瓦楞纸轧辊磨床的柔性加工程序编制

          2009-10-26     FFFHHH

摘要：本文论述了应用变量和子程序方法编制柔性磨削加工程序的方法。介绍了磨削加工程序和PLC程序之间的关系。提供了一套实用的磨削加工程序。

关键词：磨削加工  变量  子程序  PLC程序

瓦楞纸轧辊磨床是包装机械行业的重要装备。但许多磨床的控制系统多已陈旧老化。笔者以三菱新型数控系统M70  CNC 对某客户的瓦楞纸轧辊磨床进行了改造。经改造后各项性能指标达到了客户要求。客户还要求为其编制磨床加工程序。轧辊磨削的加工工艺比较复杂，轧辊的齿数不同，各磨削量不同，直线磨削和圆弧磨削不同。磨削过程中还需要根据磨削状况改变磨削工艺参数；如何编制一套适应性很强的加工程序呢？

一．   轧辊磨床的基本动作顺序

在编制程序前，仔细观察其他磨床的工作过程，听取客户的要求是非常必要的。经过仔细观察，轧辊磨床工作的基本工作顺序是：

1.     单齿磨削；

2.     由多个单齿磨削构成全齿磨削――整圈磨削；

3.     由多个整圈磨削构成全磨削加工程序；

由于单齿磨削构成了整个磨削程序的基础，所以对单齿磨削过程进行了仔细的观察和分析，单齿磨削的动作顺序如下：

1.）装卸工件轧辊；

2.）修磨轮（Y轴）上升到修磨基准位；（对刀线）；

3.）主砂轮下降到修磨砂轮位置；

4.）工作台（X轴）前进执行砂轮修磨

5.）工作台（X轴）往复运动执行工件修磨；

6.） 分度轴分度

二．客户对加工程序的要求：

1.    ）由于待修磨轧辊的齿数不同，要求系统能实现任意的分度。

2.    ）轧辊每一齿修磨称为单齿修磨。单齿修磨分为粗磨和精磨。 单齿粗磨是指主砂轮对轧辊每一齿只修磨一次。即工作台只走一个单向行程。单齿精磨是指主砂轮对轧辊每一齿修磨２次。即工作台走双向行程。

3.    ）精磨粗磨即可以是直线磨削也可能是圆弧磨削。

4.    ）主砂轮的每次修刀量是可以任意设定的。

5.    ）每一轧辊的全齿数修磨称为一圈修磨。一圈修磨也分为粗磨和精磨。每一圈的磨削量可以任意设定。

6.    粗磨的圈数和精磨的圈数要求可以任意设定。

三．　加工程序的编制原则：

　3.1  经过对客户要求的仔细分析，制定了编制磨床加工程序的原则：

1.      )以单齿的粗磨循环做为一个子程序；

2.      )以单齿的精磨循环做为一个子程序；

3.      )以N个单齿粗磨循环构成为一个“整圈粗磨子程序”；

4.      )以N个单齿精磨循环构成为一个整圈精磨磨子程序；

5.      )由N个整圈粗磨子程序和N个整圈精磨子程序构成整个磨削加工程序；

6.      )所有需要设置的数值均以变量表示。

3.2  现以单齿精磨子程序为例进行说明：

　　　　　　　单齿精磨子程序　　P9000

N8 G91G1 Zz F300---(Z轴下降一修磨量)

N9 G90 G1Yy F400--(Y轴运动到修刀基准位置)

N10 G90G0Xx1----------(X轴正向快进到砂轮修磨点)

N15 G90G1Xx2  F100----(修砂轮行程)

N20 G90G0Xx3-----------(辅助行程)

N25 G90G0Xx2----------(换向辅助行程)；

N30 G90G1Xx1 F100----(修砂轮行程)

N35 G90G0Xx5-----------(X轴运动到工件起点)

N38 M20-------------------(标定当前磨削齿数)

