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合理地利用配套資源提高數(shù)控機(jī)床安全使用性能

文檔作者：鄭玲線文檔來源：陜西秦川格蘭德機(jī)床有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年06月01日
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機(jī)床電器2005．4 數(shù)控·數(shù)顯—— 合理地利用配套資源提高數(shù)控機(jī)床安全使用性能
合理地利用配套資源提高數(shù)控機(jī)床安全使用性能
鄭玲線 (陜西秦川格蘭德機(jī)床有限公司，721300)
中圖分類號：TG659；TG508 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：13 文章編號：1004—0420(2005)04—0028—02
隨著我國機(jī)床行業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展及國外成
熟技術(shù)的引進(jìn)，用戶在數(shù)控機(jī)床使用中，除了對機(jī)
床的精度、節(jié)拍、壽命等方面提出了新要求外，還
對機(jī)床安全使用性能提出了更嚴(yán)格的要求。因此
合理使用機(jī)床已有的配置，提高機(jī)床安全使用性
能，是機(jī)床設(shè)計(jì)人員的一項(xiàng)不可忽略的工作。
一般半自動機(jī)床的行程是由油缸而定，行程
固定，速度安全。而數(shù)控機(jī)床的行程由參數(shù)來定，
如果該值是固定值，那么機(jī)床在運(yùn)行時(shí)，一旦操作
人員操作失誤，而又沒有其他的安全措施，后果是
十分嚴(yán)重的。操作人員的錯(cuò)誤操作雖說可以防
止，但是其可能性還是存在的。因此為了將失誤
引起的損失降到最低點(diǎn)，通常的做法有以下幾種：
a．利用系統(tǒng)內(nèi)部功能設(shè)定可變機(jī)床軟限位；
b．選用技術(shù)先進(jìn)的新功能設(shè)備。
下面以磨床為例對上述的觀點(diǎn)作詳細(xì)描述：
修整形式一般為兩種形式：金剛滾輪的成型修整
和金剛筆修整。這兩種方式的不同之處為金剛滾
輪的成型修整，可同時(shí)修整及加工。因此機(jī)床加
工區(qū)和修整區(qū)為兩個(gè)互不干涉的工作區(qū)問，所以
可以分別修改作為修整軸的工作軟限位和砂輪進(jìn)
給軸的工作軟限位，即可達(dá)到目的。而金剛筆修
整砂輪是由兩個(gè)軸插補(bǔ)來完成的，但金剛筆的安
裝位置一般在機(jī)床的頭架或尾架上，該類機(jī)床在
修整和加工時(shí)兩個(gè)不同的工作區(qū)問在機(jī)床工作時(shí)
互相滲透，這樣就需要在這兩個(gè)工作區(qū)間分別設(shè)
定X 軸的軟限位。例如當(dāng)加工區(qū)和修整區(qū)的X
軸位置相差100 mm 左右，如果用一個(gè)軟限位，那
么機(jī)床在正常循環(huán)過程中稍有失誤，危險(xiǎn)同樣存
在。而如果做成在不同的工作區(qū)問使用不同的軟
限位就可以排除這種現(xiàn)象。例如某數(shù)控機(jī)床需批
量加工某類工件同時(shí)加工中還要定期的進(jìn)行自動
修整砂輪。以該機(jī)床為例作以詳細(xì)說明：
由于金剛筆安裝位置和加工位置之間距離固
定，因此可以測定出他們之間軸向距離(假定為
一28 —
100 mm)。如果要加工的工件軸向尺寸為29 mm，
則保護(hù)程序可以做成如下(發(fā)那科系統(tǒng))：
G98G01Z200．0F3000 (修整砂輪時(shí)z軸位置)
G10L50
N1320PIR(29一#603+100)(X軸軟限位設(shè)定)
G11
N1．．．．．． (修整砂輪程序)
#2510=#2501+#603 (#603為砂輪的修整量，如
果沒有該段程序，軟限位就不會隨著砂輪尺寸的變化而變化)
G98G01Z54．0．0F3000．3 (加工工件時(shí)z軸位置)
G 10L50
N1320PIR(29一#603) (X軸軟限位設(shè)定)
G 11
N10? ．．． (加工程序)
上述程序中Z軸為工作臺移動軸，X 軸為砂
輪架移動軸。
軟限位經(jīng)過這樣設(shè)置后，即使有錯(cuò)誤操作，機(jī)
床最多多進(jìn)給一個(gè)修整量。對機(jī)床損壞幾乎沒有。
實(shí)踐證明這種方法對金剛滾輪的成型修整和
加工直切工件的機(jī)床保護(hù)功能效果最為明顯。這
種方法雖然實(shí)惠可行，但對于加工品種多，批量小或
零件形狀復(fù)雜的數(shù)控機(jī)床，如繼續(xù)采用這種方法就
比較困難了，而應(yīng)采用具有防碰撞功能的設(shè)備。GZ
110數(shù)控高效端面外圓磨床，選用發(fā)那科OI—TA三
軸兩聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)，動平衡采用SBS公司的SB
4475型的砂輪動平衡及AEMS聲納防碰撞系統(tǒng)，該
機(jī)床主要加工工程機(jī)械上的零件，該種零件既有外
圓還有端面、圓弧。如果繼續(xù)使用上述方法，加工程
序量很大，而且實(shí)現(xiàn)起來難度很大。因此針對該機(jī)
