三菱E60數控系統應用在凸輪磨床改造上

1.基本情況
宜昌長機科技有限責任公司的小型外圓磨床承擔著公司產品上重要零件“讓刀凸輪”的磨削加工任務。過去的加工方式都是由加工中心先生產出來靠模，利用靠模來實現對凸輪的磨削加工，在這種加工方式中，雖然在加工中心上能保證靠模的分度精度及過度圓弧的生成，但在磨削過程中，由于機械液壓等傳動誤差的存在，很難保證加工工件的合格率；同時機床的電控元件已經老化，因此決定對此機床進行數控改造。
2.改造方案
磨床改造的關鍵是要保證磨削砂輪的進給定位精度以及工件旋轉的分度定位精度上，同時還要考慮改造成本，所以在數控系統選型上我們選擇了三菱E60數控系統（內藏64位CPU的高性能CNC，運算速度快），伺服驅動系統選用了三菱公司高增益伺服系統MDS-R系列，采用小型伺服電機和高分辨率編碼器（131072脈沖/轉）。將機床的兩個方向的進給運動改為伺服控制，去除原先的液壓進給機構，從而實現兩軸兩聯動。具體為Y軸（砂輪的徑向進給運動）、A軸（工件的旋轉運動）。
3.硬件設計
在硬件設計過程中，考慮了系統可擴展性，選用了三菱E60數控銑床系統，最大可控制NC軸為3軸，系統還提供了一路模擬主軸輸出，其系統最小控制單位為1um，很好的滿足了機床的控制要求。
因為主軸磨頭轉動在設計及使用需求上都不需要變速，所以沒有采用模擬量控制，只是用接觸器直接來接通電機使其在額定頻率下工作。
數控系統主要配置如下：
1、三菱E60數控系統 1套
（FCU6-MU071 FCU6-KB024 FCU6-HR341）
2、伺服電機 HF153S-A47 1套
3、伺服電機 HF74S-A47 1套
4、雙軸伺服驅動模塊 MDS-R-V2-6040 1套
4.軟件設計
1）、PLC設計
凸輪磨的外圍電路很少，因此在PLC設計上沒有太大的困難。三菱E60系統PLC編譯是比較方便的，需要注意的是所有的機床工作方式及狀態都需要在PLC程序里進行編譯，所以在編譯PLC程序時要考慮好機床工作方式及狀態，然后根據需要編譯所需的機床操作動作。比如機床的自動、手動、回零、MDI等工作方式都需要編譯。同時還要在PLC程序里進行故障報警及機床操作信息顯示等處理，給操作者提供最直接的操作幫助。
2）、參數
系統參數設置：
#1043=22 （語言選擇為簡體中文）
#1138=1 （隨參數號選擇參數）
#1037=2 （銑床M刀具補償類型）
然后將#1060=1 （對參數進行格式化處理）斷電后重新上電
#1155=100
#1156=100
基本規格參數設置：
#1001=1 （系統設定有效）
#1002=2 （系統控制軸數）
#1003=B （輸入設定單位：B=1um）
#1013=Y A （控制軸名稱：1st軸為Y、 2nd軸為A ）
#1015=10 （指令單位：10為1um）
#1016=0 （公制輸出）
#1017=0 1 （旋轉軸：Y軸為直線軸、A軸為旋轉軸）
伺服參數設置：
#2219=100；（編碼器分辨率）
#2220=100；（編碼器分辨率）
#2225=22B＊（電機型號）
PLC參數設置：
#6449=00000011（計時器/計數器有效）
#6451=00110000（GX通信有效：設置成功以后才能傳PLC程序）
以上只是簡要的開機參數，許多參數都是要根據現場的實際情況進行設置
5.加工程序設計
加工對象讓刀凸輪有等加等減曲線、加速度曲線等幾種曲線升程方式，其規格也有多種，所以在程序的編制上就需要通用性。
等加等減曲線凸輪編程如下：
首先定義了7個共變量：
#100 ＝對刀位置；#100參數是一個絕對位置值。
#101＝凸輪大半徑數值；
#102 ＝凸輪小半徑數值；
#103＝凸輪大半徑角度（度）；
#104 ＝凸輪小半徑角度（度）；
#105＝曲線展成角度（度）；
#106＝A軸切屑速度（度/分鐘）。
主程序
G54 G64；
G04 P2000.；
G90G01 A0.0Y[#100+0.1] F2000.；
G04 P2000.；
M03M08；
G04 P4000.；
G09G91G01 A1800.Y-0.1 F#106；
#110=#101-#102；
#120=0.02；
WHILE [#120 LE #110] DO 1；
G65 P1421；
#120=#120+0.02；
END 1；
G90G01 Y#100 F100.；
M05M09；
M30；
在主程序中，調用了一個循環磨屑的子程序，子程序號為O 1421，內容如下：
#125=#103/2；
#128=#106；
#122=0；
WHILE [#122 LE 18] DO 2；
G91G01 A#105Y-#120 F#128；
A#104 F#106；
A#105Y#120 F#128；
A#103F#106；
#122=#122+1；
END 2；
M99；
該程序具有通用性，不同的產品只需修改機床加工參數就可進行加工，磨削出來的工件也滿足產品設計要求。當然，此程序磨削的A軸角速度是恒定的，如果想要在磨削過程中使A軸磨削線速度相等，只需要根據磨削半徑進行角度與弧長的換算就可以得到恒定的線速度。
6、結束語
以前讓刀凸輪加工的成功率在很大程度上依賴于操作員的經驗及直覺，通過改造可以從數控系統上直觀的反映磨削角度、升程大小等數據，使得讓刀凸輪的加工更加方便快捷，大大提高了加工效率，節約了制造成本。