大連光洋科技工程有限公司 （遼寧 116600） 丁云飛

大連高金數(shù)控集團(tuán)有限公司 （遼寧 116620） 楊東明

數(shù)控系統(tǒng)的快速發(fā)展，帶動(dòng)新一輪的機(jī)床設(shè)備技術(shù)升級(jí)，使機(jī)床的操作更加簡(jiǎn)單，人性化界面使操作工更好地操作控制機(jī)床設(shè)備，以達(dá)到客戶(hù)高精度、高速度、高效率的生產(chǎn)要求，是普通設(shè)備改造的發(fā)展方向。下面介紹華中數(shù)控18 iT系統(tǒng)在杭州機(jī)床廠生產(chǎn)的型號(hào)為M7132H臥軸矩臺(tái)平面磨床（見(jiàn)附圖）改造中的應(yīng)用。

臥軸矩臺(tái)平面磨床及18iT數(shù)控系統(tǒng)

1.臥軸矩臺(tái)平面磨床的工作原理及18 iT系統(tǒng)介紹

M7132H臥軸矩臺(tái)平面磨床主要用砂輪旋轉(zhuǎn)研磨工件以使其可達(dá)到要求的平整度，工件由矩形電磁工作臺(tái)吸住或夾持在工作臺(tái)上，并作縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。砂輪架可沿滑座的燕尾導(dǎo)軌作橫向間接進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滑座可沿立柱的導(dǎo)軌作垂直間歇進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用砂輪周邊磨削工件，磨削精度較高。

華中數(shù)控系統(tǒng)18 iT，數(shù)控單元采用先進(jìn)的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC，配置5.7″液晶顯示屏和通用工程面板，集成進(jìn)給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC接口于一體，采用電子盤(pán)程序存儲(chǔ)方式以及CF卡，具有低價(jià)格、高性能、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高等特點(diǎn)。

2.臥軸矩形平面磨床改造方案

（1）確認(rèn)磨床的機(jī)械和液壓部分 經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析：①保留現(xiàn)有的液壓部分、潤(rùn)滑部分、冷卻部分。液壓部分繼續(xù)使用，主要是給砂輪架和工作臺(tái)提供液壓動(dòng)力。②該磨床滑座沿立柱進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在數(shù)控系統(tǒng)里面定義為Z軸，該軸的控制精度直接影響到機(jī)床的精度和加工工件的精度，把滑座的傳動(dòng)部分拆除掉，更換為新的滾珠絲杠，做好絲杠安裝支架，伺服電動(dòng)機(jī)的安裝支架，選好使用軸承的規(guī)格型號(hào)、聯(lián)軸器的型號(hào)規(guī)格，安裝好Z軸的滾珠絲杠和Z軸伺服電動(dòng)機(jī)，因Z軸實(shí)現(xiàn)上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)Z軸的負(fù)載重量，最終確定Z軸選用15N·m帶報(bào)閘伺服電動(dòng)機(jī)，使該Z軸在斷電的情況下不能移動(dòng)。③該磨床的砂輪架沿燕尾進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，雖然運(yùn)動(dòng)速度不快，但是有一定的沖擊性，但該軸對(duì)精度要求不高，保持原來(lái)的液壓控制方式。在正常的加工過(guò)程中，砂輪架的每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)都會(huì)帶動(dòng)Z軸進(jìn)給，因Z軸改造為伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，所以需要一個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)提供給數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到控制Z軸作用，需要在砂輪架上安裝感應(yīng)開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行計(jì)數(shù)。④工作臺(tái)在加工過(guò)程中主要是進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該軸運(yùn)動(dòng)速度比較快，且慣性也比較大，但要求控制精度不高，如果使用滾珠絲杠，因?yàn)椴煌５剡M(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，會(huì)影響使用壽命，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的影響也很大，導(dǎo)致該平面磨床故障率增加，因此繼續(xù)使用原結(jié)構(gòu)，不進(jìn)行改變。

（2）磨床電氣控制部分的改造方案 ①保留原機(jī)床電氣控制部分不變，為液壓站、冷卻電動(dòng)機(jī)、砂輪電動(dòng)機(jī)提供三相電源，原機(jī)床的控制面板的開(kāi)關(guān)進(jìn)行保留，同時(shí)數(shù)控系統(tǒng)也可以提供控制，方便用戶(hù)操作。②制作新的電器柜，主要提供伺服驅(qū)動(dòng)的電源。數(shù)控系統(tǒng)的電源、直流24V電源由外部穩(wěn)壓電源進(jìn)行提供。數(shù)控系統(tǒng)的指令電纜，輸入、輸出信號(hào)都連接到端子排上，手持單元也連接好，新電柜的電源線從原電氣柜的電源引出。③外部信號(hào)處理。機(jī)床需要提供Z軸回零開(kāi)關(guān)，回零開(kāi)關(guān)給系統(tǒng)提供機(jī)床機(jī)械原點(diǎn)。極限開(kāi)關(guān)主要保護(hù)機(jī)床，防止機(jī)床進(jìn)給超過(guò)機(jī)床行程。感應(yīng)信號(hào)主要提供砂輪架往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)相應(yīng)次數(shù)，來(lái)進(jìn)行Z軸位置的計(jì)算。④伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力電纜、編碼器電纜、伺服電動(dòng)機(jī)報(bào)閘電纜按照說(shuō)明連接好。

