6ES7322-5FF00-0AB0接线图形

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尽管文章中所描述的各个“新理念”成为相关研究和开发的主题至今已有一定时间，但是下面的题目依然是恰当的。这些理念几乎对每个读者都是新的。
1、以500,000 r/min进行微细铣削加工
2、对表面位置误差的理解
3、蠕墨铸铁中的速度限
4、给有关手册一只援手
这些主题包括微观加工和宏观加工之间的区别；单单来自主轴的各种尺寸误差；通过对进行根本改变而实现对难加工金属进行快速切削的机会；专门针对高速加工计算参数的软件。这些选择加在一起，为可能影响高速加工在将来的应用方式的研究和提供了一些特定方式样板。
这些文章是依据可接近性而排列的。篇文章中所介绍的研究对象，即开发一个转速达500,000 r/min的微型主轴，可以证明是“野心”的一种目标。同时它也是距离实现任何实用生产应用遥远的目标。通过对比，后一篇文章中所描述的编程员的新工具代表了一种戏剧性效果较低的开发……但是它是现在就可以应用的一种开发。
以500,000 r/min进行微细铣削加工
研究者旨在开发一种可以解释宏观和微观加工之间差异的主轴。
对于“微细”零部件方面的发展趋势，看看宏观世界就可以知道。以常规尺寸进行制造用于制造静止的目标。只有在稍后的时间它才用来制造运动组件中的零件。类似地，微细制造也是从静止物体开始向微型机械中的零部件发展的。
但是这些微型移动部件的设计和属性是受到严格限制的。它们的生产如今一般涉及成层建造，即微型石版印刷术。因此材料的选择包括硅或溅射金属，几何形状限于可以通过分层堆叠而形成的2?维形状。为什么设计者不可以用从实心钢加工的三维几何形状微观零件呢？
这个问题的答案主要在于速度或者说缺少速度。微细需要较高的转速来实现切削速度及生产性金属去除率。对三维铣削需要多高速度所进行的分析表明，该数值大约为500,000r/min。
对这个数字本身而言并不是很高。牙医的牙钻速度可以达到300,000 r/min。但是牙医的牙钻跳动可能达到10微米。在微细铣削中，这么高的跳动相当于切屑厚度的10倍左右。
这种与牙医的牙钻所进行的比较是佛罗里达州Gainesville市佛罗里达大学机床研究的教授John Ziegert提出来的。Ziegert博士正负责500,000 r/min主轴的设计和结构，这种主轴将可以铣削钢及类似金属以形成几百微米数量级的复杂特征。这种主轴将采用直径为0.010英寸及以下，现在一般只用于诸如铝、石墨和塑料等软材料中加工简单特征的。
该大学正在实验其个500,000 r/min的实际产品。如果证明该主轴可以地进行切削，则会被送往Sandia国家实验室进行加工试验。通过其微观系统研究项目，Sandia已经具备了制造直径小至25微米的铣的能力。过去对这种进行的实验一直限于速度不出30,000 r/min的主轴。这么低的速度允许的进给速度以每小时若干英寸表示，仅5~14英寸/小时。
微观与宏观
开发主轴的大部分工作涉及调研在微细加工方面所进行的已经形成文献资料的研究以及吸收这种早期工作所得到的教训。Ziegert博士说这种调研所得出的两个重要结论说明了微观加工和宏观加工的区别。
，故障模式是不同的。在常规尺寸加工中，会磨损。但是在用微尺寸进行加工时，终结果可能是破损。对小而言，在发生比较明显的刃磨损之前，很就达到其弯曲强度限。
二个差异是微型加工中的切屑厚度一般小于刃半径。这一点与正常尺寸的加工差异很大，其中切屑的厚度比的刃半径要大好多倍，即使在较轻的精加工过程中也是如此。如果微型加工中切屑厚度仅仅按比例推算大小，则切削力将很出的弯曲强度。

