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合理地利用配套資源提高數控機床安全使用性能

文檔作者：鄭玲線文檔來源：陜西秦川格蘭德機床有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年06月01日
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機床電器2005．4 數控·數顯—— 合理地利用配套資源提高數控機床安全使用性能
合理地利用配套資源提高數控機床安全使用性能
鄭玲線 (陜西秦川格蘭德機床有限公司，721300)
中圖分類號：TG659；TG508 文獻標識碼：13 文章編號：1004—0420(2005)04—0028—02
隨著我國機床行業突飛猛進的發展及國外成
熟技術的引進，用戶在數控機床使用中，除了對機
床的精度、節拍、壽命等方面提出了新要求外，還
對機床安全使用性能提出了更嚴格的要求。因此
合理使用機床已有的配置，提高機床安全使用性
能，是機床設計人員的一項不可忽略的工作。
一般半自動機床的行程是由油缸而定，行程
固定，速度安全。而數控機床的行程由參數來定，
如果該值是固定值，那么機床在運行時，一旦操作
人員操作失誤，而又沒有其他的安全措施，后果是
十分嚴重的。操作人員的錯誤操作雖說可以防
止，但是其可能性還是存在的。因此為了將失誤
引起的損失降到最低點，通常的做法有以下幾種：
a．利用系統內部功能設定可變機床軟限位；
b．選用技術先進的新功能設備。
下面以磨床為例對上述的觀點作詳細描述：
修整形式一般為兩種形式：金剛滾輪的成型修整
和金剛筆修整。這兩種方式的不同之處為金剛滾
輪的成型修整，可同時修整及加工。因此機床加
工區和修整區為兩個互不干涉的工作區問，所以
可以分別修改作為修整軸的工作軟限位和砂輪進
給軸的工作軟限位，即可達到目的。而金剛筆修
整砂輪是由兩個軸插補來完成的，但金剛筆的安
裝位置一般在機床的頭架或尾架上，該類機床在
修整和加工時兩個不同的工作區問在機床工作時
互相滲透，這樣就需要在這兩個工作區間分別設
定X 軸的軟限位。例如當加工區和修整區的X
軸位置相差100 mm 左右，如果用一個軟限位，那
么機床在正常循環過程中稍有失誤，危險同樣存
在。而如果做成在不同的工作區問使用不同的軟
限位就可以排除這種現象。例如某數控機床需批
量加工某類工件同時加工中還要定期的進行自動
修整砂輪。以該機床為例作以詳細說明：
由于金剛筆安裝位置和加工位置之間距離固
定，因此可以測定出他們之間軸向距離(假定為
一28 —
100 mm)。如果要加工的工件軸向尺寸為29 mm，
則保護程序可以做成如下(發那科系統)：
G98G01Z200．0F3000 (修整砂輪時z軸位置)
G10L50
N1320PIR(29一#603+100)(X軸軟限位設定)
G11
N1．．．．．． (修整砂輪程序)
#2510=#2501+#603 (#603為砂輪的修整量，如
果沒有該段程序，軟限位就不會隨著砂輪尺寸的變化而變化)
G98G01Z54．0．0F3000．3 (加工工件時z軸位置)
G 10L50
N1320PIR(29一#603) (X軸軟限位設定)
G 11
N10? ．．． (加工程序)
上述程序中Z軸為工作臺移動軸，X 軸為砂
輪架移動軸。
軟限位經過這樣設置后，即使有錯誤操作，機
床最多多進給一個修整量。對機床損壞幾乎沒有。
實踐證明這種方法對金剛滾輪的成型修整和
加工直切工件的機床保護功能效果最為明顯。這
種方法雖然實惠可行，但對于加工品種多，批量小或
零件形狀復雜的數控機床，如繼續采用這種方法就
比較困難了，而應采用具有防碰撞功能的設備。GZ
110數控高效端面外圓磨床，選用發那科OI—TA三
軸兩聯動的數控系統，動平衡采用SBS公司的SB
4475型的砂輪動平衡及AEMS聲納防碰撞系統，該
機床主要加工工程機械上的零件，該種零件既有外
圓還有端面、圓弧。如果繼續使用上述方法，加工程
