1 引言 外圓磨床是對胚件外圓進行研磨，并對胚件尺寸精加工、同時通過精加工實現(xiàn)胚件表面光潔度。因此，外圓磨床是加工精度很高的機床。而其加工的工件也相對固定，這就給中達通用型數(shù)控系統(tǒng)提供了展現(xiàn)高開放性的很好平臺。 中達通用型數(shù)控系統(tǒng)的顯示畫面、內(nèi)部PLC、I/O點規(guī)劃、內(nèi)部參數(shù)規(guī)劃都是開放的，可依照需求修改和規(guī)劃，能實現(xiàn)對相對固定工件加工數(shù)據(jù)的直觀輸入，不需修改G代碼程序，使操作者的工作簡單、簡化，提高效率。 2 外圓磨床工作原理 外圓磨床使用兩個伺服軸X、Y。電機帶動夾頭和工件旋轉(zhuǎn)，同時，砂輪也旋轉(zhuǎn)，工件和砂輪旋轉(zhuǎn)軸心是平行于X軸的兩個軸，旋轉(zhuǎn)方向相反，通過砂輪和工件表面的摩擦加工工件。兩個伺服軸X軸、Y軸的移動，改變工件的直徑和形狀。外圓磨床屬于精度較高的機床，對基臺、絲杠、數(shù)控系統(tǒng)、伺服的要求都比較高。傳統(tǒng)外圓磨床是用液壓帶動Y軸運動，這使加工工件受到很大限制。使用數(shù)控之后，Y軸的位置和速度的可控性、NC程序的自動修整砂輪，使加工工件的范圍大大增大。 3 基于臺達自動化平臺的數(shù)控外圓磨床解決方案 由于使用需求和設(shè)計的不同，不同機床的機械和電氣設(shè)計也不盡同，中達通用型數(shù)控系統(tǒng)的開放性，能最大程度滿足每臺機床的特殊要求。 依托母公司臺達系列齊全的自動化產(chǎn)品，中達能以最經(jīng)濟、簡便、高效的方式，為機床客戶量制解決方案。采用由中達高開放性PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)、臺達ASDA-B伺服系統(tǒng)、VE系列變頻器組成的數(shù)控磨床整體解決方案，能使機床制造商、最終客戶都得到滿意服務(wù)與效益最大化。 3.1 PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)特點 臺達PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)如圖1所示。工件定義畫面如圖2——圖5所示。 （1）開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式PLC，能滿足各類制造商的不同要求。 （2）高清晰LCD液晶顯示，用戶可自行規(guī)劃畫面內(nèi)容。 （3）最多驅(qū)動3路伺服軸（X、Y、A）。 （4）配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能，使操作更靈活。 （5）提供標(biāo)準(zhǔn)24點輸入和16點輸出，可選配I/O擴展單元，56點輸入，64點輸出。 [align=center] 圖1　PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)[/align] [align=center] 圖2　工件選擇畫面 圖3　1號工件設(shè)置畫面 圖4　2號工件設(shè)置畫面 圖5　砂輪修整畫面[/align] 3.2 MCM數(shù)控參數(shù)修改 00012500 ;022 Tool #1 radius compensation 00000006 ;058 X-axis，Backlash compensation，0～255 00000027 ;059 Y-axis，Backlash compensation，0～255 00001500 ;061 X-axis，JOG Feed-rate & power-on G01 speed 00001500 ;062 Y-axis，JOG Feed-rate speed 00000010 ;064 X-axis，Resolution Denominator，（Encoder pulse） 00000004 ;065 X-axis，Resolution Numerator，（Ball-screw pitc 00000010 ;066 Y-axis，Resolution Denominator，（Encoder pulse） 00000004 ;067 Y-axis，Resolution Numerator，（Ball-screw pitc 00003000 ;079 X-axis，G00 Traverse speed limit 00003000 ;080 Y-axis，G00 Traverse speed limit 00000000 ;082 X-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW 