濟(jì)南市鴻慷機(jī)電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟(jì)南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國舍弗勒集團(tuán)在山東的授權(quán)代理商。公司專營舍弗勒集團(tuán)旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而誕生的專業(yè)化新型高端軸承公司。多年來一直從事軸承的銷售和售后技術(shù)支持，在機(jī)械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，今天濟(jì)南鴻慷機(jī)電進(jìn)口軸承專家為大家介紹一下數(shù)控系統(tǒng)及其在平面磨床中的應(yīng)用。

  一、引言

　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，中、小批量零件的生產(chǎn)占產(chǎn)品數(shù)量的比例越來越高，零件的復(fù)雜性和精度要求迅速提高，傳統(tǒng)的普通機(jī)床已經(jīng)越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，而數(shù)控機(jī)床具有高精度、高效率、一機(jī)多用，可以完成復(fù)雜型面加工的特點(diǎn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展并廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)中，數(shù)控裝置的主要功能幾乎全由軟件來實(shí)現(xiàn)，硬件幾乎能通用，從而使其更具加工柔性，功能更加強(qiáng)大。

　　制造業(yè)的竟?fàn)幰褟脑缙诮档蛣趧?dòng)力成本、產(chǎn)品成本，提高企業(yè)整體效率和質(zhì)量的竟?fàn)帲l(fā)展到全面滿足顧客要求、積極開發(fā)新產(chǎn)品的竟?fàn)?，將面臨知識(shí)——技術(shù)——產(chǎn)品的更新周期越來越短，產(chǎn)品批量越來越小，而對(duì)質(zhì)量、性能的要求更高，同時(shí)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、綠色制造的意識(shí)不斷加強(qiáng)。因此敏捷先進(jìn)的制造技術(shù)將成為企業(yè)贏得竟?fàn)幒蜕?、發(fā)展的主要手段。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和制造自動(dòng)化技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，作為自動(dòng)化柔性生產(chǎn)重要基礎(chǔ)的數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)機(jī)床中所占比例將越來越多。

二、數(shù)控平磨現(xiàn)狀及主要數(shù)控系統(tǒng)

　　平面磨床相對(duì)于車床、銑床等采用數(shù)控系統(tǒng)較晚，因?yàn)樗鼘?duì)數(shù)控系統(tǒng)的特殊要求。近十幾年來，借助CNC技術(shù)，磨床上砂輪的連續(xù)修整，自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)交換砂輪，多工作臺(tái)，自動(dòng)傳送和裝夾工件等操作功能得以實(shí)現(xiàn)，數(shù)控技術(shù)在平面磨床上逐步普及。在近年漢諾威、東京、芝加哥、及國內(nèi)等大型機(jī)床展覽會(huì)上，CNC磨床在整個(gè)磨床展品中已占大多數(shù)，如德國BLOHM公司，ELB公司等著名磨床制造廠已經(jīng)不再生產(chǎn)普通磨床，日本的岡本、日興等公司也成批生產(chǎn)全功能CNC平磨，在開發(fā)高檔數(shù)控平磨的同時(shí)，積極發(fā)展中、低檔數(shù)控平磨。

