王寶平

(北京發(fā)那科數(shù)控工程有限公司，北京 100102)

廣東某制冷設(shè)備有限公司使用的曲軸偏心磨床是從日本豐田公司進(jìn)口的曲軸偏心磨床，原來的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)為豐田公司專為自己生產(chǎn)的曲軸偏心磨床所開發(fā)的磨床專用數(shù)控系統(tǒng)。由于該磨床運(yùn)行近16 年，電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行極不穩(wěn)定數(shù)控系統(tǒng)老化，系統(tǒng)本身分離元件較多集成度不高，磨削進(jìn)給速度極不穩(wěn)定，磨削出的工件表面粗糙度值增大，產(chǎn)品合格率降低。為此該公司委托我公司進(jìn)行電氣系統(tǒng)改造，解決目前機(jī)床存在的問題。

1 系統(tǒng)改造方案

系統(tǒng)采用FANUC0iMD 系統(tǒng)代替原豐田數(shù)控系統(tǒng)，砂輪進(jìn)給X 軸和砂輪修整電動機(jī)Z 軸采用高精度ai 系列伺服電動機(jī);用于工件旋轉(zhuǎn)的頭架主軸(C 軸)也采用ai 系列伺服電動機(jī)來代替原來的主軸電動機(jī)，具有PMC 軸和CNC 軸的切換功能。保留MARPOS 主動式量儀控制砂輪磨削進(jìn)給保證工件的加工精度;保留豐田異種檢查裝置排除加工中異種規(guī)格工件的干擾。改造后的機(jī)床坐標(biāo)分配，0iMD 系統(tǒng)的X 軸用于砂輪磨削(或修整)前進(jìn)后退進(jìn)給，Z 軸用于砂輪修整時左右位置的移動(金剛筆固定在床身上不移動)。

2 功能介紹

2.1 砂輪磨削進(jìn)給工藝

曲軸偏心磨床進(jìn)給用FANUC 0iMD 系統(tǒng)控制，并通過MARPOS 主動式量儀和PMC 程序控制進(jìn)給量的大小，使用多步跳轉(zhuǎn)功能來保證加工件的精度。

2.2 砂輪修整進(jìn)給工藝及修整量的自動補(bǔ)償

工件自動加工中加工的工件總數(shù)達(dá)到要修整一次砂輪的數(shù)據(jù)(在#501 中設(shè)定)時，自動調(diào)用砂輪修整程序O09 號程序，修整結(jié)束后自動補(bǔ)償修整量，并修整工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)設(shè)定值。砂輪修整完后，不需要重新對刀即可進(jìn)行磨削加工。

此外還進(jìn)行砂輪修整多次的成型修整(修整次數(shù)在#507 中設(shè)定)O04 號程序和單次修整O08 號程序中，方便用戶選擇合適的修整方式。

為了靈活調(diào)整針對曲軸磨削后由于機(jī)床本身幾何精度產(chǎn)生的錐度問題，除了調(diào)整機(jī)床本身的幾何精度外，在以上的砂輪修整程序中還設(shè)有砂輪錐度修整選擇，在#551 中設(shè)定(錐度經(jīng)驗(yàn)值#551 為0 時非錐度修整，#551 不為0 時錐度修整，在修整程序中自動判別選擇跳轉(zhuǎn))。

在以上的修整方式中都設(shè)有當(dāng)砂輪外徑值等于或小于要更換砂輪時的外徑值時，“砂輪交換燈”亮的提示，提醒用戶砂輪已經(jīng)到了使用壽命，須及時更換新的砂輪。

3 動作順序軟件框圖

按主程序、子程序結(jié)構(gòu)編制軟件，軟件框圖見圖1～圖7。

4 程序及數(shù)控功能的實(shí)現(xiàn)

4.1 帶量儀加工主程序

4.2 加工主程序中調(diào)用的加工工件子程序

4.3 多步跳轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)

NO6200#1(SK0)設(shè)定為0 跳轉(zhuǎn)信號SKIP(X4.7)和多級跳轉(zhuǎn)信號(X4.0 -7)信號(為1 時跳轉(zhuǎn)信號有效，為0 時跳轉(zhuǎn)信號有效)

相關(guān)參數(shù)含義

X004 對應(yīng)信號地址及含義如圖8 所示，地址為硬件直傳點(diǎn)，沒有G 地址的對應(yīng)關(guān)系，所以PMC 中不用做對應(yīng)處理。