00000001 ;083 Y-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW 00006000 ;093 X-axis，Software OT limit，（+） direction 00006000 ;094 Y-axis，Software OT limit，（+） direction -09999999 ;096 X-axis，Software OT limit，（-） direction -00342000 ;097 Y-axis，Software OT limit，（-） direction 00000256 ;136 X-axis，Home grid direction during HOME executio 00000256 ;137 Y-axis，Home grid direction during HOME executio 00000004 ;141 X-axis，Denominator，MPG resolution calc. 00000010 ;142 X-axis，Numerator，MPG resolution calc. 00000004 ;143 Y-axis，Denominator，MPG resolution calc. 00000010 ;144 Y-axis，Numerator，MPG resolution calc. -00000001 ;161 X-axis Pitch Error mode -00000001 ;162 Y-axis Pitch Error mode 00060000 ;164 X-軸導(dǎo)螺桿螺距誤差補償每段長度設(shè)定 00050000 ;165 Y-軸導(dǎo)螺桿螺距誤差補償每段長度設(shè)定 00000000 ;167 X-軸 40 段補償量設(shè)定-1 -00000002 ;168 X-軸 40 段補償量設(shè)定-2 -00000002 ;169 X-軸 40 段補償量設(shè)定-3 00000010 ;207 Y-軸 40 段補償量設(shè)定-1 00000006 ;208 Y-軸 40 段補償量設(shè)定-2 -00000004 ;209 Y-軸 40 段補償量設(shè)定-3 -00000008 ;210 Y-軸 40 段補償量設(shè)定-4 00000002 ;211 Y-軸 40 段補償量設(shè)定-5 -00000001 ;212 Y-軸 40 段補償量設(shè)定-6 -00000001 ;213 Y-軸 40 段補償量設(shè)定-7 3.3 加工變量定義 #300 工件樣式選擇 #301 工件1砂輪離工件X方向距離A #302 工件1砂輪離工件Y方向距離B #303 工件1第一段直徑C #304 工件1第二段直徑D #305 工件1第一段寬度E #306 工件1第二段寬度F #307 工件1砂輪寬度G #308 工件1粗磨進給量X1 #309 工件1半精磨進給量X2 #310 工件1精磨進給量X3 #311 工件1工進速度F2 #312 工件1粗磨次數(shù) #321 工件2砂輪離工件X方向距離A #322 工件2砂輪離工件Y方向距離B #323 工件2第一段直徑C #324 工件2第二段直徑D #325 工件2第一段寬度E #326 工件2圓弧半徑R #327 工件2砂輪寬度G #328 工件2粗磨進給量X1 #329 工件2半精磨進給量X2 #330 工件2精磨進給量X3 #331 工件2工進速度F2 #332 工件2粗磨次數(shù) #341 砂輪離金剛筆X方向距離A #342 砂輪離金剛筆Y方向距離B #343 砂輪厚度（只讀） #344 砂輪修整量 #345 砂輪修整速度 #346 新砂輪修整量 3.4 NC程序范例 （1）新砂輪修整程序：新砂輪修整是要把一個新的平砂輪，修整成如圖4所示的砂輪，一側(cè)是一個一定半徑、一定弧度的圓弧。這個圓弧的半徑和弧度是根據(jù)待加工工件的圓弧的半徑和弧度計算所得，待加工工件如圖4中所示。 o0005 G65 P#460 L3 A#342 B2. G65 P#464 L31 A12.5 B4200 G65 P#465 L32 A12.5 B4200 G65 P#466 L03 A12.5 B#465 G65 L1 P#461 A0 G00 Y-#460 X-#341 G01 V-2. F#345 N10 G03 U-#466 V#464 R12.5 G02 U#466 V-#464 R12.5 V-16. V15.960 G65 L2 P#461 A#461 B1 G65 P10 L84 A#461 B250 G01 V-0.01 G03 U-#466 V#464 R12.5 G02 U#466 V-#464 R12.5 V-10. V10. G01 V0.005 G03 U-#466 V#464 R12.5 G02 U#466 V-#464 R12.5 V-10. V10. M02 （2）工件2加工程序： 因為加工工件的砂輪一側(cè)有圓弧型，所以需使用刀具半徑補償?shù)闹噶頖40、G41、G42。