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       近年來國(guó)內(nèi)大規(guī)格滾珠絲桿需求正在迅速增長(zhǎng)，10m絲桿的需求更為突出。10m絲桿主要用于大型數(shù)控龍門銑、落地鏜床、機(jī)場(chǎng)登機(jī)通道等大型設(shè)備。2009年作為國(guó)家科技重大專項(xiàng) ，我公司承擔(dān)了“大型精密、高效數(shù)控螺紋加工設(shè)備” 研發(fā)工作， SK7450×100的10m數(shù)控絲杠磨床是國(guó)內(nèi)目前最大的螺紋磨床，可整體磨削10m絲杠。由于工件的外圓需要磨削，單獨(dú)為此機(jī)床配備一臺(tái)10m外圓磨床成本太高，因此該機(jī)床應(yīng)具備外圓磨削功能。因工件為單向磨削，返程時(shí)間長(zhǎng)，希望在工件返回磨削起點(diǎn)的過程中完成砂輪修整任務(wù)。長(zhǎng)絲桿價(jià)值高，突然停電將會(huì)導(dǎo)致正在加工的工件報(bào)廢，因此要求機(jī)床必須具備斷電回退功能。該機(jī)床在外接電源突然斷電的情況下，Z 、C 軸在聯(lián)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，X軸（砂輪）能作出快速響應(yīng)，朝機(jī)床進(jìn)給的反方向回退0.5mm以上，保護(hù)工件不被損壞。

       1.螺紋磨床基本結(jié)構(gòu)及工作原理

       SK7450×100為5軸數(shù)控螺紋磨床，原理如圖1所示。

       X 為砂輪架前后進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；Z 為工作左右運(yùn)動(dòng)；C 為工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；V 為修正輪上下運(yùn)動(dòng)；W為修正輪左右運(yùn)動(dòng)；V、W軸的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)可完成砂輪齒形修整，Z 、C 軸的聯(lián)動(dòng)形成螺旋線，在磨削過程中，C 軸轉(zhuǎn)360°，Z 軸走一個(gè)螺距，切削過程中必須保證嚴(yán)格的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。外界停電時(shí)，Z 、C軸停止運(yùn)動(dòng)，砂輪由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，工件和砂輪接觸的區(qū)域多磨去一部分金屬，造成工件損壞。

       X、Z 、C 分配在通道1，V、W分配在通道2，X，Z 、V、W在機(jī)床數(shù)據(jù)中設(shè)為直線軸，且均設(shè)為幾何軸，C設(shè)為旋轉(zhuǎn)軸。

       2. 雙通道及軸轉(zhuǎn)換功能

       （1）雙通道 該機(jī)床設(shè)為雙通道，目的是可以同時(shí)運(yùn)行磨削程序和修整程序，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置如下。

       基本參數(shù)設(shè)定：

       10000 AXCONF_MACHAX_NAME_TAB: X1，Z1，C1，V2，W2

       10010 ASSIGN_CHAN_TO_MODE_GROUP [0]:1

       10010 ASSIGN_CHAN_TO_MODE_GROUP [1]:1

       19200 $ON_NUM_CHANNELS:2

       通道CH1參數(shù)設(shè)定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定義幾何軸）

       20060 AXCONF_GEOAX_NAME_TAB[0，1]:X1，Z1

       （幾何軸名稱）

       20070 AXCONF_MACHAX_USED[0，1，2，3，4]:1-5

       （第1通道顯示軸數(shù)）

       V 、W 設(shè)在兩個(gè)通道中，主通道為CH2，在CH1中該軸名稱反向顯示，便于觀察。

       20080 AXCONF_CHANAX_NAME_TAB[0，1，2，3，4]:X，Z，C，V，W（軸名稱）

       通道CH2參數(shù)設(shè)定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定義幾何軸）

       20060 AXCONF_GEOAX_NAME_TAB[0，1]V，W（幾何軸名稱）

       20070 AXCONF_MACHAX_USED[0，1]:1-2

       20080 AXCONF_CHANAX_NAME_TAB[4，5]: V，W

       （2）軸轉(zhuǎn)換功能應(yīng)用 機(jī)床上電后C 軸默認(rèn)為主軸形式，執(zhí)行螺紋磨削程序前，在MDA方式下，執(zhí)行M70指令，將C 軸轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)軸，然后回參考點(diǎn)。外圓磨削時(shí)，外圓磨削程序前執(zhí)行一條指令SPCON，將旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)換成主軸，NC程序中可以用S指令給定主軸轉(zhuǎn)速。