（3）數(shù)控系統(tǒng)的處理 18 iT主要是應(yīng)用數(shù)控車(chē)床，數(shù)控車(chē)床的加工使用方法和平面磨床的加工使用方法差別很大，所以要針對(duì)平面磨床的加工特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的開(kāi)發(fā)上層軟件。因平面磨床主要是砂輪架和工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)再配合數(shù)控系統(tǒng)對(duì)Z軸的精確控制來(lái)達(dá)到加工要求，對(duì)刀方面要更加簡(jiǎn)單易懂，加工程序采用宏程序進(jìn)行編寫(xiě)，對(duì)刀時(shí)只要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單賦值就可以對(duì)不同高度不同寬度的工件進(jìn)行加工。要根據(jù)平面磨床加工特點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)軟件，達(dá)到更好的人機(jī)交互性。

3.機(jī)床調(diào)試

在機(jī)床上電之前，根據(jù)圖樣確認(rèn)線路和圖樣一致，接線端子、端子排連接牢固。用萬(wàn)用表測(cè)量地線連接正確，牢固。準(zhǔn)確測(cè)量輸入信號(hào)、輸出信號(hào)、端子排等各信號(hào)正常，全部檢查完畢后可以進(jìn)行上電調(diào)試。

（1）電源檢查 檢查總電源在380V±5%，三相電源是否平衡，伺服變壓器輸入電壓（正常380V）和輸出電壓（正常220V）是否正常，控制變壓器輸入電壓（正常380V）和輸出電壓（正常220V）是否正常，全部測(cè)量正常準(zhǔn)確無(wú)誤后，空氣開(kāi)關(guān)和斷路器逐一合上，數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)、液壓馬達(dá)等都會(huì)正常工作。

（2）液壓部分檢查 液壓站工作后其壓力表會(huì)顯示實(shí)際壓力，由于平面磨床的工作臺(tái)和砂輪架的控制由液壓來(lái)提供動(dòng)力，所以液壓站壓力正常后機(jī)床才可以正常工作。工作臺(tái)和砂輪架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度可以由液壓閥的開(kāi)合大小來(lái)進(jìn)行控制，因工作臺(tái)的慣性比較大，換向時(shí)需要時(shí)間，所以調(diào)整時(shí)要小幅度準(zhǔn)確調(diào)整，達(dá)到加工工件時(shí)所需要的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度。

（3）數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動(dòng)調(diào)試 數(shù)控系統(tǒng)上電后，首先對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的參數(shù)進(jìn)行修改，調(diào)試到和伺服電動(dòng)機(jī)匹配的相應(yīng)參數(shù)，使伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電動(dòng)機(jī)發(fā)揮更好的性能。根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的I/O診斷功能調(diào)整感應(yīng)信號(hào)的位置和相應(yīng)距離，使感應(yīng)開(kāi)關(guān)穩(wěn)定工作。回零開(kāi)關(guān)要進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)I/O狀態(tài)，調(diào)整好擋鐵的位置和距離。極限開(kāi)關(guān)和急停開(kāi)關(guān)要進(jìn)行測(cè)試，以保證加工安全。全部調(diào)整好后數(shù)控系統(tǒng)就可以進(jìn)行試磨工件。

4.工件試磨

首先進(jìn)行Z軸的回零操作，Z軸回到機(jī)床原點(diǎn)后，進(jìn)行對(duì)刀操作。

（1）輸入砂輪修整器的高度。

（2）進(jìn)行對(duì)刀，在刀補(bǔ)的對(duì)刀界面完成，使Z軸移動(dòng)到砂輪修整器的位置，建立工件坐標(biāo)系。

（3）設(shè)置砂輪的安全高度，粗磨起始點(diǎn)，粗磨每次進(jìn)給量，精磨起始點(diǎn)，精磨每次進(jìn)給量，完成值。根據(jù)實(shí)際的加工工件把相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行賦值，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)宏程序時(shí)就會(huì)調(diào)用該組數(shù)據(jù)。

（4）把工作臺(tái)上的工件安裝好，調(diào)整工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)距離，調(diào)整砂輪架的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)距離。給砂輪電動(dòng)機(jī)信號(hào)，使砂輪電動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。根據(jù)對(duì)刀的數(shù)據(jù)，數(shù)控系統(tǒng)會(huì)按預(yù)編宏程序運(yùn)行，運(yùn)行完畢后返回安全點(diǎn)，加工完畢。

5.結(jié)語(yǔ)

該磨床經(jīng)過(guò)改造后, 可靠性和可維護(hù)性得到了極大的提高, 運(yùn)行情況良好, 加工性能穩(wěn)定。整個(gè)改造過(guò)程投資少、質(zhì)量高、收效快、經(jīng)濟(jì)效益顯著，是華中數(shù)控18 iT系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)備改造中一次成功應(yīng)用。

數(shù)控平面磨床適合大批量的工件加工，這會(huì)大大降低操作工人的體力勞動(dòng)，減輕工作壓力，提高工作效率，提高工件的加工精度，是平面磨床的發(fā)展的必然趨勢(shì)。