摘（zhāi）要: 針對某公司MZ2015 自動磨床數控化改造的需求，選（xuǎn）用西門子828D 數控係統，伺服驅動係統采用與西門子828D 配套的S120 伺服驅動單元及1FK7 交流伺服（fú）電（diàn）動機（jī），機床（chuáng）外圍I /O 控製采用西門子S7 －200PLC 模塊（kuài）控製（zhì），編寫CNC 加工程（chéng）序，實現了數控係統的改造。

      關鍵詞（cí）: MZ2015 磨床; CNC 改造; 西門子828D

      MZ2015 自動磨床是某廠軸承加工廣泛（fàn）使用的設備（bèi），用於軸（zhóu）承套圈內（nèi）圓磨削，由（yóu）於該機床的早期電氣係（xì）統采用的是（shì）繼電器接觸器控製，電氣元件較（jiào）多，導致可（kě）靠性差，電氣故障頻繁。且機床使用（yòng）時間較長，以致係（xì）統老化，工作不穩定（dìng），工件精度得不（bú）到（dào）保障，故采用西門子828D 數控係統對其進行係統改造，使其工（gōng）作穩定，滿足使用要求。

      1、 方案（àn）設計

     針對MZ2015 磨床進行數控化改造的主要方（fāng）案是（shì）: 磨床的機械部分和液壓係統基（jī）本保持不變（biàn），因（yīn）MZ2015 磨（mó）床的（de）電氣控製部分與數控機床電氣控製部分不相（xiàng）同，在實行數控化改造時拆除所有原氣控製部分。選用（yòng）西門子828D數控係（xì）統來代替機床原有的繼電器控製（zhì）係統（tǒng）。主軸電動機采用三相交流電動機取代原來的直（zhí）流調速係統，配以與之配套使用的台達（dá）VDF係列變頻器，可（kě）實（shí）現無級調速。伺（sì）服驅動係統采用與（yǔ）西（xī）門子828D 配套的S120 伺服驅動單元及1FK7 交流伺（sì）服電動機，由交流伺服（fú）電動機來控製拖板部分，由於伺服電動機內配有編碼器，X 軸、Z 軸可構（gòu）成（chéng）半（bàn）閉（bì）環控製，從而（ér）提高（gāo）了控製精度。機床外圍I /O 控製采用西（xī）門子S7 － 200PLC 模（mó）塊控製，並重新編寫PLC 程序，取代原有的繼電器接觸器控製。

      2、 係統設計

     MZ2015 自動磨床的功能是對同步器錐環內錐麵進行磨削（xuē），主要有（yǒu）砂輪架的橫向往複運動、縱向移動（dòng）共兩個伺服驅動模（mó）塊，西門子（zǐ）的新數控係統功能（néng）強大，售後有保障，且（qiě）能滿足用戶自由地配備模塊的需求。又由於公司（sī）其它車間的機床多（duō）采用西門子數控係統，在安裝調試方麵積累了比較豐富（fù）的經（jīng）驗。故采用西門子828D 數控係統來實施改造。係統硬件連接圖（tú）如圖1 所示。

   
     SIMMEＲIK 828D 數控係統是將CNC、PLC、HMI 和通訊任（rèn）務（wù）集成於一個單一部件（jiàn），由幾大（dà）部分組（zǔ）成: 驅動係統電源，伺服電動機控製，數控係統，輸入輸出模塊，控製麵板( MCP) ，機床側電（diàn）氣接線端子（zǐ），手輪，編碼器。SINAMICS S120 作為西（xī）門子（zǐ）SINAMICS 驅動係列之一，可（kě）以提（tí）供高性（xìng）能的單軸和雙軸驅動，模塊化的設計可以（yǐ）滿足（zú）應用中日益增長的對驅動係統軸數量和性能的要求。SINAMIC S120 是（shì）集V/F 控製、矢量控（kòng）製、伺服控製為一體的多軸驅動係統具有模（mó）塊化的（de）設計。

    各模（mó）塊（kuài）間( 包括（kuò）控製單（dān）元模塊、整流、回饋模塊、電動機模塊、傳感器模塊和電動（dòng）機編碼器) 通過高速驅動接口DＲIVE － CLIQ 相互連接。1FK7 電動機是永磁式同步電動機，與SINAMICS120 配套使用，分為“緊湊型”、“高動態型”和“高慣性型”等型號。該伺服電動機具（jù）有電子（zǐ）銘牌，係統可以自動識別所配置的驅（qū）動係統。具有更高的控製精度和動態特性，更高的（de）可靠性。同時，這些自冷卻式電動機的特點是（shì）具有優（yōu）異的過載能力，結構堅固而緊湊。它們通過（guò）可旋轉的（de）連接器與預組裝電（diàn）纜進行連接，可靈活、快速（sù）和安全地與變頻器相（xiàng）連。SINAMICS S120 驅動連接示意圖，如圖2 所示。