N40G90G1Xx6  F200----(X轴负向运行磨工件)

N45G90G1Xx5  F200 ----( X轴正向运行磨工件)

N50 G91G1A#100 F100—(分度轴执行分度)

单齿磨削构成了加工程序的基础。　整圈磨削程序的编制是在其基础上完成。整圈磨削程序如下：

3.3 　整圈精磨子程序

N10  M98  P9000 L#127;

M98－是调用子程序命令。P9000---是被调用的子程序号。L#127—是调用子程序的次数，#127是一变量，其数值为轧辊的齿数，实际操作中为保证加工质量，该数值＝齿数＋２

    　单齿粗磨子程序和整圈粗磨程序与精磨程序类似。

由此可以构成整个加工程序。

四．加工程序中变量设置及使用

由于轧辊修磨工艺的复杂性和轧辊型号的多品种，很多加工工艺参数是不同的，为使同一加工程序适应不同的轧辊品种而且能够适应不同的加工工艺参数，必须使加工程序具有相当的柔性。为此必须使用“变量”编制程序；

三菱CNC中提供了可使用的公共变量200个。公共变量的意义就是该类变量在各加工程序中都可以使用。

在磨削加工程序中，使用了以下变量：

4.1  #100＝(单齿粗磨修刀量)；――进行单齿粗磨时，每齿修磨后必须对主砂轮修磨一次。本变量规定了单齿粗磨砂轮修磨量。 砂轮修磨的过程如下：

（由Y轴夹持的）金刚石修磨刀位置不变，而由Z轴带动的主砂轮向下运动一微距离，当（X轴）工作台带动Y轴修磨刀运动时，就实现了砂轮的修磨。

4.2  #121＝(单齿精磨修刀量)；――与粗磨定义相类似

“精磨修刀量”与“粗磨修刀量”类似。只是数值不同。“精磨修刀量”与“粗磨修刀量”只在单齿磨削循环中使用.

4.3              #101-#115＝(第N圈粗磨磨削量);

4.4  #116-#120＝(第N圈的精磨磨削量);

4.5  #132=“磨削调整量”；

由于粗磨和精磨每一圈后其磨削基准线要下移。（相当于每圈增加一磨削量），加工工艺要求每圈增加的磨削量各不相同而且精磨粗磨也不相同，同时即使设定了每一圈的磨削量，也还要在磨削过程中可以修改。

因此定义　#101--#115为第1—第15圈的粗磨磨削量。#116--#120被定义为第1—第5圈的精磨磨削量。

#132定义为“磨削调整量”。用此变量进行磨削过程中的磨削量进行调整。

4.6   #130=粗磨圈数-----每一轧辊其需要粗磨的圈数根据其磨损程度和已经修磨的状况而不同。需要在加工过程前和加工过程中设定和修改。本变量用于设定和修改“粗磨圈数”

3.7   #134=精磨圈数－－其定义与“粗磨圈数”类似；

以上是与加工工艺相关的变量；还有一些基本参数变量：

3.9     #127=(齿数)

3.10  #140=轧辊全长

3.11     程序内部用变量

#7=FUP[#127/2]+2------------(粗磨每圈循环次数)

#8=360/#127-------   (A轴分度值)

#1132-----------当前粗磨圈数

#1133----------当前精磨圈数

#15-------修砂轮行程；

五．　实用加工程序

　　在确定了程序框架和必须使用的变量后，编制了实用的平磨磨削程序。凸磨磨削只需将直线运动改成圆弧插补即可。

实用磨削程序

N1 G90 G0X#150.;―――　X轴运行到上料工位；

N5 G90G0Z#151Y0#152;――Y轴Z轴运行到基准磨削位置

N7 S100 M3;―――――主轴砂轮启动；

N8  M8;　　――――　开冷却

N9 　#6=FUP(#127/2)－　计算粗磨循环次数

  　　 #7=#6+2 ――――实际粗磨循环次数；

N10 #1132=1 ; ―――――――标定“当前磨削圈数＝1”