床在運(yùn)行過程中當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)意外時(shí)，要求防碰撞系
統(tǒng)提供一個(gè)信號到數(shù)控系統(tǒng)的輸人口，經(jīng)過數(shù)控系
統(tǒng)內(nèi)部處理，自動調(diào)用急返程序使機(jī)床回到安全位
置。由于修正時(shí)金剛筆和砂輪產(chǎn)生的超聲波與加
工工件時(shí)工件和砂輪之間產(chǎn)生的超聲波強(qiáng)度是不
一樣的，因此我們在調(diào)試過程中充分利用了動平衡
儀提供的兩種不同的工作方式，磨削選擇和修整選
擇，使其效果達(dá)到最佳。
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數(shù)控·數(shù)顯——合理地利用配套資源提高數(shù)控機(jī)床安全使用性能 機(jī)床電器2005．4
首先對動平衡儀的連線作以說明：當(dāng)動平衡
儀SB 4475的1號針腳和19號針腳接通時(shí)動平衡
儀SB 4475的顯示畫面為磨削選擇畫面，1號針腳
和21號針腳接通時(shí)其顯示畫面為修整選擇畫面。
當(dāng)8號針腳和23號由斷開變?yōu)殚]合時(shí)，防碰撞功
能被激發(fā)。
1．連線：系統(tǒng)和SB 4475砂輪動平衡防碰撞
系統(tǒng)的連線如圖1～圖6所示(圖中括號內(nèi)數(shù)字為
SB 4475連線針號)
圖1 砂輪動平衡及防碰撞與0I—TA系統(tǒng)連線
宏宏程程序序跳跳轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)信信號號 匝 疆]_—
圖2 防碰撞信號與I／O 連線地址圖
圖3 磨削選擇方式和修整選擇方式信號與I／O連線地址圖
平衡儀SB 4475的1號腳和21號腳接通。
Y142：當(dāng)工件程序中發(fā)出MI7的M 功能指
令時(shí)，通過PLC程序順序處理讓Y142輸出，使動
平衡儀SB 4475的1號腳和19號腳接通。
G0053．3：用戶宏程序中斷信號。當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)
進(jìn)刀量過大時(shí)，動平衡儀SB 4475一AEMS聲納防
碰撞系統(tǒng)的8號腳和23號腳由斷開變?yōu)殚]合，使
數(shù)控系統(tǒng)的I／0信號X 104．5閉合，G0053．3接
通，激活中斷性用戶宏程序功能，自動調(diào)用急返程
序使機(jī)床回到安全位置。
2．調(diào)試：在調(diào)試動平衡儀SB 4475一AEMS
聲納防碰撞系統(tǒng)的過程中首先確定工作方式：磨
削選擇方式或修整選擇方式。方式選擇結(jié)束后，
調(diào)整動平衡儀SB 4475使其進(jìn)入到“LEARN CY．
CLE”自學(xué)習(xí)方式，調(diào)用磨削加工工件程序(或修
正砂輪程序)，修改磨削進(jìn)給速度(修整量和修整
速度)為機(jī)床允許的最大值，按循環(huán)啟動按鈕開始
加工工件，當(dāng)本次循環(huán)結(jié)束后，按下動平衡儀SB
4475的確認(rèn)鍵，此時(shí)磨削方式(修正方式)下的防
碰撞信號調(diào)整結(jié)束。為了驗(yàn)證該防碰撞信號的靈
敏性，把進(jìn)給速度調(diào)到機(jī)床的一般進(jìn)給值，作上述
操作過程，在同種選擇方式下，將進(jìn)給速度調(diào)高，
再次啟動相同程序，觀察數(shù)控系統(tǒng)的I／O信號X
104．5的變化。此時(shí)該信號應(yīng)出現(xiàn)。再將進(jìn)給速
度調(diào)低，再次啟動相同程序，觀察數(shù)控系統(tǒng)的I／O
信號的變化。此時(shí)X104．5信號不應(yīng)出現(xiàn)。經(jīng)過
多次反復(fù)試驗(yàn)觀察，該信號出現(xiàn)規(guī)律穩(wěn)定。
3．應(yīng)用：在自動方式下，首先確定加工方式是
加工工件還是修正砂輪，然后在相應(yīng)的工件程序
中增加程序如下：
00001(磨削程序) 00002(修正程序) 001000(急返程序)
M 96P0100； M96P0100； G00X380．0
M 17 M21 M30
圖4 磨削選擇方式和修整選擇方式的M 功能定義 ?? ??
磨削選擇
圖5 磨削選擇方式和修整選擇方式PLC程序
H 仁卜_—_—! C卜— 急返退
l gap l
圖6 激發(fā)宏中斷功能PLC程序
Y144：當(dāng)工件程序中發(fā)出M21的M 功能指
令時(shí)，通過PLC程序順序處理讓Y144輸出，使動
M97 M97
M22 M22
上述00001、00002程序中的M96P0100是當(dāng)
防碰撞信號出現(xiàn)時(shí)系統(tǒng)要調(diào)用的急返程序格式
(其格式為發(fā)那科OI—TA系統(tǒng)的書寫格式。M97
和M96是成對的)，00100當(dāng)防碰撞信號發(fā)出時(shí)，
調(diào)用的急返程序。
自從我們使用了這兩種保護(hù)措施后，機(jī)床的
安全使用可靠性得到了很大的提高。
收稿日期：2005—01—10
— 29 —

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