     SLM 沒（méi）有（yǒu）DＲIVE CLiQ 接口（kǒu），由828D X100 接口引出的驅動控製電纜DＲIVE CLIQ 連（lián）接到第一（yī）台（tái）電動機模塊的X200 接口，由（yóu）電動（dòng）機模塊的X201 連接（jiē）到下一台相鄰的電動機模塊的X200，按此規律連接所有電動（dòng）機模塊。並且保證功率大的電動（dòng）機模（mó）塊應與電源模塊相鄰放置（zhì）。X202、X203 為電動機編碼器反饋信號。

     3 、程序設計

     改造（zào）後磨床為數控磨床，根據工件加工工藝流程編寫CNC 加工程序，經數控係統編碼譯碼後再經各類驅動器有序地控製各軸和輔助裝置的動作，完成對內錐（zhuī）麵的磨削加工。磨床（chuáng）加工流程圖如圖3 所示。

     主程序即為磨削程序，工件（jiàn）在夾具的固定下，隨主軸電（diàn）動機的旋轉（zhuǎn）做圓周進給運動。首先對內（nèi）錐麵進行粗（cū）磨加工，粗磨加工完成後砂輪表麵的磨粒變鈍且有很多磨（mó）屑（xiè）附（fù）著在上麵，不（bú）符（fú）合精磨加工要求的磨削精度（dù）和表（biǎo）麵粗糙度。所以在粗磨加工完成後，對（duì）砂輪進行一次修整，讓後一（yī）次進行精（jīng）磨加工和光磨加工。

     G04 程序中斷功能是828D 數控係統（tǒng）中（zhōng）專用通道機（jī）床信號，其功能（néng）是在AUTOMATIK 和MDA 運行方式下，禁止下（xià）一個（gè）程序段傳送到插補（bǔ）器中，其（qí）作用是使機床在執行某些輔助動作時，禁止NC( Numerical Contol)程序繼續執行，當輔助結束之後，才繼續執行（háng）下一個NC 程序段，合理使用禁止讀入功能能（néng）夠極大地提高機床的（de）安全性和降低功能部件因誤動（dòng）作而造成的損傷。本程序G04 指令用於完成對錐環內錐麵的光磨加工，消除由於進刀（dāo）時產生的（de）彈性變形而導致的讓刀（dāo）量，可較好地保證（zhèng）工件的精度和直線度。

     4 、係統參數設（shè）置

     4． 1 總線配置

    SINUMEＲIK 828D 是通過現場總線profibus 對外設模塊( 如驅動器和輸入輸出模塊等) ，profibus 的配置是通過通用參數MD11240 來確定的（de）。

     4． 2 驅動（dòng）器模塊定位

     數控係統與驅動器之間通過總線連接，係統根（gēn）據下（xià）列參數與驅動器建立物理聯係。

     對於配置（zhì）非調節電源（yuán）模塊（kuài）SLM 的係統，由828D驅動接口X100 連接到的第（dì）一台電動機模塊的（de）軸號為1，且（qiě）以此類推。

     4． 3 位置控（kòng）製使能（néng）
 

    係統出廠設定各軸均為仿真軸，係統（tǒng）既不產生指令輸出給驅動器，也不讀電動機的位置信號。按設定參數（shù）可激活該軸（zhóu）的（de）位置（zhì）控製器，使坐標（biāo）軸進入正（zhèng）常工作狀（zhuàng）態。

     5 、結語

     針（zhēn）對普通機床（chuáng）存在的效率低（dī）、設備陳舊、故（gù）障頻繁、精度差等問題，對普通機（jī）床進行數控化改造（zào）是提高生產（chǎn）效率和自動化程（chéng）度的重要手段（duàn）。本課題提出了采用西（xī）門子828D 數控係統來改造同步器錐環磨床的方案，主要完成了MZ2015 磨床改造中的數控裝置、伺服驅動係統的選型與配置（zhì）; 詳細地設計了係統的整體（tǐ）連接和各部分接口連接; 闡述（shù）了828D 數（shù）控係統常（cháng）用參數，主軸相關參數，伺服相關參數的設定。最後，根據實際加工需要設計了同（tóng）步器錐環的CNC 加工程序（xù）。改造後的磨床運轉可靠，達到了改造目標，產生了經濟效益。