關(guān)鍵詞　精密螺紋磨床　數(shù)控系統(tǒng)　控制器　頭架

Use SKY NC system for retrofitting precision
thread grinder

Yin Yanchi

　　SB7320半自動(dòng)精密螺紋磨床，是漢江機(jī)床廠70年代末為躍進(jìn)汽車集團(tuán)轉(zhuǎn)向器廠設(shè)計(jì)制造的、專門用于加工汽車方向機(jī)滾珠螺桿的精密螺紋磨床，是該廠的關(guān)鍵設(shè)備之一。該機(jī)床采用與非門元件組成的邏輯電路和時(shí)序電路構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控柜里印刷電路板多達(dá)50余塊；3個(gè)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路是大功率三極管組成的模擬放大電路；數(shù)據(jù)用8個(gè)一位或兩位撥盤和8個(gè)按鍵輸入；機(jī)床控制部分是繼電器、接觸器構(gòu)成的程序控制電路。機(jī)床的線路復(fù)雜，可靠性差，維修困難。該磨床經(jīng)過(guò)十幾年的使用，系統(tǒng)已落后，故障頻率高。1995年我廠對(duì)這臺(tái)數(shù)控磨床進(jìn)行了改造。
　　機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)如果用當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，是用單板機(jī)作主控單元，I/O口數(shù)量很少，且編程也較繁瑣，無(wú)法適應(yīng)這臺(tái)機(jī)床的要求。若用FANUC、SIEMENS系統(tǒng)的價(jià)格很昂貴。而南京四開電子企業(yè)有限公司開發(fā)的SKY數(shù)控系統(tǒng)，是在普通計(jì)算機(jī)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)的。它使用32位80386CPU，配有270M以上的硬盤、1.44M軟驅(qū)及14英寸彩顯，使用標(biāo)準(zhǔn)鍵盤等一整套完整的電腦作為主控單元，I/O口數(shù)量也可滿足不同程控的需求。在機(jī)床不工作時(shí)亦可作普通電腦使用。驅(qū)動(dòng)元件可以是伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)工作在UCDOS漢字操作平臺(tái)上，可實(shí)現(xiàn)兩軸或三軸聯(lián)動(dòng)。其價(jià)格雖比普通經(jīng)濟(jì)型數(shù)控稍貴些，但性能價(jià)格比是一般經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的3.5倍以上。SKY數(shù)控系統(tǒng)用電腦的COM1串口或擴(kuò)展的串口與外界進(jìn)行通訊，I/O通訊口完全滿足我們的使用。
　　我們使用日本三菱公司生產(chǎn)的F1—MR60可編程控制器和F1-ER60擴(kuò)展單元作為機(jī)床的控制器。PLC和NC之間的通訊共有30位，由兩個(gè)串行口完成。數(shù)控程序的執(zhí)行是在PLC程序控制下進(jìn)行的，完全包容了機(jī)床原有的功能和操作方式。為適應(yīng)原機(jī)床的操作方式和功能，我們采用的數(shù)控編程方式，似同用R參數(shù)編程的方法，把原機(jī)床的撥盤、按鍵輸入數(shù)控?cái)?shù)據(jù)的操作方式全部改為在數(shù)控系統(tǒng)的漢字操作屏上，設(shè)置/選擇參數(shù)和選擇操作方式。我們把所有的操作簡(jiǎn)單化，一開機(jī)即進(jìn)入系統(tǒng)初始化狀態(tài)，可根據(jù)顯示屏上的提示選擇機(jī)床的操作說(shuō)明界面或機(jī)床工作界面。在操作說(shuō)明界面里，我們編制了機(jī)床使用SKY數(shù)控系統(tǒng)的操作方法和安全操作規(guī)程。在機(jī)床工作界面里，我們把機(jī)床的磨削工作方式（手動(dòng)/自動(dòng)、單向磨削/雙向磨削、粗磨/半精磨/精磨），磨削循環(huán)次數(shù)，砂輪修整方式（手動(dòng)/自動(dòng)），粗磨、精磨進(jìn)給量，砂輪修整次數(shù)及修整量等參數(shù)用菜單一一在屏幕上列出，僅使用鍵盤上的↑、↓、←、→光標(biāo)鍵進(jìn)行選擇和修改。同時(shí)在屏幕上還顯示工件加工時(shí)的動(dòng)態(tài)尺寸。
　　數(shù)控系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)元件是3個(gè)步進(jìn)電機(jī)，即：砂輪進(jìn)給電機(jī)、砂輪修整器進(jìn)給電機(jī)及工作臺(tái)傳動(dòng)絲桿間隙補(bǔ)償電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)滾珠絲桿用一對(duì)齒輪嚙合。其中，被動(dòng)齒輪用一對(duì)1/2主動(dòng)齒輪齒寬的齒輪疊成，兩齒輪用彈簧產(chǎn)生一定的錯(cuò)位角，可自動(dòng)消除主、被動(dòng)齒輪的嚙合間隙。機(jī)床的頭架轉(zhuǎn)動(dòng)直流電機(jī)改用三相異步電機(jī)，用日本三菱變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行交流無(wú)級(jí)調(diào)速。由于電機(jī)和頭架軸用皮帶聯(lián)接，根據(jù)機(jī)床工作的轉(zhuǎn)速范圍，選擇恰當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)比，使電機(jī)工作在25～60Hz之間，保證了頭架電機(jī)有較好的機(jī)械特性和良好的啟動(dòng)特性。頭架的轉(zhuǎn)動(dòng)在機(jī)床工作時(shí)是不變的，故其速度的調(diào)整僅用調(diào)速電位器調(diào)整。
　　由于工件毛坯尺寸差異較大，對(duì)部分尺寸較大的工作毛坯必須使用手動(dòng)磨削，所以保留了手動(dòng)磨削。在手動(dòng)時(shí)，除手動(dòng)砂輪進(jìn)給外，砂輪的修整及工作臺(tái)絲桿間隙補(bǔ)償仍按預(yù)置的量自動(dòng)進(jìn)給。
　　為確保機(jī)床的安全操作，我們?cè)O(shè)置了安全保護(hù)系統(tǒng)及強(qiáng)制中斷功能。在磨削中若需中斷程序運(yùn)行，操作者只要按下“砂輪后退”按鈕，砂輪則快速后退并中止程序。操作者按下“Esc”鍵，退出數(shù)控系統(tǒng)。機(jī)床在“手動(dòng)調(diào)整”方式下，進(jìn)行必要的調(diào)整后，使機(jī)床處于磨削初始狀態(tài)。鍵入“7320”文件名后，重新進(jìn)入“自動(dòng)磨削”狀態(tài)繼續(xù)工作。PLC與NC之間的30位通訊信號(hào)，在調(diào)試或維修中，可在數(shù)控系統(tǒng)的電腦上用DEBUG語(yǔ)句檢驗(yàn)數(shù)據(jù)通訊是否正確，給維修帶來(lái)了方便。這臺(tái)機(jī)床1995年4月交付使用至今。