当遇到Hasbbbloy、waspaloy、Inconel和Kovar等难加工材料时，加工知识与经验就显得非常重要。目前，镍基合金的应用越来越多，主要用于制造航天、、化工行业的一些重要零件。这些材料具有很高的强度、耐腐蚀性，并能经受高的温度。在上述材料中加入了一些特殊元素，可获得优越的性能。但另一方面，也使这些材料变地特别难于铣削加工。
我们知道，在镍系合金中镍和铬是两个主要添加成分，增加镍能增加材料韧性，加入铬可提高材料的硬度，再加上其它成分的平衡，据此就可以预测的磨损情况。
添加到材料中的其它元素可能有：硅、锰、钼、钽、钨等，值得注意的是，钽和钨也是用来制造硬质合金的主要成分，它们能有效地提高硬质合金的性能，但是这些元素加入到工件材料中，就使它变地难以铣削加工，差不多像用一把硬质合金切削另一把硬质合金一样。
的破损
为什么切削其它材料的铣，在铣削镍基合金时破损较快?搞清楚这一点是很重要的。加工镍基合金，其费用较高，其费用为铣削一般钢材的5～10倍。
毋庸质疑，在铣削镍基合金时，热量是影响寿命的重要的因素，因为即使的硬质合金，也会被过高的切削热所毁坏。产生高的切削热，不仅仅是铣削镍合金才遇到的问题。所以铣削这些合金时，需要对热量加以控制。另外，了解应用各种形式的(高速钢、硬质合金或陶瓷)加工时所产生的热量值，也是非常重要的。
许多的损坏还与其它因素有关，不合格的夹具和柄都可能缩短寿命。当夹紧的工件刚性不足，切削时产生移动时，可能会引起硬质合金基体的断裂。有时会沿切削刃产生小的裂缝，有时还会从硬质合金片上崩掉一块，无法继续进行切削。当然，这种崩刃也可能是因为硬质合金太硬或切削负荷太大所致。这时应考虑采用高速钢进行加工，以减少崩刃的发生。当然，高速钢又不能像硬质合金那样承受较高的热量。究竟采用什么材料，根据具体情况权衡确定。
在加工开始前，设法加强夹具的刚性，对以后长时间的生产都会带来益处。不仅延长了的寿命，而且还提高了工件表面质量，减少了加工误差。
同样，柄选择不当，也会缩短寿命。如把直径为3.175mm的立铣装在铣柄里(而不是弹簧卡头里)，由于紧固螺钉的作用，使和柄之间的配合间隙偏到一边，偏离柄回转，使铣工作时的径向跳动增加，致使铣每个齿的切削负荷不均衡。这种切削状态对很不利，特别是在铣削镍基合金时加。
通过使用改善了装卡偏心度的柄，如液压卡头、热装卡头，能使切削作用均衡、平稳，减少了磨损，提高了表面质量。选择柄时应遵循一个原则，就是柄要尽可能的短。这些对和工件的夹持要求，对铣削任何材料都适用，而当铣削镍基合金时，还需要尽可能采用的加工经验。
的使用
不管设计得如何，或用什么材料制成，的制造商都应该提供切削速度和每齿进给量的初始值。如果没有这些数据，就应该向制造厂家的技术部门咨询。厂商应该熟知他们的产品在进行全宽度开槽铣削、外廓铣削、插铣或斜坡铣削时的能力如何，因为许多标准铣大多数不能完成这样多的加工工序。比如，如果铣没有足够大的二后角，则斜坡铣削的斜角就要减小。
很明显，如果出的加工能力，将导致的损坏。插铣也是一样，如果不能将切屑及时地从槽底排出，切屑将会受到挤压，之后也将损坏。总之，铣削加工高温合金时，这些情况对寿命都是不利的。
如果认为减慢进给速度可延命，那么事实证明，这种观点是错误的。典型的例子就是在切时，会发现材料相当硬。如果把进给量减小(如可转位铣的每齿进给量减至0.025～0.5mm)，切削刃将强烈地摩擦工件，结果是很或是立即损坏。摩擦能引起工件表面的加工硬化，为避免加工硬化，切时应保持一定的切削负荷(0.15～0.2mm/每齿进给量)。

引言
