三菱數(shù)控系統(tǒng)在瓦楞紙磨床改造上的應(yīng)用

文/習(xí)心暉

摘  要：本文介紹了三菱數(shù)控系統(tǒng)在瓦楞輥磨床改造上的運(yùn)用，為國(guó)內(nèi)同行業(yè)機(jī)床的設(shè)計(jì)制造提供了一種思路，重點(diǎn)介紹了用戶(hù)程序的設(shè)計(jì)，從程序上避免了加工過(guò)程中因?yàn)橹貜?fù)循環(huán)造成的累計(jì)誤差。

一、機(jī)床基本情況 

該瓦楞輥磨床是上世紀(jì)80年代由臺(tái)灣生產(chǎn)，工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，使用編碼器檢測(cè)工作臺(tái)位置，由專(zhuān)用的控制器控制工件的分度及磨削砂輪的升降。由于機(jī)床的電控元件老化，造成分度及位置檢測(cè)不準(zhǔn)，同時(shí)由于液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定性造成工作臺(tái)運(yùn)行速度不穩(wěn)定，很難保證工件的加工精度。因此決定對(duì)此機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造。

二、改造方案

1、機(jī)械改造：去掉原機(jī)床工作臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)部分，將工作臺(tái)由原來(lái)的液壓驅(qū)動(dòng)改為絲杠傳動(dòng)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并增加絲桿潤(rùn)滑功能，保證了工作臺(tái)運(yùn)行速度的穩(wěn)定性。采用兩軸插補(bǔ)，可實(shí)現(xiàn)凸磨功能。

2、電氣改造：控制器選擇三菱E68(M)數(shù)控系統(tǒng)（內(nèi)藏64位CPU的高性能CNC，運(yùn)算速度快）。系統(tǒng)提供了一路模擬主軸輸出用于控制砂輪轉(zhuǎn)速；系統(tǒng)最小控制單位為1um，很好的滿(mǎn)足了機(jī)床的精度要求。

X軸（工作臺(tái)）；Y軸（砂輪修整器）；Z軸（磨削砂輪）；A軸（工件分度）選用三菱公司高增益伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。

工作臺(tái)控制：

因?yàn)橥呃爿伒募庸ぶ芷谳^長(zhǎng)，所以采用絕對(duì)值編碼器進(jìn)行位置反饋，避免每次開(kāi)機(jī)或加工中途停機(jī)而要重新回參考點(diǎn)，提高工作效率，保證了加工精度。根據(jù)加工工藝要求，編制專(zhuān)用的加工程序，通過(guò)參數(shù)設(shè)置界面，只需設(shè)置起點(diǎn)坐標(biāo)、工件長(zhǎng)度、齒數(shù)、粗磨次數(shù)、精磨次數(shù)等參數(shù)就可自動(dòng)完成加工過(guò)程。減少了操作人員的工作量，盡量避免人為操作失誤的可能性。

齒輪分度控制：

   利用伺服電機(jī)精確的定位功能控制齒輪的分度，分度數(shù)根據(jù)輸入的齒數(shù)由加工程序通過(guò)專(zhuān)用的程序和算法自動(dòng)計(jì)算。使每齒的分度數(shù)誤差最小，并且避免每轉(zhuǎn)的加工后的累積誤差。利用手輪插補(bǔ)功能，可在加工過(guò)程中對(duì)當(dāng)前加工齒的度數(shù)進(jìn)行微調(diào)，用來(lái)修正砂輪的磨削位置。

磨削砂輪控制：

（1）砂輪旋轉(zhuǎn)使用變頻器控制，旋轉(zhuǎn)速度可通過(guò)程序或參數(shù)設(shè)定。

（2）砂輪的進(jìn)給使用伺服電機(jī)控制。進(jìn)給量和修正量可通過(guò)人機(jī)界面設(shè)定。

（3）與工作臺(tái)伺服電機(jī)聯(lián)動(dòng)，可進(jìn)行直線和圓弧插補(bǔ)，滿(mǎn)足工件輪廓曲線的加工。

 3、硬件設(shè)計(jì)