N12  M98 P9100L#7; ――――整圈粗磨加工          

N18  IF[#1132EQ#130]GOTO 200;――判断“当前粗磨圈数”是否与“设定粗磨圈数”相等，如果相等就结束粗磨进入精磨阶段。否则继续执行下一圈粗磨。

N19 M80------------   将磨削齿数“计数”清零；　

N20  #1132=2; ―――――――标定“当前磨削圈数＝2”　　　　　　　　

N21 G91G1Z- [#102+#132]Y-#102 F#138;－第2圈增加的磨削量；　　　

N22  M98 P9100L#7;  ――――整圈粗磨加工             

N28 IF[#1132EQ#130]GOTO 200; ――判断“当前循环圈数”是否与“设定粗磨圈数”相等，如果相等就结束粗磨进入精磨阶段。否则继续执行下一圈粗磨。　

N19 M80------------   将磨削齿数“计数”清零；

　………….

　粗磨程序{zd0}15圈。以下进入精磨程序；

N200  #1133=1    #1132=257;---标定“当前精磨圈数＝1”

N210  G91G1Z- [#116+#132]Y-#116 F#138 ;--第1圈精磨磨削量；　　　

N212  M98 P9000L#127; ――执行整圈精磨   

N218 IF[#1133EQ#132 ]GOTO 500;－　判断“当前精磨圈数”是否与“设定精磨圈数”相等，如果相等就结束精磨。跳转到程序结束

N219 M80------------   将磨削齿数“计数”清零；　

N220  #1133=2   #1132=258;- 标定“当前精磨圈数＝2”

N221 G91G1Z- [#117+#132]Y-#117 F#138;―第2圈精磨磨削量；　　

 N222  M98 P9000L#127; ----   ――执行整圈精磨   

N228 IF[#1133EQ#132 ]GOTO 500;　--　判断“当前精磨圈数”是否与“设定精磨圈数”相等，如果相等就结束精磨。跳转到程序结束

N229 M80------------   将磨削齿数“计数”清零；　

精磨圈数一般不超过5圈；以下进入程序结束阶段

N500  G90 G0X#150;――工作台运动到卸料位置；

N510  M5;――――砂轮停转；

N520  M9; ―――关冷却；

N530  M30;―――程序结束；    

六．    加工程序 与PLC  程序的配合

加工程序与PLC程序有密不可分的关系。特别是加工程序中发出的M指令必须在PLC程序中加以处理用以驱动外围设备和实现一些特殊的要求。

　在本次设备改造中，除常规的主轴正转，主轴停止，开关冷却液等功能外，客户还要求能够系统能够显示当前正在磨削的“圈数”和“齿数”。

在三菱CNC 操作界面上，能够显示数据的有“刀号T”和“加工件数”。磨床上没有使用　“刀号T”，故可用其来显示“加工圈数”。

6.1“当前磨削齿数”可以通过设置为“加工件数”来显示。具体操作方法为：

设置加工参数　#8001＝20; 其含义是定义M20 为工件计数标志。当加工程序中出现M20时，就进行一次计数；相应地

在单齿精磨子程序　　P9000　程序中，编制

N38 　M20-------------------(标定当前磨削齿数)

就可以在屏幕上的工件计数位置观察到齿数的变化。

6.2 在加工程序上编制程序

#1132=2; ―――――――标定“当前磨削圈数＝2”

#1132是一NC内部变量，其对应PLC内的R172接口；

所以必须在PLC 程序内做如下处理；

 即将文件寄存器R172 内的数值随时送入到“刀号寄存器R36”中，这样就可以随时观察到“当前磨削圈数的变化。

结语： 本轧辊磨削程序已经在客户机床上应用一年。效果良好。本磨削加工程序的编程思路可供同行技术人员参考。