4.4 加工主程序O16 或單次修整程序O08 中調(diào)用的修整砂輪子程序

4.4.1 中斷型用戶宏程序

帶量儀加工主程序或砂輪修整程序執(zhí)行中出現(xiàn)緊急情況時，按下機(jī)床主面板的“非常返回”中斷當(dāng)前程序，調(diào)用返回X 軸機(jī)床零點(diǎn)子程序

4.4.2 中斷型用戶宏程序功能的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)使用中斷型用戶宏程序功能時需要將參數(shù)NO6003#7(MUS)設(shè)定為1，用戶宏程序的中斷信號為UNIT ＜G53#3 ＞，高電平有效，用法見圖9。編制的PMC 程序如圖10 所示。

圖10 中X3.0 為“非常返回”按鈕(黃顏色按下不帶鎖信號接常開點(diǎn)信號為高電平有效，而“非常停止”按紐為紅顏色，按下帶鎖旋轉(zhuǎn)釋放為接常閉點(diǎn)信號低電平有效)。

A2.2 為量儀各種情況報(bào)警;A2.4 為頭架主軸(C軸)在加工過程中因故障停止;A2.5 為砂輪軸在加工或修整過程中因故障停止。

在自動磨削或砂輪修整過程中出現(xiàn)以上情況時執(zhí)行中斷型用戶宏程序功能調(diào)用O9000 號宏程序X 軸快速回到機(jī)床零點(diǎn)(砂輪遠(yuǎn)離工件或金剛筆)的功能。

4.5 位置記憶鍵調(diào)用的程序

當(dāng)砂輪修整需要對刀，對刀完畢時，轉(zhuǎn)到自動方式按下“位置記憶“按鍵，則自動調(diào)用并執(zhí)行O2 號程序，執(zhí)行當(dāng)前X 機(jī)床坐標(biāo)保存在#535 中，砂輪先X 軸返回機(jī)床零點(diǎn)，再Z 軸返回到工件的加工位置;點(diǎn)亮“位置記憶完了”燈的動作。

4.6 手動砂輪單次修整程序

在自動方式下，當(dāng)滿足砂輪修整條件，“砂輪修正選擇”鍵選擇在“單次”時，按下主面板“砂輪修正”鍵，則自動調(diào)用并執(zhí)行O8 號程序。(調(diào)用修整砂輪O9 號子程序)

5 機(jī)床頭架主軸(C 軸)的PMC 軸與CNC 軸切換功能

通過編制PMC 程序來實(shí)現(xiàn)機(jī)床頭架主軸的PMC軸和CNC 軸的切換功能來實(shí)現(xiàn)該軸作為PMC 軸控制頭架主軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)的速度功能、用于手動回零(手動定向)、加工完工件頭架主軸固定在一點(diǎn)的自動定向功能;作為CNC 軸用于頭架主軸的點(diǎn)動、手搖功能(用于該軸裝卸夾具時C 軸的微量調(diào)整)的功能。

表1 第3 軸口作為PMC 軸或者作為CNC 軸時的功能切換表

(1)系統(tǒng)第3 個軸口定義為機(jī)床頭架主軸作為PMC 軸時需要設(shè)定參數(shù)NO.8010，其參數(shù)含義見圖11。

現(xiàn)在設(shè)定參數(shù)N8010A3P2 含義為系統(tǒng)第3 個軸口作為PMC 軸控制時使用B 組DI/DO(G154～G165)。

(2)第3 個軸口作為PMC 軸時需要G136.2 為1，定義該軸從CNC 軸切換成PMC 軸;作為CNC 軸需要G136.2 為0，定義該軸從PMC 軸切換成CNC 軸。具體功能切換見表1。

6 結(jié)語

改造后的機(jī)床經(jīng)過連續(xù)半年的使用，電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，磨削過程中砂輪進(jìn)給非常穩(wěn)定。曲軸的粗糙度值比以前顯著減小。一次性檢驗(yàn)，曲軸完全符合工藝要求，而且節(jié)拍比以前更快，節(jié)奏更緊湊，完全實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果。

［1］FANUC Series 0i-MODEL D/ FANUC Series 0i Mate-MODEL D連接說明書(功能篇)B-64303CM［Z］

［2］羅敏.4R 曲軸磨床砂輪修整程序設(shè)計(jì)［J］.制造技術(shù)與機(jī)床，2003(4):63 -66.