西門子802C數(shù)控系統(tǒng)在軸承外溝磨床數(shù)控化改造中的應(yīng)用

黃木清 李向軍

(常州三利數(shù)控裝備科技有限公司，江蘇常州 213001)

筆者一客戶公司有多臺軸承外溝磨床3MZ1410S，該機床機械標(biāo)準(zhǔn)配置包括床身、防護罩、工件軸、自動上下料、砂輪電主軸、工件和砂輪進給系統(tǒng)、單點圓弧修整器、電磁無心夾具、液壓和潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。機床有2個工件進給軸和2個砂輪進給軸，可以同時進行粗磨精磨加工。由于機床采用PLC控制，進給采用液壓系統(tǒng)，精度調(diào)整需要人工手動操作完成，生產(chǎn)效率不高，廢品率高，再加上機床老化已經(jīng)無法批量生產(chǎn)，維修成本高，周期長，需要進行改造。

依據(jù)機床的現(xiàn)有功能和配置，結(jié)合客戶的改造成本要求，加工精度和加工效率要求。筆者公司采用了西門子經(jīng)濟型802C bl數(shù)控系統(tǒng)+611U+1FK7改造該機床。下文就改造方案和過程做一介紹。

1 機床改造基本配置

機械部分:原機床床身、砂輪電主軸、砂輪進給系統(tǒng)、單點圓弧修整器、電磁無心夾具、液壓和潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等保持留用。改造時對損壞的部件進行更換修復(fù)改進。把2個工件進給系統(tǒng)改成伺服電動機加減速器加精密滾珠絲桿副傳動(如圖1)。4比1的減速器，螺距5 mmP4級精度的精密滾珠絲桿副大大提高機械的傳動精度。

對原有上下料標(biāo)準(zhǔn)配置結(jié)構(gòu)進行改進，增加截料油缸。采用機械手和截料相結(jié)合的上下料結(jié)構(gòu)，動作迅速可靠。同時外加一個1 200 mm電動旋臺輔助上料裝置，提高操作工上料的效率，減輕操作工的勞動強度。平均上料一次無人監(jiān)管時間可以達(dá)到30～60 min。

電氣部分:采用西門子SINUMERIK 802C BASE LINE數(shù)控系統(tǒng)(6FC5500－0AA11－1AA0)，西門子伺服電動機(1FK7060－5AF71－1AG0)，SIMODRIVE 611 U全套伺服驅(qū)動裝置，外加直線測量系統(tǒng)光柵尺實現(xiàn)機床的閉環(huán)控制。系統(tǒng)閉環(huán)控制精度達(dá)到1 μm，加工圓度 ＜1 μm，尺寸誤差 ±2 μm，提高了產(chǎn)品加工的精度，并獲得良好的可靠性。

2 電氣控制硬件連接與設(shè)置

為了方便機床的操作和維修調(diào)整，電氣系統(tǒng)設(shè)計了手動和自動2種工作模式。在手動模式下，機床所有液壓和電氣動作都有獨立的旋鈕控制。在數(shù)控系統(tǒng)HMI上有機床各個動作的提示信息和報警文本。自動模式通過工件加工程序與PLC控制結(jié)合自動循環(huán)加工，有工件計數(shù)功能、計數(shù)到停機功能、砂輪修整和砂輪磨損自動補償功能等。

系統(tǒng)連接圖如圖2所示［1］。

數(shù)控系統(tǒng)有2個伺服進給軸，兩個軸的機械和電氣配置相同。X軸為粗磨進給軸，Z軸為精磨進給軸。系統(tǒng)X軸部分參數(shù)設(shè)置說明:

反饋系統(tǒng)相關(guān):

機械傳動比:(減速器減速比為4∶1，由于用光柵尺做直接測量系統(tǒng)位置反饋，系統(tǒng)設(shè)置減速比為1∶1)

機床R參數(shù)和M指令定義:

R100——產(chǎn)品預(yù)加工數(shù)量

R101——砂輪修整一次加工數(shù)量

R102——砂輪修整一次磨損量

R103——生產(chǎn)計數(shù)

R104——快進速度

R105——退刀速度

R110——粗磨速度

R120——精磨速度

R111——粗磨進給量

R121——精磨進給量

R112——粗磨延時

R122——精磨延時

M3/M4——砂輪正/反轉(zhuǎn)

M5——砂輪停止

M8/M9——冷卻開/關(guān)

M6/M7——工件電動機轉(zhuǎn)/停

M50/M51——修整器抬/落

M52/M83——修整器擺/停

M53/M54——上料/下料

M55/M56——砂輪進/退

M57/M58——電磁無心夾具充磁/斷磁

3 加工程序的編制

客戶的要求:

(1)改造后系統(tǒng)的操作必須簡單易用，要求不懂編程的操作工也可以使用。

(2)要求上文提到的R參數(shù)所指定的參數(shù)可以實時調(diào)整生效。如:產(chǎn)品預(yù)加工數(shù)量，精磨進給量等。

(3)磨削工藝必須按客戶的要求嚴(yán)格執(zhí)行。

(4)加工效率:10 s/件。

加工程序的編制直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和效率。在程序的編制前必須仔細(xì)觀察該機床原來的加工過程，聽取客戶多年積累下來的工藝要求和加工實施細(xì)節(jié)。編好的程序還要在試加工過程中進一步優(yōu)化改進，直至滿足客戶的要求，機床開始批量生產(chǎn)。

加工程序的流程圖如圖3所示。

4 結(jié)語

本文針對原機床的現(xiàn)狀，結(jié)合客戶使用機床的要求，提出了一種機床數(shù)控化改造方案，對舊機床改造有很好的參考價值。該機床改造后，運行穩(wěn)定，加工精度好效率高，得到用戶很高的評價。

［1］西門子股份有限公司.西門子802C數(shù)控系統(tǒng)簡明調(diào)試手冊［Z］.2003.