需要在MCM參數(shù)中做出設(shè)定：00012500 ;022 Tool #1 radius compensation（第一組R刀具半徑補正值設(shè)定）。 o0002 G65 P#430 L3 A#322 B20. G65 P#431 L2 A#321 B12.5 G65 P#432 L3 A#431 B#326 G65 L1 P#433 A0 N20 G00 Y-#430 X-#321 G41 X-#431 Y-#430 D1 U-#328 V-#328 G01 V-35. F#331 G03 U#326 V-#326 R#326 G01 V#326 G40 X-#432 Y-#430 G65 L2 P#433 A#433 B1 G65 L84 P20 A#433 B#332 U-#329 V-#329 G01 V-35. F#331 G03 U#326 V-#326 R#326 G01 V#326 G40 X-#432 Y-#430 U-#330 V-#330 G01 V-35. F#331 G03 U#326 V-#326 R#326 G01 V#326 G40 X-#432 Y-#430 M02 4 臺達伺服系統(tǒng)與變頻器 4.1 ASDA-A系列交流伺服系統(tǒng) ASDA-A系列進階型交流伺服系統(tǒng)和ASDA-B標(biāo)準(zhǔn)型交流伺服系統(tǒng)是臺達電子集團分別于03年和05年推出的2款主流伺服產(chǎn)品，能夠全方位滿足工業(yè)用戶的需求，特別在CNC機床的應(yīng)用上，性能表現(xiàn)更加優(yōu)異。臺達伺服針對于CNC機床領(lǐng)域特點： （1）內(nèi)建完整的三種（位置/速度/轉(zhuǎn)矩模式）基本控制機能，可以方便的和上位控制器連接。 （2）動態(tài)響應(yīng)性好，伺服整定時間1ms、空載狀態(tài)下-3000RPM～3000RPM的加速時間10ms。 （3）PDFF（Pseudo-Derivative　Feedback　and　Feedforward）強健式控制架構(gòu)相應(yīng)更快速、對外部干擾有更強的抑制補償能力，從而能夠保證車刀切削瞬間，或其它外力突然介入時，伺服定位或定速被影響很少，如圖5所示。 （4）伺服的自動增益調(diào)整功能，能自動評估負(fù)載情況并合理設(shè)置伺服增益，從而使伺服調(diào)試更簡單、更快捷，且伺服定位更精準(zhǔn)，無超越量和加速度過沖。 （5）提供共振抑制功能和低通濾波器功能，能有效彌補機械的不足和缺陷。 （6）臺達ASDA-A系列進階型交流伺服系統(tǒng)更具有分度定位功能，配合CNC系統(tǒng)PLC的I/O規(guī)劃，能輕松實現(xiàn)伺服刀庫控制。 4.2 臺達VFD-VE系列磁束向量控制交流變頻器 VFD-VE系列是臺達為滿足高端市場于2007年推出的一款全新產(chǎn)品，其頻率輸出范圍為0～600Hz，而V2H型的輸出更高達3600Hz，完全能滿足CNC機床高速主軸的控制需求。利用獨特位置控制功能，配合H4CL-T系統(tǒng)的C軸機能亦可實現(xiàn)主軸任意角度分度功能。 VFD-VE系列交流變頻器特點： （1）內(nèi)置V/F，向量控制；轉(zhuǎn)矩控制，以及位置控制功能。 （2）頻率輸出范圍為0～600Hz，高端機型的輸出更高達3600Hz。 （3）速度控制精度：FOC+PG閉回路控制，可達+/-0.02%。 （4）低速力矩：0.5HZ可達150%。 （5）可做馬達參數(shù)和負(fù)載慣量估測以及高速弱磁曲線估測功能。 （6）機械煞車控制功能、瞬時停電時減速功能。 （7）馬達溫度回授保護（PTC）功能。 5 結(jié)束語 當(dāng)今加工業(yè)飛速發(fā)展，而自動化產(chǎn)品在加工業(yè)大量應(yīng)用?？梢钥闯?，加工行業(yè)正在整體向自動化控制邁進。中達通用型數(shù)控系統(tǒng)具有高開放性、高穩(wěn)定性的特點，在很多專用加工機械上都有很大的發(fā)展空間和潛力，再配合中達其他自動化產(chǎn)品——如伺服系統(tǒng)、變頻器、編碼器、導(dǎo)軌絲杠等，組成的整體解決方案，不僅能使客戶的機床產(chǎn)品在穩(wěn)定性和質(zhì)量上都有質(zhì)的飛躍，而且也能使機床所加工出來的產(chǎn)品，在質(zhì)量和效率上都有很大程度提高。