钥匙铣齿机数控系统的研究与开发
2018-1-31 来源：北京航天数控系统有限公司 作者： 李悦 宋霹卿
摘要：结合数控技术与钥匙生产加工特点的钥匙铣齿机数控系统,解决了齿形编码自动生成和齿形加工自动编程的关键技术,满足了钥匙加工高效率和高精度的需求,提高了钥匙生产制造水平。
关键词： 数控系统 铣齿机 齿形编码 自动编程序
钥匙作为锁具的重要组成部分之一,其工艺结构和加工精度直接影响着锁具的安全性。利用机床数控系统的高效、高速、高精的优点,研发针对钥匙生产加工特点的专用数控系统,可满足钥匙加工种类多,速度快,精度高的需求。
1、钥匙铣齿机数控系统的总体设计方案
1.1 系统的硬件设计方案
钥匙铣齿机数控系统硬件采用以PC作为数控系统的运行平台,主机和多功能控制卡构成了主从式双微处理器,其中PC机是上位机,通过数据总线对多功能控制卡进行监视、协调、控制等各种操作,主要完成一些非实时或弱实时性的任务,如文件的编辑、参数的设置、加工状态的显示等;多功能控制板在系统中则是下位机,主要完成位置控制、速度调节、插补算法等实时任务。系统硬件结构如图1所示。
图:1钥匙铣齿机数控系统的硬件结构
1.2 系统的软件设计方案
根据钥匙铣齿机数控系统所要完成的任务性质,将软件分成管理和控制两部分,其中管理部分主要包括数据输入处理、1/0处理、通讯、人机显示、文件管理、系统诊断程序;
控制部分主要包括数据译码、刀具补偿、速度控制、位置控制、插补程序。系统任务结构如图2所示。
图2:钥匙铣齿机数控系统任务结构图
2、钥匙铣齿机数控系统关键技术的实现
2.1 齿形自动编码功能的实现
钥匙齿形编码分为基础码和筛选码两部分。基础码是根据齿形编码位数和进制数产生的所有钥匙齿形编码;筛选码是以基础码为筛选范围,根据齿形编码规则,所有符合规则要
求的编码总和。
钥匙齿形基础码,即在m个齿形编码位数和n个齿形编码进制中,找出所有的排列组合。
通过对齿形编码规则和回溯算法的研究,计出一种优化的回溯算法,解决了齿形编码自动生成问题,其原理是:首先初始化所有齿形编码位为1;其次以最低位为排序起点,逐次将此位编码号加一得到新的编码值,直至该位值达到最大进制值后,向前回溯一位,同时初始当前位后面的所有编码位为1;再次从最低位开始逐次把该位编码号加一得到新的编码值,直至该位值达到最大进制值后,向前回溯一位,同时初始当前位后面的所有编码位为1,以此类推,最后当每一位编码号都为最大进制值时,就取得了全部的基础码。
2.2 钥匙加工自动编程功能的实现
钥匙的加工虽然具有种类多,数量大的特点,但是经过对不同钥匙加工工艺的分析对比,从中依然可以看出它们在形状特征、加工方法等方面具有很大的相似性,因此,借鉴成组编程法的编程思想,基于成组技术,根据钥匙的相同或相似元素归类成组,以组为单位编写相应的加工程序,从而实现钥匙加工自动编程功能。
通过对不同种类钥匙加工工艺的搜集、分析,按照加工工艺流程,钥匙齿形可分为:单边尖齿、单边平齿、双边尖齿、多边尖齿。虽然不同齿形加工工艺所自动生成的加工程序
略有不同,但程序设计实现的方法相同,即采用数控G代码和M代码指令实现钥匙加工程序的编制。
所使用的G代码包括:G90:绝对坐标值指令;Ggl:相对坐标值指令G00:快速定位指令Gol:直线插补指令G0:4暂停指令。
所使用的M代码包括：
M03:主轴正转指令;M17:打码指令;M19:送料进;M20:送料退;MZI:机械手进;M22:机械手退;M23:夹紧;M24:松开;M25:接料进;M26:接料退;M27:铲进;M28:铲退;M29:吹气;M05:主轴停止指令。
3、总结
钥匙铣齿机数控系统己应用于锁具企业的实际生产加工,提高了钥匙加工的生产效率和产品质量,降低了锁具互开率,满足了实际生产的需要。
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