數(shù)控資料

中方 · 發(fā)表于 2007-3-1 08:27:44

不知道能不能上傳，我傳過好幾次傳不上來。

中方 · 發(fā)表于 2007-3-6 13:47:05

數(shù)控加工原理和特點(diǎn)
      1．?dāng)?shù)控加工原理
      當(dāng)我們使用機(jī)床加工零件時(shí)，通常都需要對機(jī)床的各種動作進(jìn)行控制，一是控制動作的先后次序，二是控制機(jī)床各運(yùn)動部件的位移量。采用普通機(jī)床加工時(shí)，這種開車、停車、走刀、換向、主軸變速和開關(guān)切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自動機(jī)床和仿形機(jī)床加工時(shí)，上述操作和運(yùn)動參數(shù)則是通過設(shè)計(jì)好的凸輪、靠模和擋塊等裝置以模擬量的形式來控制的，它們雖能加工比較復(fù)雜的零件，且有一定的靈活性和通用性，但是零件的加工精度受凸輪、靠模制造精度的影響，而且工序準(zhǔn)備時(shí)間也很長。
采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，只需要將零件圖形和工藝參數(shù)、加工步驟等以數(shù)字信息的形式，編成程序代碼輸入到機(jī)床控制系統(tǒng)中，再由其進(jìn)行運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)成驅(qū)動伺服機(jī)構(gòu)的指令信號，從而控制機(jī)床各部件協(xié)調(diào)動作，自動地加工出零件來。當(dāng)更換加工對象時(shí)，只需要重新編寫程序代碼，輸入給機(jī)床，即可由數(shù)控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能，控制加工的全過程，制造出任意復(fù)雜的零件。
      數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)一般都能按照數(shù)字程序指令控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)主軸自動啟停、換向和變速，能自動控制進(jìn)給速度、方向和加工路線，進(jìn)行加工，能選擇刀具并根據(jù)刀具尺寸調(diào)整吃刀量及行走軌跡，能完成加工中所需要的各種輔助動作。
2．?dāng)?shù)控加工的特點(diǎn)
      總的來說，數(shù)控加工有如下特點(diǎn)：
      (1) 自動化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機(jī)床自動完成。若配合自動裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，改善了勞動條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。
      (2) 對加工對象的適應(yīng)性強(qiáng)。改變加工對象時(shí)，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
      (3) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之間，不受零件復(fù)雜程度的影響。由于大部分操作都由機(jī)器自動完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時(shí)精密控制的機(jī)床上還采用了位置檢測裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。
      (4) 易于建立與計(jì)算機(jī)間的通信聯(lián)絡(luò)，容易實(shí)現(xiàn)群控。由于機(jī)床采用數(shù)字信息控制，易于與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機(jī)床間的聯(lián)系，容易實(shí)現(xiàn)群控。

