淺談立式內(nèi)圓磨床自動(dòng)刀庫(kù)的回零調(diào)整

韓菊萍

摘 要：立式內(nèi)圓磨床用于我公司電機(jī)傳動(dòng)端端蓋軸承室精磨生產(chǎn)的一臺(tái)高精尖、單一關(guān)鍵機(jī)床。有負(fù)荷大，使用頻率高，自動(dòng)換刀裝置長(zhǎng)時(shí)間使用易出現(xiàn)部件磨損或精度下降的情況。為確保產(chǎn)品連續(xù)加工的精度及穩(wěn)定性，生產(chǎn)淡季需對(duì)機(jī)床定期維保、準(zhǔn)確度修正。機(jī)床故障50%以上都與自動(dòng)換刀裝置（ATC）有關(guān)[1]，以下將基于日本太陽(yáng)工機(jī)立式內(nèi)圓磨床（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“內(nèi)圓磨床”）返回參考點(diǎn)修正的機(jī)械調(diào)整過(guò)程及參數(shù)設(shè)置原理做主要分析。

關(guān)鍵詞：立式內(nèi)圓磨床;自動(dòng)換刀裝置;返回參考點(diǎn);機(jī)械調(diào)整;參數(shù)設(shè)置

引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)產(chǎn)品提出了高精度、高復(fù)雜性、高迭代率的要求。這就要求加工設(shè)備的高精度、高效率、高通用性。數(shù)控機(jī)床就是針對(duì)這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動(dòng)化產(chǎn)物。

太陽(yáng)工機(jī)立式內(nèi)圓磨床由機(jī)床本體、Z軸工作臺(tái)、主軸（旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)）、內(nèi)圓磨削軸、冷卻液裝置、軸冷卻裝置和導(dǎo)軌潤(rùn)滑裝置等結(jié)構(gòu)組成。ATC是該數(shù)控機(jī)床的核心部件，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可收納砂輪直徑75-250mm刀具6把，一次夾裝可多工序加工，縮短砂輪交換時(shí)間的縮短，實(shí)現(xiàn)復(fù)合加工。自動(dòng)換刀裝置（ATC）直接影響到整個(gè)數(shù)控機(jī)床的工作質(zhì)量，所以ATC定期維護(hù)修正至關(guān)重要。

1 立式內(nèi)圓磨自動(dòng)刀庫(kù)回零機(jī)械調(diào)整

太陽(yáng)工機(jī)立式內(nèi)圓磨床使用刀具與主軸直接換刀的自動(dòng)換刀裝置，機(jī)械原點(diǎn)是基本機(jī)械坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)[2]，機(jī)床多次使用影響回參準(zhǔn)確性。回參修正分為機(jī)械修正與參數(shù)寫(xiě)入兩部分，下面對(duì)機(jī)床的機(jī)械修正進(jìn)行分析。

1.1 X軸位置修正

X軸位置修正原理：利用嵌套在套管軸錐形部的指示器進(jìn)行誤差消除。

如圖1-1所示，在手動(dòng)方式下，將指示器嵌套在ATC套管軸錐形部，在指示器觸頭繞刀具旋轉(zhuǎn)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)位移。以工作臺(tái)面為絕對(duì)零面，該位移誤差即為X軸實(shí)際機(jī)械位置與機(jī)械原點(diǎn)偏差。

如圖1-2所示，指示器旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)b方向（X軸方向）位移或a方向（旋轉(zhuǎn)方向）位移。移動(dòng)對(duì)應(yīng)的軸（b 方向用X軸修正，a方向用A軸修正），減小指示器位移。（由于彈簧的再現(xiàn)性，a、b方向各允許有0.15mm、0.01mm

誤差）調(diào)整X軸及A軸直至指示器旋轉(zhuǎn)一周后，指針跳動(dòng)在誤差范圍內(nèi)。此時(shí)X軸所在位置為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械原點(diǎn)位置，將此位置坐標(biāo)設(shè)為參考點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械原點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)重合。

1.2 Z軸位置修正

Z軸修正原理：利用墊片下指示器指針確定Z軸機(jī)械原點(diǎn)。

與X軸修正原理類(lèi)似：在MDI方式下移動(dòng)Z軸至砂輪軸端接觸套管軸，此時(shí)指示器指針為0，在實(shí)際使用中，刀具夾緊狀態(tài)與松開(kāi)狀態(tài)Z軸變化幅值約為0.4-0.5mm，所以設(shè)定其推拉值為0.2-0.3mm。即指示器為0.2-0.3mm時(shí)，設(shè)定該點(diǎn)為機(jī)床Z軸機(jī)械原點(diǎn)。同理，將此時(shí)Z軸機(jī)械位置設(shè)為參考點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)Z軸實(shí)際機(jī)械位置與機(jī)械原點(diǎn)重合。

