中达电通H4数控系统和台达PLC在某刀具研磨机之项目应用方案

　　本文主要介绍了中达电通H4数控系统和台达PLC，在客户上海某五金刀具有限公司的使用情况，并用两种产品的巧妙组合，实现了五轴专用磨刀机的特殊需求。
　　
　　某刀具研磨机主要是用来加工铣刀和钻头的高精度工具磨床，是由五个轴组成的。其中X，Y为机台的横向和纵向运动轴，Z为棒料分度轴是个旋转轴，这三个轴控制刀具的加工。X1为料盘移动轴控制料盘的左右移动，Y1为机械臂上升轴控制机械臂升降。

图一 中达H4数控系统及专用磨刀机

　　一、工艺要求和精度要求

　　分度要求，当加工时分度轴旋转分度主要有两个工艺要求，一是在加工过程中不允许改变分度方向，只能单向旋转用以消除机械设备的反线误差；二是分度加工时对沟槽加工的顺序有特殊要求，而且刃数为偶数或奇数还有不同。

图二 棒料的横切图

　　偶数以一个8个刃数的铣刀为例，每个沟槽的加工顺序是1，5，2，6，3，7，4，8，其表达式是:

　　即第一刃加工完成后，第一刃的起刀点与下一刃起刀点角度差为A，下一刃加工完成后这一刃的起刀点与后一刃的起刀点角度差为B，以此类推直到加工到最后一刃完成。

图三 棒料的横切图

　　奇数以一个9个刃数的铣刀为例，每个沟槽的加工顺序是1，5，9，4，8，3，7，2，6，其表达式是:

　　即每刃起刀点之间的角度差为C。
　　机械臂运动要求，以最左下方的料口为零点，每次放入加工完毕的铣刀的同时取走上方的棒料，依次上升直到放入最上端的料口后换列，取走另一列最下端的棒料，如此运动直到将全部500个棒料都加工完毕，停止等待换料盘。
　　精度要求：径向0.005mm，轴向0.03mm，机械臂0.01mm，料盘0.01mm。
　　
　　二、实施方案

　　采用HUST的H4 M控制系统连接3台台达ASD-A0421LA伺服作为加工及分度的控制系统，采用台达5.7寸单色触摸屏+台达ES 24点+24点PLC连接2台台达ASD-A0421LA伺服作为机械臂和料盘的控制系统。
　　
　　三、实施步骤

　　利用H4系统MACRO指令对用户自设定的参数进行计算来得到X，Y，Z三轴运动的必要数据，再通过G00，G01等定位及插补指令来实现加工铣刀钻头的功能。同时将左旋和右旋分成两个MACRO程序，两者之间的区别只是在与分度方向不同。
　　两个程序的流程图如图4所示：

图四 两个程序的流程图

　　对于Y1是利用PLC发脉冲对伺服进行控制和台达ASD-A0421LA伺服的Pr控制模式的回零功能来实现机械臂的上下移动定位的；对于X1也是利用台达ASD-A0421LA伺服的Pr控制模式，PLC的I/O点来控制料盘的左右移动定位。
　　其它有关磨头夹紧，料盘翻转，机械臂前翻，机械臂后翻，是通过PLC来控制的，而与加工相关的切削液开关，沙轮旋转，是由H4系统的内置PLC通过I/O点来控制的。
　　
　　四、结束语