    在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮了系統(tǒng)可擴(kuò)展性，選用了三菱E68M(銑床)數(shù)控系統(tǒng)，最大可控制NC軸為4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(mǎn)足了機(jī)床的控制要求。

    機(jī)床硬件互連圖如下：

4、軟件設(shè)計(jì)

1）根據(jù)工藝要求設(shè)置必要的變量，用于輸入加工參數(shù)。

#100＝(粗磨修刀量)；#116＝(第１圈精磨進(jìn)刀量) #128(修砂輪終點(diǎn)位置)

#101＝(第１圈粗磨進(jìn)刀量)#117＝(第2圈精磨進(jìn)刀量)#129（X軸行程終點(diǎn)）

#102＝(第2圈粗磨進(jìn)刀量)#118＝(第3圈精磨進(jìn)刀量)#130=粗磨循環(huán)設(shè)定次數(shù)

#103＝(第3圈粗磨進(jìn)刀量)#119＝(第4圈精磨進(jìn)刀量)#132=砂輪進(jìn)刀修正量

#104＝(第4圈粗磨進(jìn)刀量)#120＝(第5圈精磨進(jìn)刀量)#134=精磨循環(huán)設(shè)定次數(shù)

#105＝(第5圈粗磨進(jìn)刀量)#121(精磨修刀量)；#138=砂輪進(jìn)刀速度

#106＝(第6圈粗磨進(jìn)刀量)#123(X軸空位)#140=軋輥全長(zhǎng)

#107＝(第7圈粗磨進(jìn)刀量)#124(X軸凸磨起點(diǎn))#141=

#108＝(第8圈粗磨進(jìn)刀量)#125(A軸分度值)#142=凸起高度

#109＝(第9圈粗磨進(jìn)刀量)#126(每圈粗磨循環(huán)數(shù))#143

#110＝(第10圈粗磨進(jìn)刀量)#127(齒數(shù)) 

2）加工程序設(shè)計(jì)

O110(                  )  //主程序

N7S600M3 

N8M8 

N9#6=FUP[#127/2] 

