基于FAGOR CNC8070数控系统的砂轮摆动磨削实现*

付晓燕 张国海 屈 丹 姚博世

（①陕西汉江机床有限公司汉江螺纹磨床研究所，陕西汉中 723003;②陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中 723003）

基于FAGOR CNC8070数控系统的砂轮摆动磨削实现*

付晓燕①张国海②屈 丹①姚博世①

（①陕西汉江机床有限公司汉江螺纹磨床研究所，陕西汉中 723003;②陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中 723003）

采用FAGOR CNC8070数控系统对2MZK7150全自动可转位刀片周边磨床进行摆动磨削控制，从摆动磨削的工艺流程、CNC侧的参数设置、PLC编程、NC编程4个方面阐述了摆动磨削的方法。实践证明，该系统简便、可靠地实现了砂轮摆动磨削功能，而且改善了磨削刀片周边的表面粗糙度和直线度。与传统实现摆动功能的方法相比较，该方法大大提高了刀片磨床的柔性、简化了机床的机械结构，具有系统编程简单、精度高、参数调整简单方便、运行稳定可靠等特点，有很好的实用价值。

刀片磨床 周边磨削 摆动磨削 FAGOR CNC 8070 PLC

随着先进制造技术的不断发展，机械制造行业的产品结构日趋复杂，性能和精度要求亦日趋提高，其数控加工内容也更加复杂［1］。目前国内加工高精度可转位刀片只能依赖进口设备，但价格非常昂贵［2］。因此，研制可转位刀片周边磨床对提高我国切削加工水平具有重要意义［3］。本公司成功开发出了主要用于硬质合金可转位刀片磨削加工的数控刀片磨床，该机床的突出特点是一机多用，通过一次装夹，即可完成刀片四周的平面、曲面、斜面的磨削加工，从而解决了必须依靠多台机床、多次装夹造成生产工序复杂、效率低下、产品品质不高的磨削难题［4］。为进一步满足市场和客户的需要，基于以前研发基础，公司又成功开发了2MZK7150全自动可转位刀片周边磨床，该机床是一种主要用于特殊材料刀片周边磨削加工的新型专用设备。利用该设备磨削刀片周边及后角时，为进一步改善磨削刀片周边的粗糙度和直线度，在进给磨削的过程中，经常需要砂轮实现摆动磨削。摆动磨削是指磨削时砂轮除磨削进给运动外，还需沿着Y轴作往复振荡运动［5］。

FAGOR CNC8070系统是西班牙FAGOR公司目前最高端的数控系统，该系统提供了丰富的面向用户开放的独立轴功能［6］。本文基于FAGOR CNC8070数控系统的G代码和用户通用全局变量，利用高级流控制语句在NC和PLC语句之间实现关键标志位的读写，通过NC、PLC数据信息的交换和数控系统的硬件独立轴功能，共同实现摆动磨削专用命令定制;经过对数控系统进行必要的参数设置后，编制NC程序控制西门子直线电动机，简便、可靠地实现了砂轮摆动磨削功能。

1 驱动原理

2MZK7150全自动可转位刀片周边磨床抛弃传统的带有中间机械传动部件（如滚珠丝杠等）驱动原理，采用FAGOR CNC8070系统的模拟输出模块和计数器模块，控制西门子直线电动机实现直接驱动。驱动力直接传递，简化了机械结构。具有很好的动态性能，而且没有过冲。为更好地描述摆动磨削的工艺流程，定义了在摆动磨削过程中Y轴的几个变量。

（1）摆动起始点：Y轴进给到磨削位后停止的位置，一般设置在工件的边缘，基本动作为Y轴以快速进给速度到达摆动起始点后开始进行往复运动。（2）摆动幅值：正向（负向）摆动的最大距离。（3）摆动频率：每秒钟Y轴往复的次数。

2 FAGOR 8070数控系统概述

作为最新一代数控系统，FAGOR 8070是FAGOR经验与全球工业标准PC机相结合的产物，是高性能、高速度、多通道、柔性化的CNC系统。其可以控制多达28个进给轴和4个主轴，具有4个执行通道，4种不同类型的操作可以同时进行。作为基于工业PC机的数控系统，它可以很方便地集成第三方应用软件完善或替换数控系统自带的编程器，使得操作者能够更方便地进行工件加工和编程。在8070的每一种操作模式中，都可以选到最贴切的数据界面，甚至可以由用户定制一个全新的只包含所需数据的用户界面。其开放的结构非常便于用户添加自已的加工循环及应用软件。它将所有与加工无关的辅助运动定义为独立轴，与独立轴相关的运动可以独立执行，而不会中断工件的加工。

