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摘 要：近年来，由于磨床运行时加工误差大、故障多，已不能进行正常的使用。磨床改造要求达到出厂时的全部功能，可以保留部分元件，减少改造成本。
关键词：磨床;数控系统;西门子840D;
一、机床结构及控制要求
1.机床结构。此设备用于拉刀回转面的磨加工，待加工拉刀置于可旋转的两顶尖之间，利用卡箍将工件固定，卡头由M7电动机驱动旋转。在水平导轨上有两个支架，伺服电动机M3，M4通过丝杠对砂轮架进行水平方向的精确定位及进给;砂轮在垂直方向的精确定位及进给由伺服电动机M1，M2通过丝杠来完成;砂轮的旋转由电动机M5，M6驱动。光栅尺的作用是提供精确的位置反馈信息，在电气控制上构成闭环控制。M8为圆弧修整器伺服电动机。
2.控制要求。根据磨床的加工需要，控制系统要有较强的功能，能满足机床磨削加工精度的要求（位置控制精度达到0.001 mm），能实现双砂轮单独或同时磨削的控制，自动、手动磨削加工及砂轮手动、自动修整和自动补偿等功能。
二、机床程序结构及参数的设定
1.PLC程序。PLC程序设计采用模块化编程，将机床启动条件、PLC使能信号处理、操作面板控制、系统基本控制、辅助功能、报警信息等系统及机床功能编制成不同的模块。程序结构要合理，层次清晰，方便阅读、查找以及程序调试和故障诊断。
2.NC程序。编制NC程序时考虑到拉刀的磨削方式、磨削尺寸、砂轮修整方式等加工参数指标需要经常调整，对以上数据采用R参数的形式，以便于修改。主程序采用程序调用的方法，当改换加工产品时，只需修改R参数，无需再调试程序，非常方便。同时，因为主程序中运用了跳转指令，在没有修改加工参数时，避免了每次都要进行很多复杂的数学运算而影响系统运行速度。在数控磨削手工编程中采用R参数编程方法，也为解决相似零件数控程序的通用性及特殊零件的数控编程问题提供借鉴。
3.机床相关参数的设定。（1）主要参数类型。840D数控系统参数分为两大类：机床数据和设定数据。机床数据是用于生产、安装、调试用的数据，主要用于设定、匹配机床的主要数据。其分为以下几种类型：通用机床数据、通道机床数据、用于驱动器的机床数据、用于操作面板的机床数据、轴专用机床数据。设定数据主要是机床在使用过程中需要设定的数据，是一些常用的用于调整机床使用性能的数据。（2）机床数据的生效模式。机床的各个参数由于对系统影响程度的不同，具有不同的生效级别：po——重新上电模式（POWER ON），按NCU模块面板上的“RESET”键生效;cf二一新配置（NEW—CONF），点击MMC软件上的“Activate胪复位模式（RESET），按控制单元上的MD”键生效;“RESET”键生效;∞——立即模式（Immediately），数值输入后立即生效。
三、控制系统配置
1.硬件配置。（1）NC硬件配置。控制模块选用NCU571.2，其集成了CNC数控系统的CPU和SIMATIC s7—300 PLC的CPU芯片314—2DP、相应的数控软件和PLC控制软件，以及MPI接口、Profibus接口、RS232接口、手轮及测量接口、PCMCIA卡插槽等。驱动系统采用SIMODRIVE 61 1 D，包括电源模块和功率模块两部分。电源模块主要为NC和驱动装置提供控制和动力电源，产生母线电压，同时检测电源和模块的状态。电源模块根据容量不同可分为带馈入装置（记为I/RF电源模块）和不带馈人装置（记为U/E电源模块）两种。本系统选用的是功率为21 kW的不带馈入装置。功率模块分为双轴模块和单轴模块两种。本次改造使用了两个双轴模块和一个单轴模块，双轴模块用于两个砂轮架的驱动，单轴模块用于圆弧修整器的驱动。（2）人机交互界面（MMC）的配置。PCU 20，SPC 266MHz，32MB，6FC5210—0DF00—0AA2;OP 010，10.4’T订（640×480），6FC5203一OA瑚一0AAl;MCP 483e，6FC5203—0AF22—0AA2。（3）电动机配置。主轴电动机（工件旋转驱动电动机，SP轴）：使用原系统的直流调速电动机，配合ZKS一1I型可控硅直流调速器。转速由PLC模拟量输出模块提供的1～10 V模拟量信号控制。砂轮架水平方向驱动电动机（左砂轮架x轴，右砂轮架u轴）为：lFl"6086—8SF71—1EGl，参数为：9。7 kW/35（N？m）/3 000（It"·vain“），内置相对值编码器。砂轮架垂直方向驱动电动机（左砂轮z轴，右砂轮形轴）为：1FI'6086—8SF71—1EHl，参数为：9.7 kW/35（N？m）/3 000（r·rain“），内置相对值编码器以及1：4的减速箱。圆弧修整器伺服电动机（B轴）为：1FI'6044—1AF71—3EHl一Z—J35，参数为：1.4 kW/5（N？