中達(dá)自動(dòng)化方案在外圓磨床上的高效應(yīng)用

　　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)高開放性的很好平臺(tái)。
　　中達(dá)通用型數(shù)控系統(tǒng)的顯示畫面、內(nèi)部PLC、I/O點(diǎn)規(guī)劃、內(nèi)部參數(shù)規(guī)劃都是開放的，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，使操作者的工作簡單、簡化，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)的開放性，能最大程度滿足每臺(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)能以最經(jīng)濟(jì)、簡便、高效的方式，為機(jī)床客戶量制解決方案。采用由中達(dá)高開放性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、最終客戶都得到滿意服務(wù)與效益最大化。
　　3.1PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
　　
　　（1）開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式PLC，能滿足各類制造商的不同要求。
　　（2）高清晰LCD液晶顯示，用戶可自行規(guī)劃畫面內(nèi)容。
　?。?）最多驅(qū)動(dòng)3路伺服軸（X、Y、A）。
　　（4）配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能，使操作更靈活。
　?。?）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。

　　3.2MCM數(shù)控參數(shù)修改
　　00012500;022Tool#1radiuscompensation
　　00000006;058X-axis，Backlashcompensation，0～255
　　00000027;059Y-axis，Backlashcompensation，0～255
　　00001500;061X-axis，JOGFeed-rate&power-onG01speed
　　00001500;062Y-axis，JOGFeed-ratespeed
　　00000010;064X-axis，ResolutionDenominator，(Encoderpulse)
　　00000004;065X-axis，ResolutionNumerator，(Ball-screwpitc
　　00000010;066Y-axis，ResolutionDenominator，(Encoderpulse)
　　00000004;067Y-axis，ResolutionNumerator，(Ball-screwpitc
　　00003000;079X-axis，G00Traversespeedlimit
　　00003000;080Y-axis，G00Traversespeedlimit
　　00000000;082X-axis，Directionofmotorrotation，0=CW，1=CCW
　　00000001;083Y-axis，Directionofmotorrotation，0=CW，1=CCW
　　00006000;093X-axis，SoftwareOTlimit，(+)direction
　　00006000;094Y-axis，SoftwareOTlimit，(+)direction
　　-09999999;096X-axis，SoftwareOTlimit，(-)direction
　　-00342000;097Y-axis，SoftwareOTlimit，(-)direction
　　00000256;136X-axis，HomegriddirectionduringHOMEexecutio
　　00000256;137Y-axis，HomegriddirectionduringHOMEexecutio
　　00000004;141X-axis，Denominator，MPGresolutioncalc.
　　00000010;142X-axis，Numerator，MPGresolutioncalc.
　　00000004;143Y-axis，Denominator，MPGresolutioncalc.
　　00000010;144Y-axis，Numerator，MPGresolutioncalc.
　　-00000001;161X-axisPitchErrormode
　　-00000001;162Y-axisPitchErrormode
　　00060000;164X-軸導(dǎo)螺桿螺距誤差補(bǔ)償每段長度設(shè)定
　　00050000;165Y-軸導(dǎo)螺桿螺距誤差補(bǔ)償每段長度設(shè)定
　　00000000;167X-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-1
　　-00000002;168X-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-2
　　-00000002;169X-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-3
　　00000010;207Y-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-1
　　00000006;208Y-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-2
　　-00000004;209Y-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-3
　　-00000008;210Y-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-4
　　00000002;211Y-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-5
　　-00000001;212Y-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-6
　　-00000001;213Y-軸40段補(bǔ)償量設(shè)定-7
　　
　　3.3加工變量定義　　

　　3.4NC程序范例
　?。?）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
　　G65P#460L3A#342B2.
　　G65P#464L31A12.5B4200
　　G65P#465L32A12.5B4200
　　G65P#466L03A12.5B#465
　　G65L1P#461A0
　　G00Y-#460
　　X-#341
　　G01V-2.F#345
　　N10
　　G03U-#466V#464R12.5
　　G02U#466V-#464R12.5
　　V-16.
　　V15.960
　　G65L2P#461A#461B1
　　G65P10L84A#461B250
　　G01V-0.01
　　G03U-#466V#464R12.5
　　G02U#466V-#464R12.5
　　V-10.
　　V10.
　　G01V0.005
　　G03U-#466V#464R12.5
　　G02U#466V-#464R12.5
　　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：00012500;022Tool#1radiuscompensation（第一組R刀具半徑補(bǔ)正值設(shè)定）。
　　o0002
　　G65P#430L3A#322B20.
　　G65P#431L2A#321B12.5
　　G65P#432L3A#431B#326
　　G65L1P#433A0
　　N20
　　G00Y-#430
　　X-#321
　　G41X-#431Y-#430D1
　　U-#328V-#328
　　G01V-35.F#331
　　G03U#326V-#326R#326
　　G01V#326
　　G40X-#432Y-#430
　　G65L2P#433A#433B1
　　G65L84P20A#433B#332
　　U-#329V-#329
　　G01V-35.F#331
　　G03U#326V-#326R#326
　　G01V#326
　　G40X-#432Y-#430
　　U-#330V-#330
　　G01V-35.F#331
　　G03U#326V-#326R#326
　　G01V#326
　　G40X-#432Y-#430
　　M02

　　4臺(tái)達(dá)伺服系統(tǒng)與變頻器
　　4.1ASDA-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，能夠全方位滿足工業(yè)用戶的需求，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。
　　（2）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。
　　（4）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)試更簡單、更快捷，且伺服定位更精準(zhǔn)，無超越量和加速度過沖。
　　（5）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)為滿足高端市場(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，完全能滿足CNC機(jī)床高速主軸的控制需求。利用獨(dú)特位置控制功能，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)：
　?。?）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，高端機(jī)型的輸出更高達(dá)3600Hz。
　　（3）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%。
　?。?）可做馬達(dá)參數(shù)和負(fù)載慣量估測(cè)以及高速弱磁曲線估測(cè)功能。
　?。?）機(jī)械煞車控制功能、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
　　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。可以看出，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)具有高開放性、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，在很多專用加工機(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)床所加工出來的產(chǎn)品，在質(zhì)量和效率上都有很大程度提高。