華中數(shù)控系統(tǒng)在磨床改造方面應(yīng)用實例

楊東明 張思遠 郭家駿

通用技術(shù)集團大連機床有限責(zé)任公司 遼寧大連 116620

臥軸矩臺平面磨床M7132H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(fù)運動。砂輪架可沿滑座的燕尾導(dǎo)軌作橫向間接進給運動，滑座可沿立柱的導(dǎo)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。

系統(tǒng)采用華中數(shù)控系統(tǒng)18iT，此系統(tǒng)的數(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寸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[1]。

臥軸矩形平面磨床數(shù)控化改造方案如下：

1 機械和液壓部分

（1）保持現(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(fù)運動，平面磨床要求做好的軸就是是該軸，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，把舊的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軸的伺服電機，因Z軸是進行上下的往復(fù)運動，伺服電機要選用帶報閘，使該軸在斷電的情況下Z軸不能移動[2]。

（3）該磨床的砂輪架沿燕尾進行往復(fù)運動，雖然運動速度不快，但是還是有一定的沖擊性，主要是該軸對精度要求不高，保持原來的液壓控制方式，液壓控制的穩(wěn)定性還是非常好的。在正常的加工過程中，砂輪架的每次往復(fù)運動都會帶動Z軸進給，進給設(shè)定的進給量，因Z軸改造為伺服電機進行控制，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(yīng)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(fù)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，因為不停的進行往復(fù)運動，可能會造成使用壽命，對伺服電機的影響也很大，導(dǎo)致該平面磨床故障率增加，所以建議繼續(xù)采用液壓動力，使用扎制絲杠，液壓換向閥提供換向。就是繼續(xù)使用原廠家結(jié)構(gòu)，不進行改變，不建議更換為滾珠絲杠。

2 電氣部分

（1）原機床電氣控制部分不變，提供液壓站、冷卻電機、砂輪電機三相電源，繼續(xù)由原機床電氣柜來控制，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）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24伏電源由外部穩(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]。

（3）外部信號，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)，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(yīng)信號，主要提供砂輪架往復(fù)運動的次數(shù)，數(shù)控系統(tǒng)通過檢測相應(yīng)次數(shù)，來進行Z軸位置的計算。伺服電機的動力電纜、編碼器電纜、伺服電機報閘電纜要連接好。

3 數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)要在原來的系統(tǒng)上進行二次開發(fā)，因18iT主要是應(yīng)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(fù)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)過簡單賦值就可以加工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軟件開發(fā)，實現(xiàn)二次開發(fā)界面。

4 調(diào)試與試磨

（1）在上電之前要根據(jù)圖紙檢查線路是否和圖紙一直，接線端子、端子排是否連接牢固。用萬用表測量地線要連接正確，牢固。準確測量輸入信號、輸出信號、端子排等各信號與地線是否正常，全部檢查完畢后可以進行上電調(diào)試。上電后液壓站的壓力表會顯示實際壓力，壓力正常后機床就可以正常工作，平面磨床的工作臺和砂輪架的控制由液壓來提供動力，由液壓閥進行控制。工作臺和砂輪架的往復(fù)運動的速度可以由液壓閥的開合大小來進行控制。

（2）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)試到和伺服電機匹配的相應(yīng)參數(shù)，使伺服驅(qū)動器和伺服電機發(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(yīng)信號的位置和相應(yīng)距離，使感應(yīng)開關(guān)穩(wěn)定工作?；亓汩_關(guān)要進行測試，擋鐵的位置和距離要調(diào)整好。極限開關(guān)和急停開關(guān)要進行測試，以保證加工安全?；匕踩c開關(guān)進行測試，達到使用要求。全部調(diào)整好后數(shù)控系統(tǒng)就可以進行試磨工件。

（3）試磨工件。首先是進行Z軸的回零操作，回到機床的機械原點，完成后，進行對刀操作。在二次開發(fā)界面內(nèi)，輸入砂輪修整器的高度。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。在二次開發(fā)界面內(nèi)，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(yīng)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)。把工作臺上的工件安裝好，調(diào)整工作臺的往復(fù)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。給砂輪電機信號，使砂輪電機進行旋轉(zhuǎn)。根據(jù)對刀的數(shù)據(jù)，數(shù)控系統(tǒng)會按預(yù)編宏程序進行運行，運行完畢后返回安全點，加工完畢。

數(shù)控平面磨床比較適合在加工中大批量的加工工件，這時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，是數(shù)控平面磨床的發(fā)展的必然趨勢。