三菱數(shù)控系統(tǒng)在瓦楞紙磨床改造上的應用
文/習心暉
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用，為國內同行業(yè)機床的設計制造提供了一種思路，重點介紹了用戶程序的設計，從程序上避免了加工過程中因為重復循環(huán)造成的累計誤差。
一、機床基本情況
該瓦楞輥磨床是上世紀80年代由臺灣生產，工作臺往復運動采用液壓驅動，使用編碼器檢測工作臺位置，由專用的控制器控制工件的分度及磨削砂輪的升降。由于機床的電控元件老化，造成分度及位置檢測不準，同時由于液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定性造成工作臺運行速度不穩(wěn)定，很難保證工件的加工精度。因此決定對此機床進行數(shù)控化改造。
二、改造方案
1、機械改造：去掉原機床工作臺液壓驅動部分，將工作臺由原來的液壓驅動改為絲杠傳動，由伺服電機驅動，并增加絲桿潤滑功能，保證了工作臺運行速度的穩(wěn)定性。采用兩軸插補，可實現(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)（內藏64位CPU的高性能CNC，運算速度快）。系統(tǒng)提供了一路模擬主軸輸出用于控制砂輪轉速；系統(tǒng)最小控制單位為1um，很好的滿足了機床的精度要求。
X軸（工作臺）；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)驅動。
工作臺控制：
因為瓦楞輥的加工周期較長，所以采用絕對值編碼器進行位置反饋，避免每次開機或加工中途停機而要重新回參考點，提高工作效率，保證了加工精度。根據(jù)加工工藝要求，編制專用的加工程序，通過參數(shù)設置界面，只需設置起點坐標、工件長度、齒數(shù)、粗磨次數(shù)、精磨次數(shù)等參數(shù)就可自動完成加工過程。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)由加工程序通過專用的程序和算法自動計算。使每齒的分度數(shù)誤差最小，并且避免每轉的加工后的累積誤差。利用手輪插補功能，可在加工過程中對當前加工齒的度數(shù)進行微調，用來修正砂輪的磨削位置。
磨削砂輪控制：
（1）砂輪旋轉使用變頻器控制，旋轉速度可通過程序或參數(shù)設定。
（2）砂輪的進給使用伺服電機控制。進給量和修正量可通過人機界面設定。
（3）與工作臺伺服電機聯(lián)動，可進行直線和圓弧插補，滿足工件輪廓曲線的加工。
3、硬件設計
在硬件設計過程中，考慮了系統(tǒng)可擴展性，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，很好的滿足了機床的控制要求。
機床硬件互連圖如下：
4、軟件設計
1）根據(jù)工藝要求設置必要的變量，用于輸入加工參數(shù)。
#100＝(粗磨修刀量)；#116＝(第１圈精磨進刀量) #128(修砂輪終點位置)
#101＝(第１圈粗磨進刀量)#117＝(第2圈精磨進刀量)#129（X軸行程終點）
#102＝(第2圈粗磨進刀量)#118＝(第3圈精磨進刀量)#130=粗磨循環(huán)設定次數(shù)
#103＝(第3圈粗磨進刀量)#119＝(第4圈精磨進刀量)#132=砂輪進刀修正量
#104＝(第4圈粗磨進刀量)#120＝(第5圈精磨進刀量)#134=精磨循環(huán)設定次數(shù)
#105＝(第5圈粗磨進刀量)#121(精磨修刀量)；#138=砂輪進刀速度
#106＝(第6圈粗磨進刀量)#123(X軸空位)#140=軋輥全長
#107＝(第7圈粗磨進刀量)#124(X軸凸磨起點)#141=
#108＝(第8圈粗磨進刀量)#125(A軸分度值)#142=凸起高度
#109＝(第9圈粗磨進刀量)#126(每圈粗磨循環(huán)數(shù))#143
#110＝(第10圈粗磨進刀量)#127(齒數(shù))
2）加工程序設計
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
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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
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M80
N108IF[#1132EQ#130]GOTO200
N110#1132=11
#180=0
G90G92A0
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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
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M80
N138IF[#1132EQ#130]GOTO200
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#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，調用了兩個循環(huán)磨屑的子程序，子程序號為9002和9102。子程序主要是用來傳遞加工參數(shù)。子程序具有通用性，不同的產品只需修改機床加工參數(shù)就可進行加工。
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、結束語
本次改造從電氣和機械兩個方面著手，利用當前先進的數(shù)控技術，結合工藝要求，利用人機界面，操作人員只需輸入產品外形尺寸，就能夠極大的滿足不同規(guī)格的產品加工需求。不僅提高了生產效率，也保證了加工精度。
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