中方 · 發(fā)表于 2007-3-6 13:52:43

3．脈沖當(dāng)量、進(jìn)給速度與速度修調(diào)
      數(shù)控機(jī)床各軸采用步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)或直線電機(jī)驅(qū)動，是用數(shù)字脈沖信號進(jìn)行控制的。每發(fā)送一個脈沖，電機(jī)就轉(zhuǎn)過一個特定的角度，通過傳動系統(tǒng)或直接帶動絲杠，從而驅(qū)動與螺母副連結(jié)的工作臺移動一個微小的距離。單位脈沖作用下工作臺移動的距離就稱之為脈沖當(dāng)量。手動操作時(shí)數(shù)控坐標(biāo)軸的移動通常是采用按鍵觸發(fā)或采用手搖脈沖發(fā)生器(手輪方式)產(chǎn)生脈沖的，采用倍頻技術(shù)可以使觸發(fā)一次的移動量分別為0.001 mm、0.01 mm、0.1 mm、1 mm等多種控制方式，相當(dāng)于觸發(fā)一次分別產(chǎn)生1、10、100、1000個脈沖。
進(jìn)給速度是指單位時(shí)間內(nèi)坐標(biāo)軸移動的距離，也即是切削加工時(shí)刀具相對于工件的移動速度。如某步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的數(shù)控軸，其脈沖當(dāng)量為0.002 mm，若數(shù)控裝置在0.5分鐘內(nèi)發(fā)送出20 000個進(jìn)給指令脈沖，那么其進(jìn)給速度應(yīng)為：20 000×0.002/0.5=80 mm/min。加工時(shí)的進(jìn)給速度由程序代碼中的F指令控制，但實(shí)際進(jìn)給速度還是可以根據(jù)需要作適當(dāng)調(diào)整的，這就是進(jìn)給速度修調(diào)。修調(diào)是按倍率來進(jìn)行計(jì)算的，如程序中指令為F80，修調(diào)倍率調(diào)在80%擋上，則實(shí)際進(jìn)給速度為80×80%=64 mm/min。同樣地，有些數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速也可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，那就是主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)。
數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展
      1．?dāng)?shù)控加工技術(shù)的發(fā)展歷程
      1949年美國Parson公司與麻省理工學(xué)院開始合作，歷時(shí)三年研制出能進(jìn)行三軸控制的數(shù)控銑床樣機(jī)，取名“Numerical Control”。
      1953年麻省理工學(xué)院開發(fā)出只需確定零件輪廓、指定切削路線，即可生成NC程序的自動編程語言。
      1959年美國Keaney&Trecker公司開發(fā)成功了帶刀庫，能自動進(jìn)行刀具交換，一次裝夾中即能進(jìn)行銑、鉆、鏜、攻絲等多種加工功能的數(shù)控機(jī)床，這就是數(shù)控機(jī)床的新種類——加工中心。
1968年英國首次將多臺數(shù)控機(jī)床、無人化搬運(yùn)小車和自動倉庫在計(jì)算機(jī)控制下連接成自動加工系統(tǒng)，這就是柔性制造系統(tǒng)FMS。
      1974年微處理器開始用于機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中，從此CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng))軟線數(shù)控技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展得以快速發(fā)展。
      1976年美國Lockhead公司開始使用圖像編程。利用CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))繪出加工零件的模型，在顯示器上“指點(diǎn)”被加工的部位，輸入所需的工藝參數(shù)，即可由計(jì)算機(jī)自動計(jì)算刀具路徑，模擬加工狀態(tài)，獲得NC程序。
      DNC(直接數(shù)控)技術(shù)始于20世紀(jì)60年代末期。它是使用一臺通用計(jì)算機(jī)，直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床及數(shù)控加工中心，進(jìn)行多品種、多工序的自動加工。DNC群控技術(shù)是FMS柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上的DNC接口就是機(jī)床數(shù)控裝置與通用計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送及通訊控制用的，也是數(shù)控機(jī)床之間實(shí)現(xiàn)通訊用的接口。隨著DNC數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已成為無人控制工廠的基本組成單元。    20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了包括市場預(yù)測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造和銷售等全過程均由計(jì)算機(jī)集成管理和控制的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS。其中，數(shù)控是其基本控制單元。
      20世紀(jì)90年代，基于PC-NC的智能數(shù)控系統(tǒng)開始得到發(fā)展，它打破了原數(shù)控廠家各自為政的封閉式專用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，提供開放式基礎(chǔ)，使升級換代變得非常容易。充分利用現(xiàn)有PC機(jī)的軟硬件資源，使遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程檢測診斷能夠得以實(shí)現(xiàn)。
      我國早在1958年就開始研制數(shù)控機(jī)床，但由于歷史原因，一直沒有取得實(shí)質(zhì)性成果。20世紀(jì)70年代初期，曾掀起研制數(shù)控機(jī)床的熱潮，但當(dāng)時(shí)是采用分立元件，性能不穩(wěn)定，可靠性差。1980年北京機(jī)床研究所引進(jìn)日本FANUC5、7、3、6數(shù)控系統(tǒng)，上海機(jī)床研究所引進(jìn)美國GE公司的MTC－1數(shù)控系統(tǒng)，遼寧精密儀器廠引進(jìn)美國Bendix公司的Dynapth LTD10數(shù)控系統(tǒng)。在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，北京機(jī)床研究所又開發(fā)出BS03經(jīng)濟(jì)型數(shù)控和BS04全功能數(shù)控系統(tǒng)，航天部706所研制出MNC864數(shù)控系統(tǒng)。“八五”期間國家又組織近百個單位進(jìn)行以發(fā)展自主版權(quán)為目標(biāo)的“數(shù)控技術(shù)攻關(guān)”，從而為數(shù)控技術(shù)產(chǎn)業(yè)化建立了基礎(chǔ)。20世紀(jì)90年代末，華中數(shù)控自主開發(fā)出基于PC-NC的HNC數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到了國際先進(jìn)水平，加大了我國數(shù)控機(jī)床在國際上的競爭力度。
      2．?dāng)?shù)控加工技術(shù)的發(fā)展方向
      現(xiàn)代數(shù)控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一體化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方向發(fā)展。
      1) 高速切削
      受高生產(chǎn)率的驅(qū)使，高速化已是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。高速切削可通過高速運(yùn)算技術(shù)、快速插補(bǔ)運(yùn)算技術(shù)、超高速通信技術(shù)和高速主軸等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
      高主軸轉(zhuǎn)速可減少切削力，減小切削深度，有利于克服機(jī)床振動，傳入零件中的熱量大大減低，排屑加快，2) 高精度控制
      高精度化一直是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展追求的目標(biāo)。它包括機(jī)床制造的幾何精度和機(jī)床使用的加工精度控制兩方面。
      提高機(jī)床的加工精度，一般是通過減少數(shù)控系統(tǒng)誤差，提高數(shù)控機(jī)床基礎(chǔ)大件結(jié)構(gòu)特性和熱穩(wěn)定性，采用補(bǔ)償技術(shù)和輔助措施來達(dá)到的。目前精整加工精度已提高到0.1 μm，并進(jìn)入了亞微米級，不久超精度加工將進(jìn)入納米時(shí)代。(加工精度達(dá)0.01 μm)
熱變形減小，加工精3) 高柔性化
      柔性是指機(jī)床適應(yīng)加工對象變化的能力。目前，在進(jìn)一步提高單機(jī)柔性自動化加工的同時(shí)，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性化發(fā)展。
      數(shù)控系統(tǒng)在21世紀(jì)將具有最大限度的柔性，能實(shí)現(xiàn)多種用途。具體是指具有開放性體系結(jié)構(gòu)，通過重構(gòu)和編輯，視需要系統(tǒng)的組成可大可��；功能可專用也可通用，功能價(jià)格比可調(diào)；可以集成用戶的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，形成專家系統(tǒng)
度和表面質(zhì)量得到顯著改善。因此，經(jīng)高速加工的工件一般不需要精加工。
      4) 高一體化
      CNC系統(tǒng)與加工過程作為一個整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)電光聲綜合控制，測量造型、加工一體化，加工、實(shí)時(shí)檢測與修正一體化，機(jī)床主機(jī)設(shè)計(jì)與數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)一體化。
      5) 網(wǎng)絡(luò)化
      實(shí)現(xiàn)多種通訊協(xié)議，既滿足單機(jī)需要，又能滿足FMS(柔性制造系統(tǒng))、CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))對基層設(shè)備的要求。配置網(wǎng)絡(luò)接口，通過Internet可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制加工，進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測和診斷，使維修變得簡單。建立分布式網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，可便于形成“全球制造”。
      6) 智能化
      21世紀(jì)的CNC系統(tǒng)將是一個高度智能化的系統(tǒng)。具體是指系統(tǒng)應(yīng)在局部或全部實(shí)現(xiàn)加工過程的自適應(yīng)、自診斷和自調(diào)整；多媒體人機(jī)接口使用戶操作簡單，智能編程使編程更加直觀，可使用自然語言編程；加工數(shù)據(jù)的自生成及智能數(shù)據(jù)庫；智能監(jiān)控；采用專家系統(tǒng)以降低對操作者的要求等。

