華中18iT數(shù)控系統(tǒng)在臥軸矩臺平面磨床改造中的應用

大連光洋科技工程有限公司 （遼寧 116600） 丁云飛

大連高金數(shù)控集團有限公司 （遼寧 116620） 楊東明

數(shù)控系統(tǒng)的快速發(fā)展，帶動新一輪的機床設(shè)備技術(shù)升級，使機床的操作更加簡單，人性化界面使操作工更好地操作控制機床設(shè)備，以達到客戶高精度、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)在杭州機床廠生產(chǎn)的型號為M7132H臥軸矩臺平面磨床（見附圖）改造中的應用。

臥軸矩臺平面磨床及18iT數(shù)控系統(tǒng)

1.臥軸矩臺平面磨床的工作原理及18 iT系統(tǒng)介紹

M7132H臥軸矩臺平面磨床主要用砂輪旋轉(zhuǎn)研磨工件以使其可達到要求的平整度，工件由矩形電磁工作臺吸住或夾持在工作臺上，并作縱向往復運動。砂輪架可沿滑座的燕尾導軌作橫向間接進給運動，滑座可沿立柱的導軌作垂直間歇進給運動，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)控單元采用先進的開放式體系結(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，采用電子盤程序存儲方式以及CF卡，具有低價格、高性能、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高等特點。

2.臥軸矩形平面磨床改造方案

（1）確認磨床的機械和液壓部分 經(jīng)過系統(tǒng)分析：①保留現(xiàn)有的液壓部分、潤滑部分、冷卻部分。液壓部分繼續(xù)使用，主要是給砂輪架和工作臺提供液壓動力。②該磨床滑座沿立柱進行往復運動，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床的精度和加工工件的精度，把滑座的傳動部分拆除掉，更換為新的滾珠絲杠，做好絲杠安裝支架，伺服電動機的安裝支架，選好使用軸承的規(guī)格型號、聯(lián)軸器的型號規(guī)格，安裝好Z軸的滾珠絲杠和Z軸伺服電動機，因Z軸實現(xiàn)上下的往復運動，根據(jù)Z軸的負載重量，最終確定Z軸選用15N·m帶報閘伺服電動機，使該Z軸在斷電的情況下不能移動。③該磨床的砂輪架沿燕尾進行往復運動，雖然運動速度不快，但是有一定的沖擊性，但該軸對精度要求不高，保持原來的液壓控制方式。在正常的加工過程中，砂輪架的每次往復運動都會帶動Z軸進給，因Z軸改造為伺服電動機進行控制，所以需要一個計數(shù)信號提供給數(shù)控系統(tǒng)，達到控制Z軸作用，需要在砂輪架上安裝感應開關(guān)來進行計數(shù)。④工作臺在加工過程中主要是進行往復運動，該軸運動速度比較快，且慣性也比較大，但要求控制精度不高，如果使用滾珠絲杠，因為不停地進行往復運動，會影響使用壽命，對伺服電動機的影響也很大，導致該平面磨床故障率增加，因此繼續(xù)使用原結(jié)構(gòu)，不進行改變。

（2）磨床電氣控制部分的改造方案 ①保留原機床電氣控制部分不變，為液壓站、冷卻電動機、砂輪電動機提供三相電源，原機床的控制面板的開關(guān)進行保留，同時數(shù)控系統(tǒng)也可以提供控制，方便用戶操作。②制作新的電器柜，主要提供伺服驅(qū)動的電源。數(shù)控系統(tǒng)的電源、直流24V電源由外部穩(wěn)壓電源進行提供。數(shù)控系統(tǒng)的指令電纜，輸入、輸出信號都連接到端子排上，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外部信號處理。機床需要提供Z軸回零開關(guān)，回零開關(guān)給系統(tǒng)提供機床機械原點。極限開關(guān)主要保護機床，防止機床進給超過機床行程。感應信號主要提供砂輪架往復運動的次數(shù)，數(shù)控系統(tǒng)通過檢測相應次數(shù)，來進行Z軸位置的計算。④伺服電動機的動力電纜、編碼器電纜、伺服電動機報閘電纜按照說明連接好。

