關鍵詞　精密螺紋磨床　數控系統　控制器　頭架

Use SKY NC system for retrofitting precision
thread grinder

Yin Yanchi

　　SB7320半自動精密螺紋磨床，是漢江機床廠70年代末為躍進汽車集團轉向器廠設計制造的、專門用于加工汽車方向機滾珠螺桿的精密螺紋磨床，是該廠的關鍵設備之一。該機床采用與非門元件組成的邏輯電路和時序電路構成的數控系統，數控柜里印刷電路板多達50余塊；3個步進電機的驅動電路是大功率三極管組成的模擬放大電路；數據用8個一位或兩位撥盤和8個按鍵輸入；機床控制部分是繼電器、接觸器構成的程序控制電路。機床的線路復雜，可靠性差，維修困難。該磨床經過十幾年的使用，系統已落后，故障頻率高。1995年我廠對這臺數控磨床進行了改造。
　　機床的數控系統如果用當時國內的經濟型數控系統，是用單板機作主控單元，I/O口數量很少，且編程也較繁瑣，無法適應這臺機床的要求。若用FANUC、SIEMENS系統的價格很昂貴。而南京四開電子企業有限公司開發的SKY數控系統，是在普通計算機平臺上實現的。它使用32位80386CPU，配有270M以上的硬盤、1.44M軟驅及14英寸彩顯，使用標準鍵盤等一整套完整的電腦作為主控單元，I/O口數量也可滿足不同程控的需求。在機床不工作時亦可作普通電腦使用。驅動元件可以是伺服電機或步進電機，數控系統工作在UCDOS漢字操作平臺上，可實現兩軸或三軸聯動。其價格雖比普通經濟型數控稍貴些，但性能價格比是一般經濟型數控系統的3.5倍以上。SKY數控系統用電腦的COM1串口或擴展的串口與外界進行通訊，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的F1—MR60可編程控制器和F1-ER60擴展單元作為機床的控制器。PLC和NC之間的通訊共有30位，由兩個串行口完成。數控程序的執行是在PLC程序控制下進行的，完全包容了機床原有的功能和操作方式。為適應原機床的操作方式和功能，我們采用的數控編程方式，似同用R參數編程的方法，把原機床的撥盤、按鍵輸入數控數據的操作方式全部改為在數控系統的漢字操作屏上，設置/選擇參數和選擇操作方式。我們把所有的操作簡單化，一開機即進入系統初始化狀態，可根據顯示屏上的提示選擇機床的操作說明界面或機床工作界面。在操作說明界面里，我們編制了機床使用SKY數控系統的操作方法和安全操作規程。在機床工作界面里，我們把機床的磨削工作方式（手動/自動、單向磨削/雙向磨削、粗磨/半精磨/精磨），磨削循環次數，砂輪修整方式（手動/自動），粗磨、精磨進給量，砂輪修整次數及修整量等參數用菜單一一在屏幕上列出，僅使用鍵盤上的↑、↓、←、→光標鍵進行選擇和修改。同時在屏幕上還顯示工件加工時的動態尺寸。
　　數控系統的驅動元件是3個步進電機，即：砂輪進給電機、砂輪修整器進給電機及工作臺傳動絲桿間隙補償電機。步進電機與傳動滾珠絲桿用一對齒輪嚙合。其中，被動齒輪用一對1/2主動齒輪齒寬的齒輪疊成，兩齒輪用彈簧產生一定的錯位角，可自動消除主、被動齒輪的嚙合間隙。機床的頭架轉動直流電機改用三相異步電機，用日本三菱變頻調速系統進行交流無級調速。由于電機和頭架軸用皮帶聯接，根據機床工作的轉速范圍，選擇恰當的傳動比，使電機工作在25～60Hz之間，保證了頭架電機有較好的機械特性和良好的啟動特性。頭架的轉動在機床工作時是不變的，故其速度的調整僅用調速電位器調整。
　　由于工件毛坯尺寸差異較大，對部分尺寸較大的工作毛坯必須使用手動磨削，所以保留了手動磨削。在手動時，除手動砂輪進給外，砂輪的修整及工作臺絲桿間隙補償仍按預置的量自動進給。
　　為確保機床的安全操作，我們設置了安全保護系統及強制中斷功能。在磨削中若需中斷程序運行，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，退出數控系統。機床在“手動調整”方式下，進行必要的調整后，使機床處于磨削初始狀態。鍵入“7320”文件名后，重新進入“自動磨削”狀態繼續工作。PLC與NC之間的30位通訊信號，在調試或維修中，可在數控系統的電腦上用DEBUG語句檢驗數據通訊是否正確，給維修帶來了方便。這臺機床1995年4月交付使用至今。