近年來國內大規格滾珠絲杆需求正在迅速增長，10m絲杆的需求更為突出。10m絲杆主要用於大型數控龍門銑、落地鏜床、機場登機通道等大型設備。2009年（nián）作為國家科技重大專項 ，我公司承擔了“大型精密（mì）、高效數控螺（luó）紋（wén）加工設（shè）備” 研發工作， SK7450×100的10m數控絲杠磨床是國（guó）內目前最大的螺紋（wén）磨床，可整體磨削10m絲（sī）杠。由於工（gōng）件（jiàn）的（de）外圓需要磨削，單（dān）獨為此機床配備一台10m外圓磨床成本太高，因此該機床應具備（bèi）外圓磨削功能。因工件（jiàn）為單向磨削，返程時間長（zhǎng），希望在工件返回磨削起點（diǎn）的過程中完成砂輪修整（zhěng）任（rèn）務。長絲杆價值高，突然停電（diàn）將（jiāng）會導致正在加工（gōng）的（de）工件報廢，因此要求機（jī）床必須具備斷電回退功（gōng）能。該機（jī）床在外接（jiē）電源突然斷電的情況下，Z 、C 軸在聯動（dòng）狀態時，X軸（zhóu）（砂輪（lún））能（néng）作出快速響（xiǎng）應，朝機床進給的反方（fāng）向（xiàng）回退0.5mm以上，保護工件不被損壞。

       1.螺紋磨床基本（běn）結構（gòu）及工作原理

       SK7450×100為5軸數控螺（luó）紋磨床，原理如圖1所示。

       X 為砂輪架前後進給運（yùn）動；Z 為工作左右運動；C 為工件旋轉運動；V 為修正輪上下（xià）運動；W為修正輪左右運動；V、W軸的插補運動可完成砂輪齒（chǐ）形修整，Z 、C 軸的聯動形成螺旋線，在磨削過程中，C 軸轉360°，Z 軸走（zǒu）一個螺距，切削過程中必須保證嚴格的聯動關係。外界停電時，Z 、C軸停止運動，砂（shā）輪由於慣性繼（jì）續旋轉，工件和砂輪接觸的區域多磨去一部分金屬，造成工件損壞。

       X、Z 、C 分配在通道1，V、W分配在（zài）通道2，X，Z 、V、W在機床數（shù）據（jù）中設為直線軸（zhóu），且（qiě）均設為幾何軸，C設為（wéi）旋轉軸。

       2. 雙通道及軸轉換功能

       （1）雙通道 該機床設（shè）為雙（shuāng）通道，目的是可以同時（shí）運行磨削程序和修整程序，對係統參數設置如下。

       基本參數設定：

       10000 AXCONF_MACHAX_NAME_TAB: X1，Z1，C1，V2，W2

       10010 ASSIGN_CHAN_TO_MODE_GROUP [0]:1

       10010 ASSIGN_CHAN_TO_MODE_GROUP [1]:1

       19200 $ON_NUM_CHANNELS:2

       通道CH1參數設定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定義（yì）幾何軸）

       20060 AXCONF_GEOAX_NAME_TAB[0，1]:X1，Z1

       （幾（jǐ）何軸名（míng）稱）

       20070 AXCONF_MACHAX_USED[0，1，2，3，4]:1-5

       （第1通道（dào）顯示軸數）

       V 、W 設在兩個通道中，主通道為CH2，在CH1中該軸名稱反向顯示，便於觀察。

       20080 AXCONF_CHANAX_NAME_TAB[0，1，2，3，4]:X，Z，C，V，W（軸名稱）

       通道CH2參數設定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定（dìng）義幾何（hé）軸）

       20060 AXCONF_GEOAX_NAME_TAB[0，1]V，W（幾何軸名（míng）稱）

       20070 AXCONF_MACHAX_USED[0，1]:1-2

       20080 AXCONF_CHANAX_NAME_TAB[4，5]: V，W

       （2）軸轉換功能應用 機床上電後C 軸默認為主（zhǔ）軸形式（shì），執行螺紋磨削程序前，在MDA方式下，執行M70指令（lìng），將C 軸轉換成旋轉軸，然後回參考點。外圓磨削時，外圓磨削（xuē）程序前（qián）執行一（yī）條指令SPCON，將旋轉軸轉換成主軸，NC程序中可以用S指令給定主軸轉速。

       （3）第2通道應用 螺紋磨削時（shí），工件從（cóng）起點磨到終點時，當砂輪退出工件，在第一通道（dào）的（de）磨削主程序中通過執行M代碼啟動CH2上的（de）修整程序，工件返回和砂輪修整同時執行，節省（shěng）了加工（gōng）時間。

       砂輪（lún）修整程序也可以通過機床麵板上的按鍵啟動。

       砂輪修整補償量可存（cún）放在自定義的公用變量GT中，第1通道的磨削程序可以用來進行（háng）砂輪（lún）修整補償。

        3. 斷電回退功能（néng）

        （1）硬件配置及連線 係統選用SIEMENS840D，PLC 為S7－300，驅動器為611D，交（jiāo）流伺服電動機為（wéi）1FT6係列和1FK係列。為了降低成本，采用國產電容器和UPS，硬（yìng）件連接電路如圖2所示。

       （2）電路工作（zuò）原理 在圖2所示電路中，UPS為PC機（jī）所用600W UPS電源，開關K為UPS電源控製開關（guān）。當開關K閉合時，UPS電源工作，向外部提（tí）供AC220V交流電，供給後麵的DC24V用（yòng）；當開關K斷開時，停止向外提供（gòng）AC220V交流電。開關K用來檢測是外界停（tíng）電還（hái）是機床正常關機，開關K與機床總電源開關聯動。外界停電時K是閉合的，正常關閉機床電源時K是斷開的。當UPS外部無AC220V供（gòng）電時，UPS自（zì）動切換（huàn）到逆變狀態，正常向直流電源供給AC220V交流電壓，從而實（shí）現了（le）DC24V直流（liú）電源的不間斷供電。驅動器動力電（diàn）是（shì）由並（bìng）接在（zài）直流母線上的電容儲備的電（diàn）能供給的，電源模塊上可外接最大電容的容（róng）量，在西門子技術資料（liào）上查到，該（gāi）機（jī）床采用的電容模塊為1.5mF。需要實現斷電回（huí）退功能的（de）機床所選電源模（mó）塊必須是具備能量回饋功能，本機床采用的是E/R－MODUL模塊，訂貨型號為6SN1145－1BA01－0BA3。

       （3）回饋參數及程序 西門子的斷電回饋為選項功能，隻有在訂貨時選上此（cǐ）功能才能激活。機床數據中需設置下列數據：

       1634:LINK_VOLTAGE_RETRACT 580;

       1635:GEN_AXI_MIN_SPEED 0r/min;

       1637:GEN_STOP_DELAY 100ms;

       1638:RETRAC_TIME 500ms;

       1639:RETRACT_SPEED 400000H;

       NC程（chéng）序中需增加下列程序段：

       $MA_ESR_REACTION[X]=11

       $AA_ENABLE[X]=1

       IDS=1 WHENEVER $AA_E SR_S TAT[X]>0 DO

       POS[X]=5

       此程序段可以（yǐ）放在螺紋加工循環程序之前，當直流母線電壓低於580V時，機床即開始執行斷電回退功（gōng）能。

       4. 結語