鑰匙銑齒機數控系統的研究與開發
2018-1-31 來源：北京航天數控系統有限公司 作者： 李悅 宋霹卿
摘要：結合數控技術與鑰匙生產加工特點的鑰匙銑齒機數控系統,解決了齒形編碼自動生成和齒形加工自動編程的關鍵技術,滿足了鑰匙加工高效率和高精度的需求,提高了鑰匙生產制造水平。
關鍵詞： 數控系統 銑齒機 齒形編碼 自動編程序
鑰匙作為鎖具的重要組成部分之一,其工藝結構和加工精度直接影響著鎖具的安全性。利用機床數控系統的高效、高速、高精的優點,研發針對鑰匙生產加工特點的專用數控系統,可滿足鑰匙加工種類多,速度快,精度高的需求。
1、鑰匙銑齒機數控系統的總體設計方案
1.1 系統的硬件設計方案
鑰匙銑齒機數控系統硬件采用以PC作為數控系統的運行平臺,主機和多功能控制卡構成了主從式雙微處理器,其中PC機是上位機,通過數據總線對多功能控制卡進行監視、協調、控制等各種操作,主要完成一些非實時或弱實時性的任務,如文件的編輯、參數的設置、加工狀態的顯示等;多功能控制板在系統中則是下位機,主要完成位置控制、速度調節、插補算法等實時任務。系統硬件結構如圖1所示。
圖:1鑰匙銑齒機數控系統的硬件結構
1.2 系統的軟件設計方案
根據鑰匙銑齒機數控系統所要完成的任務性質,將軟件分成管理和控制兩部分,其中管理部分主要包括數據輸入處理、1/0處理、通訊、人機顯示、文件管理、系統診斷程序;
控制部分主要包括數據譯碼、刀具補償、速度控制、位置控制、插補程序。系統任務結構如圖2所示。
圖2:鑰匙銑齒機數控系統任務結構圖
2、鑰匙銑齒機數控系統關鍵技術的實現
2.1 齒形自動編碼功能的實現
鑰匙齒形編碼分為基礎碼和篩選碼兩部分?；A碼是根據齒形編碼位數和進制數產生的所有鑰匙齒形編碼;篩選碼是以基礎碼為篩選范圍,根據齒形編碼規則,所有符合規則要
求的編碼總和。
鑰匙齒形基礎碼,即在m個齒形編碼位數和n個齒形編碼進制中,找出所有的排列組合。
通過對齒形編碼規則和回溯算法的研究,計出一種優化的回溯算法,解決了齒形編碼自動生成問題,其原理是:首先初始化所有齒形編碼位為1;其次以最低位為排序起點,逐次將此位編碼號加一得到新的編碼值,直至該位值達到最大進制值后,向前回溯一位,同時初始當前位后面的所有編碼位為1;再次從最低位開始逐次把該位編碼號加一得到新的編碼值,直至該位值達到最大進制值后,向前回溯一位,同時初始當前位后面的所有編碼位為1,以此類推,最后當每一位編碼號都為最大進制值時,就取得了全部的基礎碼。
2.2 鑰匙加工自動編程功能的實現
鑰匙的加工雖然具有種類多,數量大的特點,但是經過對不同鑰匙加工工藝的分析對比,從中依然可以看出它們在形狀特征、加工方法等方面具有很大的相似性,因此,借鑒成組編程法的編程思想,基于成組技術,根據鑰匙的相同或相似元素歸類成組,以組為單位編寫相應的加工程序,從而實現鑰匙加工自動編程功能。
通過對不同種類鑰匙加工工藝的搜集、分析,按照加工工藝流程,鑰匙齒形可分為:單邊尖齒、單邊平齒、雙邊尖齒、多邊尖齒。雖然不同齒形加工工藝所自動生成的加工程序
略有不同,但程序設計實現的方法相同,即采用數控G代碼和M代碼指令實現鑰匙加工程序的編制。
所使用的G代碼包括:G90:絕對坐標值指令;Ggl:相對坐標值指令G00:快速定位指令Gol:直線插補指令G0:4暫停指令。
所使用的M代碼包括：
M03:主軸正轉指令;M17:打碼指令;M19:送料進;M20:送料退;MZI:機械手進;M22:機械手退;M23:夾緊;M24:松開;M25:接料進;M26:接料退;M27:鏟進;M28:鏟退;M29:吹氣;M05:主軸停止指令。
3、總結
鑰匙銑齒機數控系統己應用于鎖具企業的實際生產加工,提高了鑰匙加工的生產效率和產品質量,降低了鎖具互開率,滿足了實際生產的需要。
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