中方 · 發(fā)表于 2007-3-6 13:59:12

1.手工編程
2.自動編程
   1）數(shù)控語言編程
   2）圖形交互式編程
   3）語音式自動編程
   4）實(shí)物模型式自動編程
分析工件圖紙
確定加工工藝過程
數(shù)值計(jì)算
編寫零件的加工程序單
程序輸入數(shù)控系統(tǒng)
校對加工程序
首件試加工  零件的幾何建模
加工方案與加工參數(shù)的合理選擇
刀具軌跡生成
數(shù)控加工仿真
后置處理
首件試加工
穿孔帶及代碼
程序段中的指令字
   程序段順序號字N
   準(zhǔn)備功能字地址碼G
   坐標(biāo)尺寸字X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E
   進(jìn)給功能字F
   主軸轉(zhuǎn)速功能字S
   刀具功能字T
   輔助功能字F

機(jī)床坐標(biāo)系
編程坐標(biāo)系
加工坐標(biāo)系
機(jī)床加工坐標(biāo)系設(shè)定的實(shí)例ISO標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定

1、不論數(shù)控機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)是工件靜止、刀具運(yùn)動，還是刀具靜止、工件運(yùn)動，都假定工件不動，刀具相對于靜止的工件運(yùn)動。
  2、機(jī)床坐標(biāo)系X、Y、Z軸的判定順序?yàn)椋合萙軸，再X軸，最后按右手定則判定Y軸。
  3、增大刀具與工件之間距離的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸運(yùn)動的正方向。
數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸與運(yùn)動方向
      數(shù)控機(jī)床上的坐標(biāo)系是采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系。如圖1-14所示，X、Y、Z直線進(jìn)給坐標(biāo)系按右手定則規(guī)定，而圍繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)的圓周進(jìn)給坐標(biāo)軸A、B、C則按右手螺旋定則判定。機(jī)床各坐標(biāo)軸及其正方向的確定原則是：
      (1) 先確定Z軸。以平行于機(jī)床主軸的刀具運(yùn)動坐標(biāo)為Z軸，若有多根主軸，則可選垂直于工件裝夾面的主軸為主要主軸，Z坐標(biāo)則平行于該主軸軸線。若沒有主軸，則規(guī)定垂直于工件裝夾表面的坐標(biāo)軸為Z軸。Z軸正方向是使刀具遠(yuǎn)離工件的方向。如立式銑床，主軸箱的上、下或主軸本身的上、下即可定為Z軸，且是向上為正；若主軸不能上下動作，則工作臺的上、下便為Z軸，此時(shí)工作臺向下運(yùn)動的方向定為正向。

(2) 再確定X軸。X軸為水平方向且垂直于Z軸并平行于工件的裝夾面。在工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床(如車床、外圓磨床)上，X軸的運(yùn)動方向是徑向的，與橫向?qū)к壠叫�。刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向是正方向。對于刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，若Z軸為水平(如臥式銑床、鏜床)，則沿刀具主軸后端向工件方向看，右手平伸出方向?yàn)閄軸正向，若Z軸為垂直(如立式銑、鏜床，鉆床)，則從刀具主軸向床身立柱方向看，右手平伸出方向?yàn)閄軸正向。
   (3) 最后確定Y軸。在確定了X、Z軸的正方向后，即可按右手定則定出Y軸正方向。