工艺规划是数控车削编程中的重要环节。合理的规划可以有效提高生产效率，提高零件表面质量。目前，常规零件的数控车削工艺规划方法已经研究得较多日较成熟，并且开发了相应的CAM软件系统，为数控自动编程提供了有力的工具。
但是，在车削编程中存在一类零件，其特点是断面轮廓复杂，日毛坯尺寸大小不一。这是由于我国的机械加工设备相对落后，轧制的毛坯精度较低造成的。此时，通常按照大毛坯尺寸编程，其是出现空切，加工效率降低。数控车削工艺规划的目标是追求单件工时-短(高生产率)或加工成木，边界约束条件是无几何干涉和工艺干涉。
因此，在具有切削力检测功能的数控系统中，对于毛坯制造误差大的工件的数控加工，可以采用切削力传感器在线测量毛坯的加工余量，根据加工余量来确定何个车轮不同部位的切削工艺参数(切削厚度、走次数等)，这样可以针对不同的毛坯加工时采用不同的走方法，从而节约加工时间。本文拟以火车车轮的数控车削为例，述大散差回转体零件车削加工时加工余量在线测量的原理、测量方法以及轨迹生成方法，并讨论进给量和切削速度的确定方法。
1毛坯加工余量在线测量
图1为某规格火车轮的半剖图，由于毛坯是采用热轧方法制作，毛坯尺寸大小不均，故加工余量不均匀，可采用毛坯加工余量在线测量的方法确定走次数和何的切削深度。
1.1 测量原理
加工余量在线测量需要利用数控系统的切削力检测功能。力检测系统安装在架上，其是测力传感器，可把力信号转换为电压信号，并通过串口通信协议传输到CNC中。在该传感器中可以预设一门槛值(通常设置为车轮材料铬锰钢的屈服限值σs)。当和工件接触并开始切削时，切削力突然增加，当切削力达到设定的门槛值时，数控系统将自动结束当前测量程序段的切削，并记下当前位置的X和Z坐标值，经过计算得到某一部位的余量，存入数控系统。从表象上看，一接触到工件即退，即在一个测量点测量时仅切一。
1.2 测量的方法
由加工余量测量原理可知，测量时沿工件加工ICI的法向切入。图2是加工余量在线测量不怠图。图中，A(x,y)点为规划的测量点，半径为 R，测量切入时沿工件表ICI的法向切入，可以不算出图中所T的切削余量的单位法矢量n,其方向与图中测量切入段矢量EA方向相反。设θ为进方向与水平线的夹角，则n= (cos, sinθ ) 。
设尖和工件接触时X向半径坐标为R601，则精加工轮廓上的点A与心O的距离AO=(R601-X)/cosθ
总切削余量ttotal = A0- R = (R601-x ) / cosθ -R，设精加工余量为t,，则由总余量可计算得粗加工余量t = ttotal – tr =(R601-x)/cosθ-R-tr。
已知加工余量为ttotal，进轨迹为D→E→0，退轨迹为O→F→G。设允许大切深为tmax，则粗加工循环次数N为
式中的符号“[]”表不向上取整。实际编程时何的切削深度为treal,=t/N。将成品轮廓沿法向先平移t r距离，再平移N次，何次平移距离为treal，可以获得运动轨迹。
1.3余量测量走规划当工程师使用三维工具制图时，随着使用的深入和需求的增加，会遇到这样那样的问题。如果我们增加一些对技术基本概念上的认识，就会有助于我们了解设计工具本身，在设计工作细节中避免一些令人费解的问题发生。2007年SolidWorks公司推出了 SWIFT技术，这是一个非常的技术。近SolidWorks公司在其2008新版的软件中将SWIFT技术又做了进一步的加强。类似的还有Pro/E的行为建模技术，而这些都是从特征造型基础之上发展而来的技术。