　　前幾年德國ELB公司生產(chǎn)的BRILLIANT系列二坐標(biāo)CNC成型磨床，其垂直和橫向?yàn)閿?shù)控軸，縱向?yàn)橐簤嚎刂?，砂輪修整采用安裝在工作臺(tái)上的金剛石滾輪，適用范圍較廣；SUPER-BRILLIANT系列是三坐標(biāo)CNC平面和成型磨床，床身用天然花崗巖制成，幾何精度極高，導(dǎo)軌用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，機(jī)械驅(qū)動(dòng)無反沖，從而保證工件有較好的表面光潔度；BRILLIANT-FUTURE為以上二個(gè)系列的改進(jìn)產(chǎn)品，床身用人造花崗巖制作，縱向用靜壓導(dǎo)軌，齒形帶傳動(dòng)，垂直和橫向?qū)к墳轭A(yù)加荷直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，滾珠絲杠傳動(dòng)，三軸CNC控制AC伺服電機(jī)，0.5μm的測(cè)量分辯率。同時(shí)ELB公司開發(fā)了具有當(dāng)代最新技術(shù)的磨床產(chǎn)品，即以機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的CAM-MASTER系列柔性磨加工單元，CAD-MASTER系列和COMPACT-MASTER系列磨削加工中心，控制軸最多可達(dá)到24軸，另外由于全面推行模塊化設(shè)計(jì)，使專用磨床制造周期縮短，ELB公司還開發(fā)了多種高效專用磨床，如SFVG100/2專用磨床，具有可傾斜磨頭，連續(xù)修整，緩進(jìn)給，斜切入磨削功能，用十一根CNC控制軸，如同一臺(tái)磨加工中心。英國JONES&SHIPMAN公司與美國A-B公司開發(fā)了A-B8600數(shù)控系統(tǒng)用于FORMAT5型數(shù)控平磨，由CNC控制液壓閥，驅(qū)動(dòng)縱向可調(diào)速運(yùn)動(dòng)，橫向與磨頭進(jìn)給用滾珠絲杠副，直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，間斷式砂輪修整，CRT圖形模擬顯示。同時(shí)還可以配用其他型號(hào)的數(shù)控系統(tǒng)，以滿足不同用戶的要求。

　　目前，隨半導(dǎo)體集成度的不斷提高，新推出的系統(tǒng)在外型上越來越小，結(jié)構(gòu)上越來越緊湊，功能上增加了遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷，多機(jī)聯(lián)網(wǎng)等等；操作界面向WINDOWS系統(tǒng)*近，增加鼠標(biāo)，搖控器等操作件。FANUC公司今年主要推出18I、16I、20I、21I系統(tǒng)，SIEMENS是840D、810D、802D均為結(jié)構(gòu)緊湊型系統(tǒng)。還有一些廠商如：臺(tái)灣精密機(jī)械研究發(fā)展中心開發(fā)的PA8000NT系列CNC控制器，就使用了WINDOWS NC操作系統(tǒng)，和NT即時(shí)多工處理核心，單節(jié)程序處理速度達(dá)2000塊/秒，單節(jié)預(yù)讀處理數(shù)可達(dá)1000塊，具有AART（預(yù)適應(yīng)調(diào)節(jié)技術(shù)）及參數(shù)最佳化學(xué)習(xí)功能，可使跟隨誤差趨近于零，軟件加工路徑濾波器可降低切削過程中，因加速度變化過大所產(chǎn)生的機(jī)械共振，從而改善表面粗糙度；配用伺服靈活，具備+、-10V類比伺服界面，同時(shí)提供國際標(biāo)準(zhǔn)的SERCOS數(shù)字伺服通訊界面；PLC程序設(shè)計(jì)有梯形圖、結(jié)構(gòu)語句、功能塊、指令碼、流程圖等五種語法，便于設(shè)計(jì)、溝通和維護(hù)；具有計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通訊，即時(shí)遠(yuǎn)程維護(hù)功能；控制軸和主軸最多可擴(kuò)展到64軸，I/O點(diǎn)可擴(kuò)展到792/528點(diǎn)，采用奔騰處理器，高速PLC處理速度達(dá)到25K。

　　世界上除有名的SIEMENS、FANUC等數(shù)控系統(tǒng)專業(yè)廠已經(jīng)開發(fā)生產(chǎn)了許多適用于平面或成型磨削的系統(tǒng)外，一些平磨生產(chǎn)廠本身也積極開發(fā)了適用于其磨床的數(shù)控系統(tǒng)。主要有：

　　西門子公司的SINUMERIK 840D 系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有二十多根伺服軸，坐標(biāo)連續(xù)行程控制，手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入或通過外部計(jì)算機(jī)輸入，遠(yuǎn)程診斷，可隨砂輪直徑減小而變化行程，砂輪修整量自動(dòng)補(bǔ)償，滾珠絲杠間隙誤差補(bǔ)償?shù)取?/p>

