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1 引言

外圓磨床是對(duì)胚件外圓進(jìn)行研磨，并對(duì)胚件尺寸精加工、同時(shí)通過(guò)精加工實(shí)現(xiàn)胚件表面光潔度。因此，外圓磨床是加工精度很高的機(jī)床。而其加工的工件也相對(duì)固定，這就給中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)提供了展現(xiàn)高開(kāi)放性的很好平臺(tái)。
　　中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)的顯示畫(huà)面、內(nèi)部PLC、I/O點(diǎn)規(guī)劃、內(nèi)部參數(shù)規(guī)劃都是開(kāi)放的，可依照需求修改和規(guī)劃，能實(shí)現(xiàn)對(duì)相對(duì)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(jiǎn)單、簡(jiǎn)化，提高效率。
　　
　　

2 外圓磨床工作原理

　　外圓磨床使用兩個(gè)伺服軸X、Y。電機(jī)帶動(dòng)夾頭和工件旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，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(gè)軸，旋轉(zhuǎn)方向相反，通過(guò)砂輪和工件表面的摩擦加工工件。兩個(gè)伺服軸X軸、Y軸的移動(dòng)，改變工件的直徑和形狀。外圓磨床屬于精度較高的機(jī)床，對(duì)基臺(tái)、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(dòng)Y軸運(yùn)動(dòng)，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(dòng)修整砂輪，使加工工件的范圍大大增大。
　　
　　

3 基于臺(tái)達(dá)自動(dòng)化平臺(tái)的數(shù)控外圓磨床解決方案

　　由于使用需求和設(shè)計(jì)的不同，不同機(jī)床的機(jī)械和電氣設(shè)計(jì)也不盡同，中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)放性，能滿(mǎn)足每臺(tái)機(jī)床的特殊要求。
　　依托母公司臺(tái)達(dá)系列齊全的自動(dòng)化產(chǎn)品，中達(dá)能以、簡(jiǎn)便、高效的方式，為機(jī)床客戶(hù)量制解決方案。采用由中達(dá)高開(kāi)放性PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)、臺(tái)達(dá)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(jī)床制造商、最終客戶(hù)都得到滿(mǎn)意服務(wù)與效益。
　　3.1 PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
　　臺(tái)達(dá)PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)如圖1所示。工件定義畫(huà)面如圖2——圖5所示。
　?。?）開(kāi)放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式PLC，能滿(mǎn)足各類(lèi)制造商的不同要求。
　?。?）高清晰LCD液晶顯示，用戶(hù)可自行規(guī)劃畫(huà)面內(nèi)容。
　?。?）最多驅(qū)動(dòng)3路伺服軸（X、Y、A）。
　　（4）配合PLC開(kāi)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(diǎn)輸入和16點(diǎn)輸出，可選配I/O擴(kuò)展單元，56點(diǎn)輸入，64點(diǎn)輸出。

圖1　PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)

圖2　工件選擇畫(huà)面

圖3　1號(hào)工件設(shè)置畫(huà)面

圖4　2號(hào)工件設(shè)置畫(huà)面

圖5　砂輪修整畫(huà)面

3.2 MCM數(shù)控參數(shù)修改
　　 ;022 Tool #1 radius compensation
　　 ;058 X-axis，Backlash compensation，0～255
　　 ;059 Y-axis，Backlash compensation，0～255
　　 ;061 X-axis，JOG Feed-rate & power-on G01 speed
　　 ;062 Y-axis，JOG Feed-rate speed
　　 ;064 X-axis，Resolution Denominator，(Encoder pulse)
　　 ;065 X-axis，Resolution Numerator，(Ball-screw pitc
　　 ;066 Y-axis，Resolution Denominator，(Encoder pulse)
　　 ;067 Y-axis，Resolution Numerator，(Ball-screw pitc
　　 ;079 X-axis，G00 Traverse speed limit
　　 ;080 Y-axis，G00 Traverse speed limit
　　 ;082 X-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW
　　 ;083 Y-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW
　　 ;093 X-axis，Software OT limit，(+) direction
　　 ;094 Y-axis，Software OT limit，(+) direction
　　- ;096 X-axis，Software OT limit，(-) direction
　　- ;097 Y-axis，Software OT limit，(-) direction
　　 ;136 X-axis，Home grid direction during HOME executio
　　 ;137 Y-axis，Home grid direction during HOME executio
　　 ;141 X-axis，Denominator，MPG resolution calc.
　　 ;142 X-axis，Numerator，MPG resolution calc.
　　 ;143 Y-axis，Denominator，MPG resolution calc.
　　 ;144 Y-axis，Numerator，MPG resolution calc.
　　- ;161 X-axis Pitch Error mode
　　- ;162 Y-axis Pitch Error mode
　　 ;164 X-軸導(dǎo)螺桿螺距誤差補(bǔ)償每段長(zhǎng)度設(shè)定
　　 ;165 Y-軸導(dǎo)螺桿螺距誤差補(bǔ)償每段長(zhǎng)度設(shè)定
　　 ;167 X-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-1
　　- ;168 X-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-2
　　- ;169 X-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-3
　　 ;207 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-1
　　 ;208 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-2
　　- ;209 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-3
　　- ;210 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-4
　　 ;211 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-5
　　- ;212 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-6
　　- ;213 Y-軸 40 段補(bǔ)償量設(shè)定-7
　　
　　3.3 加工變量定義

