数控机床

1. 全数控热处理机床的工作要求：

      通常的曲轴热处理机床，感应器由摆杆悬挂系统支持，感应器骑在工件上随工件旋转自由运动，感应器与工件完全接触，这种方式会影响热处理加工质量，为了提高感应热处理加热的质量，高端的热处理机床要求感应器不能自由落在工件上，而必须与工件保持一微小距离，实现精确间隙控制。同时要求每一感应器的上下前后运动要和工件的曲拐旋转联动。

      为达到这一要求，我公司生产的曲轴热处理机床采用三菱M70A数控系统，配置8个伺服轴，其中X轴为感应器工作台的水平移动轴，Y轴为夹持曲轴工件的旋转运动轴，其余6个轴分别控制多个感应器的前后和上下运动。该机床的关键部分的工作过程如下：

      工件旋转定位——感应器落下骑在工件上——工件旋转，感应器随工件运动——加热完成——工件在某一固定位置停止旋转——感应器上升。

2. 第1种编程方案及运行效果

2.1    伺服轴配置

（1）         X轴------感应器工作台的水平移动轴；

（2）         Y轴-------夹持曲轴工件的旋转运动轴；

（3）         A轴--------感应器的前后运动轴；

（4）         U轴---------感应器的上下运动轴

2.2  第1套宏程序编程方案

      曲轴上曲拐的旋转运动与感应器的上下前后运动的联动程序该如何编制呢？笔者首先考虑的方案是：

以旋转轴的角度为变量，A轴随之作正弦曲线运动。（A轴=感应器的前后运动轴；）　

编制程序如下：

 旋转工作子程序 P9910

 N10  #1=0    #2=9999;

 N50   　WHILE<#1LE#2>DO1;－－－（以变量比较做一循环条件）

 N55  　#10= 200   -----(设定A轴最大运行距离)      

 N60　 #100=#10＊SIN(#1)----（做一正弦运动函数，该变量为A轴运动数据）

 N65　  M96P9500-------------------(中断功能生效)

 N70 　G90 G1 Y#1 A#100.F200.－（联动）

 N75 　 M97---------------------------(中断功能结束)

 N80   　#1=#1+1

 N85   　 END1

 N86  　 M99;

      采用以上程序运行时，观察到A轴可以随旋转轴做正弦曲线运动，但存在以下问题：

（１）旋转轴的速度变得不均匀，在90°和180°,270°位置处速度变慢。

（２）　旋转轴的运行速度用F指令调节效果不大，此时的F指令规定的是两轴速度的矢量值。对旋转轴的运行速度有明显影响的是变量＂#1＂．变量＂#1＂代表的是旋转轴的步进增量。

      由于加热工艺要求旋转轴必须均匀旋转　，所以以上程序O4567被放弃了。

      如何编制更实用的程序呢？

3.   第2种编程方案及运行效果

      经过仔细观察机床的运动，旋转轴的一次圆周运动可以被分解为四步，即从0°---90°---180°----270°----360. °位置  而相应与这些位置，A轴，U轴（U轴=感应器的上下运动轴）分别达到正向最大值，零位，负向最大值。

      这样可以采用增量方式编程，编制程序如下：

程序2345    (旋转轴联动部分)

N100   M96P9500-------------------(中断功能生效)

N110  #1=0    #2=9999;

N120   WHILE<#1LE#2>DO1;－－－（做一循环条件）

N125  G91Y90.G90A200.U100.F200--------(旋转轴运行至90°，A轴运行到正向最大值，U轴运行到1/2行程位置　)　

N130  G91Y90.G90A0.U200.F200-----------(旋转轴运行至180°，A轴运行到零位，U轴运行到最大行程位置　)　

N135  G91Y90.G90A-200.U100.F200--------(旋转轴运行至270°，A轴运行到负向最大值，U轴运行到1/2行程位置　)　

N140  G91Y90.G90A0.U0.F200---------------(旋转轴运行至360°，A轴运行到零位，U轴运行到零位)　

N145  M97---------------------------(中断功能结束)

N150  　#1=#1+1

N155    END1

N160   M99;

      由于当加热结束后，必须用中断信号结束旋转．故用M96和M97设置一个可以进行中断的区域，只有在此区域内中断才可能发生。

      采用程序O2345运行，旋转轴运行平稳均匀，三轴能联动运行，能有效的用F指令调节速度，而且中断功能也有效，现已作为标准程序使用。

4. 结束语：高端热处理机床使用数控伺服电机控制感应器的运动，要根据实际运行情况使用宏程序编程。该机床交付客户使用3年，运行情况良好。