上述坐標(biāo)軸正方向，均是假定工件不動，刀具相對于工件作進(jìn)給運(yùn)動而確定的方向，即刀具運(yùn)動坐標(biāo)系。但在實(shí)際機(jī)床加工時(shí)，有很多都是刀具相對不動，而工件相對于刀具移動實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動的情況。此時(shí)，應(yīng)在各軸字母后加上“?’?”表示工件運(yùn)動坐標(biāo)系。按相對運(yùn)動關(guān)系，工件運(yùn)動的正方向恰好與刀具運(yùn)動的正方向相反，即有：
+X = ?X’ +Y = ?Y’ +Z = ?Z’ +A = ?A’ +B =??B’  +C=?C’
事實(shí)上，不管是刀具運(yùn)動還是工件運(yùn)動，在進(jìn)行編程計(jì)算時(shí)，一律都是假定工件不動，按刀具相對運(yùn)動的坐標(biāo)來編程。機(jī)床操作面板上的軸移動按鈕所對應(yīng)的正負(fù)運(yùn)動方向，也應(yīng)該是和編程用的刀具運(yùn)動坐標(biāo)方向相一致。比如，對立式數(shù)控銑床而言，按+X軸移動鈕或執(zhí)行程序中+X移動指令，應(yīng)該是達(dá)到假想工件不動，而刀具相對工件往右(+X)移動的效果。但由于在X、Y平面方向，刀具實(shí)際上是不移動的，所以相對于站立不動的人來說，真正產(chǎn)生的動作卻是工作臺帶動工件在往左移動(即+X'運(yùn)動方向)。若按+Z軸移動鈕，對工作臺不能升降的機(jī)床來說，應(yīng)該就是刀具主軸向上回升；而對工作臺能升降而刀具主軸不能上下調(diào)節(jié)的機(jī)床來說，則應(yīng)該是工作臺帶動工件向下移動，即刀具相對于工件向上提升。
此外，如果在基本的直角坐標(biāo)軸X、Y、Z之外，還有其他軸線平行于X、Y、Z，則附加的直角坐標(biāo)系指定為U、V、W和P、Q、R。
      常用機(jī)床坐標(biāo)系如以下各圖所示。
機(jī)床原點(diǎn)、參考點(diǎn)和工件原點(diǎn)
      機(jī)床原點(diǎn)就是機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)。它是機(jī)床上的一個固定的點(diǎn)，由制造廠家確定。機(jī)床坐標(biāo)系是通過回參考點(diǎn)操作來確立的，參考點(diǎn)是確立機(jī)床坐標(biāo)系的參照點(diǎn)。
      數(shù)控車床的機(jī)床原點(diǎn)多定在主軸前端面的中心，數(shù)控銑床的機(jī)床原點(diǎn)多定在進(jìn)給行程范圍的正極限點(diǎn)處，但也有的設(shè)置在機(jī)床工作臺中心，使用前可查閱機(jī)床用戶手冊。
參考點(diǎn)(或機(jī)床原點(diǎn))是用于對機(jī)床工作臺(或滑板)與刀具相對運(yùn)動的測量系統(tǒng)進(jìn)行定標(biāo)與控制的點(diǎn)，一般都是設(shè)定在各軸正向行程極限點(diǎn)的位置上。該位置是在每個軸上用擋塊和限位開關(guān)精確地預(yù)先調(diào)整好的，它相對于機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)是一個已知數(shù)，一個固定值。每次開機(jī)啟動后，或當(dāng)機(jī)床因意外斷電、緊急制動等原因停機(jī)而重新啟動時(shí)，都應(yīng)該先讓各軸返回參考點(diǎn)，進(jìn)行一次位置校準(zhǔn)，以消除上次運(yùn)動所帶來的位置誤差。
在對零件圖形進(jìn)行編程計(jì)算時(shí)，必須要建立用于編程的坐標(biāo)系，其坐標(biāo)原點(diǎn)即為程序原點(diǎn)。而要把程序應(yīng)用到機(jī)床上，程序原點(diǎn)應(yīng)該放在工件毛坯的什么位置，其在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)是多少，這些都必須讓機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)知道，這一操作就是對刀。編程坐標(biāo)系在機(jī)床上就表現(xiàn)為工件坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)就稱之為工件原點(diǎn)。工件原點(diǎn)一般按如下原則選�。�
(1) 工件原點(diǎn)應(yīng)選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上。這樣可以直接用圖紙標(biāo)注的尺寸，作為編程點(diǎn)的坐標(biāo)值，減少數(shù)據(jù)換算的工作量。
      (2) 能使工件方便地裝夾、測量和檢驗(yàn)。
      (3) 盡量選在尺寸精度、光潔度比較高的工件表面上，這樣可以提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。
      (4) 對于有對稱幾何形狀的零件，工件原點(diǎn)最好選在對稱中心點(diǎn)上。
車床的工件原點(diǎn)一般設(shè)在主軸中心線上，多定在工件的左端面或右端面。銑床的工件原點(diǎn)，一般設(shè)在工件外輪廓的某一個角上或工件對稱中心處，進(jìn)刀深度方向上的零點(diǎn)，大多取在工件表面。對于形狀較復(fù)雜的工件，有時(shí)為編程方便可根據(jù)需要通過相應(yīng)的程序指令隨時(shí)改變新的工件坐標(biāo)原點(diǎn)；對于在一個工作臺上裝夾加工多個工件的情況，在機(jī)床功能允許的條件下，可分別設(shè)定編程原點(diǎn)獨(dú)立地編程，再通過工件原點(diǎn)預(yù)置的方法在機(jī)床上分別設(shè)定各自的工件坐標(biāo)系。

