材质是q345b,属于低碳钢(c<02%),具有良好的韧性、低温性能、冷冲压性能、焊接性能;且jc18型里巴斯绳槽的横截面为深度75mm的半圆弧,综上所述,选用圆弧半径为2mm,最大切深为10mm且具有锋利槽型的外圆仿形切槽刀最为合适。
确定jc18型里巴斯绳槽加工工艺。加工时,采取一夹一顶的装夹方法,此加工件回转直径以及自重大,为了增加切削刚性,尾座端一定要采用伞形且与卷筒内腔配合紧密的活顶尖,进行顶紧。
圆形仿形刀片切削时,圆弧形刀刃与工件接触,所受切削抗力较大,所以在实际加工中一定要在x、z方向分层切削。
二、宏程序开发难点分析
西门子828d数控系统提供了“带有恒定螺距的螺纹链连续切削功能g33”,它通过西门子828d数控系统优秀的高速处理技术以及平滑插补技术,连续加工带有拐点的螺纹链,其插补简图如图4所示。
图4g33螺纹链插补简图
在数控编程中,经常会遇到相同的控制动作或相同的加工任务。如果将这些相同的“任务”转化成具有重复性的语句,将会大大缩短程序的长度,减少编程的工作量。如粗车时,每一层都是相同的重复轮廓轨迹。我们可以利用循环结构指令语句,把重复轮廓轨迹变成一个反复循环的过程,程序将会变得简洁、易懂、可操作性强。
三、宏程序算法
由图2可知,在一个螺距内,0°到120°、180°到300°是两条直线段;120°到180°、300°到360°是两条斜线段,共有4段,我们分别加工。这里,我们使用西门子828d数控系统的“带有恒定螺距的螺纹链连续切削功能”g33指令。对于直线段的螺纹切削,利用z方向微小位移方法加工(移动0001mm),这样做既不影响加工精度,又能满足加工条件;对于斜线段的螺纹切削,按照正常的螺纹加工即可;一个螺距内,螺纹链的加工程序,如下所示:
g33 z=ic(-0001) k0006
g33 z=ic(13585) ?k8
g33 z=ic(-0001) ?k0006
g33 z=ic(13585) ?k8 ? ? ?
西门子828d数控系统提供了系统变量、预定义用户变量和用户定义变量。通过变量的使用,可以使零件程序和循环的编写更加灵活。
由图3可知,里巴斯绳槽的槽型为半圆弧形,加工时,需要在x、z方向分层,为了方便排屑,我们采取先加工z层,再加工x层的策略。自定义的变量有,r1为切削时z轴的起始点坐标;r2为仿形槽刀刀片半径;r3为绳槽横截面圆弧半径;r4为仿形刀刀片圆心切削半径;r5为绳槽螺距总数;r6为z方向每层切深;r7为x方向每层切深;r8为圆弧上与z坐标值,对应的x点坐标;r9为分层切削时,在同一x坐标层内,z最大值;r10为分层切削时,在同一x坐标层内,z最小值;r11为绳槽螺距计数器(≤r5);r12为提取r9数值;r13为提取r10数值。
通过计算,我们对上述变量赋值并得出计算关系式,最终开发的宏程序,如下所示:
r1=-4071
r2=2
r3=135
r4= r3-r2=115
r5=32
r11=0
g00x490
z=r1
r6=06
r7=02
r8=482-sqrt(4*(r4*#r4-(r1+30)*(r1+30)))
r9=abs(sqrt(r4*r4-(r8-482)*(r8-482)4))-30
r10=-abs(sqrt(r4*r4-(r8-482)*(r8-482)4))-30
r12=r9
r13=r10
while( r1<=r12 )
g00x490
z=r1
x=r8
while( r11<= r5 )
g33 z=ic(-0001)k0006
g33 z=ic(13585) ?k8
g33 z=ic(-0001) ?k0006
g33 z=ic(13585) ?k8
r11=r11+1
endwhile
r11=0
r1=r1+r6
endwhile