【摘 要】數(shù)控磨床是一種對(duì)精度要求非常高的機(jī)床，在這里我選用FANUC 0i-TD系統(tǒng)坐為數(shù)控磨床的控制核心，并針對(duì)磨床的各種加工要求對(duì)FANUC系統(tǒng)的功能進(jìn)行研發(fā)，其中我們應(yīng)用了斜軸功能，宏程序，絕對(duì)光柵尺功能以及跳轉(zhuǎn)功能。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控磨床 FANUC 絕對(duì)光柵尺

做為大多數(shù)機(jī)械加工的最后一道工序，數(shù)控磨床對(duì)自身的精度要求很高，自身精度的好壞直接影響到工件的質(zhì)量，所以做為數(shù)控機(jī)床的大腦——數(shù)控系統(tǒng)，本身的系統(tǒng)性能與運(yùn)算能力直接的決定了機(jī)床性能的優(yōu)劣，在這里我們選用FANUC Series 0i-TD系統(tǒng)做為數(shù)控磨床的控制中心，并針對(duì)數(shù)控磨床的性能要求對(duì)FANUC系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

一、硬件環(huán)境

該軸頸磨床采用X、Z雙數(shù)控進(jìn)給軸，其中X軸為斜軸，與Z軸程70度角夾角，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控磨床的數(shù)控加工及鏟砂輪等工作；主軸采用模擬主軸，可實(shí)現(xiàn)45m/s線速度的磨削工作；另有還有旋轉(zhuǎn)軸——C軸用于工件的旋轉(zhuǎn)工作；工件松夾部分，用于對(duì)磨削工件的裝夾工作；測(cè)量部件，用于測(cè)量工件的加工尺寸；冷卻部件，用于加工時(shí)對(duì)工件的冷卻和機(jī)床自身的冷卻工作；液壓部件，用于機(jī)床的輔助動(dòng)力工作，以下我們就對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行介紹。

（一）進(jìn)給軸

該機(jī)床進(jìn)給軸采用FANUC伺服電機(jī)配原裝FANUC驅(qū)動(dòng)器，能夠進(jìn)很好的完成機(jī)床的各項(xiàng)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)雙軸的插補(bǔ)工作，為了保證機(jī)床的精度，另其不會(huì)由于回原點(diǎn)速度不同、斷電以及一些外界因素而對(duì)機(jī)床精度造成的影響，我們?yōu)檫@兩個(gè)進(jìn)給軸配上了絕對(duì)值光柵尺，此種光柵尺內(nèi)部有零點(diǎn)標(biāo)記，可以在首次上電后根據(jù)工件與機(jī)床的情況自行定義原點(diǎn)位置，在以后的加工時(shí)不用每回?cái)嚯姾蠖家M(jìn)行的回參考點(diǎn)工作； 此種光柵尺為絕對(duì)值光柵尺，本身配有電池盒，可保證機(jī)床坐標(biāo)系坐標(biāo)不會(huì)因?yàn)閿嚯姸淖?，很好的保證了機(jī)床的加工精度；其中X軸為斜軸，與Z軸程70度角夾角，采用斜功能以保證加工要求，該機(jī)床通過(guò)光柵尺以及兩軸的插補(bǔ)功能完成加工和砂輪修整工作。

（二）主軸

該臺(tái)機(jī)床主軸采用模擬主軸結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)0-45m/s的調(diào)速范圍，通過(guò)FANUC數(shù)控系統(tǒng)模擬給定電壓的控制，可根據(jù)砂輪的大小調(diào)整砂輪的轉(zhuǎn)速，以保證砂輪表面的線速度保持在45m/s范圍內(nèi)。

（三）C軸

該軸為旋轉(zhuǎn)軸，用于機(jī)床工作時(shí)代動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，以保證工件的圓度，控制方式為變頻器控制，分兩個(gè)檔位，兩種速度，以保證工件加工的光潔度，速度為事先設(shè)置好的。

（四）測(cè)量系統(tǒng)

此機(jī)床的測(cè)系統(tǒng)包括測(cè)量?jī)x、定位儀、測(cè)量?jī)x；定位儀用于對(duì)工件水平方向進(jìn)行定位，以保證工件水平方面的尺寸，測(cè)量?jī)x用于測(cè)量軸頸尺寸，并根據(jù)測(cè)量尺寸時(shí)刻向測(cè)量?jī)x反饋信號(hào)，以保證軸頸的圓度與錐度還有尺寸；測(cè)量?jī)x為測(cè)量系統(tǒng)的核心，它可以根據(jù)測(cè)量?jī)x與定位儀反饋的尺寸信號(hào)向數(shù)控系統(tǒng)反饋信號(hào)，以保證各個(gè)加工動(dòng)作的完成，從而保證加工尺寸，它是磨床的關(guān)鍵。