中方 · 發(fā)表于 2007-3-6 14:11:40

數(shù)控車床的特點(diǎn)及功能
數(shù)控車床的工藝裝備
零件圖紙的數(shù)據(jù)處理
數(shù)控車削加工工藝處理
數(shù)控車削加工程序編制
數(shù)控車床的分類與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
   數(shù)控機(jī)床的分類
   按車床主軸位置分類
         臥式數(shù)控車床
         立式數(shù)控車床
對刀具的要求
         數(shù)控車床能兼作粗、精加工。為使粗加工能以較大切削深度、較大進(jìn)給速度地加工，要求粗車刀具強(qiáng)度高、耐用度好。精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時(shí)間和方便對刀，應(yīng)可能多地采用機(jī)夾刀。
   數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時(shí)，刀片耐用度的設(shè)定原則是以該批刀片中耐用度最低的刀片作為依據(jù)的。在這種情況下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均壽命更重要。
刀片可分為正型和負(fù)型兩種基本類型。正型刀片：對于內(nèi)輪廓加工，小型機(jī)床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)型刀片：對于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片
切削用量的確定
      切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速(切削速度)、背吃刀量和進(jìn)給量。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應(yīng)編入程序單內(nèi)。
      合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本，通常選擇較大的背吃刀量和進(jìn)給量，采用較低的切削速度；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本，通常選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量，并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。
(1) 背吃刀量阿ap  (mm)，亦稱切削深度。主要根據(jù)機(jī)床、夾具、刀具和工件的剛度來決定。在剛度允許的情況下，應(yīng)以最少的進(jìn)給次數(shù)切除加工余量，最好一次切除余量，以便提高生產(chǎn)效率。精加工時(shí)，則應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。在數(shù)控機(jī)床上，精加工余量可小于普通機(jī)床，一般取(0.2～0.5) mm
式中：
vc————切削速度，由刀具的耐用度決定；
D——工件或刀具直徑(mm)。
      主軸轉(zhuǎn)速n要根據(jù)計(jì)算值在機(jī)床說明書中選取標(biāo)準(zhǔn)值，并填入程序單中。
(3) 進(jìn)給量(進(jìn)給速度)f(mm/min或mm/r)是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給量則受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制并與脈沖當(dāng)量有關(guān)。
      當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度(進(jìn)給量)應(yīng)選小些，一般在20～50 mm/min范圍內(nèi)選取。粗加工時(shí)，為縮短切削時(shí)間，一般進(jìn)給量就取得大些。工件材料較軟時(shí)，可選用較大的進(jìn)給量；反之，應(yīng)選較小的進(jìn)給量。
      車、銑、鉆等加工方式下的切削用量可參考下表選取。
加工坐標(biāo)系
直徑編程方式
進(jìn)刀和退刀方式
數(shù)控車削加工包括內(nèi)外圓柱面的車削加工、端面車削加工、鉆孔加工、螺紋加工、復(fù)雜外形輪廓回轉(zhuǎn)面的車削加工等，在分析了數(shù)控車床工藝裝備和數(shù)控車床編程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，下面將結(jié)合FANUC-0T數(shù)控系統(tǒng)討論數(shù)控車床基本編程方法。
F功能指令用于控制切削進(jìn)給量。在程序中，有兩種使用方法
   每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
      編程格式 G95 F~
      F后面的數(shù)字表示的是主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位為mm/r
      例：G95 F0.2 表示進(jìn)給量為0.2 mm/r

   每分鐘進(jìn)給量
      編程格式G94 F~
      F后面的數(shù)字表示的是每分鐘進(jìn)給量，單位為mm/min
      例：G94 F100 表示進(jìn)給量S功能指令用于控制主軸轉(zhuǎn)速
      S后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min。在具有恒線速功能的機(jī)床上，S功能指令還有如下作用：
   最高轉(zhuǎn)速限制
      編程格式 G50 S～
      S后面的數(shù)字表示的是最高轉(zhuǎn)速：r/min
      例：G50 S3000 表示最高轉(zhuǎn)速限制為3000r/min
   恒線速控制
   編程格式 G96 S～
   S后面的數(shù)字表示的是恒定的線速度：m/min。
      例：G96 S150 表示切削線速度控制在150 m/min。
   恒線速取消
   編程格式 G97 S～
   S后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速，如S未指定，將保留G96的最終值。
      例：G97 S3000 表示恒線速控制取消后主軸轉(zhuǎn)速3000 r/min為100mm/min
T功能指令用于選擇加工所用刀具。
   編程格式  T～
      T后面通常有兩位數(shù)表示所選擇的刀具號碼。但也有T后面用四位數(shù)字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補(bǔ)償號，又是刀尖圓弧半徑補(bǔ)償號。    例：T0303
      表示選用3號刀及3號刀具長度補(bǔ)償值和刀尖圓弧半徑輔助功能字由M地址符及隨后的兩位數(shù)字組成，所以也稱為M功能或M指令。它用來指令數(shù)控機(jī)床的輔助動作及其狀態(tài)。
常用的M功能有：
               M00：程序暫停，可用NC啟動命令（CYCLE START）使  程序繼續(xù)運(yùn)行；             M01：計(jì)劃暫停，與M00作用相似，但M01可以用機(jī)床“任選停止按鈕”選擇是否有效；             M03：主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；             M04：主軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；             M05：主軸停止；
      M06：換刀             M08：冷卻液開；             M09：冷卻液關(guān)；             M30：程序停止，程序復(fù)位到起始位置。
補(bǔ)償值。T0300 表示取消刀具補(bǔ)償。