3 砂轮摆动磨削实现

3.1 NC 参数设置

正确合理地设置系统NC参数是实现摆动磨削功能的基础。首先，需设置系统通用参数中的通道类型（CHTYPE）为CNC+PLC。其次，用G180 F××Y××激活摆动功能，F为频率（单位：Hz），Y为振幅（单位：mm），负值代表开始向负向运动。用G181指令取消Y轴摆动功能。在通道参数的子程序表（SUBTABLE）中指定G180和G181的子程序。程序路径分别为：

SUBTABLESUB180=C：CNC8070MTBSUBSUB_G180.NC

SUBTABLESUB181=C：CNC8070MTBSUBSUB_G181.NC

不同型号的加工工件要求不同的摆动幅度和摆动频率，选择全局变量 P104、P105、P106分别用于设置摆动幅值、摆动频率、摆动起始点。这样，操作者就能根据加工的要求方便地调整摆动幅度和摆动频率值。G180程序流程见图1，编制的程序如下。

3.2 PLC摆动磨削程序

PLC读取CNC界面中设置的有关摆动磨削变量P104、P105和P106，并执行摆动功能，要靠PLC和NC之间的信息传递来实现。在FAGOR 8070系统下实现摆动磨削的PLC程序流程见图2，程序如下。

3.3 NC摆动磨削程序

CNC数控机床的加工控制是由使用它的工艺人员、操作人员来控制的，其用户接口就是数控加工程序。人们要利用数控机床完成高速度、高精度、高效率的工件加工，就必须编制合理的数控加工程序（手工或利用软件编制）、调整机床等基本操作。结合NC参数设置及定义G指令，以及PLC程序实现的信息交换，根据磨床的加工工艺，磨削过程中实现砂轮摆动磨削的NC流程见图3，编制的NC程序如下。与实现摆动磨削无关的NC程序不再赘述。

在调试的过程中发现，由于倍率不同Y轴振荡后停止的位置是未知的，即使要求Y轴回到一个绝对的位置，系统所显示的剩余路程也不为0。后来加G74 Y4很好地解决此问题。

4 结语

实际应用表明，本文所述控制方法简便、可靠地实现了砂轮摆动磨削功能。与传统的实现摆动功能的方法（如靠偏心轮等机械传动机构或液压系统）相比较，该方法大大提高了机床的柔性、简化了机床的机械结构，具有系统编程简单、加工精度高、摆动频率和幅值调整简单方便、运行稳定可靠等特点，有很好的实用价值。

［1］张哲山，姚斌，陆如升，等.五轴数控工具磨床的虚拟加工仿真技术研究［J］.工具技术，2011，45（3）：46 －49.

［2］刘温然.2MK7125型数控可转位刀片周边磨床［J］.精密制造与自动化，1995（3）：72－73.

［3］徐滔滔，赵广木，徐海峥，等.可转位刀片周边磨床数控系统［J］.新技术新工艺，1996（2）：2－4.

［4］陕西汉江机床有限公司.机床数控刀片磨床［J］.技术与市场，2010，17（8）：189.

［5］路跃宾.三菱 E68数控系统在轴承磨床中的应用［J］.轴承，2008（9）：18－20.

［6］西班牙 FAGOR CNC 8070 安装手册 REF.0509［Z］.

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Realization of grinding wheel swing grinding based on FAGOR 8070 system

FU Xiaoyan①，ZHANG Guohai②，QU Dan①，YAO Boshi①
（①Hanjiang Thread Grinding Machines Research Institute，Hanjiang Machine Tool Co.，Ltd.，Hanzhong 723003，CHN;②School of Mechanical Engineering，Shaanxi Institute of Science and Engineering，Hanzhong 723003，CHN）

The FAGOR CNC 8070 NC system was used for swing grinding control of 2MZK7150 automatic index able blade peripheral grinder，and the swing grinding method was described in the four aspects：swing grinding process flow，CNC parameter，PLC program，NC programming.The practice indicates that the system is simple，and it is a reliable way to realize swing grinding function.Furthermore it can improve the grinding blade periphery of the surface roughness and straightness.Compared with the traditional implementation methods of swing grinding function，this method greatly improves the blade grinder flexible，simplify the mechanical structure of the machine tool，and it has the advantages of simple programming，high precision，parameter adjustment is simple and convenient，stable and reliable operation etc，so it has good practical value.

Blade Grinder;Circumferentially Grinding;Swing Grinding;FAGOR CNC 8070;PLC

TH161+.22

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*“高档数控机床与基础制造装备”国家重大科技专项—五轴联动高速、精密可转位刀片周边和双端面刃磨数控工具磨床（2010ZX04001－162）

付晓燕，女，1971年生，工程师，主要从事精密机床数控技术应用研究。

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2012－07－09）

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