基于FAGOR CNC8070数控系统的砂轮摆动磨削实现

Realization of grinding wheel swing grinding based on FAGOR 8070 systemFU Xia0van①，ZHANG Guohai②，QU Dan，YAO Boshi(①Hanjiang Thread Grinding Machines Research Institute，HanjiangMachine Tool Co.，Ltd.。Hanzhong 723003，CHN；School of Mechanical Engineering，Shaanxi Institute of Science andEngineering，Hanzhong 723003，CHN)Abstract：The FAGOR CNC 8070 NC system was used for swing grinding control of 2MZK7150 automatic index a-ble blade peripheral grinder，and the swing grinding method was described in the four aspects：swinggrinding process flow，CNC parameter，PLC program，NC programming.The practice indicates that thesystem is simple，and it is a reliable way to realize swing grinding function.Furthermore it can improvethe grinding blade periphery of the surface roughness and straightness.Compared with the traditional im-plementation methods of swing grinding function，this method greatly improves the blade grinder flexi-ble，simplify the mechanical structure of the machine tool，and it has the advantages of simple program-ming，high precision，parameter adjustment is simple and convenient，stable and reliable operation etc，SO it has good practical value。

Keywords：Blade Grinder；Circumferentially Grinding；Swing Grinding；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。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 。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 j。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-机多用，通过-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 。为进-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-种主要用于特殊材料刀片周边磨削加工的新型专用设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(201Ozx0400l-162)7 ·数控专栏 cNc sem.nar备。利用该设备磨削刀片周边及后角时，为进-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 l，轴作往复振荡运动 。

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 。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系统的模拟输出拈和计数器拈，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：l，轴进给到磨削位后停止的位置，-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 l，轴往复的次数。

2 FAGOR 8070数控系统概述作为最新-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-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-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矗首先，需设置系统通用参数中的通道类型(CHTYPE)为 CNCPLC。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：SUBTABLESUB180C CNC8070MTB SUBSUB-G180.NCSUBTABLESUB181 C CNC8070MTBSUB lSIIB G181.N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。

% SUB-G180.nCV.PLC.M2000]：1 图1 G180程序流程图V.PLC.R[300]：ABS[P104]P105 2 60 10000V.PLC.R[301]ABS[P1o4] 10000V.PLC.R[302]-ABS[P104] l0O00$IF V.PLC.M2000] 1( K0.58IF P104>0V.PLC.M[2001]1$ELSEV.PLC.M[2002]1$ENDIF8ENDIFM29% SUB-G181.nCV.PLC.M[2000]OG4 K0.5M293.2 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 互是- - - 否 -i、< 向到莅开 始参数初始化结 束图2 摆动磨削的PLC流程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。

(DFU M2001 0R DFU M20o6)AND M2000MOVE ADD(Y，1301，1300，PRESENT)SET M20o3 RES M20o6M2003 AND DFU IENDY RES M20HD3 SET M2005(DFU M20o2 0R DFU M20o5)AND M2000 MOVE ADD(Y，R3O2，R300，PRESENT) SET M2O04 RES M2005M20O4 AND DFU IENDY RES M20O4 SET M20o6DFD M2O0o 0R L0PENY 0R RESET0UT 0R N0T M20o ERA M20o1 20o6l上tE El Y3.3 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 NCaW- 等 0圈3摆动磨削的NC流程流程见图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。

N100 G90 G01X0 F2000N110 Y0N120 C0 F6O0N13O B0 F2000N140 A0 FlO0H0Nl50 M04 S 5(xN160 G90 G01 YP106 F2000N170 X-90N18O Gl80 FP1O4 YP105N500 G181G74 Y4O9O G0l YP106 F2000在调试的过程中发现，由于倍率不同 l，轴振荡后停止的位置是未知的，即使要求 y轴回到-个绝对的位置，系统所显示的剩余路程也不为 0。后来加 G74Y4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。