　　该项目是一个利用中达产品在工具磨床上应用的典型案例，使用三轴数控系统+PLC实现五轴磨床专用数控系统的功能，为客户极大的节省了成本，同时也展现了台达伺服电机产品良好的控制性能。
　　(后附MACRO程序)
　　附：MACRO程序(O0000~O0008为右旋，O0100~O0108为左旋)
　　O0000
　　N09 G11 P-03
　　N10 G65 L4 P#16 A#15 B3.140
　　N15 G65 L2 P#60 A#88 B2.500
　　N18 G65 L32 P#17 A1.000 B#89
　　N20 G65 L31 P#18 A1.000 B#89
　　N25 G65 L4 P#19 A1.000 B#18
　　N30 G65 L26 P#17 A#16 B#19
　　N35 G65 L1 P#23 A#87
　　N36 G65 L1 P#40 A0
　　N37 G65 L1 P#41 A0
　　N40 G65 L26 P#23 A360.00 B#17
　　N45 G65 L5 P#20 A360.00 B#10
　　N50 G65 L5 P#24 A#10 B2
　　N55 G65 L2 P#25 A#24 B1
　　N60 G65 L23 P#26 A#10 B2
　　N65 G65 L4 P#27 A#20 B#24
　　N70 G65 L4 P#28 A#20 B#25
　　N71 G65 L5 P#35 A#23 B360.00
　　N72 G65 L2 P#31 A#35 B1
　　N73 G65 L4 P#36 A#31 B360.00
　　N75 G65 L3 P#29 A#27 B#23
　　N80 G65 L3 P#30 A#28 B#23
　　N81 G65 L2 P#44 A#48 B#21
　　N82 G65 L2 P#43 A#49 B#22
　　N83 G65 L2 P#42 A#39 B#44
　　N86 G65 L81 P97 A#35 B0
　　N#87 G65 L2 P#32 A#36 B#29
　　N95 G65 L2 P#33 A#36 B#30
　　N96 G65 L80 P100
　　N97 G65 L2 P#32 A360.00 B#29
　　N98 G65 L2 P#33 A360.00 B#30
　　N100 G65 L50
　　N101 G12 P06
　　N102 G00 X0
　　 Y0
　　N103 G04 X0.2
　　N104 G00 Y#43
　　N105 M08
　　N106 G00 X#42
　　N109 G65 L83 P140 A#23 B#28
　　N110 G65 L86 P165 A#23 B#27
　　N115 G65 L81 P130 A#26 B1
　　N120 M98 P04 L#24
　　N125 G65 L80 P185
　　N130 M98 P03 L#10
　　N135 G65 L80 P185
　　N140 G65 L81 P155 A#26 B1
　　N145 M98 P02 L#24
　　N150 G65 L80 P185
　　N155 M98 P01 L#10
　　N160 G65 L80 P185
　　N165 G65 L81 P180 A#26 B1
　　N170 M98 P08 L#24
　　N175 G65 L80 P185
　　N180 M98 P07 L#10
　　N185 G00 X0
　　 Y0
　　N186 M09
　　N187 G11 P03
　　N1#87 M30
　　O0001
　　N210 G65 L2 P#40 A#40 B1
　　N211 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N212 G65 L81 P214 A#40 B#10
　　N213 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#32
　　N214 M99
　　O0002
　　N220 G65 L2 P#41 A#41 B1
　　N221 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N222 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#32
　　N223 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N224 G65 L81 P226 A#41 B#24
　　N225 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#33
　　N226 M99
　　O0003
　　N230 G65 L2 P#40 A#40 B1
　　N231 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N232 G65 L81 P235 A#40 B#10
　　N234 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#32
　　N235 M99
　　O0004
　　N239 G65 L2 P#41 A#41 B1
　　N240 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N241 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#32
　　N242 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N243 G65 L81 P245 A#41 B#24
　　N244 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#30
　　N245 M99
　　O0007
　　N270 G65 L2 P#40 A#40 B1
　　N271 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N272 G65 L81 P274 A#40 B#10
　　N273 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#29
　　N274 M99
　　O0008
　　N280 G65 L2 P#41 A#41 B1
　　N281 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N282 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#29