#7=#6+1

#9=#127+2

IF[#130EQ0]GOTO200 

N10#1132=1 

#180=0 

N11G90G92A0

N12M98P9102L#7 

M80

N18IF[#1132EQ#130]GOTO200

N20#1132=2 

#180=0 

N21G90G92A0

N22G91G1Z-[#102+#132]Y-#102F#138 

N23M98P9102L#7 

M80

N28IF[#1132EQ#130]GOTO200

N30#1132=3 

#180=0 

G90G92A0 

N31G91G1Z-[#103+#132]Y-#103F#138 

N32M98P9102L#7 

M80

N38IF[#1132EQ#130]GOTO200

N40#1132=4 

#180=0 

G90G92A0 

N41G91G1Z-[#104+#132]Y-#104F#138 

N42M98P9102L#7 

M80

N48IF[#1132EQ#130]GOTO200

N50#1132=5 

#180=0 

G90G92A0 

N51G91G1Z-[#105+#132]Y-#105F#138 

N52M98P9102L#7 

M80

N58IF[#1132EQ#130]GOTO200

N60#1132=6 

#180=0 

G90G92A0 

N61G91G1Z-[#106+#132]Y-#106F#138 

N62M98P9102L#7 

M80

N68IF[#1132EQ#130]GOTO200

N70#1132=7 

#180=0 

G90G92A0 

N71G91G1Z-[#107+#132]Y-#107F#138 

N72M98P9102L#7 

M80

N78IF[#1132EQ#130]GOTO200

N80#1132=8 

#180=0 

G90G92A0 

N81G91G1Z-[#108+#132]Y-#108F#138 

N82M98P9102L#7 

M80

N88IF[#1132EQ#130]GOTO200

N90#1132=9 

#180=0 

G90G92A0 

N91G91G1Z-[#109+#132]Y-#109F#138 

N92M98P9102L#7 

M80

N98IF[#1132EQ#130]GOTO200

N100#1132=10 

#180=0 

G90G92A0 

N101G91G1Z-[#110+#132]Y-#110F#138

N102M98P9102L#7

M80

N108IF[#1132EQ#130]GOTO200 

N110#1132=11 

#180=0 

G90G92A0 

N111G91G1Z-[#111+#132]Y-#111F#138

N112M98P9102L#7

M80

N118IF[#1132EQ#130]GOTO200 

N120#1132=12 

#180=0 

G90G92A0 

N121G91G1Z-[#112+#132]Y-#112F#138

N122M98P9102L#7

M80

N128IF[#1132EQ#130]GOTO200 

N130#1132=13 

#180=0 

G90G92A0 

N131G91G1Z-[#113+#132]Y-#113F#138

N132M98P9102L#7

M80

N138IF[#1132EQ#130]GOTO200 

N140#1132=14 

#180=0 

G90G92A0 

N141G91G1Z-[#114+#132]Y-#114F#138

N142M98P9102L#7

M80

N148IF[#1132EQ#130]GOTO200!! 

N150#1132=15 

180=0

G90G92A0 

N151G91G1Z-[#115+#132]Y-#115F#138

N152M98P9102L#7

M80

N158IF[#1132EQ#130]GOTO200 

N200IF[#134EQ0]GOTO500 

#1133=1#1132=257 

#180=0 

G90G92A0 

N210G91G1Z-[#116+#132]Y-#116F#138

N212M98P9002L#9

M80

N218IF[#1133EQ#134]GOTO500 

N220#1133=2#1132=258 

#180=0 

G90G92A0 

N221G91G1Z-[#117+#132]Y-#117F#138

N222M98P9002L#9

M80

N228IF[#1133EQ#134]GOTO500 

N230#1133=3#1132=259 

#180=0 

G90G92A0 

N231G91G1Z-[#118+#132]Y-#118F#138

N232M98P9002L#9

M80

N238IF[#1133EQ#134]GOTO500 

N240#1133=4#1132=260 

#180=0 

G90G92A0 

N241G91G1Z-[#119+#132]Y-#119F#138

N242M98P9002L#9

M80

N248IF[#1133EQ#134]GOTO500 

N250#1133=5#1132=261 

#180=0 

G90G92A0 

N251G91G1Z-[#120+#132]Y-#120F#138

N252M98P9002L#9

M80

N258IF[#1133EQ#134]GOTO500 

N500G90G0X#123 

N510M5 

N520M9 

N530M30

 在主程序中，調(diào)用了兩個(gè)循環(huán)磨屑的子程序，子程序號(hào)為9002和9102。子程序主要是用來(lái)傳遞加工參數(shù)。子程序具有通用性，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。

O9102((ZI)CU.TU.MO      )  //子程序

#12=#140*1/9

#13=#140*4/9

N10G91G1Z#100F100

N15G90G1X#123F4000 

G90G1X[#128-100]F4000

N16M10 

N20G90G1X#128F2000 

N21G90G01X[#128-100]F2000

N22M11 

N25G90G1X#123F4000

N26G90G1X#124F2000

N28G91G01Z#142X-#13F3000 

X-#12

X-#13Z-#142

N29G90G01X#129F2000

N30M20

#180=#180+1  

#125=360*#180/#127

N32G90G1A#125F200 

N40G91G01X20.F2000 

N41G91G01Z#142X#13F3000

X#12 

X#13Z-#142

N50G90G1X#123F3000 

N51M20

#180=#180+1  

#125=360*#180/#127

N55G90G1A#125F200

N60M99

5、結(jié)束語(yǔ)

本次改造從電氣和機(jī)械兩個(gè)方面著手，利用當(dāng)前先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)，結(jié)合工藝要求，利用人機(jī)界面，操作人員只需輸入產(chǎn)品外形尺寸，就能夠極大的滿(mǎn)足不同規(guī)格的產(chǎn)品加工需求。不僅提高了生產(chǎn)效率，也保證了加工精度。