111）/3 000（r·min一），内置绝对值编码器。砂轮电动机使用原系统的交流异步电动机，由VACON变频器驱动控制。（4）PLC硬件配置。PLC使用西门子SIMATIC s7—300软件及模块。电源模块选用PS 307（10 A）。接口模块IM361用于和数控单元之间的通信，通过PROFIBUS现场总线与NCU连接。IM 361右侧为信号模块，由3个数字信号输入模块SM 321、两个数字输出模块SM 322和1个模拟量输出模块SM 332组成。数字量I/O模块用于外围电气设备的控制。模拟量输出模块用于主轴电动机的调速。PLC的CPU与NC的CPU一起集成在NCU中。（5）位置反馈测量系统。该磨床主要完成拉刀内圆和外圆的精磨加工，对水平方向和垂直方向的定位精度都要求极高，因此，在x，Z，U，W四根进给轴均配备独立的HElDENHAIN线性光栅尺进行位置反馈测量，实现全闭环控制。
2.系统的软件配置。SINUMERIK 840D数控系统主要包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件。（1）MMC软件。在MMCl03系统内装有基本输入、输出系统（BIOS），DR—DOS内核操作系统，Windows95操作系统，以及串口、并口、鼠标和键盘接口等驱动程序，支撑SINUMERIK与外界MMC—CPU，PLC—CPU和NC—CPU之间的相互通信及任务协调。（2）NC软件。NC软件包括：1）NCK数控核初始引导软件，该软件固化在EPROM中;2）NCK数控核数字控制软件系统，它包括机器数据和标准的循环子系统，用户必须理解每个循环程的参数含义才能进行调用;3）SINUMERIK 61lD驱动数据，它是指數控系统所配套使用的SIMODRIVE 61 1 D数字式驱动系统的相关参数。（3）PLC软件。PLC软件系统包括PLC系统支持软件和PLC程序。PLC系统支持软件支持SINUMERIK 840D数控系统内装的CPU一317—2DP正常工作，该程序固化在NCU内。PLC程序包含基本PLC程序和用户PLC程序两部分。（4）通信及接口软件。通信及接口软件主要用于协调PLC—CPU，NC—CPU和MMC—CPU三者之间的通信。
总之，经过西门子840D系统改造后的磨床恢复了数控磨床出厂时的全部功能，加工的拉刀圆柱度、粗糙度、磨削精度等达到了要求。
参考文献：
[1]张信.机床数控技术.2017.
[2]唐凌.浅谈西门子系统在数控磨床改造上的应用.2018.
关键词：磨床;数控系统;西门子840D;
一、机床结构及控制要求
1.机床结构。此设备用于拉刀回转面的磨加工，待加工拉刀置于可旋转的两顶尖之间，利用卡箍将工件固定，卡头由M7电动机驱动旋转。在水平导轨上有两个支架，伺服电动机M3，M4通过丝杠对砂轮架进行水平方向的精确定位及进给;砂轮在垂直方向的精确定位及进给由伺服电动机M1，M2通过丝杠来完成;砂轮的旋转由电动机M5，M6驱动。光栅尺的作用是提供精确的位置反馈信息，在电气控制上构成闭环控制。M8为圆弧修整器伺服电动机。
2.控制要求。根据磨床的加工需要，控制系统要有较强的功能，能满足机床磨削加工精度的要求（位置控制精度达到0.001 mm），能实现双砂轮单独或同时磨削的控制，自动、手动磨削加工及砂轮手动、自动修整和自动补偿等功能。
二、机床程序结构及参数的设定
1.PLC程序。PLC程序设计采用模块化编程，将机床启动条件、PLC使能信号处理、操作面板控制、系统基本控制、辅助功能、报警信息等系统及机床功能编制成不同的模块。程序结构要合理，层次清晰，方便阅读、查找以及程序调试和故障诊断。
2.NC程序。编制NC程序时考虑到拉刀的磨削方式、磨削尺寸、砂轮修整方式等加工参数指标需要经常调整，对以上数据采用R参数的形式，以便于修改。主程序采用程序调用的方法，当改换加工产品时，只需修改R参数，无需再调试程序，非常方便。同时，因为主程序中运用了跳转指令，在没有修改加工参数时，避免了每次都要进行很多复杂的数学运算而影响系统运行速度。在数控磨削手工编程中采用R参数编程方法，也为解决相似零件数控程序的通用性及特殊零件的数控编程问题提供借鉴。
3.机床相关参数的设定。（1）主要参数类型。840D数控系统参数分为两大类：机床数据和设定数据。机床数据是用于生产、安装、调试用的数据，主要用于设定、匹配机床的主要数据。其分为以下几种类型：通用机床数据、通道机床数据、用于驱动器的机床数据、用于操作面板的机床数据、轴专用机床数据。设定数据主要是机床在使用过程中需要设定的数据，是一些常用的用于调整机床使用性能的数据。（2）机床数据的生效模式。机床的各个参数由于对系统影响程度的不同，具有不同的生效级别：po——重新上电模式（POWER ON），按NCU模块面板上的“RESET”键生效;cf二一新配置（NEW—CONF），点击MMC软件上的“Activate胪复位模式（RESET），按控制单元上的MD”键生效;“RESET”键生效;∞——立即模式（Immediately），数值输入后立即生效。