       （3）第2通道應(yīng)用 螺紋磨削時(shí)，工件從起點(diǎn)磨到終點(diǎn)時(shí)，當(dāng)砂輪退出工件，在第一通道的磨削主程序中通過執(zhí)行M代碼啟動(dòng)CH2上的修整程序，工件返回和砂輪修整同時(shí)執(zhí)行，節(jié)省了加工時(shí)間。

       砂輪修整程序也可以通過機(jī)床面板上的按鍵啟動(dòng)。

       砂輪修整補(bǔ)償量可存放在自定義的公用變量GT中，第1通道的磨削程序可以用來進(jìn)行砂輪修整補(bǔ)償。

        3. 斷電回退功能

        （1）硬件配置及連線 系統(tǒng)選用SIEMENS840D，PLC 為S7－300，驅(qū)動(dòng)器為611D，交流伺服電動(dòng)機(jī)為1FT6系列和1FK系列。為了降低成本，采用國(guó)產(chǎn)電容器和UPS，硬件連接電路如圖2所示。

       （2）電路工作原理 在圖2所示電路中，UPS為PC機(jī)所用600W UPS電源，開關(guān)K為UPS電源控制開關(guān)。當(dāng)開關(guān)K閉合時(shí)，UPS電源工作，向外部提供AC220V交流電，供給后面的DC24V用；當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)，停止向外提供AC220V交流電。開關(guān)K用來檢測(cè)是外界停電還是機(jī)床正常關(guān)機(jī)，開關(guān)K與機(jī)床總電源開關(guān)聯(lián)動(dòng)。外界停電時(shí)K是閉合的，正常關(guān)閉機(jī)床電源時(shí)K是斷開的。當(dāng)UPS外部無AC220V供電時(shí)，UPS自動(dòng)切換到逆變狀態(tài)，正常向直流電源供給AC220V交流電壓，從而實(shí)現(xiàn)了DC24V直流電源的不間斷供電。驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力電是由并接在直流母線上的電容儲(chǔ)備的電能供給的，電源模塊上可外接最大電容的容量，在西門子技術(shù)資料上查到，該機(jī)床采用的電容模塊為1.5mF。需要實(shí)現(xiàn)斷電回退功能的機(jī)床所選電源模塊必須是具備能量回饋功能，本機(jī)床采用的是E/R－MODUL模塊，訂貨型號(hào)為6SN1145－1BA01－0BA3。

       （3）回饋參數(shù)及程序 西門子的斷電回饋為選項(xiàng)功能，只有在訂貨時(shí)選上此功能才能激活。機(jī)床數(shù)據(jù)中需設(shè)置下列數(shù)據(jù)：

       1634:LINK_VOLTAGE_RETRACT 580;

       1635:GEN_AXI_MIN_SPEED 0r/min;

       1637:GEN_STOP_DELAY 100ms;

       1638:RETRAC_TIME 500ms;

       1639:RETRACT_SPEED 400000H;

       NC程序中需增加下列程序段：

       $MA_ESR_REACTION[X]=11

       $AA_ENABLE[X]=1

       IDS=1 WHENEVER $AA_E SR_S TAT[X]>0 DO

       POS[X]=5

       此程序段可以放在螺紋加工循環(huán)程序之前，當(dāng)直流母線電壓低于580V時(shí)，機(jī)床即開始執(zhí)行斷電回退功能。

       4. 結(jié)語