編程格式 G50 X～ Z～       式中X、Z的值是起刀點(diǎn)相對于加工原點(diǎn)的位置，G50使用方法與G92類似。
   例：如圖所示設(shè)置加工坐標(biāo)的程序段如下：G50 X128.7 Z375.1
G00指令命令機(jī)床以最快速度運(yùn)動到下一個目標(biāo)位置，運(yùn)動過程中有加速和減速，該指令對運(yùn)動軌跡沒有要求。
      其指令格式：
      G00 X(U)____ Z(W)____
因?yàn)閄軸和Z軸的進(jìn)給速率不同，因此機(jī)床執(zhí)行快速運(yùn)動指令時(shí)兩軸的合成運(yùn)動軌跡不一定是直線，因此在使用G00指令時(shí)，一定要注意避免刀具和工件及夾具發(fā)生碰撞。
      如所示的定位指令如下：
G50 X200.0 Z263.0
G00 X40.0 Z212.0
或G00 U-160.0 W-51.0  G00指令命令機(jī)床以最快速度運(yùn)動到下一個目標(biāo)位置，運(yùn)動過程中有加速和減速，該指令對運(yùn)動軌跡沒有要求。
      其指令格式：
      G00 X(U)____ Z(W)____
因?yàn)閄軸和Z軸的進(jìn)給速率不同，因此機(jī)床執(zhí)行快速運(yùn)動指令時(shí)兩軸的合成運(yùn)動軌跡不一定是直線，因此在使用G00指令時(shí)，一定要注意避免刀具和工件及夾具發(fā)生碰撞。
      如所示的定位指令如下：
G50 X200.0 Z263.0
G00 X40.0 Z212.0
或G00 U-160.0 W-51.0  G01指令命令機(jī)床刀具以一定的進(jìn)給速度從當(dāng)前所在位置沿直線移動到指令給出的目標(biāo)位置。
   指令格式：
            G01 X(U)__Z(W)__F  ；
      使用G01指令時(shí)可以采用絕對坐標(biāo)編程，也可采用相對坐標(biāo)編程。當(dāng)采用絕對坐編程時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)在接受G01指令后，刀具將移至坐標(biāo)值為X、Z的點(diǎn)上；當(dāng)采用相對坐編程時(shí)，刀具移至距當(dāng)前點(diǎn)距離為U、W值的點(diǎn)上。如圖所示的直線運(yùn)動指令如下：
   G01 X40.0 Z20. F0.2;
   絕對值指令編程
   G01 U20.0 W-25.9 F0.2;
   相對值指令編程
圓弧插補(bǔ)指令命令刀具在指定平面內(nèi)按給定的F進(jìn)給速度作圓弧插補(bǔ)運(yùn)動，用于加工圓弧輪廓。圓弧插補(bǔ)命令分為順時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令G02和逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)指令G03兩種。其指令格式如下：
         順時(shí)針圓弧插補(bǔ)的指令格式：
         G02 X(U)____Z(W)____I____K____F____；
   G02 X(U)____Z(W)___R___ F____；
         逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)的指令格式：
         G03 X(U)____Z(W)____ I____K____F____；；
   G03 X(U)____Z(W)___R___ F____；
   使用圓弧插補(bǔ)指令，可以用絕對坐標(biāo)編程，也可以用相對坐標(biāo)編程。絕對坐標(biāo)編程時(shí)，X、Z是圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)值；增量編程時(shí)，U、W是終點(diǎn)相對始點(diǎn)的距離。圓心位置的指定可以用R，也可以用I、K，R為圓弧半徑值；I、K為圓心在X軸和Z軸上相對于圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)增量; F為沿圓弧切線方向的進(jìn)給率或進(jìn)給速度。
   規(guī)定圓心角α≤180°時(shí)，用“+R”表示；α>  180°時(shí)，用“-R”。
   注意：R編程只適于非整圓的圓弧插補(bǔ)的情況，不適于整圓加工
如圖所示的圓弧從起點(diǎn)到終點(diǎn)為順時(shí)針方向，其走刀指令可編寫如下：
         G02 X50.0 Z30.0 I25.0 F0.3；
絕對坐標(biāo)，直徑編程，切削進(jìn)給率0.3mm/r
         G02 U20.0 W-20.0 I25.0 F0.3；
相對坐標(biāo)，直徑編程，切削進(jìn)給率0.3mm/r
         G02 X 50. 0 Z30.0 R25.0 F0.3；
  絕對坐標(biāo)，直徑編程，切削進(jìn)給率0.3mm/r
         G02 U20.0 W-20.0 R25.0 F0.3；
相對坐標(biāo)，直徑編程，切削進(jìn)給率0.3mm/r G04指令用于暫停進(jìn)給。
            其指令格式是：
      G04 P____或G04 X(U)____
      暫停時(shí)間的長短可以通過地址X(U)或P來指定。其中P后面的數(shù)字為整數(shù)，單位是ms；X(U)后面的數(shù)字為帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)，單位為s。有些機(jī)床，X(U)后面的數(shù)字表示刀具或工件空轉(zhuǎn)的圈數(shù)。