　　N283 G01 U#88 V-#87 W#23 F#14
　　N284 G65 L81 P286 A#41 B#24
　　N285 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W#30
　　N286 M99
　　00100
　　N09 G11 P-03
　　N10 G65 L4 P#16 A#15 B3.140
　　N11 G65 L2 P#44 A#48 B#21
　　N12 G65 L2 P#43 A#49 B#22
　　N13 G65 L2 P#42 A#39 B#44
　　N14 G65 L2 P#60 A#88 B2.500
　　N18 G65 L32 P#17 A1.000 B#89
　　N20 G65 L31 P#18 A1.000 B#89
　　N25 G65 L4 P#19 A1.000 B#18
　　N30 G65 L26 P#17 A#16 B#19
　　N35 G65 L1 P#23 A#87
　　N36 G65 L1 P#40 A0
　　N37 G65 L1 P#41 A0
　　N40 G65 L26 P#23 A360.00 B#17
　　N45 G65 L5 P#20 A360.00 B#10
　　N50 G65 L5 P#24 A#10 B2
　　N55 G65 L2 P#25 A#24 B1
　　N60 G65 L23 P#26 A#10 B2
　　N65 G65 L4 P#27 A#20 B#24
　　N70 G65 L4 P#28 A#20 B#25
　　N71 G65 L5 P#35 A#23 B360.00
　　N72 G65 L2 P#31 A#35 B1
　　N73 G65 L4 P#36 A#31 B360.00
　　N75 G65 L3 P#29 A#27 B#23
　　N80 G65 L3 P#30 A#28 B#23
　　N86 G65 L81 P97 A#35 B0
　　N#87 G65 L2 P#32 A#36 B#29
　　N95 G65 L2 P#33 A#36 B#30
　　N96 G65 L80 P100
　　N97 G65 L2 P#32 A360.00 B#29
　　N98 G65 L2 P#33 A360.00 B#30
　　N100 G65 L50
　　N101 G12 P06
　　N102 G00 X0
　　 Y0
　　N103 G04 X0.2
　　N104 G00 Y#43
　　N105 M08
　　N106 G00 X#42
　　N109 G65 L83 P140 A#23 B#28
　　N110 G65 L86 P165 A#23 B#27
　　N115 G65 L81 P130 A#26 B1
　　N120 M98 P104 L#24
　　N125 G65 L80 P185
　　N130 M98 P103 L#10
　　N135 G65 L80 P185
　　N140 G65 L81 P155 A#26 B1
　　N145 M98 P102 L#24
　　N150 G65 L80 P185
　　N155 M98 P101 L#10
　　N160 G65 L80 P185
　　N165 G65 L81 P180 A#26 B1
　　N170 M98 P108 L#24
　　N175 G65 L80 P185
　　N180 M98 P107 L#10
　　N185 G00 X0
　　 Y0
　　N186 M09
　　N187 G11 P03
　　N1#87 M30
　　O0101
　　N210 G65 L2 P#40 A#40 B1
　　N211 G01 U#88 V-#87 W-#23 F#14
　　N212 G65 L81 P214 A#40 B#10
　　N213 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W-#32
　　N214 M99
　　O0102
　　N220 G65 L2 P#41 A#41 B1
　　N221 G01 U#88 V-#87 W-#23 F#14
　　N222 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.5000 W-#32
　　N223 G01 U#88 V-#87 W-#23 F#14
　　N224 G65 L81 P226 A#41 B#24
　　N225 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W-#33
　　N226 M99
　　O0103
　　N230 G65 L2 P#40 A#40 B1
　　N231 G01 U#88 V-#87 W#-23 F#14
　　N232 G65 L81 P235 A#40 B#10
　　N234 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W-#32
　　N235 M99
　　O0104
　　N239 G65 L2 P#41 A#41 B1
　　N240 G01 U#88 V-#87 W-#23 F#14
　　
　　N241 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W-#32
　　N242 G01 U#88 V-#87 W-#23 F#14
　　N243 G65 L81 P245 A#41 B#24
　　N244 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W-#30
　　N245 M99
　　O0107
　　N270 G65 L2 P#40 A#40 B1
　　N271 G01 U#88 V-#87 W-#23 F#14
　　N272 G65 L81 P274 A#40 B#10
　　N273 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W-#29
　　N274 M99
　　O0108
　　N280 G65 L2 P#41 A#41 B1
　　N281 G01 U#88 V-#87 W-#23 F#14
　　N282 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W-#29
　　N283 G01 U#88 V-#87 W-#23 F#14
　　N284 G65 L81 P286 A#41 B#24
　　N285 G00 U-#60
　　 V#87
　　 U2.500 W-#30
　　N286 M99