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1 引言
外圓磨床是對胚件外圓進行研磨，并對胚件尺寸精加工、同時通過精加工實現(xiàn)胚件表面光潔度。因此，外圓磨床是加工精度很高的機床。而其加工的工件也相對固定，這就給中達通用型數(shù)控系統(tǒng)提供了展現(xiàn)高開放性的很好平臺。
中達通用型數(shù)控系統(tǒng)的顯示畫面、內(nèi)部PLC、I/O點規(guī)劃、內(nèi)部參數(shù)規(guī)劃都是開放的，可依照需求修改和規(guī)劃，能實現(xiàn)對相對固定工件加工數(shù)據(jù)的直觀輸入，不需修改G代碼程序，使操作者的工作簡單、簡化，提高效率。

2 外圓磨床工作原理
外圓磨床使用兩個伺服軸X、Y。電機帶動夾頭和工件旋轉(zhuǎn)，同時，砂輪也旋轉(zhuǎn)，工件和砂輪旋轉(zhuǎn)軸心是平行于X軸的兩個軸，旋轉(zhuǎn)方向相反，通過砂輪和工件表面的摩擦加工工件。兩個伺服軸X軸、Y軸的移動，改變工件的直徑和形狀。外圓磨床屬于精度較高的機床，對基臺、絲杠、數(shù)控系統(tǒng)、伺服的要求都比較高。傳統(tǒng)外圓磨床是用液壓帶動Y軸運動，這使加工工件受到很大限制。使用數(shù)控之后，Y軸的位置和速度的可控性、NC程序的自動修整砂輪，使加工工件的范圍大大增大。

3 基于臺達自動化平臺的數(shù)控外圓磨床解決方案
由于使用需求和設計的不同，不同機床的機械和電氣設計也不盡同，中達通用型數(shù)控系統(tǒng)的開放性，能最大程度滿足每臺機床的特殊要求。
依托母公司臺達系列齊全的自動化產(chǎn)品，中達能以最經(jīng)濟、簡便、高效的方式，為機床客戶量制解決方案。采用由中達高開放性PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)、臺達ASDA-B伺服系統(tǒng)、VE系列變頻器組成的數(shù)控磨床整體解決方案，能使機床制造商、最終客戶都得到滿意服務與效益最大化。
3.1 PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)的技術特點
臺達PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)如圖1所示。工件定義畫面如圖2——圖5所示。
（1）開放式的系統(tǒng)架構(gòu)，內(nèi)含嵌入式PLC，能滿足各類制造商的不同要求。
（2）高清晰LCD液晶顯示，用戶可自行規(guī)劃畫面內(nèi)容。
（3）最多驅(qū)動3路伺服軸（X、Y、A）。
（4）配合PLC開發(fā)，可自定義按鍵功能，使操作更靈活。
（5）提供標準24點輸入和16點輸出，可選配I/O擴展單元，56點輸入，64點輸出。

圖1　PUTNC-H4C-2數(shù)控系統(tǒng)

圖2　工件選擇畫面

圖3　1號工件設置畫面

圖4　2號工件設置畫面

圖5　砂輪修整畫面
3.2 MCM數(shù)控參數(shù)修改
00012500 ;022 Tool #1 radius compensation
00000006 ;058 X-axis，Backlash compensation，0～255
00000027 ;059 Y-axis，Backlash compensation，0～255
00001500 ;061 X-axis，JOG Feed-rate & power-on G01 speed
00001500 ;062 Y-axis，JOG Feed-rate speed
00000010 ;064 X-axis，Resolution Denominator，(Encoder pulse)
00000004 ;065 X-axis，Resolution Numerator，(Ball-screw pitc
00000010 ;066 Y-axis，Resolution Denominator，(Encoder pulse)
00000004 ;067 Y-axis，Resolution Numerator，(Ball-screw pitc
00003000 ;079 X-axis，G00 Traverse speed limit
00003000 ;080 Y-axis，G00 Traverse speed limit
00000000 ;082 X-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW
00000001 ;083 Y-axis，Direction of motor rotation，0=CW，1=CCW
00006000 ;093 X-axis，Software OT limit，(+) direction
00006000 ;094 Y-axis，Software OT limit，(+) direction
-09999999 ;096 X-axis，Software OT limit，(-) direction
-00342000 ;097 Y-axis，Software OT limit，(-) direction
00000256 ;136 X-axis，Home grid direction during HOME executio
00000256 ;137 Y-axis，Home grid direction during HOME executio
00000004 ;141 X-axis，Denominator，MPG resolution calc.
00000010 ;142 X-axis，Numerator，MPG resolution calc.
00000004 ;143 Y-axis，Denominator，MPG resolution calc.
00000010 ;144 Y-axis，Numerator，MPG resolution calc.
-00000001 ;161 X-axis Pitch Error mode
-00000001 ;162 Y-axis Pitch Error mode
00060000 ;164 X-軸導螺桿螺距誤差補償每段長度設定
00050000 ;165 Y-軸導螺桿螺距誤差補償每段長度設定
00000000 ;167 X-軸 40 段補償量設定-1
-00000002 ;168 X-軸 40 段補償量設定-2
-00000002 ;169 X-軸 40 段補償量設定-3
00000010 ;207 Y-軸 40 段補償量設定-1
00000006 ;208 Y-軸 40 段補償量設定-2
-00000004 ;209 Y-軸 40 段補償量設定-3
-00000008 ;210 Y-軸 40 段補償量設定-4
00000002 ;211 Y-軸 40 段補償量設定-5
-00000001 ;212 Y-軸 40 段補償量設定-6
-00000001 ;213 Y-軸 40 段補償量設定-7