         該指令可以使刀具作短時(shí)間的無進(jìn)給光整加工，在車槽、鉆鏜孔時(shí)使用，也可用于拐角軌跡控制。例如，在車削環(huán)槽時(shí)，若進(jìn)給結(jié)束立即退刀，其環(huán)槽外形為螺旋面，用暫停指令G04可以使工件空轉(zhuǎn)幾秒鐘，即能將環(huán)形槽外形光整圓，例如欲空轉(zhuǎn)2.5s時(shí)其程序段為：
         G04 X2.5或G04 U2.5或G04 P2500；
G20表示英制輸入
G21表示米制輸入
G20和G21是兩個可以互相取代的代碼
機(jī)床出廠前一般設(shè)定為G21狀態(tài)，機(jī)床的各項(xiàng)參數(shù)均
以米制單位設(shè)定。
如果一個程序開始用G20指令，則表示程序中相關(guān)的
一些數(shù)據(jù)均為英制(單位為英寸)。
如果程序用G21指令，則表示程序中相關(guān)的一些數(shù)據(jù)
均為米制(單位為mm)。
在一個程序內(nèi)，不能同時(shí)使用G20或G21指令，且必
須在坐標(biāo)系確定前指定。
G20或G21指令斷電前后一致，即停電前使用G20或
G21指令，在下次后仍有效，除非重新設(shè)定。
在數(shù)控車削中有兩種切削進(jìn)給模式設(shè)置方法，即進(jìn)給率(每轉(zhuǎn)進(jìn)給模式)和進(jìn)給速度(每分鐘進(jìn)給模式)。
   2.6.1  刀具的幾何補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償
      如圖所示，刀具幾何補(bǔ)償是補(bǔ)償?shù)毒咝螤詈偷毒甙惭b位置與編程時(shí)理想刀具或基準(zhǔn)刀具的偏移的；刀具磨損補(bǔ)償則是用于補(bǔ)償當(dāng)?shù)毒呤褂媚p后刀具頭部與原始尺寸的誤差的。這些補(bǔ)償數(shù)據(jù)通常是通過對刀后采集到的，而且必須將這些數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地儲存到刀具數(shù)據(jù)庫中，然后通過程序中的刀補(bǔ)代碼來提取并執(zhí)行。
刀補(bǔ)指令用T代碼表示。常用T代碼格式為：T xx xx，即T后可跟4位數(shù)，其中前2位表示刀具號，后兩位表示刀具補(bǔ)償號。當(dāng)補(bǔ)償號為0或00時(shí)，表示不進(jìn)行補(bǔ)償或取消刀具補(bǔ)償。有些系統(tǒng) T代碼格式為： T xx ，即T后可跟2位數(shù)，2位數(shù)既表示刀具號，同時(shí)表示刀具補(bǔ)償號。
   若設(shè)定刀具幾何補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償同時(shí)有效時(shí)，刀補(bǔ)量是兩者的矢量和。若使用基準(zhǔn)刀具，則其幾何補(bǔ)償位置補(bǔ)償為零，刀補(bǔ)只有磨損補(bǔ)償。在圖示按基準(zhǔn)刀尖編程的情況下，若還沒有磨損補(bǔ)償時(shí)，則只有幾何位置補(bǔ)償，?X=?Xj、?Z=?Zj；批量加工過程中出現(xiàn)刀具磨損后，則：?X=?Xj+?Xm、?Z=?Zj+?Zm；而當(dāng)以刀架中心作參照點(diǎn)編程時(shí)，每把刀具的幾何補(bǔ)償便是其刀尖相對于刀架中心的偏置量。因而，第一把車刀：?X=?X1、?Z=?Z1；第二把車刀：?X=?X2、?Z=?Z3。
數(shù)控系統(tǒng)對刀具的補(bǔ)償或取消刀補(bǔ)都是通過拖板的移動來實(shí)現(xiàn)的。對帶自動換刀的車床而言，執(zhí)行T指令時(shí)，將先讓刀架轉(zhuǎn)位，按前2位數(shù)字指定的刀具號選擇好刀具后，再按后2位數(shù)字對應(yīng)的刀補(bǔ)地址中刀具位置補(bǔ)償值的大小來調(diào)整刀架拖板位置，實(shí)施刀具幾何位置補(bǔ)償和磨損補(bǔ)償。T代碼指令可單獨(dú)作一行書寫，也可跟在移動程序指令的后部。當(dāng)一個程序行中，同時(shí)含有刀補(bǔ)指令和刀具移動指令時(shí)，是先執(zhí)行T代碼指令，后執(zhí)行刀具移動指令。
刀尖半徑補(bǔ)償
      雖然采用尖角車刀對加工及編程都很方便，但由于刀頭越尖就越容易磨損，并且當(dāng)?shù)毒咛舛M(jìn)給速度又較大時(shí)，可明顯地感覺出一般的輪廓車削將產(chǎn)生車螺紋的效果，即使減小進(jìn)給速度，也會影響到加工表面的粗糙度。為此，精車時(shí)常將車刀刀尖磨成圓弧過渡刃。采用這樣的車刀車內(nèi)、外圓和端面時(shí)，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但轉(zhuǎn)角處的尖角肯定是無法車出的，并且在切削錐面或圓弧面時(shí)，會造成過切或少切，因此，有必要對此采用刀尖半徑補(bǔ)償來消除誤差。
如圖所示，有刀尖存在時(shí)，對刀尖按輪廓線編程加工，即可以得到理想輪廓，不需要考慮刀補(bǔ)；而用圓弧頭車刀時(shí)，若還按假想刀尖編程加工而又不考慮刀補(bǔ)，則實(shí)際切削得到的輪廓將產(chǎn)生誤差，只有考慮刀補(bǔ)(人工考慮刀補(bǔ)量進(jìn)行編程，即以偏移理想輪廓一個刀具半徑的軌跡線計(jì)算)編程加工后，方可保證切削得到理想輪廓線。當(dāng)然也可以按照輪廓軌跡編程，再在程序中適當(dāng)位置加上刀補(bǔ)代碼，讓機(jī)床自動進(jìn)行刀補(bǔ)。
利用機(jī)床自動進(jìn)行刀尖半徑補(bǔ)償時(shí)，需要使用G40、G41、G42指令。
