华中数控系统在磨床改造方面应用实例

杨东明 张思远 郭家骏

通用技术集团大连机床有限责任公司 辽宁大连 116620

卧轴矩台平面磨床M7132H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。

系统采用华中数控系统18iT，此系统的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寸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[1]。

卧轴矩形平面磨床数控化改造方案如下：

1 机械和液压部分

（1）保持现有的液压部分、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，平面磨床要求做好的轴就是是该轴，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，把旧的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轴的伺服电机，因Z轴是进行上下的往复运动，伺服电机要选用带报闸，使该轴在断电的情况下Z轴不能移动[2]。

（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，但是还是有一定的冲击性，主要是该轴对精度要求不高，保持原来的液压控制方式，液压控制的稳定性还是非常好的。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，进给设定的进给量，因Z轴改造为伺服电机进行控制，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，因为不停的进行往复运动，可能会造成使用寿命，对伺服电机的影响也很大，导致该平面磨床故障率增加，所以建议继续采用液压动力，使用扎制丝杠，液压换向阀提供换向。就是继续使用原厂家结构，不进行改变，不建议更换为滚珠丝杠。

2 电气部分

（1）原机床电气控制部分不变，提供液压站、冷却电机、砂轮电机三相电源，继续由原机床电气柜来控制，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）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24伏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]。

（3）外部信号，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，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。伺服电机的动力电缆、编码器电缆、伺服电机报闸电缆要连接好。

3 数控系统

数控系统要在原来的系统上进行二次开发，因18iT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加工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软件开发，实现二次开发界面。

4 调试与试磨

（1）在上电之前要根据图纸检查线路是否和图纸一直，接线端子、端子排是否连接牢固。用万用表测量地线要连接正确，牢固。准确测量输入信号、输出信号、端子排等各信号与地线是否正常，全部检查完毕后可以进行上电调试。上电后液压站的压力表会显示实际压力，压力正常后机床就可以正常工作，平面磨床的工作台和砂轮架的控制由液压来提供动力，由液压阀进行控制。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。

（2）数控系统上电后，首先对伺服驱动器的参数进行修改，调试到和伺服电机匹配的相应参数，使伺服驱动器和伺服电机发挥更好的性能。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，挡铁的位置和距离要调整好。极限开关和急停开关要进行测试，以保证加工安全。回安全点开关进行测试，达到使用要求。全部调整好后数控系统就可以进行试磨工件。

（3）试磨工件。首先是进行Z轴的回零操作，回到机床的机械原点，完成后，进行对刀操作。在二次开发界面内，输入砂轮修整器的高度。在刀补的对刀界面完成，使Z轴移动到砂轮修整器的位置，建立工件坐标系。在二次开发界面内，设置砂轮的安全高度，粗磨起始点，粗磨每次进给量，精磨起始点，精磨每次进给量，完成值。根据实际的加工工件把相应的参数进行赋值，数控系统自动运动宏程序时就会调用该组数据。把工作台上的工件安装好，调整工作台的往复运动速度和运动距离，调整砂轮架的运动速度和运动距离。给砂轮电机信号，使砂轮电机进行旋转。根据对刀的数据，数控系统会按预编宏程序进行运行，运行完毕后返回安全点，加工完毕。

数控平面磨床比较适合在加工中大批量的加工工件，这时会大大降低操作工人的体力劳动，减轻工作压力，提高工作效率，提高工件的加工精度，是数控平面磨床的发展的必然趋势。