1.基本情況 宜昌長(zhǎng)機(jī)科技有限責(zé)任公司的小型外圓磨床承擔(dān)著公司產(chǎn)品上重要零件“讓刀凸輪”的磨削加工任務(wù)。過去的加工方式都是由加工中心先生產(chǎn)出來靠模，利用靠模來實(shí)現(xiàn)對(duì)凸輪的磨削加工，在這種加工方式中，雖然在加工中心上能保證靠模的分度精度及過度圓弧的生成，但在磨削過程中，由于機(jī)械液壓等傳動(dòng)誤差的存在，很難保證加工工件的合格率；同時(shí)機(jī)床的電控元件已經(jīng)老化，因此決定對(duì)此機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造。 2.改造方案 磨床改造的關(guān)鍵是要保證磨削砂輪的進(jìn)給定位精度以及工件旋轉(zhuǎn)的分度定位精度上，同時(shí)還要考慮改造成本，所以在數(shù)控系統(tǒng)選型上我們選擇了三菱E60數(shù)控系統(tǒng)（內(nèi)藏64位CPU的高性能CNC，運(yùn)算速度快），伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選用了三菱公司高增益伺服系統(tǒng)MDS-R系列，采用小型伺服電機(jī)和高分辨率編碼器（131072脈沖/轉(zhuǎn)）。將機(jī)床的兩個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)改為伺服控制，去除原先的液壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)兩軸兩聯(lián)動(dòng)。具體為Y軸（砂輪的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）、A軸（工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）。 3.硬件設(shè)計(jì) 在硬件設(shè)計(jì)過程中，考慮了系統(tǒng)可擴(kuò)展性，選用了三菱E60數(shù)控銑床系統(tǒng)，最大可控制NC軸為3軸，系統(tǒng)還提供了一路模擬主軸輸出，其系統(tǒng)最小控制單位為1um，很好的滿足了機(jī)床的控制要求。 機(jī)床硬件互連圖如下： 因?yàn)橹鬏S磨頭轉(zhuǎn)動(dòng)在設(shè)計(jì)及使用需求上都不需要變速，所以沒有采用模擬量控制，只是用接觸器直接來接通電機(jī)使其在額定頻率下工作。 數(shù)控系統(tǒng)主要配置如下： 1、三菱E60數(shù)控系統(tǒng) 1套 （FCU6-MU071 FCU6-KB024 FCU6-HR341） 2、伺服電機(jī) HF153S-A47 1套 3、伺服電機(jī) HF74S-A47 1套 4、雙軸伺服驅(qū)動(dòng)模塊 MDS-R-V2-6040 1套 4.軟件設(shè)計(jì) 1）、PLC設(shè)計(jì) 凸輪磨的外圍電路很少，因此在PLC設(shè)計(jì)上沒有太大的困難。三菱E60系統(tǒng)PLC編譯是比較方便的，需要注意的是所有的機(jī)床工作方式及狀態(tài)都需要在PLC程序里進(jìn)行編譯，所以在編譯PLC程序時(shí)要考慮好機(jī)床工作方式及狀態(tài)，然后根據(jù)需要編譯所需的機(jī)床操作動(dòng)作。比如機(jī)床的自動(dòng)、手動(dòng)、回零、MDI等工作方式都需要編譯。同時(shí)還要在PLC程序里進(jìn)行故障報(bào)警及機(jī)床操作信息顯示等處理，給操作者提供最直接的操作幫助。 2）、參數(shù) 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置： #1043=22 （語言選擇為簡(jiǎn)體中文） #1138=1 （隨參數(shù)號(hào)選擇參數(shù)） #1037=2 （銑床M刀具補(bǔ)償類型） 然后將#1060=1 （對(duì)參數(shù)進(jìn)行格式化處理）斷電后重新上電 #1155=100 #1156=100 基本規(guī)格參數(shù)設(shè)置： #1001=1 （系統(tǒng)設(shè)定有效） #1002=2 （系統(tǒng)控制軸數(shù)） #1003=B （輸入設(shè)定單位：B=1um） #1013=Y A （控制軸名稱：1st軸為Y、 2nd軸為A ） #1015=10 （指令單位：10為1um） #1016=0 （公制輸出） #1017=0 1 （旋轉(zhuǎn)軸：Y軸為直線軸、A軸為旋轉(zhuǎn)軸） 伺服參數(shù)設(shè)置： #2219=100；（編碼器分辨率） #2220=100；（編碼器分辨率） #2225=22B＊（電機(jī)型號(hào)） PLC參數(shù)設(shè)置： #6449=00000011（計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器有效） #6451=00110000（GX通信有效：設(shè)置成功以后才能傳PLC程序） 以上只是簡(jiǎn)要的開機(jī)參數(shù)，許多參數(shù)都是要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置 5.加工程序設(shè)計(jì) 加工對(duì)象讓刀凸輪有等加等減曲線、加速度曲線等幾種曲線升程方式，其規(guī)格也有多種，所以在程序的編制上就需要通用性。 等加等減曲線凸輪編程如下： 首先定義了7個(gè)共變量： #100 ＝對(duì)刀位置；#100參數(shù)是一個(gè)絕對(duì)位置值。 #101＝凸輪大半徑數(shù)值； #102 ＝凸輪小半徑數(shù)值； #103＝凸輪大半徑角度（度）； #104 ＝凸輪小半徑角度（度）； #105＝曲線展成角度（度）； #106＝A軸切屑速度（度/分鐘）。 主程序 G54 G64； G04 P2000.； G90G01 A0.0Y[#100+0.1] F2000.； G04 P2000.； M03M08； G04 P4000.； G09G91G01 A1800.Y-0.1 F#106； #110=#101-#102； #120=0.02； WHILE [#120 LE #110] DO 1； G65 P1421； #120=#120+0.02； END 1； G90G01 Y#100 F100.； M05M09； M30； 在主程序中，調(diào)用了一個(gè)循環(huán)磨屑的子程序，子程序號(hào)為O 1421，內(nèi)容如下： #125=#103/2； #128=#106； #122=0； WHILE [#122 LE 18] DO 2； G91G01 A#105Y-#120 F#128； A#104 F#106； A#105Y#120 F#128； A#103F#106； #122=#122+1； END 2； M99； 該程序具有通用性，不同的產(chǎn)品只需修改機(jī)床加工參數(shù)就可進(jìn)行加工，磨削出來的工件也滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然，此程序磨削的A軸角速度是恒定的，如果想要在磨削過程中使A軸磨削線速度相等，只需要根據(jù)磨削半徑進(jìn)行角度與弧長(zhǎng)的換算就可以得到恒定的線速度。 6、結(jié)束語 以前讓刀凸輪加工的成功率在很大程度上依賴于操作員的經(jīng)驗(yàn)及直覺，通過改造可以從數(shù)控系統(tǒng)上直觀的反映磨削角度、升程大小等數(shù)據(jù)，使得讓刀凸輪的加工更加方便快捷，大大提高了加工效率，節(jié)約了制造成本。