      當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行到含T代碼的程序指令時(shí)，僅僅是從中取得了刀具補(bǔ)償?shù)募拇嫫鞯刂诽?其中包括刀具幾何位置補(bǔ)償和刀具半徑大小)，此時(shí)并不會開始實(shí)施刀尖半徑補(bǔ)償。只有在程序中遇到G41、G42、G40指令時(shí)，才開始從刀庫中提取數(shù)據(jù)并實(shí)施相應(yīng)的刀徑補(bǔ)償。
      G41——刀尖半徑左補(bǔ)償。沿著進(jìn)給方向看，刀尖位置應(yīng)在編程軌跡的左邊。
      G42——刀尖半徑右補(bǔ)償。沿著進(jìn)給方向看，刀尖位置應(yīng)在編程軌跡的右邊，如圖2-41所示。
      G40——取消刀尖半徑補(bǔ)償。刀尖運(yùn)動軌跡與編程軌跡一致。
刀位點(diǎn)與刀尖方位
      刀位點(diǎn)即是刀具上用于作為編程相對基準(zhǔn)的參照點(diǎn)。當(dāng)執(zhí)行沒有刀補(bǔ)的程序時(shí)，刀位點(diǎn)正好走在編程軌跡上；而有刀補(bǔ)時(shí)，刀位點(diǎn)將可能行走在偏離于編程軌跡的位置上。按照試切對刀的情況看，對刀所獲得的坐標(biāo)數(shù)據(jù)就是刀尖的坐標(biāo)，采用對刀儀，也基本上是按刀尖對刀的。而事實(shí)上，對于圓弧頭車刀而言，這個刀尖是不存在的，是一個假想的刀尖點(diǎn)(如圖 (a)中A點(diǎn))。當(dāng)然，也可通過測出刀尖圓弧半徑值來推測出刀尖圓弧中心點(diǎn)(圖 (a) 中B點(diǎn))。編程時(shí)，通常就是用這樣兩個參照點(diǎn)來作為刀位點(diǎn)的，刀尖半徑補(bǔ)償也就是圍繞這兩種情況進(jìn)行的。
事實(shí)上，當(dāng)采用A點(diǎn)編程補(bǔ)償方式時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)部只對錐面及圓弧面計(jì)算刀補(bǔ)，而對車端面與車外圓則不進(jìn)行刀補(bǔ)。當(dāng)采用B點(diǎn)編程刀補(bǔ)方式時(shí)，則無論什么樣的輪廓線都需要進(jìn)行刀補(bǔ)運(yùn)算。當(dāng)然，對有刀補(bǔ)功能的車床來說，無論用哪種補(bǔ)償方式，我們都只需要按零件最終得到的輪廓線進(jìn)行編程，至于怎么具體地實(shí)施刀補(bǔ)，則是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部要做的事情。但對于沒有刀補(bǔ)功能的車床來說，考慮如何刀補(bǔ)則是編程者必須要考慮的問題，只有正確的刀補(bǔ)編程才能得到準(zhǔn)確的輪廓軌跡。
雖然說只要采用刀徑補(bǔ)償，就可加工出準(zhǔn)確的軌跡尺寸形狀，但若使用了不合適的刀具，如左偏刀換成右偏刀，那么采用同樣的刀補(bǔ)算法還能保證加工準(zhǔn)確嗎？肯定不行。為此，就引出了刀尖方位的概念。圖 (b)所示為按假想刀尖方位以數(shù)字代碼對應(yīng)的各種刀具裝夾放置的情況；如果以刀尖圓弧中心作為刀位點(diǎn)進(jìn)行編程，則應(yīng)選用0或9作為刀尖方位號，其他號都是以假想刀尖編程時(shí)采用的。只有在刀具數(shù)據(jù)庫內(nèi)按刀具實(shí)際放置情況設(shè)置相應(yīng)的刀尖方位代碼，才能保證對它進(jìn)行正確的刀補(bǔ)；否則，將會出現(xiàn)不合要求的過切和少切現(xiàn)象。
刀徑補(bǔ)償?shù)囊?初次加載)
      由沒有設(shè)定刀徑補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)動軌跡到首次執(zhí)行含G41、G42的程序段，即是刀尖半徑補(bǔ)償?shù)囊脒^程。見圖2-43，編程時(shí)書寫格式為：
...
G40G00(G01) ... ；先取消以前可能加載的刀徑補(bǔ)償(如果
                     以前未用過G41或G42，則可以不寫這一行)
G41(G42) G01(G00) ...Dxx；  在要引入刀補(bǔ)的含坐標(biāo)移
                                          動的程序行前加上G41或G42
刀徑補(bǔ)償?shù)娜∠?卸載)
      執(zhí)行過刀徑補(bǔ)償G41或G42的指令后，刀補(bǔ)將持續(xù)對每一編程軌跡有效；若要取消刀補(bǔ)，則需要在某一編程軌跡的程序行前加上G40指令，或單獨(dú)將G40作一程序行書寫。
   注意：
   (1) 刀徑補(bǔ)償?shù)囊牒托遁d不應(yīng)在G02、G03圓弧軌跡程序行上實(shí)施。
   (2) 刀徑補(bǔ)償引入和卸載時(shí)，刀具位置的變化是一個漸變的過程。
   (3) 當(dāng)輸入刀補(bǔ)數(shù)據(jù)時(shí)給的是負(fù)值，則G41、G42互相轉(zhuǎn)化。
   (4)  G41、G42指令不要重復(fù)規(guī)定，否則會產(chǎn)生一種特殊的補(bǔ)償。

chenchongqun · 發(fā)表于 2012-1-11 11:53:28

資料很好啊，可以補(bǔ)充數(shù)控技術(shù)的理論知識了。

jiangjsg · 發(fā)表于 2012-2-1 13:20:02

資料很好啊。。。。。。。。。。。

yym2011 · 發(fā)表于 2012-2-3 09:44:05

很好，看過了。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

yukunv6 · 發(fā)表于 2012-2-4 21:41:50

書啊，樓主很有心啊{:soso_e100:}

姚遙 · 發(fā)表于 2012-2-10 11:04:59

書啊都是基礎(chǔ)知識看了挺有用的

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