三、控制系统配置
1.硬件配置。（1）NC硬件配置。控制模块选用NCU571.2，其集成了CNC数控系统的CPU和SIMATIC s7—300 PLC的CPU芯片314—2DP、相应的数控软件和PLC控制软件，以及MPI接口、Profibus接口、RS232接口、手轮及测量接口、PCMCIA卡插槽等。驱动系统采用SIMODRIVE 61 1 D，包括电源模块和功率模块两部分。电源模块主要为NC和驱动装置提供控制和动力电源，产生母线电压，同时检测电源和模块的状态。电源模块根据容量不同可分为带馈入装置（记为I/RF电源模块）和不带馈人装置（记为U/E电源模块）两种。本系统选用的是功率为21 kW的不带馈入装置。功率模块分为双轴模块和单轴模块两种。本次改造使用了两个双轴模块和一个单轴模块，双轴模块用于两个砂轮架的驱动，单轴模块用于圆弧修整器的驱动。（2）人机交互界面（MMC）的配置。PCU 20，SPC 266MHz，32MB，6FC5210—0DF00—0AA2;OP 010，10.4’T订（640×480），6FC5203一OA瑚一0AAl;MCP 483e，6FC5203—0AF22—0AA2。（3）电动机配置。主轴电动机（工件旋转驱动电动机，SP轴）：使用原系统的直流调速电动机，配合ZKS一1I型可控硅直流调速器。转速由PLC模拟量输出模块提供的1～10 V模拟量信号控制。砂轮架水平方向驱动电动机（左砂轮架x轴，右砂轮架u轴）为：lFl"6086—8SF71—1EGl，参数为：9。7 kW/35（N？m）/3 000（It"·vain“），内置相对值编码器。砂轮架垂直方向驱动电动机（左砂轮z轴，右砂轮形轴）为：1FI'6086—8SF71—1EHl，参数为：9.7 kW/35（N？m）/3 000（r·rain“），内置相对值编码器以及1：4的减速箱。圆弧修整器伺服电动机（B轴）为：1FI'6044—1AF71—3EHl一Z—J35，参数为：1.4 kW/5（N？111）/3 000（r·min一），内置绝对值编码器。砂轮电动机使用原系统的交流异步电动机，由VACON变频器驱动控制。（4）PLC硬件配置。PLC使用西门子SIMATIC s7—300软件及模块。电源模块选用PS 307（10 A）。接口模块IM361用于和数控单元之间的通信，通过PROFIBUS现场总线与NCU连接。IM 361右侧为信号模块，由3个数字信号输入模块SM 321、两个数字输出模块SM 322和1个模拟量输出模块SM 332组成。数字量I/O模块用于外围电气设备的控制。模拟量输出模块用于主轴电动机的调速。PLC的CPU与NC的CPU一起集成在NCU中。（5）位置反馈测量系统。该磨床主要完成拉刀内圆和外圆的精磨加工，对水平方向和垂直方向的定位精度都要求极高，因此，在x，Z，U，W四根进给轴均配备独立的HElDENHAIN线性光栅尺进行位置反馈测量，实现全闭环控制。
2.系统的软件配置。SINUMERIK 840D数控系统主要包括4大类软件：MMC软件系统、NC软件系统、PLC软件系统和通信及驱动接口软件。（1）MMC软件。在MMCl03系统内装有基本输入、输出系统（BIOS），DR—DOS内核操作系统，Windows95操作系统，以及串口、并口、鼠标和键盘接口等驱动程序，支撑SINUMERIK与外界MMC—CPU，PLC—CPU和NC—CPU之间的相互通信及任务协调。（2）NC软件。NC软件包括：1）NCK数控核初始引导软件，该软件固化在EPROM中;2）NCK数控核数字控制软件系统，它包括机器数据和标准的循环子系统，用户必须理解每个循环程的参数含义才能进行调用;3）SINUMERIK 61lD驱动数据，它是指數控系统所配套使用的SIMODRIVE 61 1 D数字式驱动系统的相关参数。（3）PLC软件。PLC软件系统包括PLC系统支持软件和PLC程序。PLC系统支持软件支持SINUMERIK 840D数控系统内装的CPU一317—2DP正常工作，该程序固化在NCU内。PLC程序包含基本PLC程序和用户PLC程序两部分。（4）通信及接口软件。通信及接口软件主要用于协调PLC—CPU，NC—CPU和MMC—CPU三者之间的通信。
总之，经过西门子840D系统改造后的磨床恢复了数控磨床出厂时的全部功能，加工的拉刀圆柱度、粗糙度、磨削精度等达到了要求。
参考文献：
[1]张信.机床数控技术.2017.
[2]唐凌.浅谈西门子系统在数控磨床改造上的应用.2018.