（五）液壓系統(tǒng)和松夾部件

數(shù)控磨床的液壓系統(tǒng)與松夾部件是配合使用的，由液壓為頂尖提供動(dòng)力，來(lái)完成工件的夾緊與放松工作，在工作過(guò)程中由單向閥保持頂尖壓力，保證工件不會(huì)脫落，液壓系統(tǒng)還控制著定位儀與測(cè)量?jī)x的伸出與縮回工作。

（六）冷卻系統(tǒng)

磨床的冷卻系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：第一個(gè)為油冷部分，由于機(jī)床長(zhǎng)期的工作，液壓油會(huì)變熱，油的潤(rùn)滑效果就不好，這時(shí)就應(yīng)通過(guò)冰箱來(lái)對(duì)液壓油進(jìn)行冷卻，以保證機(jī)床的正常運(yùn)行；第二個(gè)為水冷部分，主要用于加工工件時(shí)，給工件冷卻，以保證工件溫度恒定，不會(huì)因熱脹冷縮而對(duì)工件表面精度與光潔度造成影響。

二、加工步驟

磨床的加工過(guò)程可以分為以下步驟：

（一）判斷是否到達(dá)修整砂輪的加工次數(shù)

（二）如到達(dá)跳至砂輪修整子程序，否則向下執(zhí)行

（三）計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)

（四）端面測(cè)量，測(cè)量后執(zhí)行Z軸偏移值（工件零點(diǎn)）

（五）開(kāi)始主程序加工，C軸旋轉(zhuǎn)，打開(kāi)冷卻液

（六）粗磨子程序

（七）精磨子程序

（八）火花磨子程序

（九）尺寸子程序

（十）結(jié)束

通過(guò)以上步驟可以看出，磨削工作的主體大體可以分為兩個(gè)部分：

第一個(gè)部分是砂輪修整工作，他是磨床磨削的第一道工序，只有一個(gè)合格的成型砂輪，才會(huì)磨削出精度高的工件，所以在正常的磨削工作開(kāi)始前，首先要進(jìn)行砂輪的修整。

第二個(gè)部分是磨削，在修整完砂輪后，就可以正常進(jìn)行磨削工作了，磨削工作又分為定位、開(kāi)始粗磨、粗磨到位到精磨、精磨到位到光磨、光磨到位四個(gè)階段，下面我就對(duì)這這四個(gè)階段進(jìn)行一下詳細(xì)的說(shuō)明：

在開(kāi)始加工時(shí)，工件通過(guò)定位儀首先進(jìn)行定位工作，當(dāng)定位完成后程序跳轉(zhuǎn)到下一段，開(kāi)始粗磨；此時(shí)X軸以相對(duì)較快的速度向工件方向進(jìn)刀，并開(kāi)始磨削，當(dāng)主軸的功率計(jì)到達(dá)設(shè)定值的時(shí)候，程序跳轉(zhuǎn)到下一段；接下來(lái)X軸以0.1～0.55mm的速度進(jìn)行磨削工作，測(cè)規(guī)伸出對(duì)工件進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，當(dāng)工件尺寸達(dá)到工藝要求尺寸的時(shí)候，粗磨到位程序跳轉(zhuǎn)到下一段；之后X軸以0.05～0.1mm的速度進(jìn)行磨削工作，當(dāng)工件尺寸到達(dá)設(shè)定尺寸的時(shí)候，精磨到位程序跳轉(zhuǎn)到下一段；最后X軸以0～0.05mm的速度進(jìn)行最后的光磨工作，當(dāng)測(cè)量?jī)x反饋信號(hào)反饋光磨到尺寸時(shí)，光磨到位程序跳轉(zhuǎn)到下一段，砂輪馬上脫離工件表面，磨削結(jié)束。

三、結(jié)論

通過(guò)以上敘述，我對(duì)FANUC系統(tǒng)在數(shù)控磨床中的應(yīng)用以及宏程序進(jìn)行了詳細(xì)的講解，使得人們對(duì)其性能和應(yīng)用方法有了進(jìn)一步的了解，對(duì)FANUC系統(tǒng)的許多功能也有了更深的認(rèn)識(shí)，在未來(lái)的時(shí)間里，人們還可以對(duì)FANUC系統(tǒng)的功能進(jìn)一步研究，從而研發(fā)出更先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床。

參考文獻(xiàn)：

[1]FANUC Series 0i-TD 數(shù)控系統(tǒng)操作說(shuō)明書

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