隨著先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展，機械制造行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)13趨復雜，性能和精度要求亦13趨提高，其數(shù)控加工內(nèi)容也更加復雜。目前國內(nèi)加工高精度可轉(zhuǎn)位刀片只能依賴進口設(shè)備，但價格非常昂貴。因此，研制可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床對提高我國切削加工水平具有重要意義。本公司成功開發(fā)出了主要用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片磨削加工的數(shù)控刀片磨床，該機床的突出特點是一機多用，通過一次裝夾，即可完成刀片四周的平面、曲面、斜面的磨削加工，從而解決了必須依靠多臺機床、多次裝夾造成生產(chǎn)工序復雜、效率低下、產(chǎn)品品質(zhì)不高的磨削難題。為進一步滿足市場和客戶的需要，基于以前研發(fā)基礎(chǔ)，公司又成功開發(fā)了2MZK7150全自動可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床，該機床是一種主要用于特殊材料刀片周邊磨削加工的新型專用設(shè)備。利用該設(shè)備磨削刀片周邊及后角時，為進一步改善磨削刀片周邊的粗糙度和直線度，在進給磨削的過程中，經(jīng)常需要砂輪實現(xiàn)擺動磨削。擺動磨削是指磨削時砂輪除磨削進給運動外，還需沿著y軸作往復振蕩運動。

　FAGOR CNC8070系統(tǒng)是西班牙FAGOR公司目前最高端的數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了豐富的面向用戶開放的獨立軸功能。本文基于FAGOR CNC8070數(shù)控系統(tǒng)的G代碼和用戶通用全局變量，利用高級流控制語句在NC和PLC語句之間實現(xiàn)關(guān)鍵標志位的讀寫，通過NC、PLC數(shù)據(jù)信息的交換和數(shù)控系統(tǒng)的硬件獨立軸功能，共同實現(xiàn)擺動磨削專用命令定制；經(jīng)過對數(shù)控系統(tǒng)進行必要的參數(shù)設(shè)置后，編制NC程序控制西門子直線電動機，簡便、可靠地實現(xiàn)了砂輪擺動磨削功能。

1 驅(qū)動原理

　　2MZK7150全自動可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床拋棄傳統(tǒng)的帶有中間機械傳動部件(如滾珠絲杠等)驅(qū)動原理，采用FAGOR CNC8070系統(tǒng)的模擬輸出模塊和計數(shù)器模塊，控制西門子直線電動機實現(xiàn)直接驅(qū)動。驅(qū)動力直接傳遞，簡化了機械結(jié)構(gòu)。具有很好的動態(tài)性能，而且沒有過沖。為更好地描述擺動磨削的工藝流程，定義了在擺動磨削過程中y軸的幾個變量。

(1)擺動起始點：y軸進給到磨削位后停止的位置，一般設(shè)置在工件的邊緣，基本動作為y軸以快速進給速度到達擺動起始點后開始進行往復運動。(2)擺動幅值：正向(負向)擺動的最大距離。(3)擺動頻率：每秒鐘y軸往復的次數(shù)。

2 FAGOR8070數(shù)控系統(tǒng)概述

　　作為最新一代數(shù)控系統(tǒng)，F(xiàn)AGOR 8070是FAGOR經(jīng)驗與全球工業(yè)標準PC機相結(jié)合的產(chǎn)物，是高性能、高速度、多通道、柔性化的CNC系統(tǒng)。其可以控制多達28個進給軸和4個主軸，具有4個執(zhí)行通道，4種不同類型的操作可以同時進行。作為基于工業(yè)Pc機的數(shù)控系統(tǒng)，它可以很方便地集成第三方應(yīng)用軟件完善或替換數(shù)控系統(tǒng)自帶的編程器，使得操作者能夠更方便地進行工件加工和編程。在8070的每一種操作模式中，都可以選到最貼切的數(shù)據(jù)界面，甚至可以由用戶定制一個全新的只包含所需數(shù)據(jù)的用戶界面。其開放的結(jié)構(gòu)非常便于用戶添加自已的加工循環(huán)及應(yīng)用軟件。它將所有與加工無關(guān)的輔助運動定義為獨立軸，與獨立軸相關(guān)的運動可以獨立執(zhí)行，而不會中斷工件的加工。

3 砂輪擺動磨削實現(xiàn)

　　3.1 NC參數(shù)設(shè)置

　　正確合理地設(shè)置系統(tǒng)NC參數(shù)是實現(xiàn)擺動磨削功能的基礎(chǔ)。首先，需設(shè)置系統(tǒng)通用參數(shù)中的通道類型(CHTYPE)為CNC+PLC。其次，用G180 F** Y**激活擺動功能，F(xiàn)為頻率(單位：Hz)，Y為振幅(單位：mm)，負值代表開始向負向運動。用G181指令取消Y，軸擺動功能。在通道參數(shù)的子程序表(SUBTABLE)中指定G180和G181的子程序。程序路徑分別為：

　　SUBTABLE＼SUBl80=C：＼CNC8070＼MTB＼SUB＼SUBG1 80．NC

　　SUBTABLE＼SUBl81=C：t CNC8070 l MTB|SUB}SUB_G181．NC

　　不同型號的加工工件要求不同的擺動幅度和擺動頻率，選擇全局變量P104、P105、P106分別用于設(shè)置擺動幅值、擺動頻率、擺動起始點。這樣，操作者就能根據(jù)加工的要求方便地調(diào)整擺動幅度和擺動頻率值。

　3.2 PLC擺動磨削程序

　　PLC讀取CNC界面中設(shè)置的有關(guān)擺動磨削變量P104、P105和P106，并執(zhí)行擺動功能，要靠PLC和NC之間的信息傳遞來實現(xiàn)。在FAGOR 8070系統(tǒng)下實現(xiàn)擺動磨削的PLC程序流程。

　　3.3 NC擺動磨削程序

　　CNC數(shù)控機床的加工控制是由使用它的工藝人員、操作人員來控制的，其用戶接口就是數(shù)控加工程序。人們要利用數(shù)控機床完成高速度、高精度、高效率的工件加工，就必須編制合理的數(shù)控加工程序(手工或利用軟件編制)、調(diào)整機床等基本操作。結(jié)合NC參數(shù)設(shè)置及定義G指令，以及PLC程序?qū)崿F(xiàn)的信息交換，根據(jù)磨床的加工工藝，磨削過程中實現(xiàn)砂輪擺動磨削的NC流程。與實現(xiàn)擺動磨削無關(guān)的NC程序不再贅述。

　　在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)，由于倍率不同Y軸振蕩后停止的位置是未知的，即使要求Y軸回到一個絕對的位置，系統(tǒng)所顯示的剩余路程也不為0。后來加G74Y4很好地解決此問題。

4 結(jié)語

　　實際應(yīng)用表明，本文所述控制方法簡便、可靠地實現(xiàn)了砂輪擺動磨削功能。與傳統(tǒng)的實現(xiàn)擺動功能的方法(如靠偏心輪等機械傳動機構(gòu)或液壓系統(tǒng))相比較，該方法大大提高了機床的柔性、簡化了機床的機械結(jié)構(gòu)，具有系統(tǒng)編程簡單、加工精度高、擺動頻率和幅值調(diào)整簡單方便、運行穩(wěn)定可靠等特點，有很好的實用價值。