回顾技术发展历史，在上世纪60年代期间的技术以线框造型为主，其代表的软件系统为，技术发展到70年代，技术以曲面造型为主，代表系统是CATIA。上世纪80年代期间的技术以实体造型为主，如I-DEAS。到了上世纪90年代， 技术以Pro/E为代表的特征造型技术走在了。而自此以后直到现在，还没有一种性的突破。关于特征造型，我们可以了解一下“特征”的概念。对于特征，没有统一公认的概念。概括讲，它是几何特征和工程特征的集成，即几何信息、工程信息及其依赖关系（生成信息）的集成。特征有多种，比如过渡特征、草图特征、凸台特征和定位特征。而特征概念中所谓的依赖关系是特征造型和实体造型的大区别，特征模型纪录了建模的历史过程，而实体造型系统仅纪录了终的造型结果。
特征造型技术原理主要包括依赖关系、拓扑ID号，特征树和特征新等几个要点。
在特征造型系统中，几何形体之间可以有依赖关系。而正是这种依赖关系，成为了定义特征的关键。依赖关系可以分为显式、隐式两大类。给定参数、在定位平面上和以某条线为定位轴等依赖关系都属于显式关系，而过渡某条边（Edge）、在某个面（Face）上打孔和通过一个点（Vertex）等依赖关系都是隐式关系。显式关系被我们定义，但是隐式关系定义则不然。在传统特征造型系统中，隐式关系是利用拓扑元素的命名机制来实现的。因此，命名机制是传统特征造型系统的技术。
在造型过程中，实体的点、边、面是自动生成的，与之相关联的拓扑ID号不是一个简单的编号。我们对其有一些要求指标。是拓扑ID号的性，即在特征系统中每个拓扑元素有的ID号。然后是一致性。一致性体现于在特征的新过程中ID的编号要始终保持一致。由于我们对拓扑ID号有了以上的要求，就能实现我们将它引入模型中的目的，即解决特征之间的依赖关系问题，实现模型改时对特征的新。拓扑ID号的原理是以面为的命名。在布尔运算过程中，对稳定，若不算分裂和合并，无新面生成；点、边基本上可用面来区分；多数面的命名可以根据生成条件确定。
我们可以通过特征树反应依赖关系。当一个特征发生变化后，特征需要重算。这里有个新原则，即子特征的所有父特征新之后，该子特征才能新；任一父特征的新失败，其子特征的新均被认为是失败的。在pro/E的早期版本中，对于特征的依赖关系就存在着细节上的错误，造成原本的拓扑ID号经过模型修改后无法和新ID相对应。
SolidWorks的SWIFT（SolidWorks Inbbbligent Feature Technology）技术主要包含特征（Feature Expert）和草图（Sketch Expert）两个应用功能。FeatureExpert面对设计过程中越来越多的特征参数与关系，在设计过程中会碰到由于经常的设计修改而使后续众多的特征参数和关系出现一系列的警告与错误等问题。SWIFT好就好在将原来的很多过渡操作的步骤都隐去了，让操作为简单。原来过渡的次序不同可能导致过渡的结果不同。Expert避免让使用者手动过渡圆弧，软件将自动帮你选择过渡次序，保证了过渡结果的正确性，同时提高了效率。
应用中还有一个重要问题是标准问题：目前标准主要有两个：一个是1979年美国局（NBS）了几何信息交换标准（IGES）。另一个是1988年ISO颁布的产品信息交换标准（STEP）。国内一度对STEP的期望很大。但STEP没有特征实现方式的定义，没有拓扑ID号的定义，这是STEP的一个硬伤。美准化局的官员Pratt到京访问时也对这个问题表示认同。如何把系统中的建模信息转到系统B中。当前不同系统之间的特征信息是不能被交换的。这给应用造成很大的困难。比如我了解的一个案例，CATIA在和某CAE系统之间的数据进行传输时，由于两个系统几何平台之间对于曲面的定义各不相同，所以对于CATIA中模型的某些特征在传输中就遗失或是被错误地表达了。