基于力士乐系统的偏心轴外圆磨床程序设计

1.机床及数控系统介绍

偏心轴外圆磨床为卧式结构布局，基于计类似于砂轮架运动的力士乐系高精度外圆磨床。主运动有砂轮架走刀Z轴、偏心砂轮架进给X轴、轴外头架回转C轴以及砂轮主轴S回转等。圆磨其磨削过程采用砂轮架进给X轴跟随头架回转C轴的床程随动磨削法来完成。

数控系统选用力士乐MTX-L65数字伺服控制系统，序设比普通模拟量伺服系统精度更高、基于计运算速度更快、力士乐系抗干扰能力更强。偏心机床操作系统（PC）可以实时与数控系统（NC）通信，轴外PC机选用大容量硬盘，圆磨方便用户信息存储。床程系统软件IndraWorks是序设MTX数控系统软件总成，主要由IndraWorksEngineering软件、基于计IndraLogic软件、WinStudio软件和Operation软件组成。

2.加工程序的设计

偏心轴磨床加工程序的主要模块及过程如图1所示。

图1加工程序模块图

偏心轴磨床的加工程序流程图如图2所示。

图2加工程序流程图

3.耦合关系的建立及实现

轴耦合的实现是整个磨削程序最为关键的部分，因为X轴和C轴的联动直接影响着偏心轴的加工精度。本文采用系统轴耦合实现X轴和C轴的联动。

（1）耦合关系的建立。图3所示为偏心轴磨削示意图，e为偏心量，R为工件半径和砂轮半径之和，f为C轴相对于起始耦合位置的转角，建立如下耦合关系

图3耦合模型示意图

（2）采用表耦合。耦合表用于坐标耦合及轴耦合，耦合表中包含两个位置之间的耦合关系。耦合功能在表中通过成对的插补点（pmi，fi）（i=1,…,n）来定义。使用表耦合可显示出主动轴和从动轴之间的非线性耦合关系，为主动轴C轴(Master[m])指定一个单独的耦合表（.fct），将此表写入“SysAxCoupleCmd[X%].Master[m].Tab”。

耦合表具有以下结构：

11Unitpmivalues；-3mm；-2cm；-1dm；0m；1英寸；2度；3rad

20Periodic；0非周期性；1周期性

100pm1f1；插补点对1

100pmnfn；插补点对n

下面是实际工程中建立的部分耦合表（C轴耦合分度为0.5°，由于是从高点开始对刀耦合的，所以转到180°时X轴进给量为偏心量的2倍）：

112

201

1000.500.0001

100180.004.4000

…

100359.500.0001

.”@RAD!)；（@RAD!为砂轮半径与偏心外圆半径之和）

FORMULA$=”AC+”+R1$+”*COS(L1)+”+RAD$+”

*SQRT(SQR(“+R1$+”*SIN(L1)/”

+RAD$+”))-”+RAD$+”-”+R1$

[X%].Formula=FORMULA$

（4）耦合程序流程如图4所示。

图4耦合程序流程

4.结语

经过长时间的试验、试磨以及批量加工，圆度稳定在1μm左右，尺寸公差带保证在0.004mm以内，偏心相位误差不大于2'，表面粗糙度值Ra＜0.2μm。

高效高精度偏心轴外圆磨床的研制成功，必将改变我国工业机器人关节减速器中核心零件完全依赖进口、受制于人的局面，满足国家重大装备发展需求和市场需求，并可给企业和社会创造可观的经济价值。

参考文献：

[1]曹彦飞.全数控凸轮轴磨床磨削软件研究与设计[D].长沙：湖南大学电气与信息工程学院，2006.