近年來國內（nèi）大規格滾珠（zhū）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年作為國家科（kē）技重大專項 ，我公司承擔了“大型精（jīng）密、高效數（shù）控螺（luó）紋加工設備” 研發工作， SK7450×100的10m數控（kòng）絲杠磨床是國內目前最大的螺紋磨床，可整體磨削10m絲杠。由於工（gōng）件的外圓需（xū）要（yào）磨削，單獨為此機床配（pèi）備一台10m外圓磨（mó）床成本太高，因此該機床應具備外圓磨（mó）削功能。因工件（jiàn）為單向磨削，返（fǎn）程時間長，希望在工件（jiàn）返回磨削起點的過（guò）程中完成砂輪修整任（rèn）務。長絲（sī）杆價值高，突然停電將會導致正在加工的工件報廢，因此要求機床必須具備斷電回退功能。該機床在外接電（diàn）源突然（rán）斷電的情況下，Z 、C 軸在聯動狀（zhuàng）態時，X軸（砂輪）能作出快速響應，朝機床進給的（de）反方向回退0.5mm以上，保護工（gōng）件不被損壞。

       1.螺（luó）紋磨床基本結構及（jí）工（gōng）作原理

       SK7450×100為5軸數控螺紋磨床，原（yuán）理如圖1所示。

       X 為砂輪架前後進給運動（dòng）；Z 為工作左右運動；C 為工件旋轉運動；V 為修正輪上下運動；W為（wéi）修正輪左右運（yùn）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 軸走一個螺距，切削過程中（zhōng）必須保證嚴格的聯動關係。外界停電時，Z 、C軸停止運動，砂輪由於（yú）慣（guàn）性繼續旋轉，工件和砂輪接觸的區域多（duō）磨去一（yī）部分金屬，造成工件損壞（huài）。

       X、Z 、C 分配（pèi）在通道1，V、W分配在通道2，X，Z 、V、W在機床數據中設為直線軸，且均設為幾何軸，C設為旋（xuán）轉軸。

       2. 雙通道及軸轉換功能

       （1）雙通道 該機床設（shè）為雙通道，目的（de）是可以同時運行（háng）磨削程序和修（xiū）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（shù）設定：

       20050 AXCONF_GEOAX_ASSIGN_TAB[0，1]:1，2

       （定義幾何軸）

       20060 AXCONF_GEOAX_NAME_TAB[0，1]:X1，Z1

       （幾何軸名稱）

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

       （第1通道顯示軸數）

       V 、W 設在（zài）兩個通道中，主通道為CH2，在CH1中該軸名稱反向顯示（shì），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

       （定義（yì）幾何軸）

       20060 AXCONF_GEOAX_NAME_TAB[0，1]V，W（幾（jǐ）何軸（zhóu）名稱）

       20070 AXCONF_MACHAX_USED[0，1]:1-2

       20080 AXCONF_CHANAX_NAME_TAB[4，5]: V，W

       （2）軸轉換（huàn）功能應用 機床上電後（hòu）C 軸默認為主軸形式，執行螺紋磨削程序前，在MDA方式下，執行M70指（zhǐ）令，將C 軸轉換（huàn）成旋轉軸，然（rán）後（hòu）回參考點。外（wài）圓磨削時，外（wài）圓磨削程序前執（zhí）行一條指令SPCON，將旋轉軸轉換成主（zhǔ）軸，NC程（chéng）序中可以用S指令給定主軸轉速。

       （3）第2通道應用 螺紋（wén）磨削時，工件從起點磨到終點（diǎn）時，當（dāng）砂輪（lún）退出（chū）工件，在第一通道的（de）磨削主程序中通過執行M代碼啟動CH2上的修整程序，工件返（fǎn）回和砂輪修整同時執行，節省了加工時間。

       砂（shā）輪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放在自定義的公用變量GT中，第1通道的磨削程（chéng）序可以用來進行砂輪修整補償。

        3. 斷電回退（tuì）功能

        （1）硬件配置及連線（xiàn） 係統選用SIEMENS840D，PLC 為S7－300，驅動器為611D，交流伺服電動機（jī）為1FT6係列和（hé）1FK係列。為了降低成本，采（cǎi）用國產電容（róng）器和UPS，硬件連接電路如圖2所示。

       （2）電路工作原理（lǐ） 在圖2所（suǒ）示電路中，UPS為PC機所用600W UPS電源，開關（guān）K為UPS電源控製開關。當開關K閉合（hé）時（shí），UPS電源工作，向（xiàng）外部提供AC220V交流電，供給後麵的DC24V用；當（dāng）開關（guān）K斷開時，停止向（xiàng）外提供AC220V交流電。開關K用來檢測是外界停電還是機床（chuáng）正常關機，開關K與機床總電源開關聯（lián）動。外界停電時K是閉（bì）合的，正常關閉機（jī）床電源時K是斷開的。當UPS外部無AC220V供電時，UPS自動切換到（dào）逆變狀態（tài），正常向直流電源供給AC220V交流電壓，從而實現（xiàn）了DC24V直流電源的不間斷供電。驅動器動力電是由並接在直流母線（xiàn）上的電容儲備的電能供給的，電源模（mó）塊上可（kě）外接最大（dà）電容的容量，在西門子技術資（zī）料上查到，該機床采用的電容模（mó）塊為1.5mF。需要實現斷（duàn）電（diàn）回退功能的機床所（suǒ）選電源模塊必須是具備能量回饋功能，本機床采（cǎi）用的（de）是E/R－MODUL模塊，訂貨型號為6SN1145－1BA01－0BA3。

       （3）回饋參數及程序 西門（mén）子的斷電回饋為選項功（gōng）能，隻有在訂貨時選上此功能才能激活。機床（chuáng）數據中需設置下列（liè）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（xù）中需（xū）增加（jiā）下列（liè）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

       此程序段可以放（fàng）在螺紋加工循環程序之（zhī）前，當直流母線電壓低於580V時，機床即開始（shǐ）執行斷電（diàn）回（huí）退功能。

       4. 結語