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(gè)新的平砂輪，修整成如圖4所示的砂輪，一側(cè)是一個(gè)一定半徑、一定弧度的圓弧。這個(gè)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(jì)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

　?。?）工件2加工程序：因?yàn)榧庸すぜ纳拜喴粋?cè)有圓弧型，所以需使用刀具半徑補(bǔ)償?shù)闹噶頖40、G41、G42。需要在MCM參數(shù)中做出設(shè)定： ;022 Tool #1 radius compensation（組R刀具半徑補(bǔ)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(tái)達(dá)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(jìn)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(tái)達(dá)電子集團(tuán)分別于03年和05年推出的2款主流伺服產(chǎn)品，能夠滿(mǎn)足工業(yè)用戶(hù)的需求，特別在CNC機(jī)床的應(yīng)用上，性能表現(xiàn)更加優(yōu)異。臺(tái)達(dá)伺服針對(duì)于CNC機(jī)床領(lǐng)域特點(diǎn)：
　?。?）內(nèi)建完整的三種（位置/速度/轉(zhuǎn)矩模式）基本控制機(jī)能，可以方便的和上位控制器連接。
　?。?）動(dòng)態(tài)響應(yīng)性好，伺服整定時(shí)間1ms、空載狀態(tài)下-3000RPM～3000RPM的加速時(shí)間10ms。
　?。?）PDFF（Pseudo-Derivative　Feedback　and　Feedforward）強(qiáng)健式控制架構(gòu)相應(yīng)更快速、對(duì)外部干擾有更強(qiáng)的抑制補(bǔ)償能力，從而能夠保證車(chē)刀切削瞬間，或其它外力突然介入時(shí)，伺服定位或定速被影響很少，如圖5所示。
　?。?）伺服的自動(dòng)增益調(diào)整功能，能自動(dòng)評(píng)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(jiǎn)單、更快捷，且伺服定位更精準(zhǔn)，無(wú)超越量和加速度過(guò)沖。
　?。?）提供共振抑制功能和低通濾波器功能，能有效彌補(bǔ)機(jī)械的不足和缺陷。
　?。?）臺(tái)達(dá)ASDA-A系列進(jìn)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(shí)現(xiàn)伺服刀庫(kù)控制。

　　
　　4.2 臺(tái)達(dá)VFD-VE系列磁束向量控制交流變頻器
　　 VFD-VE系列是臺(tái)達(dá)為滿(mǎn)足市場(chǎng)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(dá)3600Hz，完滿(mǎn)足CNC機(jī)床高速主軸的控制需求。利用*位置控制功能，配合H4CL-T系統(tǒng)的C軸機(jī)能亦可實(shí)現(xiàn)主軸任意角度分度功能。
　　VFD-VE系列交流變頻器特點(diǎn)：
　　（1）內(nèi)置V/F，向量控制；轉(zhuǎn)矩控制，以及位置控制功能。
　?。?）頻率輸出范圍為0～600Hz，機(jī)型的輸出更高達(dá)3600Hz。
　?。?）速度控制精度：FOC+PG閉回路控制，可達(dá)+/-0.02%。
　　（4）低速力矩：0.5HZ可達(dá)150%。
　　（5）可做馬達(dá)參數(shù)和負(fù)載慣量估測(cè)以及高速弱磁曲線(xiàn)估測(cè)功能。
　?。?）機(jī)械煞車(chē)控制功能、瞬時(shí)停電時(shí)減速功能。
　?。?）馬達(dá)溫度回授保護(hù)（PTC）功能。
　　
　　

5 結(jié)束語(yǔ)
　　當(dāng)今加工業(yè)飛速發(fā)展，而自動(dòng)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(dòng)化控制邁進(jìn)。中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)具有高開(kāi)放性、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，在很多專(zhuān)用加工機(jī)械上都有很大的發(fā)展空間和潛力，再配合中達(dá)其他自動(dòng)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(hù)的機(jī)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(jī)床所加工出來(lái)的產(chǎn)品，在質(zhì)量和效率上都有很大程度提高。