　　西門子3G系統(tǒng)是專為磨削加工而開發(fā)的，裝有用來人機(jī)對(duì)話的操作提示裝置，在軸線傾斜時(shí)，也可進(jìn)行直線和圓弧插補(bǔ)，在磨削中經(jīng)常出現(xiàn)的運(yùn)行循環(huán)，如主軸擺動(dòng)，用外部信號(hào)中斷執(zhí)行程序，砂輪切入，砂輪修整等專用準(zhǔn)備功能，編制固定循環(huán)程序。其不僅能使用外部測(cè)量裝置（開關(guān)信號(hào)），還能當(dāng)連接上一個(gè)合適的測(cè)量頭時(shí)能直接去控制裝置與最終尺寸進(jìn)行比較。

　　美國ALLEY-BRANDLY公司生產(chǎn)的8400CNC、8600CNC數(shù)控系列，適用于車床、銑床和磨床，其8400CNC最多可控制6根伺服軸，任2軸可進(jìn)行圓弧插補(bǔ)，任3軸可進(jìn)行螺旋線插補(bǔ)，6軸直線插補(bǔ)。8600CNC系列最多能控制17個(gè)坐標(biāo)，包括8個(gè)參與插補(bǔ)軸，8個(gè)位控制軸及1個(gè)主軸，具有圖形顯示，擴(kuò)展分支程序，顯示加工時(shí)間，高速程序校驗(yàn)，刀具壽命監(jiān)測(cè)等功能。

　　日本FANUC公司開發(fā)了OG高速高性能數(shù)控系統(tǒng)，其中O-GSG適用于平面磨床，可根據(jù)磨削零件不同形狀，有四種不同的磨削方法，具有砂輪軸角度傾斜控制功能，荒磨、粗磨、精磨、無火花磨削一整套磨削循環(huán)，砂輪滾壓修整后位置補(bǔ)償功能，修整器相對(duì)于被修整輪法線方向控制功能，修整滾輪外緣圓弧半徑補(bǔ)償功能，砂輪形狀圖形顯示功能及磨削參數(shù)顯示等，系統(tǒng)最小設(shè)定單位0.1μm，屬“緊湊”型數(shù)控系統(tǒng)，價(jià)格較低。

　　另外還有如德國ELB公司與大學(xué)聯(lián)合研制的UNICON系統(tǒng)。日本大隈鐵工所OSP5000G-G，OSP30-NF等自行開發(fā)的平面和成型磨削數(shù)控系統(tǒng)，其OSP5000G-G最多可控制9個(gè)坐標(biāo)，其中6個(gè)坐標(biāo)可聯(lián)動(dòng)，帶12英寸彩顯，人機(jī)對(duì)話編程，自動(dòng)確定切削系數(shù)，可采用軟盤輸入，納入FMS系統(tǒng)，最小脈沖當(dāng)量、移動(dòng)當(dāng)量和檢測(cè)當(dāng)量均為0.1μm，平磨上還采用了感應(yīng)同步器全閉環(huán)方式。

　　還有的平磨制造廠雖采用數(shù)控主機(jī)廠的系統(tǒng)，但自行開發(fā)軟件，使用之更適合平面和成型磨削，如德國JUNG公司以西門子SINUMERIK 810 為基礎(chǔ)，采用該公司專用軟件，用JUNG KONTUR 編程語言對(duì)砂輪進(jìn)行成型修整，并有圖形輔助操作功能。日本岡本公司在FANUC公司數(shù)控系統(tǒng)硬件上，開發(fā)了OPL語言用于磨削加工，等等。

　　當(dāng)今直線電機(jī)、動(dòng)平衡等技術(shù)、工藝的日益發(fā)展應(yīng)有，又大大提高了機(jī)床的工效，適宜的測(cè)量技術(shù)應(yīng)用對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)利用，增強(qiáng)機(jī)床的電氣自動(dòng)控制功能如虎添翼。