設(shè)定X軸、Z軸機(jī)械原點(diǎn)位置并保存后，根據(jù)所示刀具更換表進(jìn)行ATC試換刀[3]，以確認(rèn)Z軸、X軸位置設(shè)定的準(zhǔn)確度。該立式內(nèi)圓磨床使用M6T00 參數(shù)進(jìn)行刀具更換。

2? Fanuc數(shù)控系統(tǒng)返回參考點(diǎn)基本參數(shù)調(diào)試

數(shù)控機(jī)床通過(guò)參數(shù)設(shè)置將數(shù)控設(shè)備的系統(tǒng)（CNC）軟件記憶位置與數(shù)控設(shè)備的機(jī)械位置重合。根據(jù)各種設(shè)備的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合等個(gè)性問(wèn)題，F(xiàn)anuc CNC 提供的常用返回參考點(diǎn)方法有三種：（1） 手動(dòng)輸入法;（2）柵格法;（3）雙Mark法 。該機(jī)床電氣回參采用手動(dòng)輸入法，故方法2、3不做詳細(xì)討論。

2.1 手動(dòng)輸入法

手動(dòng)輸入法主要用于半閉環(huán)系統(tǒng)絕對(duì)型編碼器。CNC將當(dāng)前機(jī)械位置作為參考點(diǎn)處理，對(duì)進(jìn)行機(jī)械調(diào)整后的X軸、Z軸位置分別手動(dòng)設(shè)置參數(shù)，將軟件記憶位置與機(jī)械位置重合。

基本原理如下： 在MDI方式下，對(duì)X軸、Z軸位置進(jìn)行機(jī)械修正，直至誤差在可接受范圍內(nèi)，完成機(jī)械調(diào)零;手動(dòng)設(shè)置參數(shù)P1815，完成電氣原點(diǎn)與機(jī)械原點(diǎn)重合。參數(shù)P1815用于改變機(jī)械位置與絕對(duì)位置檢測(cè)器之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，一般用于絕對(duì)位置檢測(cè)（ABS脈沖編碼器）、或者帶有絕對(duì)位置原點(diǎn)的直線尺（串行）的旋轉(zhuǎn)軸B類(lèi)型的軸 。內(nèi)圓磨床P1815（4）參數(shù)為機(jī)械位置與絕對(duì)參考位置關(guān)系建立的APZx參數(shù)。在進(jìn)行第一次調(diào)節(jié)或更換絕對(duì)位置檢測(cè)器時(shí)，將其設(shè)定為“0”，再次通電并通過(guò)執(zhí)行手動(dòng)返回參考點(diǎn)等操作進(jìn)行絕對(duì)位置檢測(cè)器的原點(diǎn)設(shè)置后，該參數(shù)即被自動(dòng)設(shè)定為“1”。

2.2 柵格法

柵格法適用既適用于半閉環(huán)系統(tǒng)，也適用于全閉環(huán)系統(tǒng);既適用于增量型位置反饋元件，也適用于絕對(duì)型位置反饋元件。根據(jù)有有無(wú)回零減速開(kāi)關(guān)，柵格法返回參考點(diǎn)方式分有回零減速開(kāi)關(guān)和無(wú)回零減速開(kāi)關(guān)兩種情況。

2.3 雙Mark法

雙Mark法適用全閉環(huán)系統(tǒng)。帶絕對(duì)參考標(biāo)志的光柵尺有兩路參考標(biāo)志，Mark 1 和Mark 2。在光柵尺的原始零點(diǎn)，二者重合。離開(kāi)原始零點(diǎn)后，Mark1 和Mark 2 的差值隨著離初始原點(diǎn)（理論零點(diǎn)，物理上不存在）的距離增大而增大。由Mark 1 和Mark 2之間的差值計(jì)算出當(dāng)前位置離開(kāi)光柵尺原始零點(diǎn)的距離，再根據(jù)參考點(diǎn)與原始零點(diǎn)的位置計(jì)算出當(dāng)前位置與參考點(diǎn)之間的距離。

3 結(jié)論與展望

在機(jī)床的使用過(guò)程中會(huì)有一些不可避免的故障，但是所有的故障都是有征兆的，通過(guò)細(xì)致比較與分析，優(yōu)化檢查方式方法，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，就能將設(shè)備故障扼殺在搖籃中，降低對(duì)生產(chǎn)的影響。故障處理固然重要，預(yù)防機(jī)制及機(jī)器改進(jìn)也是不可或缺的。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳義莊.數(shù)控機(jī)床自動(dòng)換刀裝置的選擇及刀柄的配置[J].機(jī)床與液壓，2002（04）：228-148.

[2]李富生.實(shí)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊(cè).北京出版社，1999.

[3]王俊彩，喬丹，胡長(zhǎng)中，王福平.基于PLC控制的刀具庫(kù)自動(dòng)選刀的設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2010（11）：94-95.