3.3 加工變量定義



3.4 NC程序范例
（1）新砂輪修整程序：新砂輪修整是要把一個新的平砂輪，修整成如圖4所示的砂輪，一側(cè)是一個一定半徑、一定弧度的圓弧。這個圓弧的半徑和弧度是根據(jù)待加工工件的圓弧的半徑和弧度計算所得，待加工工件如圖4中所示。
o0005
G65 P#460 L3 A#342 B2.
G65 P#464 L31 A12.5 B4200
G65 P#465 L32 A12.5 B4200
G65 P#466 L03 A12.5 B#465
G65 L1 P#461 A0
G00 Y-#460
X-#341
G01 V-2. F#345
N10
G03 U-#466 V#464 R12.5
G02 U#466 V-#464 R12.5
V-16.
V15.960
G65 L2 P#461 A#461 B1
G65 P10 L84 A#461 B250
G01 V-0.01
G03 U-#466 V#464 R12.5
G02 U#466 V-#464 R12.5
V-10.
V10.
G01 V0.005
G03 U-#466 V#464 R12.5
G02 U#466 V-#464 R12.5
V-10.
V10.
M02
（2）工件2加工程序： 因為加工工件的砂輪一側(cè)有圓弧型，所以需使用刀具半徑補償?shù)闹噶頖40、G41、G42。需要在MCM參數(shù)中做出設定：00012500 ;022 Tool #1 radius compensation（第一組R刀具半徑補正值設定）。
o0002
G65 P#430 L3 A#322 B20.
G65 P#431 L2 A#321 B12.5
G65 P#432 L3 A#431 B#326
G65 L1 P#433 A0
N20
G00 Y-#430
X-#321
G41 X-#431 Y-#430 D1
U-#328 V-#328
G01 V-35. F#331
G03 U#326 V-#326 R#326
G01 V#326
G40 X-#432 Y-#430
G65 L2 P#433 A#433 B1
G65 L84 P20 A#433 B#332
U-#329 V-#329
G01 V-35. F#331
G03 U#326 V-#326 R#326
G01 V#326
G40 X-#432 Y-#430
U-#330 V-#330
G01 V-35. F#331
G03 U#326 V-#326 R#326
G01 V#326
G40 X-#432 Y-#430
M02

4 臺達伺服系統(tǒng)與變頻器
4.1 ASDA-A系列交流伺服系統(tǒng)
ASDA-A系列進階型交流伺服系統(tǒng)和ASDA-B標準型交流伺服系統(tǒng)是臺達電子集團分別于03年和05年推出的2款主流伺服產(chǎn)品，能夠全方位滿足工業(yè)用戶的需求，特別在CNC機床的應用上，性能表現(xiàn)更加優(yōu)異。臺達伺服針對于CNC機床領域特點：
（1）內(nèi)建完整的三種（位置/速度/轉(zhuǎn)矩模式）基本控制機能，可以方便的和上位控制器連接。
（2）動態(tài)響應性好，伺服整定時間1ms、空載狀態(tài)下-3000RPM～3000RPM的加速時間10ms。
（3）PDFF（Pseudo-Derivative　Feedback　and　Feedforward）強健式控制架構(gòu)相應更快速、對外部干擾有更強的抑制補償能力，從而能夠保證車刀切削瞬間，或其它外力突然介入時，伺服定位或定速被影響很少，如圖5所示。
（4）伺服的自動增益調(diào)整功能，能自動評估負載情況并合理設置伺服增益，從而使伺服調(diào)試更簡單、更快捷，且伺服定位更精準，無超越量和加速度過沖。
（5）提供共振抑制功能和低通濾波器功能，能有效彌補機械的不足和缺陷。
（6）臺達ASDA-A系列進階型交流伺服系統(tǒng)更具有分度定位功能，配合CNC系統(tǒng)PLC的I/O規(guī)劃，能輕松實現(xiàn)伺服刀庫控制。

4.2 臺達VFD-VE系列磁束向量控制交流變頻器
VFD-VE系列是臺達為滿足高端市場于2007年推出的一款全新產(chǎn)品，其頻率輸出范圍為0～600Hz，而V2H型的輸出更高達3333.4Hz，完全能滿足CNC機床高速主軸的控制需求。利用獨特位置控制功能，配合H4CL-T系統(tǒng)的C軸機能亦可實現(xiàn)主軸任意角度分度功能。
VFD-VE系列交流變頻器特點：
（1）內(nèi)置V/F，向量控制；轉(zhuǎn)矩控制，以及位置控制功能。
（2）頻率輸出范圍為0～600Hz，高端機型的輸出更高達3333.4Hz。
（3）速度控制精度：FOC+PG閉回路控制，可達+/-0.02%。
（4）低速力矩<