序量很大，而且實現起來難度很大。因此針對該機
床在運行過程中當機床出現意外時，要求防碰撞系
統提供一個信號到數控系統的輸人口，經過數控系
統內部處理，自動調用急返程序使機床回到安全位
置。由于修正時金剛筆和砂輪產生的超聲波與加
工工件時工件和砂輪之間產生的超聲波強度是不
一樣的，因此我們在調試過程中充分利用了動平衡
儀提供的兩種不同的工作方式，磨削選擇和修整選
擇，使其效果達到最佳。
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數控·數顯——合理地利用配套資源提高數控機床安全使用性能 機床電器2005．4
首先對動平衡儀的連線作以說明：當動平衡
儀SB 4475的1號針腳和19號針腳接通時動平衡
儀SB 4475的顯示畫面為磨削選擇畫面，1號針腳
和21號針腳接通時其顯示畫面為修整選擇畫面。
當8號針腳和23號由斷開變為閉合時，防碰撞功
能被激發。
1．連線：系統和SB 4475砂輪動平衡防碰撞
系統的連線如圖1～圖6所示(圖中括號內數字為
SB 4475連線針號)
圖1 砂輪動平衡及防碰撞與0I—TA系統連線
宏宏程程序序跳跳轉轉信信號號 匝 疆]_—
圖2 防碰撞信號與I／O 連線地址圖
圖3 磨削選擇方式和修整選擇方式信號與I／O連線地址圖
平衡儀SB 4475的1號腳和21號腳接通。
Y142：當工件程序中發出MI7的M 功能指
令時，通過PLC程序順序處理讓Y142輸出，使動
平衡儀SB 4475的1號腳和19號腳接通。
G0053．3：用戶宏程序中斷信號。當機床出現
進刀量過大時，動平衡儀SB 4475一AEMS聲納防
碰撞系統的8號腳和23號腳由斷開變為閉合，使
數控系統的I／0信號X 104．5閉合，G0053．3接
通，激活中斷性用戶宏程序功能，自動調用急返程
序使機床回到安全位置。
2．調試：在調試動平衡儀SB 4475一AEMS
聲納防碰撞系統的過程中首先確定工作方式：磨
削選擇方式或修整選擇方式。方式選擇結束后，
調整動平衡儀SB 4475使其進入到“LEARN CY．
CLE”自學習方式，調用磨削加工工件程序(或修
正砂輪程序)，修改磨削進給速度(修整量和修整
速度)為機床允許的最大值，按循環啟動按鈕開始
加工工件，當本次循環結束后，按下動平衡儀SB
4475的確認鍵，此時磨削方式(修正方式)下的防
碰撞信號調整結束。為了驗證該防碰撞信號的靈
敏性，把進給速度調到機床的一般進給值，作上述
操作過程，在同種選擇方式下，將進給速度調高，
再次啟動相同程序，觀察數控系統的I／O信號X
104．5的變化。此時該信號應出現。再將進給速
度調低，再次啟動相同程序，觀察數控系統的I／O
信號的變化。此時X104．5信號不應出現。經過
多次反復試驗觀察，該信號出現規律穩定。
3．應用：在自動方式下，首先確定加工方式是
加工工件還是修正砂輪，然后在相應的工件程序
中增加程序如下：
00001(磨削程序) 00002(修正程序) 001000(急返程序)
M 96P0100； M96P0100； G00X380．0
M 17 M21 M30
圖4 磨削選擇方式和修整選擇方式的M 功能定義 ?? ??
磨削選擇
圖5 磨削選擇方式和修整選擇方式PLC程序
H 仁卜_—_—! C卜— 急返退
l gap l
圖6 激發宏中斷功能PLC程序
Y144：當工件程序中發出M21的M 功能指
令時，通過PLC程序順序處理讓Y144輸出，使動
M97 M97
M22 M22
上述00001、00002程序中的M96P0100是當
防碰撞信號出現時系統要調用的急返程序格式
(其格式為發那科OI—TA系統的書寫格式。M97
和M96是成對的)，00100當防碰撞信號發出時，
調用的急返程序。
自從我們使用了這兩種保護措施后，機床的
安全使用可靠性得到了很大的提高。
收稿日期：2005—01—10
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