三、國內(nèi)數(shù)控平磨的發(fā)展

　　我國從80年代開始生產(chǎn)數(shù)控平面磨床，各開發(fā)廠家分別走過了自行研制，與大學(xué)及科研單位合作開發(fā)至直接引進(jìn)成熟數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展道路。例如：杭州機(jī)床廠是一家具有五十年歷史，專業(yè)生產(chǎn)平面磨床的制造廠，它從80年代中期開始生產(chǎn)數(shù)控平磨，先后開發(fā)生產(chǎn)了MGK7132臥軸矩臺(tái)高精度平磨，MK7130系列普通數(shù)控平磨，MLK7140數(shù)控緩進(jìn)給成型磨，MGK7120、MK7163、MK7150臥軸矩臺(tái)數(shù)控平磨，MKY7760立軸數(shù)控雙端面磨，MKY7660、MKY7650/101臥軸數(shù)控雙端面磨，以及HZ-K1610，HZ-K2010，HZ-050 CNC，HZ-KD2010、HZ-K3015、HZ-K3020、HZ-K4020等專用數(shù)控龍門式平面與導(dǎo)軌磨床。數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，有與大專院校及科研單位合作研制的單板機(jī)系統(tǒng)，也有自行開發(fā)的以單片機(jī)為主機(jī)的簡易控制系統(tǒng)，及采用數(shù)控主機(jī)廠生產(chǎn)的成熟數(shù)控系統(tǒng)等。

　　其生產(chǎn)的MGK7120高精度平磨，采用了日本FANUC公司的POWER MATE-D雙軸數(shù)控系統(tǒng)，控制磨頭進(jìn)給，最小進(jìn)給量0.1μm，具有自動(dòng)完成磨削循環(huán)功能。

　　MKY7650/101全自動(dòng)數(shù)控雙端面磨床是與意大利VIOTTO公司技術(shù)合作產(chǎn)品，采用西門子SIMATIC S5-115U可編程控制器控制，CRT顯示，機(jī)床的左、右磨頭由二軸直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)床能進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)磨削循環(huán)選擇。配有意大利馬爾波斯E9型測(cè)量系統(tǒng)，二個(gè)測(cè)量頭，一個(gè)測(cè)量砂輪，將砂輪磨損量反饋給控制系統(tǒng)，進(jìn)行砂輪補(bǔ)償；另一個(gè)測(cè)量頭測(cè)量磨削后的工件，并將測(cè)量結(jié)果輸入控制系統(tǒng)，由伺服電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償進(jìn)給；左、右磨頭用VIOTTO光柵作位置測(cè)量控制，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)從工件上料到磨削完畢的全閉環(huán)和全自動(dòng)加工。

　　HZ-050CNC數(shù)控直線滾動(dòng)導(dǎo)軌專用磨床，是為上海市科技結(jié)合生產(chǎn)重點(diǎn)工業(yè)項(xiàng)目第三次科技攻關(guān)項(xiàng)目而開發(fā)的專用磨床。既具有平面磨削功能又有成型磨削功能，它采用了美國A-B公司生產(chǎn)的8400MP數(shù)控系統(tǒng)，機(jī)床有7根數(shù)控軸，X、Y、Z三根磨頭進(jìn)給軸和U、V、W三根砂輪修整軸由系統(tǒng)直接控制，另一軸Q為臥式砂輪橫向進(jìn)給（磨削平面用）通過SLC可編程控制器加IMC定位模塊，由系統(tǒng)I/O口輸入8400MP主機(jī)，控制其位置，具有在磨削中連續(xù)修整砂輪或間隙式砂輪修整補(bǔ)償進(jìn)給等自動(dòng)加工能力。

　　HZ-KD2010六軸數(shù)控龍門式雙磨頭平面磨床，采用FANUC-0MC數(shù)控系統(tǒng)，用四根CNC軸分別控制兩個(gè)磨頭的橫向和垂直進(jìn)給，用一根PMC軸控制周邊磨頭的砂輪修整器金剛筆進(jìn)給，另一根PMC軸控制萬能磨頭的分度旋轉(zhuǎn)。充分利用了系統(tǒng)性能，降低生產(chǎn)成本，提高了機(jī)床的性價(jià)比。

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——責(zé)任編輯：濟(jì)南鴻慷機(jī)電設(shè)備公司01銷售顧問

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