数字化无模铸造精密成形设备的加工效率大幅提高

CAMTC−SMM系列铸型数控加工成形机是机电一体的铸型加工设备，它的核心部分由X、Y、Z驱动轴及电主轴构成，驱动轴采用交流伺服电动机控制，电主轴采用进口主轴单元，主轴变频调节，实现无级调速。数控系统采用开放式系统，通过编程输入可自动实现各种复杂形状铸型的加工，特别适合于多品种、中小批量产品的生产，能满足对复杂、高精度零件铸型的加工。该机采用全密封结构，外形大气美观，操作维修方便，由于整体刚性好，可实现高速、大进给量的切削，效率高，广泛用于机械、汽车、摩托车、阀门、仪表、医疗、航空航天、军工等行业。由于铸型的加工是由数控系统完成的，所以铸型的尺寸形状精度高，加工的周期短，极大地满足了上述各行业的需求，引领了当今绿色制造的潮流。

数字化无模铸造精密成形机，采用封闭加工空间，产生的废砂、粉尘都可以回收，能够实现在苛刻条件下运行的稳定性和可靠性；运动系统采用高架动梁龙门结构，所有运动单元均置于加工砂坯上方，有效防止了粉尘污染；采用刀具进行X/Y/Z/A/C五轴运动，使设备功率由通常的几十千瓦减少至十几千瓦；提出直线、圆弧和样条插值耦合运动控制算法，开发出包含二次路径优化、功率自匹配双轴同步控制、固化砂型加工工艺参数的专用开放式数控系统和数据接口管理软件，有效提高加工效率。图3-10所示为开发的系列化成形机。其可用于树脂砂、水玻璃砂、覆膜砂、石膏、石墨、消失模、陶瓷等多种铸造用砂型或石膏型等的加工制造。

图3-10 数字化无模铸造精密成形机系列产品

针对树脂砂、水玻璃砂、覆膜砂等特殊加工材料，结合实际切削加工工艺，开发了CAMTC系列专用控制软件系统，较好地解决了形状复杂、精密、小批、多变的型砂加工问题，在保证精度的前提下，大幅提高了加工效率。CAMTC系列控制软件具有如下特点：

（1）工艺与高效算法集成。减少加工时间、提高效率、节约成本，最直接的表现就是机床速度的提高。该软件集成了铸型数控加工工艺参数，同时固化了铸型高速高效切削算法。针对生成的标准G代码具有大量长度仅为µm级的短线进行优化删除；引入三次样条差值方式，使大量毫米级短线能够匀速加工，避免采用传统的直线、圆弧命令带来的加减速问题，提高加工速度。

（2）良好的开放性和互操作性。在集成环境下，CAMTC系列数控系统通过标准的接口能与不同的系统互连，实施正确有效的信息互通，完成应用处理的协同工作。此外，构成CAMTC系列数控系统的多功能组件通过标准化的定义、通信、交互机制，允许第三方软件进入，共同运行于同一平台上，协调工作。CAMTC系列数控系统能方便地挂上第三方的应用软件，如测试软件或管理软件满足自己的需求。研发部门可以在该开放系统的平台上增加一定的硬件和软件构成自己的系统。

（3）模块化设计与可互换性。CAMTC系列数控系统采用模块化的设计，各模块提供详细的接口定义。构成系统的各部件依据其功能、可靠性及性能要求可相互替代。本数控系统中的各模块相互独立，可让用户在较大范围内根据需求配置系统，如机床轴数、I/O点数等，而当系统硬件改变时，只需简单修改数控系统软件，即可满足需求，具有更大的灵活性。

（4）良好的系统柔性，性价比高。CAMTC系列数控系统良好的开放性和模块化结构，使得开放式数控系统是可变的，既可以增加软件或硬件使系统功能更加强大，也可以裁剪其功能来适应低端应用，还可以拓展构成不同类型的数控系统。开放式数控系统的可移植性，可以充分利用已有的成熟技术，使其开发费用大大降低，维修更加简单，质量更加可靠，性能更加完善，增加了开放式数控系统的市场竞争能力。