（3）數(shù)控系統(tǒng)的處理 18 iT主要是應用數(shù)控車床，數(shù)控車床的加工使用方法和平面磨床的加工使用方法差別很大，所以要針對平面磨床的加工特點進行針對性的開發(fā)上層軟件。因平面磨床主要是砂輪架和工作臺的往復運動再配合數(shù)控系統(tǒng)對Z軸的精確控制來達到加工要求，對刀方面要更加簡單易懂，加工程序采用宏程序進行編寫，對刀時只要經(jīng)過簡單賦值就可以對不同高度不同寬度的工件進行加工。要根據(jù)平面磨床加工特點進行開發(fā)軟件，達到更好的人機交互性。

3.機床調(diào)試

在機床上電之前，根據(jù)圖樣確認線路和圖樣一致，接線端子、端子排連接牢固。用萬用表測量地線連接正確，牢固。準確測量輸入信號、輸出信號、端子排等各信號正常，全部檢查完畢后可以進行上電調(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，全部測量正常準確無誤后，空氣開關(guān)和斷路器逐一合上，數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動、液壓馬達等都會正常工作。

（2）液壓部分檢查 液壓站工作后其壓力表會顯示實際壓力，由于平面磨床的工作臺和砂輪架的控制由液壓來提供動力，所以液壓站壓力正常后機床才可以正常工作。工作臺和砂輪架的往復運動的速度可以由液壓閥的開合大小來進行控制，因工作臺的慣性比較大，換向時需要時間，所以調(diào)整時要小幅度準確調(diào)整，達到加工工件時所需要的往復運動速度。

（3）數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動調(diào)試 數(shù)控系統(tǒng)上電后，首先對伺服驅(qū)動器的參數(shù)進行修改，調(diào)試到和伺服電動機匹配的相應參數(shù)，使伺服驅(qū)動器和伺服電動機發(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)整感應信號的位置和相應距離，使感應開關(guān)穩(wěn)定工作。回零開關(guān)要進行測試，根據(jù)I/O狀態(tài)，調(diào)整好擋鐵的位置和距離。極限開關(guān)和急停開關(guān)要進行測試，以保證加工安全。全部調(diào)整好后數(shù)控系統(tǒng)就可以進行試磨工件。

4.工件試磨

首先進行Z軸的回零操作，Z軸回到機床原點后，進行對刀操作。

（1）輸入砂輪修整器的高度。

（2）進行對刀，在刀補的對刀界面完成，使Z軸移動到砂輪修整器的位置，建立工件坐標系。

（3）設(shè)置砂輪的安全高度，粗磨起始點，粗磨每次進給量，精磨起始點，精磨每次進給量，完成值。根據(jù)實際的加工工件把相應的參數(shù)進行賦值，數(shù)控系統(tǒng)自動運動宏程序時就會調(diào)用該組數(shù)據(jù)。

（4）把工作臺上的工件安裝好，調(diào)整工作臺的往復運動速度和運動距離，調(diào)整砂輪架的運動速度和運動距離。給砂輪電動機信號，使砂輪電動機進行旋轉(zhuǎn)。根據(jù)對刀的數(shù)據(jù)，數(shù)控系統(tǒng)會按預編宏程序運行，運行完畢后返回安全點，加工完畢。

5.結(jié)語

該磨床經(jīng)過改造后, 可靠性和可維護性得到了極大的提高, 運行情況良好, 加工性能穩(wěn)定。整個改造過程投資少、質(zhì)量高、收效快、經(jīng)濟效益顯著，是華中數(shù)控18 iT系統(tǒng)在機械設(shè)備改造中一次成功應用。

數(shù)控平面磨床適合大批量的工件加工，這會大大降低操作工人的體力勞動，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。