华中18iT数控系统在卧轴矩台平面磨床改造中的应用

2013-08-23大连光洋科技工程有限公司辽宁116600丁云飞

金属加工(冷加工) 2013年21期

大连光洋科技工程有限公司（辽宁 116600）丁云飞

大连高金数控集团有限公司（辽宁 116620）杨东明

数控系统的快速发展，带动新一轮的机床设备技术升级，使机床的操作更加简单，人性化界面使操作工更好地操作控制机床设备，以达到客户高精度、高速度、高效率的生产要求，是普通设备改造的发展方向。下面介绍华中数控18 iT系统在杭州机床厂生产的型号为M7132H卧轴矩台平面磨床（见附图）改造中的应用。

卧轴矩台平面磨床及18iT数控系统

1.卧轴矩台平面磨床的工作原理及18 iT系统介绍

M7132H卧轴矩台平面磨床主要用砂轮旋转研磨工件以使其可达到要求的平整度，工件由矩形电磁工作台吸住或夹持在工作台上，并作纵向往复运动。砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作横向间接进给运动，滑座可沿立柱的导轨作垂直间歇进给运动，用砂轮周边磨削工件，磨削精度较高。

华中数控系统18 iT，数控单元采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业PC，配置5.7″液晶显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体，采用电子盘程序存储方式以及CF卡，具有低价格、高性能、结构紧凑、易于使用、可靠性高等特点。

2.卧轴矩形平面磨床改造方案

（1）确认磨床的机械和液压部分经过系统分析：①保留现有的液压部分、润滑部分、冷却部分。液压部分继续使用，主要是给砂轮架和工作台提供液压动力。②该磨床滑座沿立柱进行往复运动，在数控系统里面定义为Z轴，该轴的控制精度直接影响到机床的精度和加工工件的精度，把滑座的传动部分拆除掉，更换为新的滚珠丝杠，做好丝杠安装支架，伺服电动机的安装支架，选好使用轴承的规格型号、联轴器的型号规格，安装好Z轴的滚珠丝杠和Z轴伺服电动机，因Z轴实现上下的往复运动，根据Z轴的负载重量，最终确定Z轴选用15N·m带报闸伺服电动机，使该Z轴在断电的情况下不能移动。③该磨床的砂轮架沿燕尾进行往复运动，虽然运动速度不快，但是有一定的冲击性，但该轴对精度要求不高，保持原来的液压控制方式。在正常的加工过程中，砂轮架的每次往复运动都会带动Z轴进给，因Z轴改造为伺服电动机进行控制，所以需要一个计数信号提供给数控系统，达到控制Z轴作用，需要在砂轮架上安装感应开关来进行计数。④工作台在加工过程中主要是进行往复运动，该轴运动速度比较快，且惯性也比较大，但要求控制精度不高，如果使用滚珠丝杠，因为不停地进行往复运动，会影响使用寿命，对伺服电动机的影响也很大，导致该平面磨床故障率增加，因此继续使用原结构，不进行改变。

（2）磨床电气控制部分的改造方案 ①保留原机床电气控制部分不变，为液压站、冷却电动机、砂轮电动机提供三相电源，原机床的控制面板的开关进行保留，同时数控系统也可以提供控制，方便用户操作。②制作新的电器柜，主要提供伺服驱动的电源。数控系统的电源、直流24V电源由外部稳压电源进行提供。数控系统的指令电缆，输入、输出信号都连接到端子排上，手持单元也连接好，新电柜的电源线从原电气柜的电源引出。③外部信号处理。机床需要提供Z轴回零开关，回零开关给系统提供机床机械原点。极限开关主要保护机床，防止机床进给超过机床行程。感应信号主要提供砂轮架往复运动的次数，数控系统通过检测相应次数，来进行Z轴位置的计算。④伺服电动机的动力电缆、编码器电缆、伺服电动机报闸电缆按照说明连接好。

（3）数控系统的处理 18 iT主要是应用数控车床，数控车床的加工使用方法和平面磨床的加工使用方法差别很大，所以要针对平面磨床的加工特点进行针对性的开发上层软件。因平面磨床主要是砂轮架和工作台的往复运动再配合数控系统对Z轴的精确控制来达到加工要求，对刀方面要更加简单易懂，加工程序采用宏程序进行编写，对刀时只要经过简单赋值就可以对不同高度不同宽度的工件进行加工。要根据平面磨床加工特点进行开发软件，达到更好的人机交互性。

3.机床调试

在机床上电之前，根据图样确认线路和图样一致，接线端子、端子排连接牢固。用万用表测量地线连接正确，牢固。准确测量输入信号、输出信号、端子排等各信号正常，全部检查完毕后可以进行上电调试。

（1）电源检查检查总电源在380V±5%，三相电源是否平衡，伺服变压器输入电压（正常380V）和输出电压（正常220V）是否正常，控制变压器输入电压（正常380V）和输出电压（正常220V）是否正常，全部测量正常准确无误后，空气开关和断路器逐一合上，数控系统、伺服驱动、液压马达等都会正常工作。

（2）液压部分检查液压站工作后其压力表会显示实际压力，由于平面磨床的工作台和砂轮架的控制由液压来提供动力，所以液压站压力正常后机床才可以正常工作。工作台和砂轮架的往复运动的速度可以由液压阀的开合大小来进行控制，因工作台的惯性比较大，换向时需要时间，所以调整时要小幅度准确调整，达到加工工件时所需要的往复运动速度。

（3）数控系统及伺服驱动调试数控系统上电后，首先对伺服驱动器的参数进行修改，调试到和伺服电动机匹配的相应参数，使伺服驱动器和伺服电动机发挥更好的性能。根据数控系统的I/O诊断功能调整感应信号的位置和相应距离，使感应开关稳定工作。回零开关要进行测试，根据I/O状态，调整好挡铁的位置和距离。极限开关和急停开关要进行测试，以保证加工安全。全部调整好后数控系统就可以进行试磨工件。