CAMTC系列数控软件具有宜人的操作方式，为操作者提供了一个方便直观的操作环境。由于数控系统界面要求具有良好的人机交互性，在人机界面部分采用主菜单和相关子菜单的形式，菜单采用按钮式，当主菜单中的某一按钮按下时，就出现与其相应的功能界面和子菜单，而且界面上的每一个按钮都对应于键盘上的某一个功能键，操作方便快捷。这种图形化软键盘代替了传统数控机床上的错综复杂的操作按钮，使得操作面板显得非常简洁易于操作，如图3-11所示。

开发的CAMTC系列控制软件能够读入UG、ProMill等CAM软件生成的标准G代码；然后，数控系统根据实际加工工艺参数自动对数据进行格式转换、路径优化，生成优化的刀具运动轨迹，并将插补结果输出到执行部件，使特制刀具加工出所需要的零件。CAMTC系列数控软件主要由以下几部分组成：零件加工程序的生成、数据优化处理、插补计算、伺服机构的控制和应急防护。为使数控系统软件易维护，具有可重构性、可扩充性，CAMTC系列数控系统采用模块化方法设计，对整个软件作如下功能模块划分，主要分为程序操作模块、主控制模块和实时状态显示模块。功能包括对整个数控系统进行初始化、对加工中状态信息进行实时显示、对运动程序进行编辑和下载、对系统参数进行设置、对系统进行故障诊断等。同时还具有手动操作，命令输入的功能。

操作界面中最重要的一块是菜单命令条，系统功能操作主要是通过菜单命令来实现。每一级菜单项下包括若干子菜单项，即在主菜单下选择一个菜单项后，用户可根据显示的子菜单内容选择所需的操作。如图3-12所示，每级菜单命令在工具条中都有对应的快捷图标显示，使得操作使用更为便捷。

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图3-11 软件界面操作图

图3-12 CAMTC菜单栏

成形机手动操作主要由终端操作控制面板完成，包括断电保护，起点设定，回零设定，相对坐标、绝对坐标显示，移动速度、距离设定，移动操作等六大部分。选择工具栏中终端操作的图标，进入终端操作控制界面，如图3-13所示。

手动移动控制操作主要包括X轴、Y轴、Z轴的移动调整，是由终端操作控制面板上的导轨移动、Z轴升降、移动速度、移动距离设定三大部分共同完成。在导轨移动控制面板中，主要包括X轴、Y轴、Z轴电动机转速以及正、反向连续移动的调整。当触摸按键“X−”时，成形机沿X轴负方向连续移动，当触摸按钮“X+”时，成形机沿X轴正方向连续移动；当触摸按键“Y−”时，成形机沿Y轴的负方向连续移动，当触摸按键“Y+”时，成形机沿Y轴正方向连续移动；当操作过程中需要上升成形机Z轴时，触摸“上升”按键即可；相反，需要下降成形机Z轴时，触摸“下降”按键。在手动进给操作方式下，X轴、Y轴、Z轴的移动速度可通过控制面板设定移动速度参数，设定等级分为低速、中速、高速。

CAMTC-SMM1500S为了达到快速加工的目的，对生成的pmc文件实现快速连续下载的功能。选择工具栏中下载图标，进入如图3-14所示的下载界面。

图3-13 终端操作控制界面

图3-14 下载界面

单击文件连续下载，弹出文件选择窗口，单击相应的文件就可以实现文件的连续下载。下载状态显示栏会显示下载的文件状态。选择开始的程序段文件后，单击“初始化”按键，“程序段执行”按键变为可单击状态，单击即可实现连续下载操作。在“下载状态栏”中会显示上一次操作时执行的文件号，下一次执行时只需从下一个文件执行便可。单击“暂停”可暂停正在执行的程序。